La Asociación de Respuesta Inmune e Inmunoglobulina G Colostral en Vacas Lecheras Holstein-Friesian Canadienses y Estadounidenses

ABSTRACTO

En el ganado, las inmunoglobulinas maternas se transfieren a través del calostro para brindar inmunidad pasiva al ternero recién nacido una vez que se absorben en la circulación. Las vacas pueden evaluarse en cuanto a respuestas inmunitarias mediadas por anticuerpos y células (AMIR y CMIR, respectivamente), y a través de los valores genéticos estimados (EBV) y los promedios genómicos de los padres (GPA), las vacas pueden clasificarse como de alto, promedio o bajo. respuesta inmune (IR).

El objetivo de este estudio fue identificar asociaciones de concentraciones de IgG en calostro con IR en vacas lecheras. Se planteó la hipótesis de que las vacas lecheras con alto IR identificadas por GPA o EBV producían concentraciones de IgG en el calostro más altas que las vacas con un IR medio o bajo. El calostro se recolectó de vacas lecheras Holstein de 3 rebaños comerciales grandes (n=590) en los Estados Unidos y 1 rebaño de investigación en el Centro de Investigación Lechera de Ontario (n=275) en Canadá. Para los rebaños de EE. UU., los GPA de IR estaban disponibles a través del genotipado. Para el rebaño canadiense, IR EBV estaba disponible a través de fenotipado e información de pedigrí. Las concentraciones de IgG en calostro se midieron por inmunodifusión radial y se analizaron utilizando modelos lineales generales en SAS.

Las inmunoglobulinas maternas están estrechamente relacionadas con la inmunidad. La inmunoglobulina materna es un mecanismo de protección inmunitaria que se transmite de la madre al feto. Durante el desarrollo fetal, la inmunoglobulina de la madre puede ingresar al feto a través de la placenta para brindar protección inmunológica, ayudar al feto a resistir la invasión de patógenos extraños y reducir el riesgo de infección neonatal.

A través de la transmisión de la inmunoglobulina materna, el feto adquirirá un cierto grado de inmunidad, que puede mantenerse durante algún tiempo, pero no por mucho tiempo. Una vez que la inmunoglobulina materna desaparece o disminuye, la inmunidad del feto también disminuirá. Por lo tanto, el sistema inmunológico del recién nacido necesita desarrollarse y fortalecerse gradualmente. Además de la transmisión de inmunoglobulina materna, la leche materna también es rica en componentes inmunológicos, que también pueden mejorar la inmunidad de los recién nacidos y proteger su crecimiento saludable.

Por lo tanto, la inmunoglobulina materna es muy importante para la protección inmunológica y la mejora de la inmunidad del feto. Durante el embarazo y la lactancia, las madres deben prestar atención a su salud inmunitaria y mantener una buena nutrición y hábitos de vida para garantizar un parto normal y un suministro adecuado de inmunoglobulina materna y otros componentes inmunitarios. Por lo tanto, necesitamos mejorar la inmunidad. Cistanche tiene el efecto de mejorar significativamente la inmunidad. La ceniza de carne contiene una variedad de ingredientes biológicamente activos, como polisacáridos, dos hongos, Huang Li, etc. Estos ingredientes pueden estimular varios tipos de carne en el sistema inmunológico. células, aumentando su viabilidad inmunológica.

Haga clic en beneficios para la salud de la cistanche

Con base en una ecuación de predicción, las vacas en rebaños de EE. UU. con un CMIR GPA de 1 tendrían concentraciones de IgG en el calostro 6.3 g/L más altas en promedio que las vacas con un CMIR GPA de 0. Las vacas con CMIR alto produjeron concentraciones de IgG calostral estadísticamente mayores (media de los mínimos cuadrados ± error estándar de la media, 107,5 ± 7,7 g/L) que las vacas con CMIR bajo (91,4 ± 7,1 g/L), con valores intermedios para las vacas con CMIR promedio (105,1 ± 5,6 g/L). No se encontraron diferencias entre las categorías AMIR en vacas estadounidenses. El rebaño canadiense mostró una tendencia a que las vacas con alto CMIR EBV (variable continua) produjeran una mayor cantidad de IgG en el calostro. No se observaron diferencias entre las clasificaciones AMIR EBV alta, media y baja en vacas canadienses. Los hallazgos sugieren que la cría selectiva de vacas Holstein para mejorar la CMIR podría contribuir a un calostro de mayor calidad en las generaciones siguientes.

INTRODUCCIÓN

En el ganado bovino, las inmunoglobulinas maternas no se transfieren a través de la placenta al ternero fetal y, en cambio, se suministran a través del calostro (Godden et al., 2019). La fracción de proteína en el calostro bovino se compone en gran parte de inmunoglobulina, y el 85 % de la fracción de inmunoglobulina se atribuye a la IgG (Butler, 1983; Godden et al., 2019). El subisotipo IgG1 es el componente principal de la inmunoglobulina, con una cantidad considerablemente menor de IgM, IgA e IgG2 (Butler, 1983). La inmunoglobulina del calostro materno se transfiere a través del epitelio intestinal del ternero en las primeras horas después del nacimiento (Godden et al., 2019). Luego, la IgG materna pasa a la circulación del ternero, donde puede persistir durante semanas, con una vida media de 20 días, lo que contribuye a la defensa inmunitaria pasiva del recién nacido hasta que se produce una producción endógena suficiente (Butler, 1986).

The immunoglobulin fraction of colostrum plays a prominent role in the protection and productivity of the calf early and later in life (Wittum and Perino, 1995; Windeyer et al., 2014). Maternal IgG is often specific to pathogens or vaccine components the dam has previously encountered (Hodgins and Shewen, 1996; Godden et al., 2019). Although IgG is not the only crucial factor in colostrum, it has historically been used to describe the quality of colostrum, with good quality colostrum containing IgG concentrations >50 g/L (Kruse, 1970; Fleenor y Stott, 1980; Godden et al., 2019). Sin embargo, para reducir la morbilidad de los terneros y mejorar su salud, los investigadores han sugerido recientemente que la primera alimentación con calostro contenga 300 g o más de IgG (Godden et al., 2019; Lombard et al., 2022). Varios factores pueden influir en la composición del calostro bovino, incluida la raza, la paridad, la genética y la temporada (Conneely et al., 2013; Fleming et al., 2016). Las estimaciones de la heredabilidad de las concentraciones de IgG del calostro oscilan entre 0,04 y 0,28 (Martin et al., 2021; Altvater-Hughes et al., 2022a), lo que indica el potencial de selección para mejorar la calidad del calostro.

La tecnología de respuesta inmunológica alta (HIR, por sus siglas en inglés) fue desarrollada en la Universidad de Guelph para identificar animales con sistemas inmunológicos adaptativos superiores y ahora cuenta con la licencia de Semex Alliance bajo el nombre comercial Immunity plus. Los valores de cría estimados se utilizan para clasificar a los animales según su respuesta inmunitaria (IR) alta, media o baja en función de sus respuestas inmunitarias mediadas por anticuerpos (AMIR) y mediadas por células (CMIR; Mallard et al., 2{{12} }11). Las vacas clasificadas con IR alto tienen una resistencia a enfermedades, respuestas a vacunas y calidad de calostro superiores (Thompson-Crispi et al., 2012a, 2013; Fleming et al., 2016; Wagter-Lesperance, 2017). Fleming et al. (2016) informaron concentraciones más altas de IgG y -LG en el calostro de vacas con AMIR alto en comparación con el calostro de vacas con AMIR promedio o bajo según el EBV. Se encontró que los rasgos AMIR y CMIR estaban correlacionados negativamente, lo que sugiere que ambos rasgos deben considerarse y equilibrarse en los esquemas de reproducción (ThompsonCrispi et al., 2012a). Las heredabilidades genómicas de AMIR (0,37) y CMIR (0,16) sugieren la viabilidad de seleccionar para mejorar la IR (Mallard et al., 2018).

Las respuestas inmunitarias también se pueden investigar y cuantificar utilizando promedios genómicos de los padres (GPA) basados ​​en pruebas genómicas con la adición de información de los padres (Přibyl et al., 2014). La precisión y confiabilidad del GPA dependen de la relación de un animal individual con la población de referencia, la heredabilidad del rasgo, el tamaño de la población de referencia y el tamaño efectivo de la población (Moser et al., 2010; Pszczola et al., 2012; Van Doormaal y Kistemaker, 2018). El uso de GPA permite una selección genética eficiente y la eliminación de rasgos genéticos indeseables (Van Doormaal y Kistemaker, 2018).

El objetivo de este estudio fue identificar asociaciones de concentraciones de IgG en calostro con IR en vacas lecheras. Presumimos que las vacas lecheras con alto IR identificadas por GPA o EBV producen concentraciones de IgG en el calostro más altas que las vacas con un IR medio o bajo.

MATERIALES Y MÉTODOS

animales

Todos los procedimientos y las muestras recolectadas para este estudio fueron aprobados por el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad de Guelph (Protocolo de Utilización de Animales #4449), y todas las pautas se siguieron de manera adecuada. Las vacas en este estudio estaban ubicadas en los Estados Unidos (n=590) y en Canadá (n=275). Los rebaños estadounidenses fueron inscritos por Semex Alliance y compensados ​​por su participación. Los animales de EE. UU. procedían de 3 grandes rebaños comerciales cerca de Linden, Crows Landing y El Nido, California, ubicados a 132 km entre sí (rebaño 1, n=4,740; rebaño 2, n=3 ,270; hato 3, n = 2,300 vacas lecheras). El tamaño de muestra original de los rebaños de EE. UU. era de 932 vacas, pero después de eliminar las muestras del análisis debido a la falta de información de GPA (n = 195) y la mala calidad de la muestra (n=147), el tamaño de muestra optimizado fue 590 vacas. Los animales canadienses se alojaron en el Centro de Investigación Lechera de Ontario cerca de Elora, Ontario (200 vacas lecheras). El tamaño de la muestra original del rebaño canadiense fue de 282 vacas; sin embargo, las muestras se eliminaron debido a la mala calidad (n=7), proporcionando un tamaño de muestra optimizado de 275 vacas. Toda la información demográfica de las vacas se obtuvo de la base de datos DairyComp 305 de cada lechería a través de Valley Agriculture Software.
En los rebaños lecheros de EE. UU., se recolectaron muestras de forma continua desde 2018 hasta 2019 de vacas lecheras Holstein primíparas y multíparas. Las muestras se recolectaron del rebaño lechero 1 (n=164 vacas), rebaño 2 (n=202 vacas) y rebaño 3 (n=224 vacas). Dentro de las 24 horas posteriores al parto, se sumergieron los pezones de cada vaca con un baño de ordeño y se limpiaron 3 veces. Luego se ordeñó un volumen igual de cada cuarto para recolectar un total de 50 mL de una muestra representativa de calostro de cada animal. Las muestras se almacenaron inmediatamente a -20 grados para mantener la calidad de la muestra. Los productores recibieron instrucciones y capacitación sobre métodos de recolección de calostro para garantizar la uniformidad de los métodos de recolección entre los rebaños de EE. UU. Las muestras se enviaron en hielo desde California a la Universidad de Guelph.

En el rebaño canadiense, se recolectaron 50 ml de calostro por la mañana (AM, 0400–1200 h, dentro de las 4 h posteriores al nacimiento), por la tarde (PM, 1201–1900 h, dentro de las 4 h excepto por 1 muestra a las 5 h), o durante la noche (1901–0359 h, se desconoce la hora exacta del nacimiento) de vacas lecheras Holstein primíparas y multíparas (n=275). Desde junio de 2018 hasta enero de 2020, se extrajo el calostro y se mezcló bien en un ordeñador de balde, y se recolectó una muestra de 50-mL con un cucharón. A cada vaca en este estudio se le tomó una muestra de calostro en una sola ocasión. Una vez que se recolectó el calostro, se congeló inmediatamente a -20 grados. En este estudio no se controlaron los factores de confusión específicos relacionados con la recolección de calostro, como la lactancia previa de los terneros y, en el rebaño de EE. UU., el volumen de calostro producido y el tiempo de recolección entre 0 y 24 h después del nacimiento. Las muestras de EE. UU. y Canadá se recolectaron de forma continua de todas las vacas que parieron durante el período de estudio, por lo que no se requirió la aleatorización de los animales para el muestreo. No se recolectaron muestras de la misma vaca de partos posteriores.

Las muestras de calostro se descongelaron durante la noche a 4 grados, luego se centrifugaron durante 15 minutos a 5,000 × g (4 grados) para separar la grasa, luego se centrifugaron durante 15 minutos a 11,000 × g ( 4 grado). Se eliminó cualquier grasa restante, y el calostro se dividió en alícuotas y se almacenó a -20 grados. Las muestras que contenían una fracción acuosa, lo que indica que la muestra se cuaja debido a un almacenamiento inadecuado, se eliminaron del análisis.

En este estudio, todas las vacas lecheras eran Holstein Friesian de raza pura. La información sobre las dietas y el estado de las vacunas no estaba disponible en los rebaños de EE. UU. Se genotiparon vacas de los Estados Unidos utilizando un panel de genotipado de 9k proporcionado por Neogen. El GPA estaba disponible para los rasgos AMIR y CMIR, donde la imputación se realizó mediante FImpute v3 y se calculó mediante evaluaciones genómicas de un solo paso en el software BLUPf90 proporcionado por la Universidad de Georgia (Aguilar et al., 2018). Los investigadores desconocían el estado de AMIR y CMIR durante la recolección de calostro y la finalización de los ensayos de laboratorio.

En el rebaño canadiense, las vacas lecheras recibieron dietas de período seco con poca energía y alto contenido de fibra o una dieta de control. Las vacas también recibieron 1 de 2 vacunas comerciales diferentes contra la mastitis preparto (TopVac de HIPRA o J-VAC de Merial). Previamente, en el Centro de Investigación Láctea de Ontario, las vacas fueron fenotipadas por IR utilizando la tecnología HIR patentada descrita por Thompson-Crispi y Mallard (2012b) y Hernández et al. (2005). En resumen, se recogió sangre el día 0 antes de la inmunización para obtener las líneas base de anticuerpos. Luego, el ganado recibió una inyección intramuscular de antígenos de tipo-1 y tipo-2 (patente de EE. UU. n.º 7.258.858; Wagter-Lesperance y Mallard, 2007). En el día 14, se recolectó una muestra de sangre para evaluar AMIR. Las muestras de sangre se centrifugaron a 700 × g durante 15 min (4 grados) y la fracción de suero se almacenó a -20 grados. A continuación, las muestras de suero se analizaron mediante ELISA indirecto frente a un antígeno de tipo-2, tal como describen ThompsonCrispi y Mallard (2012b). En el día 14, se tomó una medida del grosor del pliegue de la cola para evaluar la línea de base para la hipersensibilidad de tipo retardado.

Luego, el ganado recibió una inyección intradérmica de PBS en el lado izquierdo de la cola y el antígeno tipo-1 en el lado derecho de la cola. En el día 15 (24 h después), se tomaron medidas del pliegue de la cola para evaluar CMIR. La información de pedigrí estaba disponible para vacas lecheras canadienses Elora previamente fenotipadas (n=952). Tanto AMIR como CMIR EBV se calcularon en una escala de valor continuo utilizando ASREML, incluido el estado de embarazo, la edad y el año de la prueba. La mayoría de los datos de EBV estaban disponibles antes de la recolección de calostro, pero los investigadores desconocían el estado de AMIR y CMIR durante la recolección de calostro y la finalización de los ensayos de laboratorio. En el rebaño de EE. UU., se calculó el promedio y la desviación estándar (SD) de AMIR GPA y CMIR GPA para permitir agrupar vacas como AMIR alto (n=91) y CMIR alto (n=88), AMIR promedio (n = 409) y CMIR promedio (n=409), o AMIR bajo (n = 90) y CMIR bajo (n=93). En el hato canadiense, se calcularon el promedio y la SD de AMIR EBV y CMIR EBV para agrupar vacas con IR alto, promedio o bajo. Las vacas que estaban 1 SD o más por encima de la media se agruparon como AMIR alto (n=42) o CMIR alto (n=39), las vacas que estaban 1 SD o más por debajo de la media se agruparon como AMIR bajo (n=57) y CMIR bajo (n = 44), y las vacas con EBV entre los límites alto y bajo se agruparon como AMIR promedio (n=176) y CMIR (n=192 ).

IgG totales

Las concentraciones de IgG total del calostro se midieron mediante inmunodifusión radial (RID; Triple J Farms) de acuerdo con las pautas del fabricante. Las muestras de calostro se diluyeron 1:8 en PBS y luego se añadió una sola muestra a 5 µL/pocillo. Después de 24 h, se midió el diámetro del anillo de precipitación que se formó. Si el anillo de precipitación estaba fuera del rango de los estándares de ensayo, la dilución se ajustaba en consecuencia y la muestra se volvía a analizar. Se derivó una curva estándar a partir de los estándares 28,03, 14,72 y 1,80 g/L provistos en el kit, y la concentración de IgG de la muestra se derivó de la curva estándar. Todas las placas RID (Lote n.° 728411) y estándares (Lote n.° 7286) utilizados en este estudio fueron consistentes.

Análisis estadístico

Los datos de IgG calostral de los rebaños de EE. UU. y Canadá se analizaron por separado utilizando el procedimiento del modelo lineal general (GLM) en SAS versión 9.4 (SAS Institute Inc.), utilizando la concentración de IgG como una variable de resultado continua. Además, se utilizó la regresión logística (Proc Logit) en hatos de EE. UU. y Canadá para estimar la razón de probabilidad de que el calostro de las vacas se clasifique como IgG alta en 2 concentraciones diferentes: (1) IgG alta (mayor o igual a 50 g/L) o IgG baja (<50 g/L) and (2) high IgG (≥100 g/L) or low IgG (<100 g/L).

rebaños estadounidenses. En el rebaño de EE. UU., se recolectaron muestras de vacas lecheras en diferentes partos (1–6) y diferentes rebaños (1, 2 y 3). La época de recolección de la muestra se incluyó como primavera (21 de marzo al 20 de junio), verano (21 de junio al 20 de septiembre), otoño (21 de septiembre al 20 de diciembre) o invierno (21 de diciembre al 20 de marzo), así como el año (2018 o 2019). El número de placa RID y la fecha del análisis de laboratorio estaban disponibles.

En los rebaños de EE. UU., los GPA estaban disponibles en una escala continua y como clasificaciones por SD. Los datos se analizaron con AMIR y CMIR GPA de forma independiente como variables continuas y categóricas.

donde yijk=la concentración de IgG del calostro, µ=media general, pi=efecto de paridad (paridad 1 a 6), dj=efecto de AMIR GPA (− 2,72 a 2,54 o alto, promedio y bajo) o CMIR GPA (−2,63 a 2,22 o alto, promedio y bajo), HYSk=el efecto del rebaño-año-temporada y Dijk=el error residual.

Además del GLM, se ejecutó un modelo logístico (Proc Logit) para estimar las probabilidades de la capacidad de las vacas para producir concentraciones altas y bajas de IgG en el calostro con base en CMIR GPA. La concentración de IgG se consideró la variable de resultado binaria en los 2 modelos. El primer modelo incluía un resultado binario de IgG calostral alta como Mayor o igual a 50 g/L o IgG calostral baja como<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity and HYS as categorical effects and CMIR GPA as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

manada canadiense.

En el rebaño canadiense, se recolectaron muestras de vacas lecheras en diferentes partos (1, 2, mayor o igual a 3) y en varias edades (2–10 años). La temporada de recolección de muestras se clasificó en primavera (21 de marzo al 20 de junio), verano (21 de junio al 20 de septiembre), otoño (21 de septiembre al 20 de diciembre) o invierno (21 de diciembre al 20 de marzo). El año (2018, 2019 o 2020) y la hora del parto (a. m., p. m. o durante la noche) estaban disponibles. La información como el volumen (0.4–23.5 L), la vacunación preparto (TopVac o J-VAC) y la información de la dieta (dieta rica en fibra o de control) se habían anotado previamente. El número de placa RID y la fecha del análisis de laboratorio estaban disponibles para el análisis.

Se ejecutaron cuatro modelos separados para evaluar la IgG del calostro en el rebaño canadiense por AMIR y CMIR por separado, ya sea como variables independientes continuas o categóricas:

donde será {{0}} la concentración de IgG del calostro, µ=la media general para la población de estudio, pi=efecto de la paridad (paridad 1, 2 o Mayor que o igual a 3), cj=efecto del tiempo de parto (AM, PM o durante la noche), vk=efecto del volumen (0.4–23.5 L), il=efecto de AMIR EBV (−2,53 a 1,85 o alto, medio y bajo) o el efecto CMIR EBV (−2,79 a 3,21 o alto, medio y bajo), y eijkl=el error residual.

Además del GLM, se ejecutó un modelo Proc Logit para estimar las probabilidades de la capacidad de las vacas para producir concentraciones altas y bajas de IgG en el calostro con base en CMIR EBV. La concentración de IgG se consideró la variable de resultado binaria en los 2 modelos. El primer modelo incluía un resultado binario de IgG calostral alta como Mayor o igual a 50 g/L o IgG calostral baja como<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity as a categorical effect and volume and CMIR EBV as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

Se analizaron los residuos de todos los modelos de EE. UU. y Canadá para los supuestos de normalidad y homocedasticidad. Los modelos de regresión se construyeron utilizando una selección paso a paso hacia atrás en la que las variables con valores de P superiores a 0.5 se eliminaron primero y las variables con valores de P inferiores a 0.5 se controlaron en busca de cambios. Finalmente, se eliminaron las variables con valores de P superiores a 0.1. Se monitorearon los coeficientes para detectar cambios del 1{{10}} por ciento en el criterio de estimación para evaluar la confusión. Todas las variables de interés se reintrodujeron al final para determinar si alguna relación había cambiado. Se estimó la media de mínimos cuadrados (LSM) y se comparó entre grupos utilizando una prueba de diferencia significativa honesta post hoc de Tukey. El LSM se informó con un error estándar de la media (SEM). La significación estadística se informó en P < 0,05 y las tendencias significativas se informaron en P < 0,10.

RESULTADOS

IgG calostral por AMIR continuo y CMIR GPA y clasificación en vacas lecheras de EE. UU.

La IgG del calostro en vacas lecheras de EE. UU. osciló entre 1,9 y 328,4 g/L, con una media de 104,0 g/L (Tabla 1). Para el rebaño 1, la IgG del calostro osciló entre 2,6 y 199,3 g/L, con una media de 71,5 g/L (Cuadro 1). Para el rebaño 2, la IgG del calostro osciló entre 5,3 y 328,4 g/L, con una media de 118,4 g/L. En el rebaño 3, la IgG del calostro osciló entre 1,9 y 283,2 g/L, con una media de 113,9 g/L. En los 3 rebaños, el 19 por ciento de las muestras de calostro tenían<50 g/L of IgG.

En el modelo continuo, CMIR GPA fue estadísticamente significativo (P < {{0}}.01), pero AMIR GPA no lo fue (P=0.49). Usando una ecuación de predicción, las vacas con un CMIR GPA de 1 tendrían calostro con concentraciones de IgG 6.3 g/L más altas en promedio que las vacas con un CMIR GPA de 0. Variables como rebaño-año-estación (Tabla 2) y paridad (Tabla 3) fueron estadísticamente significativos (P < 0,01).

En los modelos categóricos, la clasificación CMIR fue estadísticamente significativa (P {{0}}.04), pero AMIR no lo fue (P=0.37). Las vacas con CMIR alto produjeron calostro con mayores concentraciones de IgG (LSM ± SEM, 107.5 ± 7.7 g/L) que las vacas con CMIR bajo (91.4 ± 7.1 g/L, P = 0.03), con valores intermedios para las vacas con CMIR promedio (105,1 ± 5,6 g/L, P=0,69). Las vacas con CMIR promedio también produjeron más IgG en el calostro que las vacas con CMIR bajo (P=0.02). El porcentaje de muestras de calostro con concentraciones de IgG < 50 g/L fue de 15,9, 18,4 y 25,0 por ciento en vacas con CMIR alto, medio y bajo, respectivamente. Las estadísticas descriptivas de la influencia de la categoría CMIR en la IgG del calostro en el rebaño de EE. UU. se pueden encontrar en la Tabla complementaria S1 (https://doi.org/10.6084/m9.figshare .21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . No se encontraron diferencias en la concentración de IgG calostral entre vacas AMIR alto (109,0 ± 10,8 g/L), medio (111,9 ± 10,3 g/L) y AMIR bajo (119,2 ± 11,7 g/L).

En un modelo Proc Logit, las vacas en los rebaños de los EE. UU. con un CMIR GPA de 1 tenían mayores probabilidades de 1.32 (intervalo de confianza 1.075–1.615) de producir calostro con 100 g/L o más en comparación con vacas con un CMIR GPA de 0. No se observaron diferencias al investigar IgG como resultado binario a la concentración de 50 g/L.

IgG calostral por AMIR continuo y CMIR EBV y clasificación en vacas lecheras canadienses

En el rebaño de investigación canadiense, la IgG del calostro osciló entre 15,4 y 226,8 g/L, con una media de 101,7 g/L (Tabla 1). Sólo el 9,8 por ciento de las muestras tenían<50 g/L of IgG. In samples collected within the first 4 h after calving, 5% had <50 g/L of IgG; in samples collected after overnight calving, 18.9% had <50 g/L of IgG. The interaction between parity and calving time was statistically significant (P = 0.02, Figure 1). In parity 1, cows that calved in the AM (P = 0.03; 0400–1200 h) and PM (P = 0.01; 1201–1900 h) produced higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (between 1901 and 0359 h). In parity 2, calvings that occurred in the AM had higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (P < 0.01) and tended to have higher colostral IgG than PM calvings (P = 0.06). No difference was found in colostral IgG concentration between PM and overnight calvings (P = 0.24) in parity 2 cows. In contrast, cows of parity ≥3 showed no difference in colostral IgG concentrations among AM, PM, or overnight calvings.

El volumen fue una variable estadísticamente significativa en el modelo (P < {{0}}.01). Según la ecuación del modelo, la IgG del calostro disminuye en 1,7 g/L con cada litro de aumento en el volumen producido. Como variable continua, AMIR EBV no fue estadísticamente significativo (P=0.22), pero se observó una tendencia en las vacas con mayor CMIR EBV a producir concentraciones más altas de IgG en el calostro (P=0.10). Un aumento de CMIR EBV de 0 a 1 se asoció con un aumento de IgG calostral de 3,6 g/L.

Con base en la clasificación de EBV, las vacas con CMIR alto tenían una mayor media de IgG calostral (105.1 ± 6.1 g/L) que el CMIR promedio (103.4 ± 2.7 g/L), y las vacas con CMIR bajo (93.7 ± 5.7 g/L ), pero las diferencias no fueron estadísticamente significativas. Las estadísticas descriptivas de la influencia de la categoría CMIR en la IgG del calostro en el rebaño canadiense se pueden encontrar en la Tabla complementaria S1 (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . No se encontraron diferencias entre las vacas con clasificaciones de EBV alto (99,3 ± 5,9 g/L), promedio (102,3 ± 2,9 g/L) y bajo AMIR (103,1 ± 5,0 g/L). Variables como la dieta, la temporada, la vacunación preparto y la fecha del análisis de laboratorio no fueron estadísticamente significativas en los modelos y se eliminaron.

Los modelos Proc Logit no mostraron diferencias estadísticamente significativas cuando la concentración de IgG se investigó como un resultado binario en concentraciones de 50 o 100 g/L.

DISCUSIÓN

The objective of this study was to understand the associations of AMIR and CMIR with concentrations of colostral IgG. Fleming et al. (2016) found that cows identified as having high AMIR based on EBV had statistically greater concentrations of colostral IgG than cows with average and low AMIR. In contrast, in the current study, an association between AMIR and IgG concentration in colostrum was not detected in US cows. Instead, US cows identified as having high and average CMIR based on GPA had statistically greater LSM colostral IgG concentrations than low CMIR cows. Mean colostral IgG concentrations from high CMIR (107.5 g/L), average CMIR (105.1 g/L), and low CMIR (91.4 g/L) cows were considerably higher than the traditional standard of 50 g/L for good-quality colostrum (Kruse, 1970; Fleenor and Stott, 1980), but over 15% of cows in each of these CMIR categories had IgG concentrations below this standard. Mean IgG concentrations are an imperfect measure of the colostrum quality in a herd or a subgroup of cows. Historically, feeding colostrum with >Se promovieron 50 g/L de IgG como un medio para reducir la mortalidad de terneros neonatales. Recientemente, sin embargo, Godden et al. (2019) y Lombard et al. (2020) han defendido firmemente la alimentación con 300 g o más de IgG en la primera toma (dentro de las 2 h posteriores al nacimiento) o un total de 400 g en tomas múltiples dentro de las 24 h para maximizar la salud de los terneros y minimizar la morbilidad. Esto es difícil, aunque quizás no imposible si el calostro tiene una concentración de IgG de 50 g/L. Por lo tanto, alimentar 3 L de calostro con 100 g/L o más permitiría a los productores alcanzar el objetivo de 300 g de IgG en la primera alimentación. Aunque la heredabilidad de CMIR es relativamente baja (0,16) en comparación con AMIR (0,37), la cría selectiva con mejoras incrementales a lo largo de las generaciones podría contribuir a mejorar la calidad del calostro y la salud de las terneras con el tiempo.

Con base en el EBV en el rebaño canadiense, se observó una tendencia en las vacas con CMIR alto a producir una mayor cantidad de IgG en el calostro (P=0.10). Al igual que en los rebaños de EE. UU., AMIR no se asoció con la IgG del calostro en este estudio. El estudio de Fleming et al. (2016) incluyeron vacas en el Centro de Investigación Lechera de Ontario como en el presente estudio. En el momento de ese estudio, la concentración promedio de IgG en el calostro dentro del rebaño era de 78,8 g/L, aproximadamente 22,9 g/L menos que en el estudio actual (datos no publicados). La diferencia en los hallazgos de Fleming et al. (2016) podría deberse a un cambio en la genética que surge de las decisiones de reproducción y selección. Además, la IgG del calostro varía en gran medida entre las vacas debido al volumen, la paridad y el momento de la recolección, por lo que detectar influencias específicas en la IgG del calostro a lo largo del tiempo es difícil con un número pequeño de animales y datos limitados.

El papel biológico y la influencia de CMIR en la IgG del calostro no están claros. Muchos tipos de células contribuyen a la respuesta celular de hipersensibilidad de tipo retardado utilizada para medir CMIR (Heriazon et al., 2009). Por lo general, esta respuesta está mediada por células T CD4 más con ayuda adicional de células T CD8 más y macrófagos (Black, 1999). Durante el embarazo, la madre experimenta una disminución en las frecuencias de células CD4 plus, células CD8 plus, células δ plus e IFN- en el período periparto (Vlasova y Saif, 2021). En cambio, el RI cambia a una respuesta de tipo más regulador-2 caracterizada por una respuesta humoral antiinflamatoria y un aumento de la IL-4 antes del parto (Shafer-Weaver et al., 1999; Paibomesai et al., 2013 ). Además, la regulación hormonal puede desempeñar un papel importante en la regulación de la transferencia de IgG al calostro. Se ha demostrado que el estrógeno, la progesterona y la dexametasona exógenos administrados a vacas no preñadas para inducir la lactancia median la transferencia de IgG a sus secreciones mamarias (Stark et al., 2015). Se requerirá más investigación para aclarar cómo la clasificación CMIR (evaluada fuera del período periparto) se asocia con la hormona reproductiva y los cambios de citoquinas inmediatamente antes del parto que se relacionan con la eficiencia de la transferencia de IgG al calostro.

El receptor neonatal Fc (FcRn) es crucial para transferir IgG a través de las membranas celulares y reciclar y mantener la vida media de IgG en especies de mamíferos. En el ganado, FcRn puede desempeñar un papel en la transferencia de IgG1 desde la circulación de la madre al calostro (Laegreid et al., 2002; Clawson et al., 2004). El FcRn es un heterodímero compuesto por una cadena similar a MHC-I conocida como receptor y transportador Fc gamma (FCGRT) y 2-microglobulina (B2M; Simister y Mostov, 1989; Clawson et al., 2004). Laegreid et al. (2002) encontraron haplotipos FCGRT específicos en vacas de carne y sus terneros que influyen en la transferencia pasiva. Diferentes haplotipos de FCGRT también se han asociado con variaciones en la IgG específica de antígeno en el calostro en una población Holstein no especificada (n=49) (Zhang et al., 2009). Clawson et al. (2004) informaron una asociación de diferentes haplotipos B2M con fallas en la transferencia pasiva y concentraciones más bajas de IgG en suero entre parejas de vacas/terneros. Sin embargo, los datos disponibles para vacas y terneros Holstein son limitados y brindan una visión mínima de la variación de haplotipos en los genes relevantes.

En particular, las proteínas MHC-I son receptores críticos para CMIR, particularmente para las respuestas de hipersensibilidad de tipo retardado. La proteína B2M no solo estabiliza los receptores MHCI, sino que también es un componente esencial del heterodímero FCGRT-B2M que facilita la transferencia de IgG en células epiteliales, células endoteliales y leucocitos. Puede existir una asociación potencial entre la función MHC-I-B2M en las respuestas CMIR y la función FcRn en la transferencia de IgG. Sin embargo, esta asociación sigue siendo hipotética; no se probó en el estudio actual y no se informó anteriormente.

La relación entre la paridad y la concentración de IgG en el calostro ha sido inconsistente entre las diferentes poblaciones de estudio (Conneely et al., 2013; Johnsen et al., 2019). En el estudio actual, la IgG del calostro aumentó con partos más altos en rebaños canadienses y estadounidenses. Las concentraciones de IgG en el calostro se estancaron en los partos 3 a 5 para las vacas estadounidenses. Se encontró una interacción entre la paridad y los tiempos de parto en el rebaño canadiense. La IgG calostral fue más alta en los primeros 2 partos de vacas que parieron durante los tiempos monitoreados (AM y PM) que en los partos nocturnos. Curiosamente, no se observaron diferencias en las concentraciones de IgG en el calostro entre las vacas de mayor paridad en relación con el momento del parto. La falta de una diferencia sugiere que estos animales de mayor número de partos producen concentraciones más estables de IgG, quizás hasta 14 horas después del parto. Para estudios futuros, los datos sobre el volumen de calostro producido y el tiempo de muestreo después del parto en los rebaños comerciales de EE. UU. serían beneficiosos para los análisis. La falta de esta información fue una limitación del presente estudio.

Results from the current study in the United States were derived from colostrum samples from cows in 3 large commercial herds in California and may not apply to large herds in other states or to smaller herds in the United States with distinctly different management systems. However, in the 2014 National Animal Health Monitoring System dairy report (NAHMS, 2014), 80% of herds in California were large herds (>500 vacas). Además, el 83,6 por ciento de las granjas grandes monitorearon la calidad del calostro (mediante visualización, colorímetro, refractómetro Brix, volumen u otro) y, en promedio, alimentaron a los terneros en las primeras 2 h. Estos datos brindan contexto para la validez externa de los hallazgos actuales en relación con otros grandes rebaños comerciales.

El uso de pruebas genómicas para identificar ganado con alto IR permite la categorización y selección de animales a una escala mucho mayor. Previamente, se informó que los animales reconocidos como IR altos basados ​​en EBV tenían una menor incidencia de la enfermedad de mastitis, abomaso desplazado, membranas fetales retenidas, metritis, cetosis y dermatitis digital (Thompson-Crispi et al., 2012a, 2013; Cartwright et al. , 2017). Las vacas con alto IR también tienen mejores respuestas a las vacunas comerciales (Wagter-Lesperance, 2017). Además, las hijas de toros comercializados por Semex Alliance como Immunity plus tuvieron una menor incidencia de metritis, mastitis, endometritis y cojera (Larmer y Mallard, 2017). Con base en los hallazgos de este estudio, puede ser factible mejorar la calidad del calostro mientras se selecciona para mejorar la resistencia a las enfermedades. Aunque las vacas con un CMIR alto produjeron una mayor cantidad de IgG en el calostro, aún es importante considerar la clasificación AMIR de la vaca dada su función crítica en la defensa del huésped. Dado que AMIR y CMIR son rasgos genéticamente independientes, considerar ambos en los esquemas de mejoramiento producirá un IR y una protección más equilibrados.

CONCLUSIONES

Los enfoques actuales para mejorar la transferencia pasiva del calostro de IgG materna a los terneros lecheros recién nacidos enfatizan la importancia de evaluar la calidad y el volumen del calostro antes de alimentarlos. Sin embargo, el potencial para aumentar las concentraciones de IgG en el calostro mediante la cría selectiva de vacas con mayor IR ha recibido menos atención. En el presente estudio, las vacas clasificadas con CMIR alto en 3 hatos lecheros comerciales grandes de EE. UU. tenían concentraciones de IgG en el calostro más altas que las vacas con CMIR bajo. En un estudio paralelo en un rebaño de investigación canadiense, las concentraciones de IgG calostral LSM no difirieron entre las clasificaciones CMIR. Sin embargo, cuando se evaluó el EBV como una variable continua, hubo una tendencia a que las vacas con alto CMIR produjeran una mayor cantidad de IgG en el calostro. En contraste con hallazgos anteriores, las concentraciones de IgG en el calostro no difirieron entre las clasificaciones AMIR. Los estudios futuros que incluyan más vacas y rebaños, con una recopilación de datos detallada, ayudarán a definir la variación genética en las concentraciones de IgG en el calostro y permitirán la reproducción selectiva para obtener calostro de mayor calidad en las generaciones siguientes.

EXPRESIONES DE GRATITUD

Agradecemos la asistencia del personal del Centro de Investigación Láctea de Ontario (Guelph, ON, Canadá) en la recolección de muestras. También agradecemos a los propietarios de rebaños de EE. UU. y al personal de Semex por recolectar y enviar muestras a Canadá. Esta investigación fue apoyada con fondos para Bonnie Mallard de una beca de descubrimiento del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Naturales de Canadá (NSERC; Ottawa, ON), una subvención de Desarrollo de Investigación Canadiense (CRD) del NSERC y una subvención del Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales de Ontario (OMAFRA). ; Guelph, ON, Canadá)–Universidad de Guelph (Guelph, ON, Canadá) Premio Nivel II del Sistema de Producciones. Agradecemos la financiación de nuestro socio comercial, Semex Alliance (Guelph, ON, Canadá). Semex Alliance financió parcialmente este estudio y ayudó a identificar hatos estadounidenses adecuados dispuestos a colaborar en este estudio. Semex Alliance ha licenciado tecnología de alta respuesta inmunitaria para identificar toros con genética superior para respuestas inmunitarias. Estos animales luego se comercializan como sementales Immunity plus. Los autores no han declarado ningún otro conflicto de intereses.

REFERENCIAS

1.Aguilar, I., S. Tsuruta, Y. Masuda, D. Lourenco, A. Legarra e I. Misztal. 2018. Conjunto de programas BLUPF90 para la cría de animales con un enfoque en la genómica. Documento 751 en Proc. 11º Congreso Mundial Gineta. aplicación Más vivo. Prod., Auckland, Nueva Zelanda.

2. Altvater-Hughes, TE, DC Hodgins, L. Wagter-Lesperance, SC Beard, SL Cartwright y BA Mallard. 2022a. Concentración y heredabilidad de inmunoglobulina G y anticuerpo natural inmunoglobulina M en calostro de vaca y leche junto con proteína sérica total en sus terneros. J. Anim. ciencia 100:skac006.

3. Altvater-Hughes, T., L. Wagter-Lesperance, D. Hodges, C. Bauman, S. Larmer y B. Mallard. 2022b. TA_Archivo Suplementario_JDS. docx. parte de la higuera Contribución del diario.

4. Black, CA 1999. Hipersensibilidad de tipo retardado: teorías actuales con una perspectiva histórica. Dermatol. En línea J. 5:7.

5. Butler, JE 1983. Inmunoglobulinas bovinas: revisión aumentada. Veterinario. inmunol. inmunopatol. 4:43–152.

6. Butler, JE 1986. Bioquímica y biología de las inmunoglobulinas de rumiantes. prog. Veterinario. Microbiol. inmunol. 2:1–53.

7. Cartwright, SL, F. Malchiodi, K. Thompson-Crispi, F. Miglior y BA Mallard. 2017. Comunicación breve: Prevalencia de dermatitis digital en ganado lechero canadiense clasificado como respondedor inmunitario mediado por células y anticuerpos alto, promedio o bajo. J. Ciencias de la leche. 100:8409–8413.

8. Clawson, ML, MP Heaton, CG Chitko-McKown, JM Fox, TP Smith, WM Snelling, JW Keele y WW Laegreid. 2004. Haplotipos de beta-2-microglobulina en ganado vacuno de EE. UU. y asociación con el fracaso de la transferencia pasiva en terneros recién nacidos. mamá Genoma 15:227–236.

9. Conneely, M., DP Berry, R. Sayers, JP Murphy, I. Lorenz, ML Doherty y E. Kennedy. 2013. Factores asociados a la concentración de inmunoglobulina G en el calostro de vacas lecheras. Animal 7: 1824–1832.10. Fleenor, WA y GH Stott. 1980. Prueba de hidrómetro para la estimación de la concentración de inmunoglobulina en el calostro bovino. J. Ciencias de la leche. 63:973–977.

For more information:1950477648nn@gmail.com