SLU logo Epsilon logo Epsilon Epsilon is managed by the SLU University Library

Epsilon Open Archive

Effects of a single prolonged milking interval in cows

study of indicators and mediators of inflammation, milk composition and yield

Lakic, Branislav (2011). Effects of a single prolonged milking interval in cows. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2011:101
ISBN 978-91-576-7645-0
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
398Kb

Abstract

A single prolonged milking interval (PMI), such as might be associated with technical failures in automatic milking systems, leads to a subsequent somatic cell count (SCC) peak in bulk tank milk. Increased SCC indicates mastitis in cows. It is generally correlated with reduced milk yield and quality, and is often used as a criterion for milk payment. Whether the transient SCC peak after a single PMI affects yield and quality is not known. The short duration of the inflammatory reaction after a PMI and its nonpathological history raise questions about the underlying immunological mechanisms and possible role of immunocompetent natural milk components. It is important to learn more about this kind of physiological inflammation to improve the interpretation of SCC and the general understanding of udder immunology. This thesis investigated the inflammatory reaction after a single PMI of 24 h at both the cow and the quarter level, and how it influences milk yield and quality. The PMI appeared to induce temporarily impaired epithelial integrity but no epithelial damage. Even so,milk yield per cow was reduced with 0.75 kg/day after the PMI, notably for up to the 10 days studied. Thus, based on the long-lasting reduction in yield and a possibly reduced milk payment due to the SCC peak, a PMI is of significant economic concern for the farmer although milk quality itself was shown not to be afflicted. The PMI caused a two-fold increase in the SCC, which then remained elevated for 2 days and was associated with an increased proportion of polymorphonuclear leukocytes (PMN) in milk. The most pronounced SCC reaction after the PMI was not seen until the udder had been emptied once. The initiation of inflammation occurred first during the PMI and elicited a systemic acute phase response of serum amyloid A (SAA), observed in blood prior to its appearance in milk. The milk showed consistently high chemotactic activity in vitro, although no increased content of the cytokines IL-1β and IL-8 was detected. The PMI induced significant alterations in the content of α-lactalbumin (ALA) and prolactin (PRL), in relation to the PMN reaction. ALA inhibited and PRL stimulated PMN migration, when tested in vitro. Based on the findings in this thesis, it is probable that SAA played a significant role in the inflammatory reaction after a PMI but it cannot be excluded that ALA and PRL might also have been contributing factors.

Authors/Creators:Lakic, Branislav
Title:Effects of a single prolonged milking interval in cows
Subtitle:study of indicators and mediators of inflammation, milk composition and yield
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish6 Populärvetenskaplig sammanfattning 6.1 Bakgrund Celltal i mjölken brukar förkortas SCC. Det kommer av engelskans "somatic cell count" som betyder kroppsceller (till skillnad från t ex bakterieceller). De utgörs i komjölk nästan enbart av vita blodkroppar. Den mer specifika inflammationscell som står för den största delen av SCC-ökningen är neutrofilen. Ett högt SCC i mjölken anses generellt vara förknippat med lägre kvalitet och nedsatt produktion. Ökat SCC i tankmjölk kan alltså innebära både reducerad volym levererad mjölk och anmärkningar eller missad premiumbetalning för producenten. Det har observerats att efter ett tekniskt stopp i automatiska mjölkningssystem ökar tillfälligt SCC i tankmjölken. Efter stoppet får många kor stå länge i kö innan de blir mjölkade och mjölkningsuppehållet för en enskild ko kan bli upp till ett dygn. Det är troligt att detta är orsaken till den observerade SCC-toppen. Det är känt sedan tidigare att olika långa mjölkningsintervall (MI), applicerade under längre tid, påverkar kornas SCC även om det inte är så uttalat som vid en infektiös mastit. Hur ett enda förlängt MI (FMI) påverkar SCC på konivå samt mjölkmängd och mjölksammansättning, har dock inte tidigare undersökts. Ökad rekryteringen av celler/vita blodkroppar till juvret och mjölken utgör en väsentlig del av inflammationsreaktionen, som är en försvarsmekanism. Celltalen är således en indikator på inflammation i juvret men vid ett FMI finns inte något uppenbart inflammatoriskt stimuli, som t ex en infektion utgör. Så vad kan vara orsaken? Den ökade cellvandringen till mjölken skulle kunna bero på mikroskopiska vävnadsskador, på grund av att juvret spänns ut av den ackumulerade mjölkvolymen under FMI. Det kan resultera i läckage från vävnadsvätskan som omger cellerna, av faktorer (cytokiner) som verkar cellattraherande. Men orsaken kan också tänkas vara t ex en förändring i koncentrationen av vanliga mjölkkomponenter. Flera sådana, såsom vassleproteinet alfalaktalbumin (ALA) och laktationshormonet prolaktin (PRL), har i olika sammanhang visats kunna ha en cytokinliknande effekt. Resultaten från tidigare undersökningar är dock delvis motsägelsefulla då det gäller de här ämnenas mera specifika effekt på cellvandringen. Vissa studier har visat att ALA respektive PRL kan hämma cellvandringen medan andra tvärtom har indikerat att den stimuleras av båda ämnena. Det kan tala för att de kan verka olika beroende på omständigheterna. Att skaffa mer kunskap om den här typen av steril fysiologisk inflammation i juvret som inte har någon sjuklig historia är väsentligt, dels för att bättre kunna tolka SCC på både besättnings- och konivå, dels för att öka insikten i hur juvrets immunförsvar fungerar generellt. 6.2 Syftet med studierna - Att undersöka SCC-reaktionen på konivå efter ett FMI på 24 tim och huruvida mjölksammansättning och mjölkmängd förändras. För att se om reaktionen liknar den man ser vid infektiös mastit undersöktes även andelen neutrofiler. - Att undersöka den immunologiska bakgrunden till SCC-topparna efter ett FMI, genom att analysera förekomst i mjölken av vedertagna cytokiner samt även ALA och PRL. Några andra inflammationsindikatorer än SCC undersöktes också för att få en mera fullständig bild av reaktionen. - Det långsiktiga målet var även att, baserat på resultaten från de aktuella studierna, analysera om det skulle kunna vara möjligt att kupera SCCtoppen genom åtgärder efter ett FMI. 6.3 Studiernas uppläggning Kor med låga celltal som mjölkades 2 ggr dagligen, följdes före och efter ett FMI på 24 tim (genom att kvällsmjölkningen uteslöts vid ett tillfälle). Kornas celltal var < 50 000/ml i morgonmjölk och < 100 000/ml i kvällsmjölk vid början av samtliga studier. Vid varje mjölkning undersöktes samlingsmjölken per ko eller juverdel. Mindre mjölkprov togs även under FMI och mellan de efterföljande mjölkningarna för att mer i detalj undersöka den inflammatoriska reaktionen. Blodprov togs vid mjölkprovtagningarna. 6.4 Resultat och diskussion 6.4.1 Mjölkmängd och mjölksammansättning Mjölkmängden var tydligt reducerad efter FMI - och under överraskande lång tid. Under de 10 dagar som korna följdes mjölkade varje ko i genomsnitt ca 0,75 kg mindre per kvällsmjölkning. Även i morgonmjölkningen sågs en reduktion men den var inte statistiskt säkerställd. Det är anmärkningsvärt att produktionen påverkades så starkt av en så kortvarig juverstörning. Under FMI var produktionen reducerad med hela 20 %. Mjölksammansättningen förändrades bara marginellt och påverkade inte kvaliteten negativt. 6.4.2 Celltal Celltalstoppen kunde konstateras även på ko- och juverdelsnivå. Den största ökningen avseende både det totala celltalet och andelen neutrofiler inträffade dock inte under FMI utan först efter det att mjölkningen återupptagits. Förändringen var störst i kvällsmjölkning där toppen inträffade dag 1 (båda faktorerna ökade 2-3 gånger). Även om celltalet gick ned under dag 2 kunde det kvarstå lindrigt förhöjt både morgon och kväll under 5 dagar. 6.4.3 Liknar inflammationsreaktionen den som ses vid infektionsutlöst masitit? Undersökningen både av SCC och andra inflammationsmarkörer visade att reaktionen efter ett FMI liknar den som ses vid infektiös mastit, men är mera ringgradig. Akutfasproteiner frisätts mycket tidigt under inflammation. Ett FMI framkallade, inte bara en lokal utan även en generell akutfasreaktion, vilken inträffade samtidigt med att neutrofilrekryteringen ökade till mjölken. Den generella reaktionen tyder på en central påverkan i kroppen och det är anmärkningsvärt att en så förhållandevis liten störning i juvret som ett FMI – jämfört med t ex infektiös mastit – ger en systemeffekt. Akutfasproteinet serum amyloid A kan stimulera de vita blodkropparnas förflyttning från blod genom vävnaden och sågs öka parallellt med ökningen av neutrofilerna i mjölken vilket gör det till en trolig faktor bakom neutrofilreaktionen. Albumin som finns i vävnadsvätska och blod ökade i mjölken. Det skedde efter den första mjölkningen efter FMI, då mjölktrycket i juvret minskat. Det indikerar att det fanns ett visst läckage från vävnaden in mjölken då. Dock kunde inte ökade koncentrationer av cytokinerna IL-1β respektive IL-8 påvisas i mjölken. Det antyder att dessa cytokiner inte spelar en avgörande roll för SCC och neutrofilreaktionen efter ett FMI, även om det är välkänt att båda cytokinerna generellt har en stark effekt på neutrofilernas vandring. 6.4.4 Prolaktin och alfa-laktalbumin Det förlängda mjölkningsintervallet framkalla de förändringar i koncentrationen av ALA (i mjölk) och PRL (i mjölk och blod) i anslutningen till ökningen av neutrofiler. I lab-tester visades ALA hämma och PRL stimulera neutrofilernas vandring. Baserat på dessa resultat kan det inte uteslutas att de båda faktorerna kan ha bidragit till SCC reaktionen efter ett FMI. 6.5 Sammanfattning och slutsatser - Ett FMI leder till ca 3 ggr ökat mjölkcelltal under 1-2 dagar, mest uttalat efter det att mjölkning återupptagits samt dessutom till nedsatt mjölkproduktion per ko med > 0,75 kg/dag under 10 dagar eller mer. - Mjölksammansättning påverkades men kvaliteten försämrades inte. - Det är sannolikt att reaktionen efter ett FMI är större hos kor med högre SCC-nivåer. - Akutfasproteinet serum amyloid A spelar sannolikt en betydande roll för att sätta igång cellreaktionen efter ett FMI men det kan inte uteslutas att även ALA och PRL kan vara bidragande aktörer. Vilka faktorer som initierar akutfasreaktionen har inte identifierats. - Ett FMI ger väsentligt negativa ekonomiska konsekvenser för producenten, främst genom den långvarigt reducerade mjölkmängden men även genom eventuellt lägre betalning för mjölken på grund av SCC-toppen trots att mjölkkvaliteten inte tycks påverkas av ett FMI. - Det är viktigt att förebygga mjölkstopp och om de inträffar, se till att de blir så kortvariga som möjligt. - Att den största reaktionen inträffar först efter det att mjölkning återupptagits kan indikera att celltalstoppen möjligen skulle kunna kuperas, med anpassad mjölkning en eller några ggr efter ett FMI. Detta bör undersökas vidare.
Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :15 November 2011
Volume:2011:101
Number of Pages:85
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för kliniska vetenskaper, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for printed version:978-91-576-7645-0
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:L Animal production > L73 Animal diseases
Q Food science > Q04 Food composition
Subjects:ZZZ Don't use any more: Subject categories for Swedish research publications > VETERINARY MEDICINE > Microbiology and immunology
Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 402 Animal and Dairy Sience > Animal and Dairy Science.
ZZZ Don't use any more: Subject categories for Swedish research publications > NATURAL SCIENCES > Biology > Organism biology > Animal physiology
Agrovoc terms:dairy cows, milk, milking, somatic cell count, inflammation, milk yield, lactation
Keywords:somatic cell count, Polymorphonuclear leukocytes, Prolonged Milking interval
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-285
ID Code:8478
Divisions:Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science > Dept. of Clinical Sciences
External funders:Stiftelsen Lantbruksforskning
Deposited By: Branislav Lakic
Deposited On:05 Dec 2011 06:46
Metadata Last Modified:03 May 2013 08:08

Repository Staff Only: item control page

Based on web server activity logs, updated monthly

Number of visitshttp://pub.epsilon.slu.se/8478/573
Number of downloadshttp://pub.epsilon.slu.se/8478/1/lakic_b_111205.pdf1140