Home About Browse Search
Svenska


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
408kB

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
Swedish

6 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
Papers/manuscripts:
NumberReferences
I.Is there a special mechanism behind the changes in somatic cell and polymorphonuclear leukocyte counts, and composition of milk after a single prolonged milking interval in cows? Branislav Lakic, Ewa Wredle, Kerstin Svennersten-Sjaunja and Karin Östensson. Acta Veterinaria Scandinavica 2009, 51:4
II.The effect of a single prolonged milking interval on inflammatory parameters, milk composition and yield in dairy cows Branislav Lakic, Kerstin Svennersten Sjaunja, Lennart Norell, Johanna Dernfalk, Karin Östensson. Veterinary Immunology and Immunopathology 140 (2011) 110–118
III.Prolactin and cortisol in bovine milk and blood during the peak in somatic cell count and neutrophils after a prolonged milking interval and the chemotactic effect of prolactin, in vitro Branislav Lakic, Kerstin Svennersten Sjaunja, Rupert M. Bruckmaier, Lennart Norell, and Karin Östensson. Submitted to Journal of Dairy Research
IV.Lakic B, Svennersten Sjaunja K, Bruchmaier RM, Lundeheim N, Knight CH, & Östensson K. The inflammatory reaction in the bovine udder during and after a prolonged milking interval, and the in vitro effect of milk, alpha lactalbumin and prolactin on neutrophil migration. Submitted to Vet. Immunol. Immunopathol.
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:Obsolete subject words > VETERINARY MEDICINE > Microbiology and immunology
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 402 Animal and Dairy Science > Animal and Dairy Science.
Obsolete subject words > 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
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-285
ID Code:8478
Department:(VH) > Dept. of Clinical Sciences
External funders:Stiftelsen Lantbruksforskning
Deposited By: Branislav Lakic
Deposited On:05 Dec 2011 06:46
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:48

Repository Staff Only: item control page