Tepelný stres a jeho vliv na vylučování patogenů z infikovaných čtvrtí mléčné žlázy

Patogeny způsobující mastitidu se vylučují z infikovaných čtvrtí mléčné žlázy a přispívají tak ke zvýšenému riziku nových intramamárních infekcí. Cílem této studie bylo prozkoumat charakteristiky vylučování různých patogenů způsobujících mastitidu a souvisejících faktorů specifických pro zvířata (skóre somatických buněk a parita) a faktory prostředí (tepelný stres). V longitudinální studii byly vzorky z  infikovaných čtvrtí vemene odebírány postupně na 5 mléčných farmách v Německu. K zachycení klimatických faktorů byl vypočítán index teploty a vlhkosti (THI). V laboratorní analýze byly stanoveny patogeny a jejich počty ve vzorcích mléka. Významný vliv na vylučování patogenů měly proměnné počet somatických buněk, patogen, parita a THI. Stafylokoky byly vylučovány v nižších hodnotách než streptokoky.  Překročení prahu THI 60 vedlo k vylučování vyššímu počtu patogenů ve stejný den. Možnými mechanismy způsobujícími rozdíly ve vylučování patogenů je  množství nadojeného mléka, lepší podmínky růstu při vyšších teplotách nebo změněné imunologické reakce. Mechanismy často zůstávají spekulativní a vyžadují další zkoumání. Studie zdůrazňuje význam krav s vysokým počtem somatických buněk , pokud jde o přenos patogenů mastitidy ve stádě. Dále je zřejmé, že tepelný stres v Německu ovlivňuje zdraví vemene a že preventivní opatření jsou užitečná.

Parametry dané studie

V období od května do listopadu 2018 byla v severozápadním Německu provedena longitudinální studie u 5 konvenčních stád dojnic. Výběrovými kritérii pro studii byla účast v měsíčním německém programu DHI (kontrola užitkovosti), výskyt subklinické mastitidy , správný systém dojení pro ruční odběr vzorků mléka (žádný automatický systém dojení) a vysoká úroveň spolupráce ze strany zaměstnanců. Pro individuální odběr vzorků mléka byly vybrány dojnice s SCC ≥200 000 buněk/ml, což je prahová hodnota mezinárodně využívána pro detekci subklinických mastitid. Zvířata s klinickou nebo chronickou mastitidou (≥700 000 buněk/ml) v předchozích třech měsících nebyly do studie záměrně zařazena. Vzorky mléka byly odebírány dvakrát týdně s rozmezím tří dnů. Do studie byly zahrnuty  čtvrtky s SCC ≥200 000 buněk/ml nebo s kultivačně pozitivními výsledky v prvních 3 datech odběru. Celkem bylo odebráno 5 736 vzorků mléka od 180 krav. Do studie byly zahrnuty krávy všech parit (1–7) a laktačních stádií.

Tab. č.1: Parametry jednotlivých stád zahrnutých do studie

Intenzita vylučování patogenů

V této studii byla zkoumána intenzita vylučování 5 patogenů způsobujících mastitidu ze čtvrtí s intramamární infekcí a vliv souvisejících faktorů v podmínkách farmy v Německu.  Je důležité poznamenat, že patogeny s relativně krátkým trváním infekce, jako je E. colli, nemohly být adekvátně znázorněny, a proto nebyly zahrnuty do této studie. Počet somatických buněk byl pozitivně spojen s intenzitou vylučování studovaných patogenů způsobujících mastitidu. To naznačuje, že krávy s vysokým počtem somatických buněk ohrožují zdraví vemene stáda, protože lze předpokládat, že vyšší intenzita vylučování také zvyšuje riziko infekcí jiných krav. Intenzita vylučování se mezi patogeny lišila. Nejnižší počet bakterií v mléce byl zjištěn u Staph. aureus ve srovnání s ostatními studovanými patogeny.

V této studii byla intenzita vylučování patogenů způsobujících mastitidu vyšší na první a druhé laktaci ve srovnání s vyššími paritami. To se může zdát rozporuplné, protože krávy s vyšší paritou mívají horší zdraví vemene, což se projevuje například vyšší hladinou somatických buněk v mléce. Riziko intramamární infekce a také riziko výskytu u druhéhé a třetí laktace jsou vyšší u multipar. Kromě toho je míra bakteriologického vyléčení nižší ve vyšších paritách. Otázkou však zůstává, proč krávy v současné studii na první a druhé laktaci vylučují sledované patogeny ve vyšších koncentracích než starší krávy. Možným odůvodněním by mohlo být vyřazení sledovaných dojnic ze stáda.  Možná byly krávy s mastitidou ve vyšších laktacích ve studovaných stádech vyřazeny důsledněji než v prvních 2 laktacích. Dalším odůvodněním by mohl být efekt zředění. Dojivost se od laktace k laktaci zvyšuje. Za předpokladu, že reprodukční intenzita patogenu je nezávislá na hostitelské paritě, mohlo by to vést k nižší intenzitě vylučování patogenu u starších krav s vyšší mléčnou užitkovostí. Dalším důvodem by mohl být relevantní imunologický stav starších krav. Imunitní reakce na patogeny jsou velmi druhově specifické a nejsou zcela pochopeny.  V současné studii lze předpokládat, že multiparní krávy již měly kontakt s patogeny způsobujícími mastitidu v předchozích laktacích, což nutně nevedlo ke zvýšení SCC nebo klinickým příznakům, ale stimulovalo místní imunologické procesy a nakonec vedlo k nižšímu vylučování patogenů ze čtvrtí vemene s intramamární infekcí v době našich výzkumů.

Vliv tepelného stresu na vylučování patogenů

Již dlouho je známo, že tepelný stres nepříznivě ovlivňuje dojnice . V mírném klimatu v Německu jsou krávy postiženy tepelným stresem v nejteplejších měsících roku. THI bere v úvahu okolní teplotu a relativní vlhkost a často se používá ke zkoumání účinku tepelného stresu. Výběr vhodného THI závisí především na klimatickém pásmu. THI použitý v této studii je vhodný pro vlhké klima. Brügemann a kol. (2012) považovali prahovou hodnotu THI = 60 za horní bod termoneutrální zóny pro dojnice v Německu. Tento práh se může zdát nízký. Je třeba poznamenat, že hodnoty THI se vzorcem použitým v mírném klimatu v Německu nelze srovnávat s hodnotami v teplejších podnebích, které jsou často podstatně vyšší. V současné studii byly při této prahové hodnotě zjištěny významné ( P < 0,01) účinky na intenzitu vylučování. K tomuto výsledku vedl zvýšený počet bakterií při opakované detekci patogenu z jedné čtvrtiny vemene. Je třeba kriticky poznamenat, že opakovaná detekce patogenu může být také způsobena novou infekcí stejným patogenem nebo jiným jeho kmenem.  Rozdíl v intenzitě vylučování při překročení THI nad 60, byl nakonec způsoben pouze kvasinkami a Strep. uberis . Málo je známo o přímém vlivu tepelného stresu na mastitidu a mechanismech, které za ní stojí. Jedním z důvodů vyšší intenzity vylučování těchto patogenů způsobujících mastitidu by mohla být koncentrace patogenů při nižší dojivosti v důsledku tepelného stresu. Navzdory skutečnosti, že dojivost nebyla v současné studii měřena, lze předpokládat, že vysoká THI vedla k nižší produkci mléka, jak je často popisováno.  Za předpokladu konstantní rychlosti růstu patogenů mohla být koncentrace patogenů v mléce způsobena pouze nižší dojivostí. Proti tomuto předpokladu koncentrace však mluví to, že THI z předchozích dnů nemělo žádný vliv na vylučování patogenu. Dalším důvodem pro vyšší počty patogenů by mohlo být to, že patogeny mají lepší podmínky pro reprodukci v mléčné žláze , například kvůli vyšším teplotám mléka, které byly prokazatelně způsobeny vysokou teplotou okolí. Dalším důvodem vyšší intenzity vylučování patogenů při vysokém THI by mohla být nedostatečná imunitní funkce.

 Nakonec se nabízí otázka, proč právě kvasinky a Strep. uberis byly vylučovány ve vyšších intenzitách, když byl překročen práh THI 60, ale ostatní zkoumané patogeny nikoli.

Pro Strep. dysgalactiaeje třeba opět poznamenat, že intenzita vylučování byla značně nad detekčním rozsahem. V důsledku toho nemohl být účinek THI stanoven a měla by být provedena další šetření. Staphylococcus aureus je považován za patogen mastitidy dobře přizpůsobený mléčné žláze, částečně proto, že vyvinul prostředky, jak uniknout rozpoznání imunitního systému. Situace je pravděpodobně podobná u NAS, které vykazují určité podobnosti se Staphem. aureus. Je tedy možné, že THI neměl žádný vliv na jejich intenzitu vylučování v těchto výzkumech. Nakonec tato studie potvrzuje, že zdraví vemene v mírném německém klimatu je ovlivněno tepelným stresem.

Sezónní výskyty klinických mastitid

Míra výskytu klinické mastitidy pro Strep. uberis byl nejvyšší v létě, zatímco ostatní patogeny, jako Staph. aureus , E. coli a Strep. dysgalactiae se pravděpodobněji objevují v zimě. Nálezy však nejsou jednotné. Zeinhom a kol. (2016) uvedli vyšší míru izolace Staph. aureus a E. coli při vysokých hladinách THI. Lze předpokládat, že vylučování patogenů ovlivňuje detekci určitých patogenů mastitid. Je tedy pravděpodobné, že stávající případy intramamární infekce se dají snáze odhalit prostřednictvím tepelného stresu, protože se zvyšuje vylučování patogenů, a proto je snáze identifikovatelné při mikrobiologickém vyšetření.

zdroj: J. Hamem, Y.Zhang, N.Wente, V. Kromker, Heat stress and cow factors affect bacteria shedding pattern from naturally infected mammary gland quarters in dairy cattle, Journal of Dairy Science, Volume 104, Issue 1, January 2021, Pages 786-794

foto: pixabay.com