Mikrobiom-Charakterisierung aus der ersten Kolostralmilch bei Fleckviehkühen in Stallhaltung: Zusammenhänge zur somatischen Zellzahl, der Parität, der vorherigen Antibiotika-Anwendung und Mastitis-Anamnese

Title (deu)
Mikrobiom-Charakterisierung aus der ersten Kolostralmilch bei Fleckviehkühen in Stallhaltung: Zusammenhänge zur somatischen Zellzahl, der Parität, der vorherigen Antibiotika-Anwendung und Mastitis-Anamnese
Author
Carolina Kroboth
Assessor
Katharina Lichtmannsperger
Degree supervisor
Barbara Metzler-Zebeli
Description (deu)
Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2024
Abstract (deu)
Früher wurde davon ausgegangen, dass Milch vollkommen steril sei. Neuere Forschungen mit verbesserten Technologien ermöglichten die Erkenntnis, dass dem nicht so ist. Nicht nur Milch, sondern sogar das Kolostrum von primiparen und multiparen Kühen enthält ein Mikrobiom, dessen Zusammensetzung Auswirkungen auf unterschiedliche Faktoren, wie zum Beispiel das Wachstum von Kälbern oder die Eutergesundheit, haben könnte. Dieses Projekt untersuchte das Kolostrummikrobiom von Milchkühen, um Erkenntnisse über dessen Zusammensetzung und mögliche Zusammenhänge mit der Eutergesundheit zu gewinnen. Im Fokus stand die Charakterisierung des Kernmikrobioms im Kolostrum. Zusätzlich wurde die somatischen Zellen am Tag 14 und 28 post partum untersucht, um einen möglichen Zusammenhang zwischen der Diversität des Mikrobioms des ersten Kolostrums mit der Zahl der somatischen Zellen, der Parität, dem Antibiotikaeinsatz in der Vergangenheit sowie der klinischen Anamnese und dem Auftreten von Mastitis erkennen zu können. Hierfür wurden von 16 Fleckviehkühen an Tag 1, 14 und 28 post partum sterile Milchproben entnommen. Die somatische Zellzahl (SCC, somatic cell count) wurde noch am selben Tag bestimmt. Die Mikrobiom-Analyse erfolgte nach Abschluss der Probenentnahme mittels 16S-rRNA- Amplikon-Sequenzierung (V3-V4 Region). Dafür wurde die DNA aus den vorher tiefgefrorenen Proben extrahiert. Daten zur Parität, Mastitis-Vorgeschichte und Antibiotika-Behandlungen wurden von der VetFarm bereitgestellt. Die Parameter Mastitis, Antibiotika-Behandlung und vorhandene Mikroben wurden in verschiedenen Konstellationen statistisch ausgewertet. Die Struktur der bakteriellen Gemeinschaften im Kolostrum war zwischen den vier Eutervierteln gleich. Ebenfalls gab es zwischen den Eutervierteln keine Unterschiede in den relativen Abundanzen der bakteriellen Gattungen (≥ 0,1 % aller Sequenzen). Delftia war die am häufigsten vorkommende Gattung in den Kolostrumproben. Bekannte Mastitis-Erreger wie beispielsweise Staphylococcus, Streptococcus, Corynebacterium und Acinetobacter konnten ebenfalls nachgewiesen werden. Das Vorhandensein dieser Gattungen könnte auf eine beginnende oder bereits durchgemachte Mastitis hinweisen, eine signifikante Korrelation mit dem Auftreten von Mastitis in der aktuellen bzw. vorausgegangenen Laktation konnte jedoch nicht festgestellt werden. Jedoch zeigte die Alpha-Diversitätsanalyse des Kolostrums eine höhere mikrobielle Artenvielfalt in den linken Eutervierteln. Die Studie konnte keine Assoziation zwischen einer Antibiotika-Verabreichung und der Zusammensetzung des Kolostrummikrobiom feststellen. Die Untersuchungen der SCC zeigten, dass die somatische Zellzahl am ersten Tag post partum am höchsten ist. Die erhöhten Werte sind physiologisch durch die Kolostrumproduktion zu erklären und nicht als Indikator für eine Mastitis zu werten. Es konnte eine mittlere Korrelation zwischen der SCC am ersten Tag post partum und einer Antibiotikabehandlung in der vorangegangenen Laktation festgestellt werden. An Tag 14 und 28 post partum konnte ebenfalls ein Zusammenhang zwischen der SCC und der Antibiotika- Verabreichung in der aktuellen Laktation, sowie früheren Mastitis-Diagnosen nachgewiesen werden. Ebenso wurde festgestellt, dass die linke Euterseite eine größere Neigung zeigt eine Mastitis zu entwickeln, im Vergleich zur rechten Seite. An Tag 14 post partum war auch die SCC tendenziell auf der linken Seite höher. Dies könnte dadurch erklärt werden, dass Kühe die linke Körperseite zum Liegen bevorzugen. Aufgrund der großen Variabilität bezüglich Parität konnten keine signifikanten Rückschlüsse auf die Zusammenhänge zwischen Parität, SCC, Mastitis und Antibiotikatherapie gezogen werden. Das Wissen um die Mikroben, die im Kolostrum vorhanden sind, kann langfristig dabei helfen die Eutergesundheit in Milchviehbetrieben zu verbessern.
Description (eng)
Diploma thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2024
Abstract (eng)
It was previously assumed that milk was completely sterile. However, recent research using improved technologies has revealed that this is not the case. Not only milk but even the colostrum from both primiparous and multiparous cows contains microbes, the composition of which could impact various factors, such as calf growth or udder health. This project investigated the colostrum microbiome of dairy cows to gain insights into its composition and possible connections to udder health. The focus was on characterizing the core microbiome in colostrum. Additionally, a potential correlation between the diversity of the microbiome in the first colostrum and factors such as the somatic cell count (SCC) in colostrum and days 14 and 28 post partum, parity, previous antibiotic use, clinical history, and the occurrence of mastitis was examined. Sterile milk and colostrum samples were taken from 16 Fleckvieh cows (= Simmental cattle) on days 1, 14, and 28 post partum. The somatic cell count was determined in fresh colostrum samples on the same day. For the microbiome analysis colostrum samples were frozen. DNA was extracted which was used for 16S amplicon sequencing (V3-V4 region). Data on parity, mastitis history, and antibiotic treatments were provided by the VetFarm. The parameters of mastitis, antibiotic treatment, and the presence of microbes were statistically analyzed in various statistical models. The structure of the bacterial communities in colostrum was similar across all four udder quarters. There were also no differences in the relative abundances of bacterial genera (≥ 0.1 % of all sequences) between the quarters. Delftia was the most common genus found in the colostrum samples. Known mastitis pathogens, such as Staphylococcus, Streptococcus, Corynebacterium, and Acinetobacter, were also detected. The presence of these genera could indicate an onset or past case of mastitis, but no significant correlation with the occurrence of mastitis in the current or previous lactation was found. However, alpha-diversity analysis of the colostrum revealed a higher microbial diversity in the left udder quarters. The study found no association between antibiotic administration and the composition of the colostrum microbiome. SCC analysis showed that somatic cell counts were higher on the first day post partum compared to days 14 and 28 post partum. These higher values can be physiologically explained by colostrum production and should not be considered an indicator of mastitis. A moderate correlation was observed between the SCC on the first day post partum and antibiotic treatment in the previous lactation. On days 14 and 28 post partum, a correlation between SCC and antibiotic administration in the current lactation, as well as prior mastitis diagnoses, was also observed. Furthermore, the left side of the udder showed a greater tendency to develop mastitis compared to the right side. On day 14 post partum, the SCC was also generally higher on the left side. This may be explained by the fact that cows tend to prefer lying on their left side. Due to the large variability in parity, no significant conclusions could be drawn regarding the relationships between parity, SCC, mastitis, and antibiotic therapy. Knowledge of the microbes present in colostrum can help improve udder health in dairy farms in the long term
Type (eng)
Diplomarbeit
Language
[deu]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4538
AC number
AC17617897
DOI
10.34876/dg6f-p714
Number of pages
48
Date issued
2024
License
All rights reserved