DOI: https://doi.org/10.1186/s40813-024-00418-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39741302
تاريخ النشر: 2024-12-31
المؤلف: Mario Ornelas وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة إمكانيات مؤشرات السوائل الفموية كعلامات غير جراحية للصحة والأداء في قطعان الخنازير عبر 18 مزرعة تجارية. تحدد الأبحاث ثلاثة تجمعات متميزة من المزارع بناءً على تحليل المكونات الرئيسية، والتي تختلف بشكل كبير من حيث معدل وفيات الخنازير الصغيرة والنهائية، والزيادة اليومية، ومقاومة المضادات الحيوية. ومن الملاحظ أن مستويات الهبتوجلوبين كانت مرتفعة في الخنازير من المزارع ذات الأداء المنخفض (P = 0.01)، بينما كانت مستويات الأوكسيتوسين تميل إلى الانخفاض من المزارع ذات الأداء العالي إلى المنخفض (P < 0.10). بالإضافة إلى ذلك، كانت مستويات البروكالسيتونين أقل في المزارع ذات الأداء العالي مقارنة بالمزارع ذات الأداء المتوسط (P = 0.07). كشفت تحليل شجرة الانحدار أيضًا عن ارتباطات بين مؤشرات حيوية معينة ومقاييس أداء المزرعة، مثل ارتفاع كرياتين كيناز وانخفاض بروكالسيتونين الذي يرتبط بتقليل وفيات الخنازير الصغيرة. تشير النتائج إلى أن مؤشرات مثل الهبتوجلوبين، البروكالسيتونين، الأوكسيتوسين، كرياتين كيناز، وألفا-أميلاز يمكن أن تكون أدوات قيمة لتقييم حالة القطيع والتنبؤ بالأداء بطريقة غير جراحية. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك حجم العينة الصغيرة والحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف التباين داخل المزارع والقيمة التنبؤية لمؤشرات حيوية تم قياسها لاحقًا في دورة الإنتاج. يجب أن تهدف الدراسات المستقبلية إلى تضمين عدد أكبر من المزارع لتعزيز تطبيق هذه النتائج في الطب البيطري وإدارة صحة الخنازير.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية السوائل الفموية (OF) كأداة تشخيصية في إنتاج الخنازير، مع التأكيد على قدرتها على عكس الصحة والحالة الفسيولوجية للخنازير من خلال الكشف عن مؤشرات حيوية متنوعة، بما في ذلك مسببات الأمراض، والأجسام المضادة، والهرمونات. تعتبر OF ميزة بسبب طريقة جمعها غير الجراحية، مما يقلل من الضغط على الحيوانات ويتطلب خبرة أقل مقارنة بأخذ عينات الدم. يعزز أخذ العينات على مستوى المجموعة الحساسية التشخيصية ويسمح بالكشف المبكر عن المشكلات الصحية، مما يجعلها ذات صلة خاصة في تربية الخنازير المكثفة.
تهدف الدراسة إلى استكشاف العلاقات بين خصائص المزرعة وقياسات المؤشرات الحيوية في OF المجمعة من مراحل إنتاج مختلفة عبر مزارع خنازير متنوعة ذات حالات صحية متميزة. تركز على ملف شامل من المحللات المتعلقة بالتوتر (الكورتيزول، ألفا-أميلاز، الأوكسيتوسين)، الالتهاب (أدينوزين دياميناز، هبتوجلوبين)، الإنتان (بروكالسيتونين)، والتوازن العام (كرياتين كيناز، لاكتات ديهيدروجيناز، البروتين الكلي). على الرغم من إمكانيات مؤشرات OF الحيوية، إلا أن تطبيقها في الممارسة البيطرية لا يزال محدودًا، مما يستلزم مزيدًا من التحقيق في كيفية انعكاس الفروق في الصحة والرفاهية في نتائج المؤشرات الحيوية.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، مع دمج التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. تضمنت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لملاحظة تأثيراتها على النتائج ذات الصلة.
شملت جمع البيانات استخدام أدوات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية، تلتها اختبارات إحصائية صارمة لتقييم أهمية النتائج. تم إجراء التحليل باستخدام أدوات برمجية سهلت تطبيق نماذج إحصائية متنوعة، مما سمح بتفسير شامل للنتائج. بشكل عام، كانت الطرق المستخدمة مصممة لضمان نتائج قوية وقابلة للتكرار، مما يساهم في مصداقية الدراسة.
النتائج
كشفت نتائج تحليل الارتباط عن علاقات مهمة بين خصائص المزرعة ونتائج المؤشرات الحيوية. تم تحديد ارتباطات إيجابية بين مقاومة المضادات الحيوية (AMR) وعوامل مثل معدل وفيات الخنازير الصغيرة والنهائية، والزيادة اليومية، وعدد الخنازير لكل خنزيرة في السنة، واستخدام أكسيد الزنك والأعلاف الطبية. بالمقابل، لوحظت ارتباطات سلبية بين الزيادة اليومية وكلا من معدل وفيات الخنازير الصغيرة والنهائية، بالإضافة إلى حالة PRRS. ومن الملاحظ أن معاملات الارتباط المهمة وُجدت بين وفيات الخنازير الصغيرة وكرياتين كيناز (CK) (r = -0.61)، والأمان الحيوي الداخلي والبروتين الكلي (r = -0.48)، واستخدام أكسيد الزنك والأعلاف الطبية مع لاكتات ديهيدروجيناز (LDH) (r = 0.53).
فيما يتعلق بنتائج المؤشرات الحيوية، أظهرت جميع المؤشرات التسعة تباينات تأثرت بمرحلة أخذ العينات، حيث عرضت المرحلة W1 أعلى القيم عبر جميع المؤشرات الحيوية، بينما سجلت المرحلة F2 أدنى القيم. كانت الفروقات بين مجموعات المزارع مهمة بالنسبة للهبتوجلوبين، حيث أظهرت المجموعة 3 مستويات أعلى مقارنة بالمجموعة 1 (P = 0.012). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت المجموعتان 1 و2 اتجاهات نحو مستويات أعلى من الكورتيزول (P = 0.060) مقارنة بالمجموعة 3، بينما كانت مستويات الأوكسيتوسين تميل إلى الزيادة من المجموعة 1 إلى المجموعة 3 (P = 0.086)، وكانت قيم البروكالسيتونين (PCT) أعلى في المجموعة 2 مقارنة بالمجموعة 1 (P = 0.07). لم تُلاحظ أي تفاعلات بين مرحلة أخذ العينات ومجموعة المزرعة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم حالة الصحة والإنتاجية لثمانية عشر مزرعة خنازير إيرلندية من الفطام إلى النهاية من خلال مجموعة من بيانات الأداء، ودرجات الأمان الحيوي، وتحليل المؤشرات الحيوية من عينات السوائل الفموية. تم تصنيف المزارع إلى مجموعات ذات أداء عالٍ، وأداء متوسط، وأداء منخفض بناءً على تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لمجموعة متنوعة من مقاييس الصحة والإنتاجية، بما في ذلك معدل وفيات الخنازير الصغيرة + النهائية، والزيادة اليومية، ومقاومة المضادات الحيوية (AMR). أظهرت المزارع ذات الأداء العالي إنتاجية أفضل ومعدلات وفيات أقل، مما يتوافق مع درجات أمان حيوي أعلى وانخفاض انتشار AMR. بالمقابل، أظهرت المزارع ذات الأداء المنخفض معدلات وفيات وAMR أعلى، إلى جانب درجات أمان حيوي أقل.
كما سلطت الدراسة الضوء على إمكانيات مؤشرات حيوية معينة—مثل الهبتوجلوبين، البروكالسيتونين (PCT)، الأوكسيتوسين، كرياتين كيناز (CK)، وألفا-أميلاز—كعلامات لصحة القطيع وإنتاجيته. ومن الملاحظ أن مستويات الهبتوجلوبين كانت أعلى بشكل ملحوظ في المزارع ذات الأداء المنخفض، مما يشير إلى فائدته كمؤشر حيوي للالتهاب والمرض. كما أن تحليلات شجرة الانحدار أسست عتبات لهذه المؤشرات الحيوية التي يمكن أن تميز أداء المزرعة، مما يشير إلى أن قياسات المؤشرات الحيوية في المراحل المبكرة قد توفر رؤى تنبؤية قيمة حول الإنتاجية المستقبلية. على الرغم من النتائج الواعدة، يعترف المؤلفون بالحاجة إلى مزيد من البحث مع حجم عينة أكبر لتعزيز تطبيق هذه المؤشرات الحيوية في الممارسة البيطرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40813-024-00418-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39741302
Publication Date: 2024-12-31
Author(s): Mario Ornelas et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
This study investigates the potential of oral fluid biomarkers as non-invasive indicators of health and performance in pig herds across 18 commercial farms. The research identifies three distinct clusters of farms based on principal component analysis, which differ significantly in terms of weaner and finisher mortality, daily gain, and antimicrobial resistance. Notably, haptoglobin levels were found to be elevated in pigs from low-performing farms (P = 0.01), while oxytocin levels tended to decrease from high-performing to low-performing farms (P < 0.10). Additionally, procalcitonin levels were lower in high-performing farms compared to intermediate-performing farms (P = 0.07). Regression tree analysis further revealed associations between specific biomarkers and farm performance metrics, such as high creatine kinase and low procalcitonin correlating with reduced piglet mortality. The findings suggest that biomarkers such as haptoglobin, procalcitonin, oxytocin, creatine kinase, and alpha-amylase could serve as valuable tools for assessing herd status and predicting performance in a non-invasive manner. However, the study acknowledges limitations, including the small sample size and the need for further research to explore variability within farms and the predictive value of biomarkers measured later in the production cycle. Future studies should aim to include a larger number of farms to enhance the applicability of these findings in veterinary medicine and pig health management.
Introduction
The introduction highlights the significance of oral fluid (OF) as a diagnostic tool in pig production, emphasizing its ability to reflect the health and physiological status of pigs through the detection of various biomarkers, including pathogens, antibodies, and hormones. OF is advantageous due to its non-invasive collection method, which reduces stress on animals and requires less expertise compared to blood sampling. Group-level sampling enhances diagnostic sensitivity and allows for earlier detection of health issues, making it particularly relevant for intensive pig farming.
The study aims to explore the relationships between farm characteristics and biomarker measurements in OF collected from different production stages across various pig farms with distinct health statuses. It focuses on a comprehensive profile of analytes related to stress (cortisol, alpha-amylase, oxytocin), inflammation (adenosine deaminase, haptoglobin), sepsis (procalcitonin), and general homeostasis (creatine kinase, lactate dehydrogenase, total protein). Despite the potential of OF biomarkers, their application in veterinary practice remains limited, necessitating further investigation into how health and welfare differences are reflected in biomarker results.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled trials, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments to ensure reliability and validity, followed by rigorous statistical testing to assess the significance of the findings. The analysis was conducted using software tools that facilitated the application of various statistical models, allowing for a comprehensive interpretation of the results. Overall, the methods employed were designed to ensure robust and reproducible findings, contributing to the study’s credibility.
Results
The results of the correlation analysis revealed significant relationships between various farm characteristics and biomarker outcomes. Positive correlations were identified between antimicrobial resistance (AMR) and factors such as weaner and finisher mortality, daily gain, pigs per sow per year, and the use of zinc oxide and medicated feed. Conversely, negative correlations were noted between daily gain and both weaner and finisher mortality, as well as PRRS status. Notably, significant correlation coefficients were found between piglet mortality and creatine kinase (CK) (r = -0.61), internal biosecurity and total protein (r = -0.48), and the use of zinc oxide and medicated feed with lactate dehydrogenase (LDH) (r = 0.53).
In terms of biomarker results, all nine biomarkers exhibited variations influenced by sampling stage, with stage W1 displaying the highest values across all biomarkers, while stage F2 recorded the lowest. Differences among farm groups were significant for haptoglobin, with group 3 showing higher levels compared to group 1 (P = 0.012). Additionally, groups 1 and 2 exhibited trends toward higher cortisol levels (P = 0.060) than group 3, while oxytocin levels tended to increase from group 1 to group 3 (P = 0.086), and procalcitonin (PCT) values were higher in group 2 compared to group 1 (P = 0.07). No interactions were observed between sampling stage and farm group.
Discussion
In this study, the health status and productivity of eighteen Irish farrow-to-finish pig farms were assessed through a combination of performance data, biosecurity scores, and biomarker analysis from oral fluid samples. Farms were categorized into high-performing, intermediate-performing, and low-performing groups based on principal component analysis (PCA) of various health and productivity metrics, including weaner + finisher mortality, daily gain, and antimicrobial resistance (AMR). High-performing farms exhibited better productivity and lower mortality rates, correlating with higher biosecurity scores and lower AMR prevalence. Conversely, low-performing farms showed higher mortality and AMR, alongside lower biosecurity scores.
The study also highlighted the potential of specific biomarkers—such as haptoglobin, procalcitonin (PCT), oxytocin, creatine kinase (CK), and alpha-amylase—as indicators of herd health and productivity. Notably, haptoglobin levels were significantly higher in low-performing farms, suggesting its utility as a biomarker for inflammation and disease. Regression tree analyses further established thresholds for these biomarkers that could differentiate farm performance, indicating that early-stage biomarker measurements may provide valuable predictive insights into future productivity. Despite the promising findings, the authors acknowledge the need for further research with a larger sample size to enhance the applicability of these biomarkers in veterinary practice.