DOI: https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2024.106230
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39216550
تاريخ النشر: 2024-08-30
المؤلف: Tracy Anderson وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
في هذه الدراسة، قام المؤلفون بالتحقيق في مستويات التلوث البكتيري في اللبأ من العجول، مؤكدين على أهمية توفير لبأ عالي الجودة بعد الولادة مباشرة لضمان المناعة السلبية. شملت الأبحاث 85 عينة من اللبأ تم جمعها من خمسة مزارع ألبان تجارية في دومفريس وجالاوي، اسكتلندا، بين مارس وسبتمبر 2023. كان الهدف هو التحقق من دقة التشخيص لصفائح العد البكتيري 3M Petrifilm™ وAerobic Count Plate (ACP) مقارنة بأساليب الثقافة التقليدية، وبشكل خاص 5% من أجار دم الأغنام (SBA) للعد الكلي للبكتيريا (TBC) وصفائح ماكونكي (MAC) للعد الكلي للكوليفورم (TCC).
كشفت النتائج عن تباين كبير في مستويات التلوث البكتيري عبر المزارع، مع قيم متوسطة لـ TBC وTCC تبلغ 50,000 CFU/mL و100,750 CFU/mL، على التوالي. كانت العلاقة بين نتائج Petrifilm™ والأساليب المرجعية متوسطة (Spearman rho = 0.38-0.47). ومن الجدير بالذكر أن حساسية أنظمة Petrifilm™ تحسنت عندما تم تعديل نقاط القطع البكتيرية إلى 91,000 CFU/mL للعد الهوائي و1,500 CFU/mL لعد الكوليفورم. بينما يوفر نظام Petrifilm™ وسيلة سريعة ودقيقة إحصائيًا لمراقبة TBC وTCC، إلا أنه ليس حلاً شاملاً لمعالجة قضايا نظافة اللبأ. يوصي المؤلفون بأن يعطي المزارعون الأولوية لتحسين ممارسات النظافة في التعامل مع اللبأ من خلال طرق تنظيف فعالة بدلاً من الاعتماد فقط على نظام Petrifilm™.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأهمية الحاسمة لجودة اللبأ للعجول حديثة الولادة، مشددة على أن العجول تولد بلا مناعة بسبب المشيمة السندسيموشورية للأم. يُوصى بأن تتلقى العجول اللبأ الذي يحتوي على ما لا يقل عن 50 جرام/لتر من الغلوبولين المناعي G (IgG) خلال الساعات 1-2 الأولى بعد الولادة لضمان فعالية المناعة السلبية. ومع ذلك، فإن التلوث البكتيري لللبأ يمثل مصدر قلق كبير على مستوى العالم، حيث تشير دراسات متعددة إلى أن نسبة كبيرة من عينات اللبأ تتجاوز المعايير الصناعية للعد الكلي للبكتيريا (TBC) والعد الكلي للكوليفورم (TCC). يمكن أن يحدث التلوث أثناء الجمع والتخزين والتغذية، وغالبًا ما يتفاقم بسبب ممارسات النظافة غير الكافية.
تشير الورقة أيضًا إلى أن المعايير الصناعية الحالية للتلوث البكتيري تعتمد على ممارسات الألبان الأمريكية وتفتقر إلى التحقق من صحة البيانات المتعلقة بالمرض والوفيات في العجول. يقترح المؤلفون استخدام Petrifilm™ كطريقة اختبار سريعة في المزرعة للتلوث البكتيري، والتي يمكن أن توفر تغذية راجعة فورية للمزارعين بشأن جودة اللبأ. تهدف الدراسة إلى التحقق من صحة هذه الطريقة وإعادة تعريف عتبات التلوث لتعزيز حساسية وخصوصية اختبار Petrifilm™، مما يحسن في النهاية ممارسات إدارة اللبأ في قطعان الألبان الاسكتلندية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم اختيار خمسة مزارع ألبان تجارية في دومفريس وجالاوي، اسكتلندا، للتحقيق في جودة اللبأ والتلوث من مارس إلى سبتمبر 2023. تم اختيار 85 عينة من اللبأ البقري بأثر رجعي من مجموعة بيانات أكبر، مما يضمن نطاقًا متنوعًا من مستويات التلوث. تم تحديد حجم العينة ليكون على الأقل 77 بناءً على تقديرات محافظة لمنطقة منحنى التشغيل (ROC)، مع معدل خطأ من النوع 1 يبلغ 0.05 وقوة تبلغ 0.9. تم جمع اللبأ من الأبقار الحلوب بعد الولادة في ثلاث نقاط حرجة: من الحلمة، والدلو، والمغذي، وفقًا لإجراءات التشغيل القياسية. تم تخزين العينات عند -20 درجة مئوية حتى تم نقلها إلى جامعة غلاسكو للتحليل.
تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج Stata، حيث تم حساب الإحصاءات الوصفية. تم تعريف تلوث اللبأ باستخدام المعايير الصناعية البالغة 10,000 CFU/mL للعد الكلي للكوليفورم (TCC) و100,000 CFU/mL للعد الكلي للبكتيريا (TBC). تم تقييم الاتفاق بين نتائج Petrifilm™ والاختبارات المرجعية باستخدام ارتباط سبيرمان وإحصائيات كابا. تم حساب الحساسية والخصوصية والقيمة التنبؤية الإيجابية والسلبية باستخدام جداول ثنائية، مع استخدام تحليل انحدار Passing-Bablok ورسوم Bland-Altman لتقييم التحيزات النظامية والنسبية. تم إنشاء منحنيات ROC لتقييم الأداء التشخيصي لـ Petrifilm™، وتم حساب مؤشر Youden لتحديد نقاط القطع المثلى لتعزيز الحساسية والخصوصية.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تقييم مستويات تلوث عينات اللبأ باستخدام طرق مختلفة، مما كشف أن 39 من أصل 85 عينة (45.9%) كانت ملوثة بشكل مفرط وفقًا لطريقة SBA، بينما حددت طريقة ACP 43 من أصل 85 عينة (50.6%) على أنها ملوثة بشكل مفرط. أظهرت طريقة MAC تلوثًا مفرطًا في 33 من أصل 85 عينة (38.8%)، وحددت طريقة CCP 7 من أصل 85 عينة (8.2%) فقط. أشارت معاملات ارتباط سبيرمان إلى وجود علاقات متوسطة بين الطرق، مع قيم تبلغ 0.38 لطريقة SBA وACP، و0.47 لطريقة MAC وCCP.
أشار تحليل انحدار Passing-Bablok إلى وجود تحيزات نظامية ونسبية بين طرق قياس TBC، مع تقاطع يبلغ 6143.40 (95% CI: -1675.15 إلى 44156.39) وانحدار يبلغ 0.36 (95% CI: 0.24 إلى 0.73). بالنسبة لعد الكوليفورم، كان التقاطع 125.00 (95% CI: -0.00 إلى 250.00) والانحدار 0.02 (95% CI: 0.01 إلى 0.07)، مما يشير إلى عدم وجود فرق ثابت ولكن فرق نسبي كبير. أظهرت رسوم Bland-Altman فرقًا متوسطًا قدره 85,562.35 CFU/mL بين SBA وACP، و152,460.32 CFU/mL بين MAC وCCP، مع إظهار الأخير تحيزًا نسبيًا. أسفرت تحليل منحنيات ROC عن مناطق تحت المنحنى تبلغ 0.72 لطريقة SBA مقابل ACP و0.74 لطريقة MAC مقابل CCP، مع تعديل نقاط القطع المثلى لاكتشاف التلوث إلى 91,000 CFU/mL لـ TBC و1500 CFU/mL لـ TCC.
المناقشة
تقيّم قسم المناقشة في الدراسة فعالية نظام ثقافة البكتيريا Petrifilm™ للكشف عن التلوث البكتيري الهوائي والكوليفورم في اللبأ من قطعان الألبان الاسكتلندية. تدعم النتائج الفرضية القائلة بأن نظام Petrifilm™ يمكن أن يكون بديلاً قابلاً للتطبيق للاختبارات المرجعية التقليدية، على الرغم من أن حساسيته وخصوصيته يمكن تحسينها من خلال تعديل نقاط القطع للعد الكلي للبكتيريا (TBC) والعد الكلي للكوليفورم (TCC). ومن الجدير بالذكر أن الدراسة وجدت أن 45.9% من عينات اللبأ كانت ملوثة بشكل مفرط (TBC ≥ 100,000 CFU/mL)، مما يعكس نتائج مماثلة في كيبيك، كندا. ومع ذلك، فإن حجم العينة الصغير يحد من الصلاحية الخارجية لهذه النتائج، وقد يؤدي تجميد العينات قبل الاختبار إلى تقدير منخفض لعد البكتيريا.
كشفت التحليلات عن اتفاق ضعيف إلى متوسط بين نتائج Petrifilm™ والاختبارات المرجعية، حيث أشارت إحصائيات كابا إلى اتفاق أقل مما كان عليه في الدراسات السابقة. تقترح الدراسة أنه بينما يمكن لنظام Petrifilm™ تقديم نتائج سريعة، إلا أنه لا ينبغي أن يحل محل الطرق التقليدية بالكامل بسبب التحيزات المتأصلة والحاجة إلى تفسير دقيق للنتائج. يدعو المؤلفون إلى استخدام نظام Petrifilm™ كأداة مراقبة بدلاً من حل شامل لقضايا نظافة اللبأ. يوصون بأن يركز المزارعون على تحسين ممارسات النظافة وأن يفكروا في استخدام نظام Petrifilm™ تحت إشراف بيطري في بيئة مختبر داخل المزرعة لتقليل المخاطر المرتبطة بالتلوث وضمان اختبار دقيق. يتم تشجيع المزيد من الأبحاث لتأسيس روابط أوضح بين عتبات التلوث البكتيري ونتائج صحة العجول.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2024.106230
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39216550
Publication Date: 2024-08-30
Author(s): Tracy Anderson et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
In this study, the authors investigated the bacterial contamination levels in colostrum from calves, emphasizing the importance of providing high-quality colostrum shortly after birth to ensure passive immunity. The research involved 85 colostrum samples collected from five commercial dairy farms in Dumfries and Galloway, Scotland, between March and September 2023. The objective was to validate the diagnostic accuracy of the 3M Petrifilm™ Coliform Count Plate (CCP) and Aerobic Count Plate (ACP) against traditional culture methods, specifically 5% sheep blood agar (SBA) for total bacterial counts (TBC) and MacConkey plates (MAC) for total coliform counts (TCC).
The findings revealed significant variability in bacterial contamination levels across farms, with median TBC and TCC values of 50,000 CFU/mL and 100,750 CFU/mL, respectively. The correlation between the Petrifilm™ results and reference methods was moderate (Spearman rho = 0.38-0.47). Notably, the sensitivity of the Petrifilm™ systems improved when the bacterial cutpoints were adjusted to 91,000 CFU/mL for aerobic counts and 1,500 CFU/mL for coliform counts. While the Petrifilm™ system offers a rapid and statistically accurate means of monitoring TBC and TCC, it is not a comprehensive solution for addressing colostrum hygiene issues. The authors recommend that farmers prioritize improving hygiene practices in colostrum handling through effective cleaning methods rather than relying solely on the Petrifilm™ system.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical importance of colostrum quality for neonatal calves, emphasizing that calves are born immunologically naïve due to the syndesmochorial placenta of the dam. It is recommended that calves receive colostrum with at least 50 g/L of immunoglobulin G (IgG) within the first 1-2 hours post-birth to ensure effective passive immunity. However, bacterial contamination of colostrum is a significant concern globally, with various studies indicating that a substantial percentage of colostrum samples exceed industry standards for total bacteria counts (TBC) and total coliform counts (TCC). Contamination can occur during collection, storage, and feeding, often exacerbated by inadequate hygiene practices.
The paper also notes that current industry standards for bacterial contamination are based on US dairy practices and lack validation against morbidity and mortality data in calves. The authors propose the use of Petrifilm™ as a rapid, on-farm testing method for bacterial contamination, which could provide immediate feedback to farmers regarding colostrum quality. The study aims to validate this method and redefine contamination thresholds to enhance the sensitivity and specificity of the Petrifilm™ test, ultimately improving colostrum management practices in Scottish dairy herds.
Methods
In this study, five commercial dairy farms in Dumfries and Galloway, Scotland, were selected to investigate colostrum quality and contamination from March to September 2023. A total of 85 bovine colostrum samples were retrospectively chosen from a larger dataset, ensuring a diverse range of contamination levels. The sample size was determined to be at least 77 based on conservative estimates of the receiver operating characteristic (ROC) area under the curve, with a type 1 error rate of 0.05 and a power of 0.9. Colostrum was collected from postpartum dairy cows at three critical points: from the teat, bucket, and feeder, following a standard operating procedure. Samples were stored at -20°C until they were transported to the University of Glasgow for analysis.
Statistical analyses were performed using Stata software, where descriptive statistics were computed. Colostrum contamination was defined using industry standards of 10,000 CFU/mL for total coliform count (TCC) and 100,000 CFU/mL for total bacterial count (TBC). Agreement between the Petrifilms™ and reference tests was assessed using Spearman correlation and Kappa statistics. Sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value were calculated using two-by-two tables, with Passing-Bablok regression and Bland-Altman graphs employed to evaluate systematic and proportional biases. ROC curves were generated to assess the diagnostic performance of the Petrifilms™, and the Youden Index was calculated to determine optimal cutpoints for enhancing sensitivity and specificity.
Results
In this study, the contamination levels of colostrum samples were assessed using various methods, revealing that 39 out of 85 samples (45.9%) were excessively contaminated according to the SBA method, while the ACP method identified 43 out of 85 samples (50.6%) as excessively contaminated. The MAC method showed excessive contamination in 33 out of 85 samples (38.8%), and the CCP method identified only 7 out of 85 samples (8.2%). Spearman correlation coefficients indicated moderate correlations between the methods, with values of 0.38 for SBA and ACP, and 0.47 for MAC and CCP.
The Passing-Bablok regression analysis indicated systematic and proportional biases between the TBC measurement methods, with an intercept of 6143.40 (95% CI: -1675.15 to 44156.39) and a slope of 0.36 (95% CI: 0.24 to 0.73). For coliform counts, the intercept was 125.00 (95% CI: -0.00 to 250.00) and the slope was 0.02 (95% CI: 0.01 to 0.07), suggesting no constant difference but a significant proportional difference. Bland-Altman plots demonstrated a mean difference of 85,562.35 CFU/mL between SBA and ACP, and 152,460.32 CFU/mL between MAC and CCP, with the latter showing proportional bias. ROC curve analysis yielded areas under the curve of 0.72 for SBA vs. ACP and 0.74 for MAC vs. CCP, with optimal cutpoints for detecting contamination adjusted to 91,000 CFU/mL for TBC and 1500 CFU/mL for TCC.
Discussion
The discussion section of the study evaluates the effectiveness of the Petrifilm™ bacteriology culture system for detecting aerobic and coliform bacterial contamination in colostrum from Scottish dairy herds. The findings support the hypothesis that the Petrifilm™ system can serve as a viable alternative to traditional reference tests, although its sensitivity and specificity can be enhanced by adjusting the cutpoints for total bacterial count (TBC) and total coliform count (TCC). Notably, the study found that 45.9% of colostrum samples were excessively contaminated (TBC ≥ 100,000 CFU/mL), mirroring similar findings in Quebec, Canada. However, the small sample size limits the external validity of these results, and the freezing of samples prior to testing may have led to an underestimation of bacterial counts.
The analysis revealed poor to moderate agreement between the Petrifilm™ results and reference tests, with Kappa statistics indicating lower agreement than in previous studies. The study suggests that while the Petrifilm™ system can provide quick results, it should not fully replace conventional methods due to inherent biases and the need for careful interpretation of results. The authors advocate for the use of the Petrifilm™ system as a monitoring tool rather than a comprehensive solution for colostrum hygiene issues. They recommend that farmers focus on improving hygiene practices and consider utilizing the Petrifilm™ system under veterinary supervision in an in-house laboratory setting to mitigate risks associated with contamination and ensure accurate testing. Further research is encouraged to establish clearer links between bacterial contamination thresholds and calf health outcomes.