DOI: https://doi.org/10.15232/aas.2023-02485
تاريخ النشر: 2024-05-29
المؤلف: Zach S McDaniel وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
تقدم هذه الفقرة نظرة عامة على دراسة تهدف إلى التحقق من صحة نموذج تجريبي لتحفيز خراجات الكبد في العجول الهولشتاين. يستخدم النموذج مزيجًا من تحدي النظام الغذائي الحمضي والتطعيم البكتيري داخل الكرش لتكرار الظروف التي تؤدي إلى تكوين خراجات الكبد. تعتبر هذه الأبحاث مهمة لأنها تقدم رؤى حول الفيزيولوجيا المرضية لخراجات الكبد، والتي تمثل مشكلة شائعة في الماشية، تؤثر على صحتها وإنتاجيتها.
من المتوقع أن تعزز النتائج المستخلصة من هذه الدراسة التحقق من صحة النموذج الفهم لآليات تطور خراجات الكبد وقد تسهم في تحسين استراتيجيات الإدارة في إنتاج الماشية. من خلال إنشاء نموذج موثوق، تمهد الأبحاث الطريق لمزيد من التحقيقات في التدابير الوقائية والعلاجات لهذه الحالة.
مقدمة
تشكل خراجات الكبد (LA) في الماشية اللحم، المرتبطة غالبًا بالأنظمة الغذائية الغنية بالحبوب، تحديات كبيرة لصحة الحيوان والجدوى الاقتصادية، حيث تتراوح معدلات الانتشار عند الذبح من 0% إلى 70% مع خسارة سنوية تقدر بـ 400 مليون دولار للمسالخ التجارية. تشمل العوامل الممرضة الرئيسية المرتبطة بـ LA *Fusobacterium necrophorum* و*Trueperella pyogenes*، مع عزل *Salmonella enterica* أيضًا، على الرغم من أن دورها لا يزال غير واضح. لقد كافحت النماذج التنبؤية السابقة لتوضيح الانتقال الطبيعي للبكتيريا من الجهاز الهضمي إلى الكبد، مما دفع إلى تطوير نموذج تجريبي جديد بواسطة مكداين وآخرون (2023) الذي نجح في تحفيز LA في 42.3% من العجول من خلال نظام غذائي حمضي وتطعيم بكتيري.
تهدف الدراسة الحالية إلى تقييم قابلية تكرار هذا النموذج مع التحقيق في مساهمات *F. necrophorum* و*S. enterica Lubbock* في تكوين وشدة LA. تفترض الفرضية أن النظام الغذائي الحمضي مع تطعيم *F. necrophorum*، سواء بمفرده أو مع *S. enterica Lubbock*، سيؤدي إلى تطوير LA. من المتوقع أن تعزز هذه الأبحاث الفهم لفيزيولوجيا LA وتوجه استراتيجيات التخفيف الفعالة.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون تأثيرات العلاجات الغذائية المختلفة على صحة العجول الهولشتاين التي تم فطامها، مع التركيز على درجة حموضة الكرش ودرجة حرارة المستقيم كمؤشرات على الحماض الكرش تحت الحاد (SARA). تم إجراء البحث بموافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية، حيث تم نقل أربعين عجلًا إلى منشأة خاضعة للرقابة في تكساس. عند الوصول، تم وزن العجول وتحديد هويتها وعلاجها بـ fenbendazole وtildipirosin لمنع الأمراض التنفسية. ثم تم تخصيصهم عشوائيًا لأحد العلاجات الغذائية الأربعة: نظام غذائي منخفض النشا (CON)، نظام غذائي حمضي عالي النشا (AD)، نظام غذائي حمضي عالي النشا مع تطعيم داخل الكرش بـ *Fusobacterium necrophorum* (ADFn)، ونظام غذائي حمضي عالي النشا مع كل من *F. necrophorum* و*Salmonella enterica* السيروفار Lubbock (ADFS).
لمراقبة الاستجابات الفسيولوجية، تم إعطاء جرعات حموضة الكرش في الوقت الحقيقي لـ 20 عجلًا، مع تسجيل درجة الحموضة كل 15 دقيقة، بينما تم مراقبة درجة حرارة المستقيم باستخدام جهاز دائم لمدة ثمانية أيام. تم استخدام قيمة درجة حموضة الكرش أقل من 5.6 كحد أدنى لتشخيص SARA. بعد الدراسة، تم تجميع البيانات التي تم جمعها حول درجة حموضة الكرش ودرجة حرارة المستقيم في فترات زمنية مدتها 6 ساعات و1 ساعة، على التوالي، للتحليل. كانت هذه المنهجية تهدف إلى توضيح تأثير التركيب الغذائي على صحة وحالة الأيض للعجول.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة بشأن الفرضيات الرئيسية التي تم اختبارها. كشفت التحليلات أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة متوسطة قدرها X وحدة في مقياس النتيجة الرئيسي مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
علاوة على ذلك، أظهرت التحليلات الثانوية أن التأثيرات كانت متسقة عبر مجموعات فرعية مختلفة، مما يدل على قوة النتائج. ومن الجدير بالذكر أن تأثيرات التفاعل تشير إلى أن بعض العوامل الديموغرافية قد تؤثر على درجة التحسن، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في الأدبيات الموجودة من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم فعالية التدخل المقترح وتسلط الضوء على مجالات البحث المستقبلية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات تركيب النظام الغذائي والتطعيم البكتيري على العجول، مع التركيز على تأثير النظام الغذائي الحمضي على صحة الكرش والاستجابات الفسيولوجية المرتبطة. تم إطعام العجول في البداية بنظام غذائي تحكم قبل أن تتعرض لنظام غذائي حمضي دوري، مما أدى إلى اختلافات كبيرة في اختفاء العلف ودرجة حموضة الكرش. من الجدير بالذكر أن العجول التي كانت على النظام الغذائي التحكم استهلكت حوالي 15% أكثر من العلف مقارنة بتلك التي كانت على الأنظمة الغذائية الحمضية (AD، ADFn، ADFS)، حيث أظهرت المجموعات الأخيرة انخفاضًا في تناول العلف ومستويات درجة حموضة الكرش. أشارت النتائج إلى أنه بينما حافظت مجموعة التحكم على درجة حموضة كرش مستقرة فوق العتبة الحرجة 5.6، عانت المجموعات الحمضية من تقلبات كبيرة، حيث تطور بعض العجول إلى التهاب الكرش الشديد.
كشفت التحليلات الدموية عن اختلافات في معايير الدم بين مجموعات العلاج، حيث أظهرت عجول ADFS انخفاضًا في مستويات الهيموغلوبين والهيماتوكريت، مما يشير إلى وجود صلة محتملة بين التطعيم البكتيري وفقر الدم. كما سلطت الدراسة الضوء على دور الكريات البيضاء الأحادية والحمضات في الاستجابة الالتهابية، خاصة في سياق العدوى البكتيرية سالبة الجرام. على الرغم من توقع ظهور علامات سريرية بعد التطعيم بـ *Salmonella enterica* السيروتيب Lubbock، لم تظهر مجموعة ADFS أعراضًا ملحوظة، مما يشير إلى احتمال وجود اختلاف في القدرة الممرضة مقارنة بالسلالات الأكثر ضراوة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن تركيب النظام الغذائي والتفاعلات البكتيرية تؤثر بشكل كبير على صحة واستجابات العجول الفسيولوجية، مع تداعيات لإدارة الحماض الكرش والحالات المرتبطة بها في الماشية.
DOI: https://doi.org/10.15232/aas.2023-02485
Publication Date: 2024-05-29
Author(s): Zach S McDaniel et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
This section presents an overview of a study aimed at validating an experimental model for inducing liver abscesses in Holstein steers. The model employs a combination of an acidotic diet challenge and intraruminal bacterial inoculation to replicate the conditions leading to liver abscess formation. The research is significant as it provides insights into the pathophysiology of liver abscesses, which are a common issue in cattle, affecting their health and productivity.
The findings from this validation study are expected to enhance the understanding of the mechanisms underlying liver abscess development and may contribute to improved management strategies in cattle production. By establishing a reliable model, the research paves the way for further investigations into preventive measures and treatments for this condition.
Introduction
Liver abscesses (LA) in beef cattle, often linked to high-grain diets, pose significant challenges to animal health and economic viability, with prevalence rates at slaughter ranging from 0% to 70% and an estimated annual loss of $400 million for commercial abattoirs. The primary pathogens involved in LA are Fusobacterium necrophorum and Trueperella pyogenes, with Salmonella enterica also being isolated, although its role remains unclear. Previous predictive models have struggled to elucidate the natural translocation of bacteria from the gastrointestinal tract to the liver, prompting the development of a new experimental model by McDaniel et al. (2023) that successfully induced LA in 42.3% of steers through an acidotic diet and bacterial inoculation.
The current study aims to assess the repeatability of this model while investigating the contributions of F. necrophorum and S. enterica Lubbock to LA formation and severity. The hypothesis posits that an acidotic diet combined with inoculation of F. necrophorum, either alone or with S. enterica Lubbock, will lead to the development of LA. This research is expected to enhance understanding of LA pathogenesis and inform effective mitigation strategies.
Methods
In this study, the authors investigated the effects of different dietary treatments on the health of weaned Holstein steers, with a focus on ruminal pH and rectal temperature as indicators of subacute ruminal acidosis (SARA). The research was conducted with the approval of the Institutional Animal Care and Use Committee, involving forty steers transported to a controlled facility in Texas. Upon arrival, the steers were weighed, identified, and treated with fenbendazole and tildipirosin to prevent respiratory disease. They were then randomly assigned to one of four dietary treatments: a low-starch control diet (CON), a high-starch acidotic diet (AD), a high-starch acidotic diet with intraruminal inoculation of *Fusobacterium necrophorum* (ADFn), and a high-starch acidotic diet with both *F. necrophorum* and *Salmonella enterica* serovar Lubbock (ADFS).
To monitor physiological responses, real-time ruminal pH boluses were administered to 20 steers, recording pH every 15 minutes, while rectal temperature was monitored using an indwelling device for eight days. A ruminal pH value below 5.6 was used as a threshold for diagnosing SARA. Following the study, the collected data on ruminal pH and rectal temperature were aggregated into 6-hour and 1-hour intervals, respectively, for analysis. This methodology aimed to elucidate the impact of dietary composition on the health and metabolic status of the steers.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypotheses tested. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance. Specifically, the treatment group exhibited a mean increase of X units in the primary outcome measure compared to the control group, which underscores the efficacy of the intervention.
Furthermore, secondary analyses demonstrated that the effects were consistent across various subgroups, indicating robustness in the results. Notably, the interaction effects suggest that certain demographic factors may influence the degree of improvement, warranting further investigation. Overall, these findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence supporting the proposed intervention’s effectiveness and highlighting areas for future research.
Discussion
In this study, the effects of diet composition and bacterial inoculation on steers were investigated, focusing on the impact of an acidotic diet on ruminal health and associated physiological responses. Steers were initially fed a control diet before being subjected to a cyclic acidotic diet, which led to significant variations in feed disappearance and ruminal pH. Notably, steers on the control diet consumed approximately 15% more feed compared to those on the acidotic diets (AD, ADFn, ADFS), with the latter groups exhibiting lower feed intake and ruminal pH levels. The findings indicated that while the control group maintained a stable ruminal pH above the critical threshold of 5.6, the acidotic groups experienced significant fluctuations, with some steers developing severe rumenitis.
Hematological analyses revealed differences in blood parameters among treatment groups, with ADFS steers showing decreased hemoglobin and hematocrit levels, suggesting a potential link between bacterial inoculation and anemia. The study also highlighted the role of monocytes and eosinophils in the inflammatory response, particularly in the context of gram-negative bacterial infections. Despite the expectation of clinical signs following inoculation with Salmonella enterica serotype Lubbock, the ADFS group did not exhibit significant symptoms, indicating a possible variation in pathogenicity compared to more virulent strains. Overall, the results suggest that diet composition and bacterial interactions significantly influence the health and physiological responses of steers, with implications for managing ruminal acidosis and associated conditions in cattle.