DOI: https://doi.org/10.15232/aas.2023-02504
تاريخ النشر: 2024-05-29
المؤلف: Reese Wilson وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
كان الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في تأثير خراجات الكبد على تعداد الدم الكامل (CBC) ووظائف الكبد في الأبقار في مزارع التغذية، بالإضافة إلى تحديد المؤشرات الحيوية المحتملة المستندة إلى الدم لاكتشاف هذه الخراجات. تم جمع عينات الدم من إجمالي 207 عجل × بقري مختلط، حيث كان 94 منهم يعانون من خراجات الكبد و113 بدون. ركز التحليل على CBC ومعلمات كيمياء المصل المتعلقة بصحة الكبد، بما في ذلك الفوسفاتاز القلوي، وغاما جلوتاميل ترانسفيراز، وأحماض الصفراء، والبيليروبين الكلي، والكوليسترول. تم استخدام الانحدار اللوجستي وخوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بوجود خراجات الكبد.
كشفت النتائج أن العجول التي تعاني من خراجات الكبد أظهرت انخفاضًا في عدد اللمفاويات (LYM) وإجمالي عدد كريات الدم البيضاء (WBC)، إلى جانب زيادة نسبة الصفائح الدموية إلى LYM. بينما أظهر تركيز إجمالي WBC بعض القدرة التنبؤية لوجود خراجات الكبد (دقة 65.85%)، إلا أنه كان يفتقر إلى الخصوصية (54.79%) وبالتالي لم يعتبر مؤشرًا حيويًا موثوقًا. ومع ذلك، حقق نموذج Logit-Boost متعدد المتغيرات الذي يستخدم إجمالي WBC، والحمضات، وكريات الدم الحمراء، والبروكالسيتونين دقة محسنة (80.65%) وخصوصية (85.71%). على الرغم من أن الدراسة تقترح أن متغيرات CBC قد تعكس استجابة مناعية في الأبقار التي تعاني من خراجات الكبد، إلا أن جدوى وفعالية اختبار الدم لهذه الحالة لا تزال موضع تساؤل. تشير النتائج إلى الحاجة إلى مزيد من البحث في مؤشرات حيوية موثوقة لاكتشاف خراجات الكبد، مما قد يعزز قرارات الإدارة والتدخلات في إنتاج الأبقار.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث آثار خراجات الكبد في الأبقار، مع التركيز بشكل خاص على البكتيريا *Fusobacterium necrophorum* وانتقالها إلى النظام الكبدي، مما يمكن أن يؤثر سلبًا على وظائف الكبد وصحة الحيوان بشكل عام. يتم تسليط الضوء على مؤشرات الالتهاب الرئيسية، مثل عدد كريات الدم البيضاء (WBC)، وعلامات وظائف الكبد مثل الفوسفاتاز القلوي (ALP) والألبومين (ALB) كقياسات حاسمة للاستجابة المناعية والتعويض الأيضي بسبب خراجات الكبد.
بينما تعتبر تقنيات التصوير المتقدمة مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير المقطعي المحوسب (CT) فعالة في اكتشاف خراجات الكبد، فإن تكاليفها العالية وعدم ملاءمتها في بيئات مزارع التغذية تحد من استخدامها. تقترح المقدمة أن الطرق البديلة، بما في ذلك تعداد الدم الكامل (CBC) ولوحات الإنزيمات، قد توفر مؤشرات حيوية قابلة للاستخدام لتحديد خراجات الكبد في الأبقار الحية. على الرغم من الأبحاث السابقة التي حددت اختلافات في قياسات الدم المتعلقة بصحة الكبد، هناك فجوة ملحوظة في الدراسات التي تستكشف المؤشرات الحيوية متعددة المتغيرات التي يمكن أن تشير بشكل جماعي إلى وجود خراجات الكبد. الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في تأثير خراجات الكبد على CBC وكيمياء المصل، بهدف تحديد مؤشرات حيوية محددة لاكتشافها في الأبقار في مزارع التغذية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، قام المؤلفون بإجراء أبحاثهم باستخدام عينات تم الحصول عليها بعد الحصاد من منشأة معالجة لحوم البقر التي تخضع للتفتيش الفيدرالي، مما يضمن الامتثال لممارسات التعامل والحصاد الإنسانية. ومن الجدير بالذكر أنه لم يكن من الضروري الحصول على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات (IACUC)، حيث لم يكن هناك عجول حية متورطة في الدراسة. سمح هذا النهج المنهجي بجمع بيانات ذات صلة مع الالتزام بالمعايير الأخلاقية في رفاهية الحيوان.
النتائج
في قسم النتائج، قامت الدراسة بفحص تحليلات كيمياء المصل لتقييم علاقتها بنتائج خراجات الكبد ودرجات الكبد في العجول. لم يتم العثور على اختلافات ذات دلالة إحصائية (P > 0.05) في مستويات إنزيمات الكبد بين وجود خراجات الكبد ودرجات الكبد. ومع ذلك، لوحظ اتجاه نحو زيادة مستويات النيتروجين في الدم (BUN) (P = 0.06) في العجول التي تعاني من خراجات الكبد، مما يشير إلى ارتباط محتمل بكفاءة التغذية المنخفضة، على الرغم من أن هذا الارتباط لم يتم إثباته سابقًا لظروف خراجات الكبد. تعترف الدراسة بتعقيد بروتينات المصل وتشير إلى أبحاث سابقة حددت اختلافات في بروتينات المصل الكروية المتعلقة بشدة خراجات الكبد.
فيما يتعلق بدرجات الكبد، لم تقم الدراسة الحالية بتكرار النتائج السابقة التي توصل إليها هيرك وآخرون (2020)، والتي أشارت إلى اختلافات في مكونات المصل مثل إنزيم الألانين أمينوترانسفيراز، والألبومين (ALB)، وBUN عبر درجات شدة الخراجات المتنوعة. قد يكون عدم وجود اختلافات ذات دلالة (P ≥ 0.13) في هذه الدراسة ناتجًا عن قيود منهجية، بما في ذلك استخدام اختبارات إحصائية غير معلمية وتباينات في توقيت جمع عينات الدم. ومن الجدير بالذكر أن مستويات غاما-جلوتاميل ترانسفيراز (GGT) كانت باستمرار أعلى من النطاق المرجعي عبر جميع درجات الكبد، على الرغم من أن الأسباب الكامنة وراء هذا الارتفاع لا تزال غير واضحة، وقد تكون مرتبطة بتوقيت جمع عينات الدم أثناء النزف بدلاً من الحيوانات الحية.
مناقشة
في هذه الدراسة الاستباقية التي شملت 1,984 عجل × بقري مختلط، تم تقييم درجات الكبد للتحقيق في العلاقة بين وجود خراجات الكبد ومختلف معلمات الدم. استخدمت الدراسة نهج جمع بيانات شامل، بما في ذلك تتبع فردي للعجول، وتقييم درجات الكبد عبر نظام فحص الكبد من إيلي ليلي، وتحليل عينات الدم لتعداد الدم الكامل (CBC) وكيمياء المصل. كشفت النتائج أن العجول التي تعاني من خراجات الكبد أظهرت تركيزات أقل بشكل ملحوظ من كريات الدم البيضاء (WBC) واللمفاويات (LYM) مقارنةً بنظيراتها الصحية، مما يشير إلى استجابة مناعية مرتبطة بوجود الخراجات. ومع ذلك، لم تكن الاختلافات في قياسات CBC كبيرة بما يكفي للإشارة إلى دلالة بيولوجية واضحة بشأن وظيفة المناعة.
كما استخدمت الدراسة خوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بوجود خراجات الكبد بناءً على بيانات CBC. حدد نموذج الانحدار اللوجستي الأحادي المتغير تركيز WBC كمؤشر مهم، محققًا دقة بنسبة 63% في تصنيف العجول المصابة بالخراجات مقابل غير المصابة. أظهرت النماذج متعددة المتغيرات، بما في ذلك الغابات العشوائية وتعزيز الانحدار اللوجستي، قدرات تنبؤية محسنة، مع دقة تتراوح من 77.42% إلى 80.65%. سلطت هذه النماذج الضوء على إمكانية استخدام تحليلات CBC كمؤشرات حيوية لاكتشاف خراجات الكبد، على الرغم من أن الاستجابة المناعية العامة التي تشير إليها تغييرات CBC كانت ضئيلة. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث لاستكشاف مؤشرات حيوية إضافية وتعزيز تقنيات النمذجة التنبؤية، مما قد يسهل الكشف المبكر وإدارة خراجات الكبد في الأبقار.
DOI: https://doi.org/10.15232/aas.2023-02504
Publication Date: 2024-05-29
Author(s): Reese Wilson et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
The objective of this study was to investigate the impact of liver abscesses on complete blood counts (CBC) and liver function in feedlot cattle, as well as to identify potential blood-based biomarkers for detecting these abscesses. Blood samples were collected from a total of 207 beef × dairy crossbred heifers, with 94 having liver abscesses and 113 without. The analysis focused on CBC and serum chemistry parameters related to liver health, including alkaline phosphatase, gamma glutamyl transferase, bile acids, total bilirubin, and cholesterol. Logistic regression and machine learning algorithms were employed to predict the presence of liver abscesses.
The findings revealed that heifers with liver abscesses exhibited lower lymphocyte (LYM) and total white blood cell (WBC) counts, alongside an increased platelet-to-LYM ratio. While total WBC concentration showed some predictive capability for liver abscess presence (accuracy of 65.85%), it lacked specificity (54.79%) and was therefore not considered a reliable biomarker. However, a multivariate Logit-Boost model utilizing total WBC, basophils, red blood cells, and procalcitonin achieved improved accuracy (80.65%) and specificity (85.71%). Although the study suggests that CBC variables may reflect an immune response in cattle with liver abscesses, the practicality and cost-effectiveness of blood testing for this condition remain questionable. The results indicate a need for further research into reliable biomarkers for liver abscess detection, which could enhance management decisions and interventions in cattle production.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the implications of liver abscesses in cattle, particularly focusing on the bacterium *Fusobacterium necrophorum* and its translocation into the hepatic system, which can adversely affect liver function and overall animal health. Key indicators of inflammation, such as white blood cell (WBC) counts, and liver function markers like alkaline phosphatase (ALP) and albumin (ALB) are highlighted as critical measures of the immune response and metabolic compromise due to liver abscesses.
While advanced imaging technologies such as magnetic resonance imaging (MRI) and computerized tomography (CT) are effective in detecting liver abscesses, their high costs and impracticality in feedlot settings limit their use. The introduction suggests that alternative methods, including complete blood counts (CBC) and enzyme panels, may provide viable biological markers for identifying liver abscesses in live cattle. Despite previous research identifying variations in blood measures related to liver health, there is a notable gap in studies exploring multivariate biomarkers that could collectively indicate the presence of liver abscesses. The objective of this study is to investigate the impact of liver abscesses on CBC and serum chemistry, aiming to identify specific blood-based biomarkers for detection in feedlot cattle.
Methods
In this study, the authors conducted their research using samples obtained postharvest from a federally inspected beef processing facility, thereby ensuring compliance with humane handling and harvest practices. Notably, the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) approval was not necessary, as no live heifers were involved in the study. This methodological approach allowed for the collection of relevant data while adhering to ethical standards in animal welfare.
Results
In the results section, the study examined serum chemistry analytes to assess their relationship with liver abscess outcomes and liver scores in heifers. No statistically significant differences (P > 0.05) were found in liver enzyme levels between the presence of liver abscesses and liver scores. However, a trend towards increased blood urea nitrogen (BUN) levels (P = 0.06) was observed in heifers with liver abscesses, suggesting a potential link to decreased feed efficiency, although this association had not been previously established for liver abscess conditions. The study acknowledges the complexity of serum proteins and references prior research that identified differences in serum globular proteins related to liver abscess severity.
Regarding liver scores, the current study did not replicate previous findings by Herrick et al. (2020), which indicated differences in serum components such as alanine aminotransferase, albumin (ALB), and BUN across varying abscess severity scores. The lack of significant differences (P ≥ 0.13) in this study may stem from methodological limitations, including the use of non-parametric statistical tests and variations in blood sample collection timing. Notably, gamma-glutamyl transferase (GGT) levels were consistently above the reference range across all liver scores, although the underlying reasons for this elevation remain unclear, potentially linked to the timing of blood sample collection during exsanguination rather than from live animals.
Discussion
In this prospective cohort study involving 1,984 beef × dairy crossbred heifers, liver scores were assessed to investigate the relationship between liver abscess presence and various blood parameters. The study utilized a comprehensive data collection approach, including individual tracking of heifers, liver scoring via the Eli Lilly Liver Check System, and blood sample analysis for complete blood count (CBC) and serum chemistry. The findings revealed that heifers with liver abscesses exhibited significantly lower white blood cell (WBC) and lymphocyte (LYM) concentrations compared to healthy counterparts, suggesting an immune response potentially linked to the presence of abscesses. However, the differences in CBC measures were not substantial enough to indicate a clear biological significance regarding immune function.
The study also employed machine learning algorithms to predict liver abscess presence based on CBC data. A univariate logistic regression model identified WBC concentration as a significant predictor, achieving 63% accuracy in classifying abscessed versus non-abscessed heifers. Multivariate models, including random forest and logistic boosting, demonstrated improved predictive capabilities, with accuracies ranging from 77.42% to 80.65%. These models highlighted the potential for utilizing CBC analytes as biomarkers for liver abscess detection, although the overall immune response indicated by CBC changes was minimal. The authors advocate for further research to explore additional biomarkers and enhance predictive modeling techniques, which could facilitate early detection and management of liver abscesses in cattle.