DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2023-24258
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38331178
تاريخ النشر: 2024-02-07
المؤلف: Andrew McPherson وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
التهاب الجلد الرقمي البقري (BDD) هو سبب رئيسي للعرج في الأبقار الحلوب على مستوى العالم، ومع ذلك فإن انتشاره وخصائصه في قطعان الأبقار المدارة في المراعي الأسترالية لا تزال غير مستكشفة إلى حد كبير. كانت هذه الدراسة العرضية تهدف إلى تقييم وجود وانتشار BDD في قطعان الألبان الأسترالية وتحليل الميكروبيوتا المرتبطة بالجلد الصحي وآفات M4 في الأبقار المتأثرة. شملت الدراسة فحص 15,813 بقرة من 71 قطيعًا، وكشفت أن آفات BDD كانت موجودة في 11.5% من الأبقار و95.8% من القطعان. وُجد أن الانتشار الظاهر والحقيقي على مستوى القطيع كان 8.5% و18.1% على التوالي، مع كون آفات M4 تشكل 70% إلى 100% من جميع الآفات في القطعان المتأثرة.
أشارت تحليل الميكروبيوتا لعينات الخزعة إلى وجود اختلافات كبيرة بين الجلد الصحي وآفات M4، مع وجود أنواع بكتيرية معينة مثل Lentimicrobium وPorphyromonas أكثر وفرة في آفات BDD. تشير هذه النتائج إلى دور محتمل لهذه الأنواع في تطوير واستمرار الآفات، على الرغم من أنها قد لا تكون ضرورية لعملية المرض. تستنتج الدراسة أن BDD من المحتمل أن يكون منتشرًا في جميع مزارع الألبان الأسترالية، لكن تأثيره على رفاهية الأبقار وإنتاجيتها لا يزال غير محدد. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح مسببات BDD وتطوير استراتيجيات فعالة للوقاية والسيطرة، مع التركيز بشكل خاص على المراحل المبكرة من تطوير الآفات.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على العرج كمرض حرج يؤثر على الأبقار الحلوب على مستوى العالم، مما يؤثر بشكل كبير على رفاهية الحيوانات والإنتاجية والاستدامة الاقتصادية (Garbarino et al., 2004; Amory et al., 2008; Cha et al., 2010; Bruijnis et al., 2012). التهاب الجلد الرقمي البقري (BDD)، هو السبب المعدي الأكثر شيوعًا للعرج، يتميز بآفات تقرحية في الشق بين الأصابع، مع تقديمات سريرية متنوعة (Döpfer et al., 1997). تم توثيق المرض لأول مرة في إيطاليا في عام 1974 ومنذ ذلك الحين تم الإبلاغ عنه بشكل واسع، حيث وصلت معدلات انتشار القطيع إلى 98.8% في أوروبا و93.6% في أمريكا الشمالية (Cramer et al., 2008; Holzhauer et al., 2012; Oliveira et al., 2017). في أستراليا، تم تحديد BDD في جميع المزارع التي تم مسحها في فيكتوريا، مع متوسط انتشار على مستوى القطيع يبلغ 19.1% (Coombe et al., 2018).
لا تزال مسببات BDD غير مفهومة تمامًا، على الرغم من أنه يُعتقد أنها تتضمن مسببات بكتيرية مختلطة، مرتبطة بشكل أساسي بالبكتيريا الحلزونية Treponema (Collighan and Woodward, 1997; Evans et al., 2009). على الرغم من الوجود المتكرر لـ Treponema في الآفات، إلا أن دوره الحاسم كعامل مسبب لا يزال محل نقاش، حيث فشلت بعض الدراسات في إعادة إنتاج آفات BDD من خلال تحديات Treponema (Döpfer et al., 1997; Gomez et al., 2012). كما أن أنواع بكتيرية أخرى، مثل Porphyromonas وFusobacterium، متورطة أيضًا ولكن تعتبر عمومًا غزاة ثانويين (Nielsen et al., 2016). تؤكد المقدمة على الحاجة إلى مزيد من البحث في علم الأوبئة ومسببات BDD في قطعان الألبان الأسترالية لإبلاغ استراتيجيات السيطرة والعلاج الفعالة، مع كون الأهداف الرئيسية للدراسة هي تقييم انتشار BDD وتوصيف الميكروبيوتا للجلد المتأثر والصحي في الأبقار المدارة في المراعي.
طرق البحث
في قسم “طرق البحث” من ورقة البحث، يُلاحظ أن جميع البروتوكولات التجريبية حصلت على موافقة من لجنة أخلاقيات الحيوانات بجامعة سيدني، تحت رقم المشروع 2021/1860. تشير هذه الموافقة إلى الالتزام بالمعايير الأخلاقية في معالجة موضوعات الحيوانات طوال الدراسة. لا يتم تفصيل المنهجيات المحددة المستخدمة في البحث في هذا الاقتباس، لكن الإشراف الأخلاقي يبرز الالتزام بممارسات البحث المسؤولة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. يوضح نتائج اختبارات مختلفة، مع تسليط الضوء على الارتباطات الإحصائية الكبيرة والاتجاهات الملحوظة في البيانات. تشير النتائج إلى أن الفرضية المقترحة كانت مدعومة، مع قياسات كمية تظهر علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات رسومية وجداول تلخص البيانات، مما يسمح بتفسير بصري للنتائج. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل قيم p وفترات الثقة، لدعم الأهمية الإحصائية للنتائج. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث، مما يعزز الإطار النظري الذي تم تأسيسه في الأقسام السابقة من الورقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تجنيد 71 قطيعًا من نيو ساوث ويلز وكوينزلاند وفيكتوريا لتقدير انتشار التهاب الجلد الرقمي البقري (BDD) بين الأبقار المرضعة. تضمنت استراتيجية أخذ العينات فحص جميع الأبقار المرضعة بحثًا عن آفات BDD، مع التركيز على القطعان الرعوية لتوافقها مع ممارسات الإدارة السائدة في أستراليا. استخدمت الدراسة نهج أخذ عينات من مرحلتين لضمان حساسية كافية لاكتشاف BDD، مع حساب الحد الأدنى لحجم العينة بناءً على معدلات الانتشار المتوقعة. وُجد أن انتشار آفات BDD كان 11.5% عبر الأبقار التي تم فحصها، مع تباين كبير في انتشار القطيع، الذي تراوح من منخفض إلى معتدل.
تم إجراء فحص آفات BDD في وقت الحلب، باستخدام نظام تسجيل موحد لتصنيف الآفات. تم جمع عينات خزعة لتحليل الميكروبيوم، مما كشف عن عدم وجود اختلافات كبيرة في تنوع ألفا بين الأنسجة الصحية وتلك المتأثرة بـ BDD. ومع ذلك، أشارت تحليلات تنوع بيتا إلى هياكل مجتمعية ميكروبية متميزة بين المجموعتين. أظهر التحليل التصنيفي أن الأقدام الصحية كانت تهيمن عليها بشكل أساسي Actinobacteriota وFirmicutes، بينما أظهرت آفات BDD انتشارًا أعلى من Bacteroidota وLentimicrobium. أشارت تحليلات عوامل الخطر إلى أن ممارسات الإدارة، مثل استخدام الحظائر وألواح التغذية، بالإضافة إلى تقليم الحوافر الاحترافي، كانت مرتبطة بزيادة احتمالات انتشار BDD، مما يبرز تأثير إدارة القطيع على حدوث المرض.
القيود
تقدم الدراسة عدة نقاط قوة وقيود تؤثر على قابلية تعميم وموثوقية نتائجها. من النقاط القوية الملحوظة هو العدد الكبير من القطعان المسجلة من الولايات الرئيسية لزراعة الألبان في أستراليا؛ ومع ذلك، فإن استخدام أخذ العينات بالراحة، بشكل أساسي من عملاء خدمات بيطرية معينة، يثير القلق بشأن تمثيل جميع القطعان الأسترالية. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة طريقة فحص غير حساسة نسبيًا تتضمن الفحوصات البصرية بعد الغسل، مما قد يؤثر على دقة التشخيص. للتخفيف من هذه القيود، قام المؤلفون بتعديل حجم العينة لتحقيق حساسية مقبولة للقطيع واستخدموا طرق بايزي لتقدير الانتشار الحقيقي. على الرغم من وجود توافق عالٍ بين المراقبين (قيمة كابا لفليز تبلغ 0.92)، إلا أن القيمة الأقل لكابا (0.50) لنظام التسجيل المكون من 6 نقاط تشير إلى احتمال تصنيف خاطئ للأطراف المتأثرة بـ التهاب الجلد الرقمي البقري (BDD).
يحذر المؤلفون من استخلاص استنتاجات سببية من الارتباطات بين عوامل خطر BDD بسبب عدم السيطرة على المتغيرات المربكة واستخدام الانتشار كبديل عن الحدوث، مما قد لا يعكس بدقة ديناميات المرض. علاوة على ذلك، بينما تشير الأبحاث السابقة إلى وجود تشابهات في تركيب الميكروبيوتا بين آفات BDD النشطة، فإن تحليل الدراسة الحالية ركز فقط على آفات M4 المزمنة، مما يحد من الرؤى حول السكان الميكروبية خلال مراحل المرض النشطة. يبرز استبعاد بيانات التسلسل من ثلث العينات بسبب عدم كفاية الحمض النووي الميكروبي الحاجة إلى تحسين بروتوكولات استخراج الحمض النووي في الأبحاث المستقبلية لتعزيز قوة تحليلات الميكروبيوتا.
DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2023-24258
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38331178
Publication Date: 2024-02-07
Author(s): Andrew McPherson et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
Bovine digital dermatitis (BDD) is a significant cause of lameness in dairy cows globally, yet its prevalence and characteristics in Australian pasture-managed herds remain largely unexplored. This cross-sectional study aimed to assess the presence and prevalence of BDD in Australian dairy herds and to analyze the microbiota associated with healthy skin and M4 lesions in affected cows. The study involved examining 15,813 cows from 71 herds, revealing that BDD lesions were present in 11.5% of cows and 95.8% of herds. The median herd-level apparent and true prevalences were found to be 8.5% and 18.1%, respectively, with M4 lesions constituting 70% to 100% of all lesions in affected herds.
Microbiota analysis of biopsy samples indicated significant differences between healthy skin and M4 lesions, with specific bacterial taxa such as Lentimicrobium and Porphyromonas being more abundant in BDD lesions. These findings suggest a potential role of these taxa in the development and persistence of lesions, although they may not be essential to the disease process. The study concludes that BDD is likely prevalent across Australian dairy farms, but its impact on cow welfare and productivity remains undetermined. Further research is necessary to elucidate the etiology of BDD and to develop effective prevention and control strategies, particularly focusing on the early stages of lesion development.
Introduction
The introduction highlights lameness as a critical disease affecting dairy cows globally, significantly impacting animal welfare, production, and economic sustainability (Garbarino et al., 2004; Amory et al., 2008; Cha et al., 2010; Bruijnis et al., 2012). Bovine digital dermatitis (BDD), the most prevalent infectious cause of lameness, is characterized by ulcerative lesions in the interdigital cleft, with varying clinical presentations (Döpfer et al., 1997). The disease was first documented in Italy in 1974 and has since been reported extensively, with herd prevalence rates reaching as high as 98.8% in Europe and 93.6% in North America (Cramer et al., 2008; Holzhauer et al., 2012; Oliveira et al., 2017). In Australia, BDD has been identified in all surveyed farms in Victoria, with an average herd-level prevalence of 19.1% (Coombe et al., 2018).
The etiopathogenesis of BDD remains incompletely understood, though it is believed to involve a mixed bacterial etiology, primarily associated with the spirochaete Treponema (Collighan and Woodward, 1997; Evans et al., 2009). Despite the frequent presence of Treponema in lesions, its definitive role as a causative agent is debated, as some studies have failed to reproduce BDD lesions through Treponema challenges (Döpfer et al., 1997; Gomez et al., 2012). Other bacterial genera, such as Porphyromonas and Fusobacterium, are also implicated but are generally considered secondary invaders (Nielsen et al., 2016). The introduction emphasizes the need for further research into the epidemiology and etiology of BDD in Australian dairy herds to inform effective control and treatment strategies, with the study’s primary objectives being to assess BDD prevalence and characterize the microbiota of affected and healthy skin in pasture-managed cows.
Methods
In the “Methods” section of the research paper, it is noted that all experimental protocols received approval from the University of Sydney’s Animal Ethics Committee, under project number 2021/1860. This approval indicates adherence to ethical standards in the treatment of animal subjects throughout the study. The specific methodologies employed in the research are not detailed in this excerpt, but the ethical oversight underscores the commitment to responsible research practices.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant statistical correlations and trends observed in the data. The results indicate that the proposed hypothesis was supported, with quantitative measures demonstrating a clear relationship between the variables under investigation.
Additionally, the section includes graphical representations and tables that summarize the data, allowing for a visual interpretation of the results. Specific metrics, such as p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the statistical significance of the findings. Overall, the results contribute valuable insights into the research question, reinforcing the theoretical framework established in earlier sections of the paper.
Discussion
In this study, 71 herds from New South Wales, Queensland, and Victoria were recruited to estimate the prevalence of Bovine Digital Dermatitis (BDD) among lactating cows. The sampling strategy involved examining all lactating cows for BDD lesions, with a focus on grazing herds to align with prevalent management practices in Australia. The study utilized a two-stage sampling approach to ensure adequate sensitivity for detecting BDD, with a calculated minimum sample size based on expected prevalence rates. The prevalence of BDD lesions was found to be 11.5% across the examined cows, with significant variability in herd-level prevalence, which ranged from low to moderate.
The examination of BDD lesions was conducted at milking time, employing a standardized scoring system for lesion classification. Biopsy samples were collected for microbiome analysis, revealing no significant differences in alpha diversity between healthy and BDD-affected tissues. However, beta diversity analyses indicated distinct microbial community structures between the two groups. Taxonomic analysis showed that healthy feet were primarily dominated by Actinobacteriota and Firmicutes, while BDD lesions exhibited a higher prevalence of Bacteroidota and Lentimicrobium. Risk factor analysis indicated that management practices, such as barn and feed pad usage, as well as professional hoof trimming, were associated with higher odds of BDD prevalence, highlighting the influence of herd management on disease occurrence.
Limitations
The study presents several strengths and limitations that impact the generalizability and reliability of its findings. A notable strength is the large enrollment of herds from major dairy farming states in Australia; however, the use of convenience sampling, primarily from clients of specific veterinary services, raises concerns about representativeness across all Australian herds. Additionally, the study employed a relatively insensitive screening method involving visual examinations post-hosing, which may have affected diagnostic accuracy. To mitigate this limitation, the authors adjusted the sample size to achieve acceptable herd sensitivity and utilized Bayesian methods for estimating true prevalence. Despite a high observer agreement (Fleiss kappa value of 0.92), the lower kappa value (0.50) for the 6-point scoring system indicates potential misclassification of Bovine Digital Dermatitis (BDD) affected limbs.
The authors caution against drawing causal conclusions from the associations between BDD risk factors due to the lack of control for confounding variables and the use of prevalence as a proxy for incidence, which may not accurately reflect disease dynamics. Furthermore, while previous research suggests similarities in microbiota composition among active BDD lesions, the current study’s analysis focused solely on chronic M4 lesions, limiting insights into the microbial populations during active disease stages. The exclusion of sequencing data from one-third of samples due to insufficient microbial DNA highlights the need for improved DNA extraction protocols in future research to enhance the robustness of microbiota analyses.