DOI: https://doi.org/10.3390/biology13100829
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39452138
تاريخ النشر: 2024-10-16
المؤلف: María Botia وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في وجود وديناميات محددة من المحللات في اللبأ وحليب الخنازير، والتي قد تعمل كعلامات حيوية للمناعة والرفاهية في الخنازير. تشمل المحللات التي تم فحصها إجمالي إنزيم الأدينوزين دياميناز (tADA) ونظائره (ADA1 و ADA2)، الميالوبيروكسيداز (Mpx)، الكالبركتين (S100A8/A9)، الكالجرانولين (S100A12)، الكورتيزول، والألفا-أميلاز. تؤكد الأبحاث أن جميع الاختبارات المستخدمة لتحديد كمية هذه المحللات كانت دقيقة وصحيحة. ومن الجدير بالذكر أن تركيزات tADA و ADA2 كانت أعلى بكثير في اللبأ مقارنة بالحليب (p < 0.02)، بينما كانت نشاط Mpx مرتفعة في الحليب الناضج (p < 0.03). بالإضافة إلى ذلك، كانت مستويات الكورتيزول والألفا-أميلاز أعلى أيضًا في اللبأ (p < 0.04 و p < 0.0001، على التوالي). تكشف الدراسة أيضًا عن ارتباطات كبيرة بين المحللات، حيث يرتبط الألفا-أميلاز مع الغلوبولينات المناعية G و A (IgG و IgA)، ويرتبط الكالبركتين مع الكالجرانولين و Mpx. تشير هذه النتائج إلى أن المحللات المتعلقة بالمناعة والرفاهية يمكن قياسها بفعالية في لبأ وحليب الخنازير، مما يدل على إمكانياتها كعلامات حيوية. تسلط الديناميات المميزة لهذه المحللات خلال فترة الرضاعة الضوء على أهميتها، مما يستدعي مزيدًا من البحث لاستكشاف تطبيقاتها العملية في مراقبة صحة ورفاهية الخنازير.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية اللبأ، وهو إفراز ثديي حيوي تنتجه الخنازير من الولادة حتى 36 ساعة بعد الولادة، ويتميز بمستويات عالية من الغلوبولين المناعي G (IgG). بالمقابل، يحتوي حليب الخنازير على تركيزات أقل من IgG ومستويات أعلى من الدهون واللاكتوز. تبرز الورقة الدور الحاسم لتناول IgG من أجل بقاء ونمو الخنازير الصغيرة، نظرًا لوضعها غير المناعي عند الولادة. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر الغلوبولين المناعي A (IgA) ضروريًا طوال فترة الرضاعة للحفاظ على الميكروبيوم المعوي.
يشير المؤلفون إلى أنه بينما يتم قياس IgG و IgA عادة في اللبأ والحليب، فإن بروتينات ومحللات أخرى، مثل الأدينوزين دياميناز (ADA)، الميالوبيروكسيداز (Mpx)، وبروتينات S100، لديها إمكانيات كعلامات حيوية لحالة المناعة والضغط. أظهرت الدراسات السابقة أن هذه المحللات ترتبط بوظيفة المناعة وقد توفر رؤى حول المناعة الخلوية للخنازير. تهدف الدراسة إلى التحقق من صحة الاختبارات لهذه المحللات، وتقييم تغييراتها خلال فترة الرضاعة، واستكشاف الارتباطات مع IgG و IgA، مما يوسع الفهم للمكونات المناعية والرفاهية الموجودة في لبأ وحليب الخنازير.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم التحقق بدقة من الطرق التحليلية لقياس مختلف المحللات في لبأ الخنازير، بما في ذلك tADA، ADA2، Mpx، S100A8/A9، S100A12، الألفا-أميلاز، والكورتيزول. شمل عملية التحقق تقييم عدم الدقة، والدقة، والحساسية. تم قياس عدم الدقة باستخدام معاملات التباين داخل الاختبار وبين الاختبارات (CVs)، المشتقة من عينات ذات نشاط عالي ومنخفض تم تحليلها عدة مرات ضمن نفس التشغيل وعبر أيام مختلفة، على التوالي. تم حساب CV كنسبة مئوية للانحراف المعياري (SD) بالنسبة للمتوسط.
تم تقييم الدقة من خلال الخطية تحت التخفيف، باستخدام عينات مخففة بالتسلسل (1:2، 1:4، 1:8، 1:16، و 1:32) مختلطة مع محلول الاختبار. تم إجراء تحليل الانحدار الخطي لمقارنة النتائج المرصودة مقابل النتائج المتوقعة، مع حساب معامل التحديد ($R^2$) لتقييم خطية الاستجابة. تم تحديد الحساسية من خلال حساب حد الكشف (LD)، والذي يُعرف بأنه متوسط 15 قياسًا مكررًا لمحلول الاختبار بالإضافة إلى ثلاثة انحرافات معيارية. تضمن هذا التحقق الشامل موثوقية الطرق التحليلية المستخدمة في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات المرصودة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسينات في مقاييس الأداء، مثل الدقة والكفاءة، مقارنة بالأساليب الحالية. توضح التمثيلات البيانية، بما في ذلك الأشكال والجداول، هذه النتائج، مما يوفر ملخصًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية وتساهم برؤى قيمة في مجال الدراسة.
المناقشة
تحققت الدراسة من ديناميات مختلف علامات المناعة والضغط في لبأ وحليب الخنازير متعددة الولادات خلال فترة الرضاعة. تم مراقبة ستة عشر خنزيرًا، مع جمع عينات اللبأ بعد 24 ساعة من الولادة وأخذ عينات الحليب في اليوم التاسع والعشرين. كشفت النتائج الرئيسية أن إجمالي إنزيم الأدينوزين دياميناز (tADA) ونظيره الإنزيمي ADA2 كانا أعلى بكثير في اللبأ مقارنة بالحليب الناضج، مما يشير إلى دور محتمل في تقييم المناعة الخلوية. زادت مستويات الميالوبيروكسيداز (Mpx) بشكل كبير في الحليب بحلول اليوم التاسع، مما يدل على أهميته كعلامة التهابية. بالمقابل، لم تظهر S100A8/A9 و S100A12 تغييرات كبيرة خلال فترة أخذ العينات.
كانت علامات الضغط، بما في ذلك الكورتيزول والألفا-أميلاز، أيضًا أعلى في اللبأ مقارنة بالحليب، مما يتماشى مع النتائج السابقة في أنواع أخرى. أقامت الدراسة ارتباطات إيجابية بين الألفا-أميلاز والغلوبولينات المناعية IgG و IgA، مما يشير إلى إمكانيته كقياس تكميلي لحالة المناعة في اللبأ. أظهرت الاختبارات دقة عالية وصحة، على الرغم من أن الدراسة اعترفت بالقيود، بما في ذلك حجم العينة الصغيرة والحاجة إلى مزيد من التحقق مقابل الطرق المعتمدة. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على إمكانيات هذه العلامات الحيوية في تقييم وظيفة المناعة والرفاهية في الخنازير، مما يستدعي مزيدًا من البحث لاستكشاف تطبيقاتها في البيئات التجارية.
DOI: https://doi.org/10.3390/biology13100829
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39452138
Publication Date: 2024-10-16
Author(s): María Botia et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
This study investigates the presence and dynamics of specific analytes in the colostrum and milk of sows, which may serve as biomarkers for immunity and welfare in pigs. The analytes examined include total adenosine deaminase (tADA) and its isoenzymes (ADA1 and ADA2), myeloperoxidase (Mpx), calprotectin (S100A8/A9), calgranulin (S100A12), cortisol, and alpha-amylase. The research confirms that all assays used for quantifying these analytes were both precise and accurate. Notably, tADA and ADA2 concentrations were significantly higher in colostrum compared to milk (p < 0.02), while Mpx activity was elevated in mature milk (p < 0.03). Additionally, cortisol and alpha-amylase levels were also higher in colostrum (p < 0.04 and p < 0.0001, respectively). The study further reveals significant correlations among the analytes, with alpha-amylase correlating with immunoglobulins G and A (IgG and IgA), and calprotectin correlating with calgranulin and Mpx. These findings suggest that the immune and welfare-related analytes can be effectively measured in sow colostrum and milk, indicating their potential as biomarkers. The distinct dynamics of these analytes throughout lactation highlight their relevance, warranting further research to explore their practical applications in monitoring sow health and welfare.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of colostrum, a vital mammary secretion produced by sows from farrowing until 36 hours postfarrowing, characterized by high levels of immunoglobulin G (IgG). In contrast, sow’s milk contains lower IgG concentrations and higher fat and lactose levels. The paper highlights the critical role of IgG intake for piglet survival and growth, given their agammaglobulinemic status at birth. Additionally, immunoglobulin A (IgA) is essential throughout lactation for maintaining the intestinal microbiome.
The authors note that while IgG and IgA are commonly measured in colostrum and milk, other proteins and analytes, such as adenosine deaminase (ADA), myeloperoxidase (Mpx), and S100 proteins, have potential as biomarkers for immune status and stress. Previous studies have indicated that these analytes correlate with immune function and could provide insights into the cellular immunity of sows. The study aims to validate assays for these analytes, assess their changes during lactation, and explore correlations with IgG and IgA, thereby expanding the understanding of the immunological and welfare-related components present in sow’s colostrum and milk.
Methods
In this study, the analytical methods for measuring various analytes in sow colostrum, including tADA, ADA2, Mpx, S100A8/A9, S100A12, alpha-amylase, and cortisol, were rigorously validated. The validation process included assessing imprecision, accuracy, and sensitivity. Imprecision was quantified using intra- and inter-assay coefficients of variation (CVs), derived from high and low activity samples analyzed multiple times within a single run and across different days, respectively. The CV was calculated as the percentage of the standard deviation (SD) relative to the mean.
Accuracy was evaluated through linearity under dilution, utilizing serially diluted samples (1:2, 1:4, 1:8, 1:16, and 1:32) mixed with assay buffer. Linear regression analysis was conducted to compare observed versus expected results, with the coefficient of determination ($R^2$) calculated to assess the linearity of the response. Sensitivity was determined by calculating the limit of detection (LD), defined as the mean of 15 replicate measurements of the assay buffer plus three standard deviations. This comprehensive validation ensures the reliability of the analytical methods employed in the study.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Furthermore, the results demonstrate that the application of the proposed methodology yields improvements in performance metrics, such as accuracy and efficiency, compared to existing approaches. Graphical representations, including figures and tables, illustrate these findings, providing a clear visual summary of the data trends. Overall, the results substantiate the hypothesis and contribute valuable insights to the field of study.
Discussion
The study investigated the dynamics of various immune and stress biomarkers in the colostrum and milk of multiparous sows during lactation. Sixteen sows were monitored, with colostrum samples collected 24 hours post-farrowing and milk samples taken on days nine and twenty. Key findings revealed that total adenosine deaminase (tADA) and its isoenzyme ADA2 were significantly higher in colostrum compared to mature milk, suggesting a potential role in assessing cell-mediated immunity. Myeloperoxidase (Mpx) levels increased significantly in milk by day nine, indicating its relevance as an inflammatory marker. Conversely, S100A8/A9 and S100A12 did not exhibit significant changes over the sampling period.
Stress biomarkers, including cortisol and alpha-amylase, were also higher in colostrum than in milk, aligning with previous findings in other species. The study established positive correlations between alpha-amylase and immunoglobulins IgG and IgA, suggesting its potential as a complementary measure of immune status in colostrum. The assays demonstrated high precision and accuracy, although the study acknowledged limitations, including a small sample size and the need for further validation against established methods. Overall, the findings highlight the potential of these biomarkers for evaluating immune function and welfare in sows, warranting further research to explore their applications in commercial settings.