Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

 Sonja Dreyer

 

 Über die Heilungswahrscheinlichkeit boviner Mastitiden: Tierindividuelle Daten und durchflusszytometrische Zelldifferenzierung

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-107207

title (engl.)

About the probability of cure of bovine mastitis: Animal specific data and flow cytometric cell differentiation

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2015

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/dreyers_ws15.pdf

abstract (deutsch)

Klinische Mastitiden bei Milchkühen werden in der Regel mit antibiotischen Arzneimitteln behandelt. Dies soll zu einer bakteriologischen Heilung führen, also den Erreger aus dem Euter eliminieren. Wenn dies jedoch nicht gelingt, war die Anwendung des Antibiotikums überflüssig und hätte im Sinne der Verhinderung von Resistenzentwicklungen verhindert werden müssen. Bisher fehlt ein praktikables Werkzeug, mit dem die Heilungschancen eines Tieres zuverlässig und schnell bestimmt werden können, bevor eine antibiotische Therapie erfolgt. Ziel dieser Arbeit war es, Kenngrößen für die bakteriologische Heilungswahrscheinlichkeit einer klinischen Mastitis zu sammeln und zu einem prognostischem Tool zusammenzufügen, mit dem eine unheilbar an Mastitis erkrankte Kuh identifiziert werden kann.

Dafür wurden zunächst im Rahmen einer Übersichtsarbeit alle Einflussfaktoren auf die Heilungschancen von Mastitiden gesammelt und bewertet. Als wichtigste Kenngrößen wurden das Alter des Tieres, seine Erkrankungsvorgeschichte sowie die somatische Zellzahl der letzten und vorherigen MLPs herausgestellt.

Auf der Basis dieser Literaturarbeit konnten in einer weiteren Veröffentlichung mehrere Punktevergabesysteme entwickelt werden. Diese wurden mithilfe von MLP-Daten aus verschiedenen Therapiestudien daraufhin überprüft, inwieweit sie den tierindividuellen Anteil der bakteriologischen Heilungswahrscheinlichkeit berechnen können. Eine Überprüfung auf Beziehungen mit bakteriologischen Heilungsdaten von 464 Mastitisfällen ergab statistisch signifikante Zusammenhänge zu einem dieser Scoringsysteme. Dieses berücksichtigt die Faktoren Alter, Anzahl vorheriger Mastitiden in der aktuellen und vorherigen Laktation, letzte somatische Zellzahl sowie gewichteter Verlauf der somatischen Zellzahlen der letzten sieben Monate. Eine Kategorisierung der daraus hervorgehenden Gesamtscores ermöglicht die Zuordnung der Tiere zu einer guten oder eher schlechten bakteriologischen Heilungswahrscheinlichkeit. Wenn einem an Mastitis erkrankten Tier mit dem vorgestellten Scoringsystem mit tierindividuellen Daten eine gute Chance auf bakteriologische Heilung zugesprochen werden kann, ist eine klare Indikation für eine antibiotische Behandlung gegeben. Das Punktesystem erleichtert und beschleunigt also die Entscheidung von Tierärzten und Landwirten zwischen Behandlung und Merzung und verhindert unnötige Applikationen von Antibiotika.

In einer dritten Publikation wurde überprüft, ob die durchflusszytometrische Zelldifferenzierung als zusätzliches Hilfsmittel für die Beurteilung der Heilungswahrscheinlichkeit mastitiskranker Tiere dienen kann. Frühere Studien haben gezeigt, dass chronische Mastitiden eine niedrigere Heilungschance zur Folge haben und zu spezifischen Ergebnissen in der Differenzierung der somatischen Zellen führen. Das Ziel dieser Publikation war es, eine durchflusszytometrische Zelldifferenzierungsmethode zu finden, deren Ergebnisse mit der tierindividuellen bakteriologischen Heilungswahrscheinlichkeit des jeweiligen Tieres korrelieren. Dafür wurden die Anteile verschiedener Zelltypen und deren Vitalität in MLP-Milchproben durchflusszytometrisch bestimmt und auf einen Zusammenhang mit der mittels eines Scoringsystems berechneten bakteriologischen Heilungswahrscheinlichkeit überprüft. Eine statistisch signifikante Abhängigkeit zur berechneten tierindividuellen Chance auf bakteriologische Heilung wurde für Makrophagen, stark granulierte und nicht-vitale Zellen festgestellt. Makrophagen wurden bereits zuvor als Anzeiger einer chronischen Entzündung identifiziert. Hohe Granulation ist ein Merkmal von Phagozyten, deren lang anhaltend erhöhten Anteile genau wie große Anteile an nicht-vitalen Zellen ein Hinweis auf eine gestörte Immunantwort und damit einer schlechteren Heilungschance sind. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die Zelldifferenzierung durchaus geeignet ist, als innovatives Werkzeug für die Beurteilung der tierindividuellen bakteriologischen Heilungswahrscheinlichkeit zu dienen.

Die Erkenntnisse dieser Arbeit liefern wichtige Informationen zur bakteriologischen Heilungschance boviner Mastitiden. Durch die Anwendung des Scoringsystems können Milchkühe im Falle einer klinischen Mastitis unmittelbar einer guten oder eher schlechten Heilungschance zugeordnet werden. Mit einer guten Prognose ist die Anwendung eines antibiotischen Arzneimittels erfolgversprechend und gerechtfertigt. Mit einer schlechten Aussicht auf bakteriologische Heilung sollte das Tier vorzugsweise gemerzt oder mit einem nichtsteroidalen Entzündungshemmer behandelt werden, um überflüssige Antibiotikaanwendungen zu verhindern. Die vorliegende Arbeit leistet durch die Sicherstellung von Tierschutz und Verbraucherschutz und durch eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit einen bedeutsamen Beitrag für eine nachhaltige Milchproduktion.

abstract (englisch)

Clinical mastitis of dairy cows is usually treated with antibiotics. The purpose of antibiotic treatment is bacteriological cure which means elimination of the mastitis causing pathogen from the udder. If this elimination does not succeed, the administration of antibiotics was dispensable and should have been prevented for the sake of avoidance of resistance development. By now, a practicable tool that reliably and quickly defines the probability of cure of an animal before therapy is missing. The aim of this study was to collect parameters influencing bacteriological cure of clinical mastitis and to assemble them into a prognostic tool that is able to identify incurable mastitic cows.

For that, within the framework of a literature review all factors influencing the probability of cure of mastitis were collected and evaluated. Age of the cow, its mastitis history and somatic cell count of the last and several previous DHI-analyses were highlighted to be the most important parameters.

Based on this review article, several scoring systems were developed in a second publication. Using dairy herd improvement data from different therapy studies, these scoring systems were tested on their ability to calculate the animal related part of the probability of bacteriological cure. A test for correlation with data on bacteriological cure of 464 mastitis cases resulted in statistically significant correlation to one of these scoring systems. This particular system considers age, number of clinical mastitis during current and previous lactation, previous somatic cell count as well as the weighted course of somatic cell count during the last seven months. By categorizing of the resulting scores enables allocation of each individual animal to an either favourable or rather poor probability of bacteriological cure. If a mastitic cow gets allocated to a favourable probability of bacteriological cure, a clear indication for antibiotic treatment is given. Therefore, the scoring system facilitates and accelerates decision making for farmers and veterinarians to either treat or cull a mastitic cow, hence preventing unnecessary applications of antibiotics.

In a third publication it was proven that flow cytometric cell differentiation can serve as an additional tool for determining the probability of cure of mastitic cows. Former studies have shown that chronic mastitis leads to a lower probability of bacteriological cure and to specific results in differentiation of somatic cells. The aim of this study was to establish a flow cytometric method having its results correlate with the animal related probability of bacteriological cure. For that, the proportions of different cell types and their vitality were determined in dairy herd improvement samples using flow cytometry. Afterwards, they were tested for a correlation with the animal related probability of bacteriological cure that has been calculated using a scoring system. A statistically significant correlation with the calculated animal related chance of bacteriological cure was proven for macrophages, highly granulated and non-vital cells. Macrophages are known to indicate chronic infection. High granularity is an attribute of phagocytes. Long-term high percentages of phagocytes as well as non-vital cells indicate an impaired immune response and therefore a lower probability of cure. These results suggest that cell differentiation is applicable as innovative tool for evaluating the animal related probability of bacteriological cure.

The findings of this study deliver important information about the probability of bacteriological cure of bovine mastitis. Using this scoring system, dairy cows can be assigned to a favourable or rather poor probability of bacteriological cure promptly. With a favourable prognosis the application of antibiotics is promising and justified. Animals with a poor chance of bacteriological cure should preferably be culled or treated with anti-inflammatory drugs in order to prevent unnecessary use of antibiotics. By ensuring animal welfare and consumer production and by improving profitability, the present study accomplishes a considerable contribution to the sustainability of dairy production.

keywords

Mastitis, Heilungswahrscheinlichkeit, Zelldifferenzierung; mastitis, probability of cure, cell differentiation

kb

6.516