Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Charakterisierung des Einflusses divergenter Prädisposition für Eutererkrankungen sowohl auf klinische Parameter im Verlauf der Laktation als auch für die Reaktion der Leber auf eine Infektion der Milchdrüse

Heimes, Annika Teresa

Ziel dieser Dissertation war es, Unterschiede in klinischen Parametern und im Lebertranskriptom zwischen zwei Kuhgruppen, die von ihrem Vater mit divergenten Empfänglichkeiten für Mastitis assoziierte Haplotypen auf Bos taurus Autosom (BTA) 18 (43-48 Megabasen, Mb und 53-59 Mb) ererbt hatten, zu untersuchen. Kühe, die von ihrem Vater den mit einem niedrigerem SCS (somatic cell score) assoziierten Haplotyp (Q) geerbt hatten, zeigten im Verlauf der Laktation tatsächlich einen signifikant niedrigeren SCS als ihre Halbschwestern und eine geringere Inzidenz für postpartale Krankheiten. Die Kühe hingegen, die von ihrem Vater den mit einem höherem SCS assoziierten Haplotyp (q) geerbt hatten, fielen in den ersten Wochen der Laktation durch vermehrte Euterviertel mit extrem niedrigen Zellzahlen auf. Außerdem zeigten die q-Kühe signifikant höhere Serumkonzentrationen für BHB (β-Hydroxybutyrat) und signifikant niedrigere Plasmakonzentrationen für IGF-I (insulin-like growth factor-I) als ihre Q-Halbschwestern. In einem Infektionsversuch wurden definierte Euterviertel beider Haplotyp-Gruppen intramammär mit Staphylococcus aureus (S. aureus) oder Escherichia coli (E. coli) infiziert und Leberproben wurden für Trankriptomanalysen gewonnen. Die E. coli-Infektion und deren Varianz überlagerten die Effekte durch die divergenten Haplotypen. Die Q-Kühe reagierten auf die intramammäre S. aureus-Infektion mit einem stärker aktivierten Immunsystem in der Leber, gekennzeichnet durch die höhere Expression wichtiger Immungene (z.B. HMOX1, IGSF11, ICAM3) und die Anreicherung biologischer Netzwerke, die diese einbezogen. Q-Kühe schienen daher ein umfangreicheres Repertoire an Abwehrmechanismen gegen eindringende Pathogene abrufen zu können.

The aim of this dissertation was to investigate differences in clinical performance and at liver transcriptome level between two groups of cows which had inherited from their father alternative haplotypes on Bos taurus Autosom (BTA) 18 (43-48 Megabases, Mb and 53-59 Mb) associated with divergent susceptibilities to mastitis. Cows that had inherited from their father a haplotype associated with a lower SCS (somatic cell score; Q) indeed showed significantly lower SCS than their half-sibs during lactation and fewer postpartal diseases. Cows, who had inherited from their father a haplotype associated with a higher SCS (q), were noticed in the first weeks of lactation to have more udder quarters with extremely low cell counts. In addition, q cows showed significantly higher serum concentrations for BHB (β-hydroxybutyrate) and significantly lower plasma concentrations for IGF-I (insulin-like growth factor-I) than their Q half-sisters. In a challenge experiment, both haplotype groups were intramammary inoculated with Staphylococcus aureus (S. aureus) or Escherichia coli (E. coli) and liver samples were collected for subsequent transcriptome analysis. The E. coli pathogen challenge and its variance overlaid the effects of the divergent haplotypes. The Q cows reacted to the intramammary S. aureus challenge with a more strongly activated immune system in the liver, characterized by the higher expression of important immune genes (e.g., HMOX1, IGSF11, ICAM3) and the enrichment of biological networks involving them. Q-cows therefore seemed to have access to a more extensive repertoire of defense mechanisms against invading pathogens.

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Heimes, A., 2020. Charakterisierung des Einflusses divergenter Prädisposition für Eutererkrankungen sowohl auf klinische Parameter im Verlauf der Laktation als auch für die Reaktion der Leber auf eine Infektion der Milchdrüse. Hannover.
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