Intracellular reactive oxygen species production and phagocytosis of Staphylococcus aureus by milk neutrophils as tool to diagnose mastitis and identify susceptible dairy cows / Produção intracelular de espécies reativas de oxigênio e fagocitose de Staphylococcus aureus por neutrófilos lácteos como ferramentas para o diagnóstico da mastite e identificação de vacas leiteiras susceptíveis à mastite

The immune response capacity of the mammary gland plays a major role to determine if mastitis will or not be established. Thus, we hypothesize that a better understanding of polymorphonuclear neutrophil leukocyte (PMN) function will elucidate mechanisms that will improve our knowledge of how we could avoid an inflammatory process by increasing the immune capacity of the cow, and even further, to search for a tool to diagnose mastitis or a possible way to select and identify non-susceptible animals. The present study utilized 112 quarters from 28 Holstein dairy cows that were divided into quarters milk samples with somatic cell count (SCC) <2×105 cells mL-1 (n=72) and SCC >2×105 cells mL-1 (n=40). The percentages of milk PMNs and the levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) and the phagocytosis of Staphylococcus aureus by milk neutrophils were evaluated by flow cytometry. Our results showed a higher percentage of neutrophils in quarter milk samples with high SCC (P=0.0003), and this group also had a significantly higher percentage of neutrophils that produced ROS (P=0.008). On the other hand, the phagocytosis intensity of S. aureus by milk neutrophils was higher in quarters with low SCC (P=0.003), suggesting a better mammary gland immunity against invading pathogens. Analyzing the results of the predictive values of the measured PMN functions, they cannot be used isolated as a good diagnosis test since none of them had a satisfactory sensitivity and specificity values, which was also confirmed by the Youden index values being far from one. In conclusion, the assessment of milk bovine neutrophil functions could improve our understanding of the cellular basis of mastitis. Although, the intracellular ROS production and S. aureus phagocytosis by milk neutrophil did not have high predictive values to detect intramammary infections, our results strengthen the idea that that poor bovine mammary gland neutrophil phagocytic ability may be associated with high SCC, and might be considered to identify susceptible dairy cows to mastitis.(AU)

A resposta imune da glândula mamária desempenha um papel importante ao determinar o estabelecimento da infecção. Desta forma, a melhor compreensão da função dos neutrófilos irá nos subsidiar conhecimentos, pelo qual podemos evitar o processo inflamatório pela otimização da resposta imune de bovinos leiteiros, e fornece ferramentas para diagnosticar a mastite ou um possível instrumento para identificar e selecionar animais resistentes à infecção intramamária, aumentando a produtividade do rebanho. O presente estudo utilizou 112 amostras provenientes de quartos mamários de 28 vacas Holandesas que foram divididos em amostras de leite com baixa (n=72; <2×105 células mL-1) ou alta (n=40; 2×105 células mL-1) contagem de células somáticas (CCS). A porcentagem de neutrófilos no leite, a produção intracelular de espécies reativas de oxigênio (ERO) e a fagocitose de Staphylococcus aureus pelos neutrófilos do leite foram avaliadas por citometria de fluxo. Os resultados do presente estudo demonstraram maior percentagem de neutrófilos (CH138+; P=0,0003) e percentagem de neutrófilos que produziram ERO (P=0,008) em amostras de leite com alta CCS. Por outro lado, a intensidade de fagocitose de S. aureus por neutrófilos em amostras de leite com baixa CCS (P=0,003), que demonstra maior atividade funcional destas células neste grupo. As funções neutrofílicas para o diagnóstico da mastite não apresentaram valores de sensibilidade e especificidade altos, que foram confirmados pelo índice Youden. Desta forma, conclui-se que a produção intracelular de ERO e fagocitose de S. aureus pelos neutrófilos do leite não apresentaram valores preditivos altos para detecção de mastite. Além disto, os resultados do presente estudo reforçam a ideia de neutrófilos do leite com menor capacidade fagocítica podem ser associados à alta CCS, e pode ser considerado como uma ferramenta para identificar animais mais susceptíveis à infecções intramamárias.(AU)

Somatic cell count obtained by Ekomilk Scan® and correlations with other methods of analysis / Contagem de células somáticas obtidas pelo equipamento Ekomilk Scan ® e suas correlações com outros métodos de análise

ABSTRACT: The study aimed to evaluate the equipment Ekomilk Scan® as an alternative to somatic cell count (SCC) in milk. For this individual cow milk samples of various ages and different stages of lactation in northeastern state of São Paulo region were collected. The analyzes performed were divided into variables related to the equipment: repeatability and reproducibility, and variables that could influencing the results as: use of preservatives, temperature, time between collection and analysis, breed and milk composition, besides analysis to relate the Ekomilk Scan® with the standard method-direct microscopy and reference-flow cytometry. As the result, for samples analysis, it shouldn't be added preservative and these should be conducted on the same day of collection; however, temperature sample did not significantly influence results. Furthermore, Ekomilk Scan® did not show good correlation of results with the method of direct microscopy; however, it was necessary to generate equations for a positive correlation between flow cytometry and Ekomilk Scan®. Therefore, it is concluded that the equipment tested is not accurate but it can be an alternative for SCC monitoring in productive units since it uses calibration equations of results.

RESUMO: O estudo objetivou avaliar o equipamento Ekomilk Scan® como uma alternativa para a contagem de células somáticas (CCS) no leite. Para isso, foram colhidas amostras individuais de leite de vaca de várias idades em diferentes estágios de lactação na região nordeste do estado de São Paulo. Foram realizadas análises referentes ao equipamento como repetibilidade e reprodutibilidade, e de variavéis que poderiam influenciar no resultado. Dentre elas: uso de conservante, temperatura, tempo entre a colheita e análise, raça e composição do leite, além de análises visando correlacionar o Ekomilk Scan® com o método padrão-microscopia direta e de referência-citometria de fluxo. Como resultado, foi observado que para as análises das amostras não se deve acrescentar conservante e estas devem ser realizadas no mesmo dia da colheita, porém a temperatura da amostra não possui influencia significativa nos resultados. O Ekomilk Scan® não demonstrou boa correlação dos resultados com o método de microscopia direta e citometria de fluxo, sendo necessário gerar equações para uma correlação positiva entre os métodos. Assim, conclui-se que o equipamento testado não apresenta resultados precisos, contudo pode ser uma alternativa para o monitoramento da CCS em unidades produtivas desde que utilize equações de calibração dos resultados.

Somatic cell count and mastitis pathogen detection in composite and single or duplicate quarter milk samples / Contagem de células somáticas e detecção de patógenos causadores de mastite em amostras de leite compostas e individuais simples ou em duplicata

The most acceptable criteria for diagnosing bovine intramammary infections include results of bacteriological culture and measures of inflammation. Therefore, information on the diagnostic characteristics of the procedures used to identify infected quarters is required. Thus, this study was designed to evaluate a set of criteria to classify the infectious status of an udder at the quarter (single and duplicate milk samples) and cow (composite milk sample) levels, and to compare the infectious status with somatic cell counts (SCCs) of the samples. Here, the SCC thresholds determined by receiver operating characteristic curve analysis had a higher Youden index using mammary quarter duplicate milk samples as the gold standard for testing compared with single quarter and composite milk samples, especially for samples for which at least one of the duplicates was microbiologically positive, regardless of the mastitis pathogen isolated. The kappa coefficient for bacteriological results of the single quarter milk samples (single S1 and S2) was 0.85±0.019, indicating that single quarter milk sampling can be useful in mastitis control programs. Therefore, the use of composite milk samples to detect mastitis pathogens may be limited to the detection of major pathogens, given their predictive values. Thus, our findings suggest that the milk SCCs and microbiological examinations, although regarded as the most reliable indicators of ongoing mastitis, should be used in an integrated manner in mastitis control programs. Furthermore, the accuracy of single, duplicate and composite microbiological analyses to diagnosis mastitis should be considered for its implications in mastitis control strategies.(AU)

Os critérios mais aceitáveis para o diagnóstico das infecções intramamárias em bovinos incluem tanto os resultados da cultura bacteriológica e dos indicadores de inflamação. Portanto, a informação sobre os procedimentos mais adequados a serem utilizados para identificação dos quartos infectados é necessária. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar um conjunto de critérios para identificação da infecção intramamária em bovinos pelo exame microbiológico (amostras individuais de leite simples ou em duplicata, e amostras de leite compostas), e comparar o isolamento do patógeno nas amostras de leite coletadas por distintos critérios com a contagem de células somáticas (CCS). Os valores de corte da CCS determinados pela curva de característica de operação do receptor demonstraram que a coleta de amostras de leite em duplicata apresentou o maior valor do índice de Youden, especialmente quando considerou-se o quarto mamário infectado se pelo menos uma das amostras de leite da duplicata apresentou resultado bacteriológico positivo independentemente do patógeno isolado. O coeficiente kappa dos resultados do exame microbiológico das amostras de leite individuais (amostra simples S1 e S2) foi de 0,85±0,019, indicando que a coleta de amostras de leite individual, ou seja, a coleta de uma amostra de leite por quarto mamário, pode ser utilizada nos programas de controle de mastite. Por outro lado, a coleta de amostras de leite compostas para detectar patógenos causadores de mastite deve ser limitada à detecção dos patógenos principais, considerando os valores preditivos encontrados no presente estudo. Portanto, os resultados do presente estudo indicam que a CCS e o exame microbiológico do leite, embora considerados como os critérios mais aceitos para o diagnóstico da mastite, devem ser utilizados de forma integrada em programas de controle de mastite. Além disto, os critérios de coleta de amostras de leite para o diagnóstico da mastite pelo exame microbiológico e seus valores preditivos devem ser considerados nos programas de controle de mastite.(AU)