FFL-JA-Forskningsmidlene for jordbruk og matindustri

Hos norske melkekyr var jurbetennelse forårsaket av bakterien Streptococcus agalactiae så godt som utryddet, men forekomsten begynte å øke igjen parallelt med endringer i driftsforhold som større besetninger, økt bruk av løsdrift og introduksjon av automatiske melkings-systemer. Nyere studier fra Norge viser også at bakterien kan finnes i fjøsmiljøet i stor utstrekning. Dette er i motsetning til den tidligere oppfatningen om at hoved-reservoaret er enten i juret eller for noen stammer, hos mennesker. Prosjektets mål er derfor å øke forståelsen omkring epidemiologi samt vertens genetikk og immunrespons for mastitt forårsaket av Str agalactiae. Delmålene er å evaluere en diagnostisk test for bakterien, identifisere genetiske markører knyttet til mastittmottagelighet, estimere tap i melkeproduksjon forårsaket av Str agalactiae og å foreslå kontrolltiltak basert på funnene. Vi har validert en kommersielt tilgjengelig PCR test (Mastitis 4) ved å sammenligne analyseresultater for Str. agalactiae fra både PCR og bakteriologi på samme melkeprøve. Slik kan vi beregne testenes sensitivitet (andelen affiserte som tester positivt) og spesifisitet (andelen ikke-affiserte som tester negativt). Resultatene viser at PCR testen er mer sensitiv enn bakteriologi, men bakteriologi er mer spesifikk enn PCR. Innen immunologi og genetikk er det gjennomført både laboratorieanalyser og analyser av dyrenes genetikk relatert til data fra Kukontrollen. Makrofagceller isolert fra blodprøver fra kyr er dyrket i kultur og eksponert for to ulike stammer av Str. agalactiae. Avhengig av bakteriestamme og av genetikk hos ulike kyr, viste cellene ulik genrespons og ulik mikroRNA profil. Det ser ut til at den ene bakteriestammen (ST103), som er mest vanlig hos storfe, forsøker å gjemme seg for kuas immunsystem mens den andre stammen (ST1), som er funnet hos storfe men er mest assosiert med gravide kvinner, ser ut til å dempe den klassiske aktiveringen av immunforsvaret. Dessuten ga makrofagceller fra dyr med med dårlig (lav) genomisk avlsverdi for celletall i melk dårligere respons i forhold til kommunikasjon mellom celler enn makrofager fra dyr med god (høy) avlsverdi når de ble utsatt for de to bakteriestammene. Dataanalysene har vist at man bør se på flere ulike nivåer av celletall i melk for å oppnå best mulig avl. I tillegg er det identifisert flere kromosomområder og mulige kandidatgener som er assosiert med kronisk subklinisk mastitt. Blodprøver er hentet fra 10 kyr med god og 10 kyr med dårlig genomisk avlsverdi (GEBV) for celletall i melk. Disse prøvene er undersøkt for antall og typer av immunceller (ved flowcytometri). Dessuten pågår analyse av utrykket av utvalgte kandidatgener i monocytceller isolert fra disse prøvene. Endelig analyse av alle resultatene vil komme i løpet av våren 2019. Data fra Kukontrollen viser at før diagnosetidspunkt produserer kyr som får påvist Str. agalactiae mer melk enn negative kyr, men etter diagnosetidspunkt produserer de mindre enn de ikke-affiserte kyrne. Effekten på melkeproduksjon er størst i tidsrommet 2-3 mnd etter diagnosetidspunktet og vedvarer i mer enn 3 måneder. Effekten av infeksjon er ulik for ulike bakteriestammer, avhengig av om det var en ku-tilpasset stamme eller ikke. Estimater fra analysen av effekt av Str. agalactiae på melkeproduksjonen ble brukt inn i en dansk smittemodell tilpasset norske forhold. Målet var å estimere det økonomiske tapet ved Str. agalactiae infeksjon generelt, samt variasjon i tapet forbundet med infeksjon med ulike stammer. Foreløpige resultater for stamme (ST) 1 og 103 viser at ved omtrent samme prevalens, henholdsvis 10.6 for ST1 og 9.9 for ST103, så vi høyere frekvens av nye infeksjoner for ST1 enn ST103. Dette fordi varigheten av infeksjon er kortere for den humantilpassede stammen (ST1). Foreløpige beregninger viser at økonomisk tap som følge av subklinisk mastitt er større for ST1 enn for ST103, ved samme prevalensnivå. Resultatene fra prosjektet viser at egenskaper ved både vert og bakterie avgjør varighet og konsekvenser av en jur-infeksjon. For Str. agalactiae ga de humantilpassede stammene (ST12 og ST1) henholdsvis en demping av det klassisk aktiverte immunsvaret hos kua, og en infeksjon av kortere varighet. Det ser ut til at stammen som oftest forbindes med storfe (ST103) har evne til å skjule seg for vertens immunforsvar, noe som ble observert både ved analyse av microRNA og ved at celletall i melk var lavere for kyr med denne stammen enn de øvrige. Nedgangen i melkeproduksjon var også tydeligere for ST103.

Den diagnostiske testen Mastitis4 qPCR benyttes i dag til diagnostikk ved Tine masittlaboratoriet i Molde. Økt kunnskap om testen vil bidra til at veterinærer kan gi bedre råd til produsenter angående anvendelsen. God karakteristikk av fenotypen subklinisk mastitt gir bedre mulighet for genomisk seleksjon, alternative nivåer av celletall kan vurderes hos NRF. Ulike bakteriestammer gir ulik effekt både på kuas immunceller, på melkeytelsen, på spredning av jurinfeksjon i en besetning og på bondens økonomi. Dette har betydning for valg av strategi ved bekjempelse.

Mastitis is the most common and costly disease in dairy cows. It impairs the welfare of the cow and is the main reason for use of antibiotics in dairy farms. Mastitis is a multi-factorial disease, influenced by the infecting microbe, the milking hygiene, and the immune status and genetics of the exposed animal. The Norwegian dairy sector is developing towards fewer and larger herds. Automatic milking in free-stall housing is common and around 30% of the national milk volume is produced in such systems. Th e new production systems have led to new challenges in mastitis prevention, and contagious mastitis caused by pathogens such as Str. agalactiae are emerging. The Norwegian dairy sector is in need of new control strategies to meet these challenges. The o bjective is to increase the understanding of the epidemiology, as well as the host genetics and immune response, regarding pathogens causing intramammary infections in Norwegian dairy herds. The ultimate aim is to develop guidelines for cost-effective con trol of mastitis, focusing on Str. agalactiae, including tools for selective breeding. The control measures will be developed using a multidisciplinary approach focusing on (1) detection of affected animals and herds, (2) determining factors that contribu te to successful eradication at the individual and group level, (3) identifying genetic markers for mastitis resistance, (4) linking genetic background to infection status and immunology and (5) estimating the effect of Str. agalactiae on milk production and quality. The objectives will be reached by combining information from field studies in affected herds, production data recorded in the Norwegian Dairy Herd Recording System, two selection lines of Norwegian Red Cattle and in vitro studies. Important research challenges will be to develop a new diagnostic test for Str. agalactiae, detect SNP markers for mastitis resistance, and study the functional immunology as well as consequences of infection on production.