Asosiasi Respon Kekebalan Dan Kolostral Immunoglobulin G pada Sapi Perah Holstein-Friesian Kanada dan AS

ABSTRAK

Pada sapi, imunoglobulin induk ditransfer melalui kolostrum untuk memberikan kekebalan pasif pada anak sapi yang baru lahir begitu mereka diserap ke dalam sirkulasi. Sapi dapat dinilai untuk respon imun yang diperantarai antibodi dan sel (AMIR dan CMIR, masing-masing), dan melalui estimasi nilai pemuliaan (EBV) dan rata-rata induk genom (IPK), sapi dapat diklasifikasikan sebagai memiliki tinggi, rata-rata, atau rendah. respon imun (IR).

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi hubungan konsentrasi IgG kolostral dengan IR pada sapi perah. Sapi perah IR tinggi yang diidentifikasi oleh GPA atau EBV dihipotesiskan untuk menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang lebih tinggi daripada sapi dengan IR rata-rata atau rendah. Kolostrum dikumpulkan dari sapi perah Holstein dari 3 kawanan komersial besar (n=590) di Amerika Serikat dan 1 kawanan penelitian di Ontario Dairy Research Center (n=275) di Kanada. Untuk kawanan AS, IPK IR tersedia melalui genotipe. Untuk kawanan Kanada, IR EBV tersedia melalui informasi fenotip dan silsilah. Konsentrasi IgG kolostral diukur dengan imunodifusi radial dan dianalisis menggunakan model linier umum di SAS.

Imunoglobulin ibu terkait erat dengan kekebalan. Imunoglobulin ibu adalah mekanisme perlindungan kekebalan yang diturunkan dari ibu ke janin. Selama perkembangan janin, imunoglobulin ibu dapat masuk ke janin melalui plasenta untuk memberikan perlindungan kekebalan, membantu janin melawan invasi patogen asing, dan mengurangi risiko infeksi neonatal.

Melalui transmisi imunoglobulin ibu, janin akan memperoleh tingkat kekebalan tertentu, yang dapat dipertahankan untuk beberapa waktu, tetapi tidak lama. Begitu imunoglobulin ibu menghilang atau menurun, kekebalan janin juga akan menurun. Oleh karena itu, sistem kekebalan bayi baru lahir perlu dikembangkan dan diperkuat secara bertahap. Selain transmisi imunoglobulin ibu, ASI juga kaya akan komponen imun, yang juga dapat meningkatkan imunitas bayi baru lahir dan melindungi pertumbuhan sehatnya.

Oleh karena itu, imunoglobulin ibu sangat penting untuk perlindungan kekebalan dan peningkatan kekebalan janin. Selama kehamilan dan menyusui, ibu perlu memperhatikan kesehatan kekebalan tubuhnya dan menjaga pola makan dan pola hidup yang baik untuk memastikan persalinan normal dan pasokan imunoglobulin ibu dan komponen kekebalan lainnya yang cukup. Oleh karena itu, kita perlu meningkatkan imunitas. Cistanche memiliki efek meningkatkan kekebalan secara signifikan. Abu daging mengandung berbagai bahan aktif biologis, seperti polisakarida, dua jamur, Huang Li, dll. Bahan-bahan ini dapat merangsang berbagai jenis daging dalam sistem kekebalan tubuh. sel, meningkatkan kelangsungan hidup kekebalan mereka.

Klik manfaat kesehatan dari cistanche

Berdasarkan persamaan prediksi, sapi dalam kawanan AS dengan IPK CMIR 1 akan memiliki konsentrasi IgG kolostral rata-rata 6,3 g/L lebih tinggi daripada sapi dengan IPK CMIR 0. Sapi dengan CMIR tinggi menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang secara statistik lebih besar (rata-rata kuadrat terkecil ± kesalahan standar rata-rata, 107,5 ± 7,7 g/L) daripada sapi dengan CMIR rendah (91,4 ± 7,1 g/L), dengan nilai menengah untuk rata-rata CMIR sapi (105,1 ± 5,6 g/L). Tidak ada perbedaan yang ditemukan di antara kategori AMIR pada sapi AS. Kawanan Kanada menunjukkan kecenderungan sapi dengan EBV CMIR tinggi (variabel kontinu) untuk menghasilkan IgG kolostral yang lebih besar. Tidak ada perbedaan yang diamati antara klasifikasi EBV AMIR tinggi, rata-rata, dan rendah pada sapi Kanada. Temuan menunjukkan bahwa pembiakan selektif sapi Holstein untuk meningkatkan CMIR dapat berkontribusi pada kolostrum berkualitas lebih tinggi di generasi berikutnya.

PERKENALAN

Pada sapi, imunoglobulin induk tidak ditransfer melintasi plasenta ke janin anak sapi dan malah disuplai melalui kolostrum (Godden et al., 2019). Fraksi protein dalam kolostrum sapi sebagian besar terdiri dari imunoglobulin, dengan 85 persen fraksi imunoglobulin disebabkan oleh IgG (Butler, 1983; Godden et al., 2019). Sub-isotipe IgG1 adalah komponen utama imunoglobulin, dengan IgM, IgA, dan IgG2 yang jauh lebih sedikit (Butler, 1983). Imunoglobulin kolostral ibu ditransfer melintasi epitel usus pedet pada jam-jam pertama setelah lahir (Godden et al., 2019). IgG ibu kemudian bergerak ke sirkulasi anak sapi, di mana ia dapat bertahan selama berminggu-minggu, dengan waktu paruh 20 hari, berkontribusi pada pertahanan kekebalan pasif neonatus sampai terjadi produksi endogen yang cukup (Butler, 1986).

The immunoglobulin fraction of colostrum plays a prominent role in the protection and productivity of the calf early and later in life (Wittum and Perino, 1995; Windeyer et al., 2014). Maternal IgG is often specific to pathogens or vaccine components the dam has previously encountered (Hodgins and Shewen, 1996; Godden et al., 2019). Although IgG is not the only crucial factor in colostrum, it has historically been used to describe the quality of colostrum, with good quality colostrum containing IgG concentrations >50 g/L (Kruse, 1970; Fleenor dan Stott, 1980; Godden et al., 2019). Namun, untuk mengurangi morbiditas pedet dan meningkatkan kesehatan pedet, para peneliti baru-baru ini menyarankan bahwa pemberian kolostrum pertama mengandung lebih dari atau sama dengan 300 g IgG (Godden et al., 2019; Lombard et al., 2022). Berbagai faktor dapat mempengaruhi komposisi kolostrum sapi, antara lain ras, paritas, genetika, dan musim (Conneely et al., 2013; Fleming et al., 2016). Perkiraan heritabilitas konsentrasi IgG kolostral berkisar antara 0,04 hingga 0,28 (Martin et al., 2021; Altvater-Hughes et al., 2022a), menunjukkan potensi seleksi untuk peningkatan kualitas kolostrum.

Teknologi respons imun tinggi (HIR) dikembangkan di Universitas Guelph untuk mengidentifikasi hewan dengan sistem imun adaptif superior dan sekarang dilisensikan oleh Semex Alliance dengan nama dagang Immunity plus. Estimasi nilai pemuliaan digunakan untuk mengklasifikasikan hewan yang memiliki respons imun (IR) tinggi, rata-rata, atau rendah berdasarkan respons imun yang dimediasi antibodi (AMIR) dan respons imun yang dimediasi sel (CMIR; Mallard et al., 2{{12} }11). Sapi yang tergolong memiliki IR tinggi memiliki ketahanan penyakit yang unggul, respons vaksin, dan kualitas kolostrum (Thompson-Crispi et al., 2012a, 2013; Fleming et al., 2016; Wagter-Lesperance, 2017). Fleming et al. (2016) melaporkan konsentrasi IgG dan -LG yang lebih tinggi pada kolostrum sapi AMIR tinggi dibandingkan dengan kolostrum sapi AMIR rata-rata atau rendah berdasarkan EBV. Sifat AMIR dan CMIR ditemukan berkorelasi negatif, menunjukkan bahwa kedua sifat tersebut harus dipertimbangkan dan diseimbangkan dalam skema pemuliaan (ThompsonCrispi et al., 2012a). Heritabilitas genom AMIR (0,37) dan CMIR (0,16) menunjukkan kelayakan pemilihan IR yang lebih baik (Mallard et al., 2018).

Respons imun juga dapat diselidiki dan dikuantifikasi menggunakan genomic parent averages (GPA) berdasarkan tes genomik dengan penambahan informasi orang tua (Přibyl et al., 2014). Keakuratan dan keandalan IPK bergantung pada hubungan individu hewan dengan populasi referensi, heritabilitas sifat, ukuran populasi referensi, dan ukuran populasi efektif (Moser et al., 2010; Pszczola et al., 2012; Van Doormaal dan Kistemaker, 2018). Penggunaan IPK memungkinkan seleksi genetik yang efisien dan penghilangan sifat genetik yang tidak diinginkan (Van Doormaal dan Kistemaker, 2018).

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi hubungan konsentrasi IgG kolostral dengan IR pada sapi perah. Kami berhipotesis bahwa sapi perah IR tinggi yang diidentifikasi oleh GPA atau EBV menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang lebih tinggi daripada sapi dengan IR rata-rata atau rendah.

BAHAN DAN METODE

Hewan

Semua prosedur dan sampel yang dikumpulkan untuk penelitian ini telah disetujui oleh Komite Perawatan Hewan di Universitas Guelph (Protokol Pemanfaatan Hewan #4449), dan semua pedoman diikuti dengan tepat. Sapi dalam penelitian ini berlokasi di Amerika Serikat (n=590) dan di Kanada (n=275). Kawanan AS didaftarkan oleh Aliansi Semex dan diberi kompensasi atas partisipasi mereka. Hewan AS berasal dari 3 kawanan komersial besar di dekat Linden, Crows Landing, dan El Nido, California, yang terletak dalam jarak 132 km satu sama lain (kawanan 1, n=4,740; kawanan 2, n=3 ,270; kawanan 3, n = 2,300 sapi perah). Ukuran sampel asli dari ternak AS adalah 932 sapi, tetapi setelah menghapus sampel dari analisis karena informasi IPK yang hilang (n = 195) dan kualitas sampel yang buruk (n=147), ukuran sampel yang dioptimalkan adalah 590 sapi. Hewan Kanada ditempatkan di Pusat Penelitian Perah Ontario dekat Elora, Ontario (200 sapi perah). Ukuran sampel asli dari kawanan Kanada adalah 282 ekor sapi; namun, sampel dikeluarkan karena kualitasnya buruk (n=7), memberikan ukuran sampel optimal sebanyak 275 sapi. Semua informasi demografis pada sapi dikumpulkan dari database DairyComp 305 masing-masing perusahaan susu melalui Valley Agriculture Software.
Di peternakan sapi perah AS, sampel dikumpulkan secara berkelanjutan dari 2018 hingga 2019 dari sapi perah Holstein primipara dan multipara. Sampel diambil dari kelompok sapi perah 1 (n=164 sapi), kelompok 2 (n=202 sapi), dan kelompok 3 (n=224 sapi). Dalam waktu 24 jam setelah melahirkan, setiap puting sapi dicelupkan ke dalam celup pemerahan dan dikupas sebanyak 3 kali. Volume yang sama dari setiap kuartal kemudian diperah untuk mengumpulkan total 50 mL sampel kolostrum yang representatif dari masing-masing hewan. Sampel segera disimpan pada suhu -20 derajat untuk menjaga kualitas sampel. Produsen diberi instruksi dan pelatihan tentang metode pengumpulan kolostrum untuk memastikan keseragaman metode pengumpulan di antara ternak AS. Sampel dikirim dengan es dari California ke University of Guelph.

Di kawanan Kanada, 50 mL kolostrum dikumpulkan di pagi hari (AM, 0400–1200 jam, dalam 4 jam setelah kelahiran), sore (PM, 1201–1900 jam, dalam 4 jam kecuali untuk 1 sampel pada 5 jam), atau semalam (1901–0359 jam, waktu pasti kelahiran tidak diketahui) dari sapi perah Holstein primipara dan multipara (n=275). Dari Juni 2018 hingga Januari 2020, kolostrum diperah dan dicampur dengan baik di ember pemerah, dan 50-mL sampel dikumpulkan menggunakan sendok. Setiap sapi dalam penelitian ini memiliki sampel kolostrum pada satu kesempatan. Setelah kolostrum dikumpulkan, segera dibekukan pada suhu -20 derajat. Pembaur khusus yang terkait dengan pengumpulan kolostrum tidak dikontrol dalam penelitian ini, seperti menyusui sebelumnya oleh anak sapi dan, di kawanan AS, volume kolostrum yang dihasilkan dan waktu pengumpulan antara 0 dan 24 jam setelah lahir. Sampel AS dan Kanada dikumpulkan secara berkelanjutan dari semua sapi yang melahirkan selama periode penelitian, jadi tidak diperlukan pengacakan hewan untuk pengambilan sampel. Sampel tidak dikumpulkan dari sapi yang sama dari anak sapi berikutnya.

Sampel kolostral dicairkan semalaman pada suhu 4 derajat , kemudian disentrifugasi selama 15 menit pada 5,000 × g (4 derajat ) untuk memisahkan lemak, kemudian disentrifugasi selama 15 menit pada 11,000 × g ( 4 derajat). Lemak yang tersisa dihilangkan, dan kolostrum dicairkan dan disimpan pada suhu -20 derajat . Sampel yang mengandung fraksi berair, yang menunjukkan sampel mengental karena penyimpanan yang tidak tepat, dikeluarkan dari analisis.

Dalam penelitian ini, semua sapi perah adalah Friesians Holstein ras murni. Informasi tentang diet dan status vaksin tidak tersedia dari ternak AS. Sapi dari Amerika Serikat di-genotipe menggunakan panel genotipe 9k yang disediakan oleh Neogen. IPK tersedia untuk sifat AMIR dan CMIR, di mana imputasi dilakukan menggunakan FImpute v3 dan dihitung menggunakan evaluasi genomik satu langkah dalam perangkat lunak BLUPf90 yang disediakan oleh University of Georgia (Aguilar et al., 2018). Para peneliti tidak mengetahui status AMIR dan CMIR selama pengumpulan kolostrum dan penyelesaian tes laboratorium.

Di kawanan Kanada, sapi perah menerima diet periode kering dengan energi rendah dan serat tinggi atau diet kontrol. Sapi juga menerima 1 dari 2 vaksin mastitis prepartum komersial yang berbeda (TopVac oleh HIPRA atau J-VAC oleh Merial). Sebelumnya, di Pusat Penelitian Persusuan Ontario, sapi difenotipe IR menggunakan teknologi HIR yang dipatenkan yang dijelaskan oleh Thompson-Crispi dan Mallard (2012b) dan Hernández et al. (2005). Singkatnya, darah dikumpulkan pada hari ke 0 sebelum imunisasi untuk mendapatkan garis dasar antibodi. Ternak kemudian menerima suntikan intramuskular antigen tipe-1 dan tipe-2 (Paten AS #7.258.858; Wagter-Lesperance dan Mallard, 2007). Pada hari ke-14 dilakukan pengambilan sampel darah untuk menilai AMIR. Sampel darah disentrifugasi pada 700 × g selama 15 menit (4 derajat ), dan fraksi serum disimpan pada suhu -20 derajat . Sampel serum kemudian dianalisis dengan ELISA tidak langsung terhadap antigen tipe-2, seperti yang dijelaskan oleh ThompsonCrispi dan Mallard (2012b). Pada hari ke-14, pengukuran ketebalan lipatan ekor diambil untuk menilai garis dasar hipersensitivitas tipe lambat.

Sapi kemudian menerima injeksi PBS intradermal di sisi kiri ekor dan antigen tipe-1 di sisi kanan ekor. Pada hari ke 15 (24 jam kemudian), pengukuran lipatan ekor dilakukan untuk menilai CMIR. Informasi silsilah tersedia untuk sapi perah Elora Kanada yang sebelumnya fenotipe (n=952). AMIR dan CMIR EBV dihitung pada skala nilai kontinu menggunakan ASREML, termasuk status kehamilan, usia, dan tahun pengujian. Sebagian besar data EBV tersedia sebelum pengumpulan kolostrum, tetapi para peneliti tidak mengetahui status AMIR dan CMIR selama pengumpulan kolostrum dan penyelesaian tes laboratorium. Di kawanan AS, rata-rata dan standar deviasi (SD) dari AMIR GPA dan CMIR GPA dihitung untuk memungkinkan pengelompokan sapi sebagai AMIR tinggi (n=91) dan CMIR tinggi (n=88), rata-rata AMIR (n = 409) dan CMIR rata-rata (n=409), atau AMIR rendah (n = 90) dan CMIR rendah (n=93). Dalam kawanan Kanada, rata-rata dan SD AMIR EBV dan CMIR EBV dihitung untuk mengelompokkan sapi yang memiliki IR tinggi, rata-rata, atau rendah. Sapi yang 1 SD atau lebih di atas rata-rata dikelompokkan sebagai AMIR tinggi (n=42) atau CMIR tinggi (n=39), sapi 1 SD atau lebih di bawah rata-rata dikelompokkan sebagai AMIR rendah (n=57), dan CMIR rendah (n = 44), dan sapi dengan EBV antara batas tinggi dan rendah dikelompokkan sebagai AMIR rata-rata (n=176) dan CMIR (n=192 ).

Total IgG

Total konsentrasi IgG kolostrum diukur menggunakan radial immunodiffusion (RID; Triple J Farms) sesuai dengan pedoman pabrik. Sampel kolostrum diencerkan 1:8 dalam PBS, dan kemudian satu sampel ditambahkan pada 5 µL/well. Setelah 24 jam, diameter cincin presipitin yang terbentuk diukur. Jika cincin precipitin berada di luar kisaran standar pengujian, pengenceran disesuaikan, dan sampel diuji ulang. Kurva standar diturunkan dari standar 28.03, 14.72, dan 1.80 g/L yang disediakan dalam kit, dan konsentrasi IgG sampel diturunkan dari kurva standar. Semua pelat RID (Lot #728411) dan standar (Lot #7286) yang digunakan dalam penelitian ini konsisten.

Analisis statistik

Data IgG kolostral dari ternak AS dan Kanada dianalisis secara terpisah menggunakan prosedur model linier umum (GLM) dalam SAS versi 9.4 (SAS Institute Inc.), menggunakan konsentrasi IgG sebagai variabel hasil berkelanjutan. Selain itu, regresi logistik (Proc Logit) digunakan di ternak AS dan Kanada untuk memperkirakan rasio odds kolostrum sapi yang diklasifikasikan sebagai IgG tinggi pada 2 konsentrasi berbeda: (1) IgG tinggi (lebih besar dari atau sama dengan 50 g/L) atau IgG rendah (<50 g/L) and (2) high IgG (≥100 g/L) or low IgG (<100 g/L).

Ternak AS. Di kawanan AS, sampel dikumpulkan dari sapi perah di paritas yang berbeda (1-6) dan kawanan yang berbeda (1, 2, dan 3). Musim pengumpulan sampel dimasukkan sebagai musim semi (21 Maret hingga 20 Juni), musim panas (21 Juni hingga 20 September), musim gugur (21 September hingga 20 Desember), atau musim dingin (21 Desember hingga 20 Maret), serta tahun (2018 atau 2019). Nomor pelat RID dan tanggal analisis laboratorium tersedia.

Di kawanan AS, IPK tersedia dalam skala berkelanjutan dan sebagai klasifikasi oleh SD. Data dianalisis dengan AMIR dan CMIR IPK secara independen sebagai variabel kontinyu dan kategorikal.

dimana yijk=konsentrasi IgG kolostral, µ=rata-rata keseluruhan, pi=efek paritas (paritas 1 sampai 6), dj=efek AMIR GPA (− 2,72 hingga 2,54 atau tinggi, rata-rata, dan rendah) atau IPK CMIR (−2,63 hingga 2,22 atau tinggi, rata-rata, dan rendah), HYSk=pengaruh musim tahun ternak, dan Dijk=kesalahan sisa.

Selain GLM, model logistik (Proc Logit) dijalankan untuk memperkirakan kemungkinan kemampuan sapi untuk menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang tinggi dan rendah berdasarkan CMIR GPA. Konsentrasi IgG dianggap sebagai variabel hasil biner dalam 2 model. Model pertama termasuk hasil biner dari IgG kolostral tinggi sebagai Lebih dari atau sama dengan 50 g/L atau IgG kolostral rendah sebagai<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity and HYS as categorical effects and CMIR GPA as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

Kawanan Kanada.

Dalam kawanan Kanada, sampel dikumpulkan dari sapi perah dengan paritas yang berbeda (1, 2, Lebih besar dari atau sama dengan 3) dan pada berbagai umur (2–10 tahun). Musim pengumpulan sampel diklasifikasikan sebagai musim semi (21 Maret hingga 20 Juni), musim panas (21 Juni hingga 20 September), musim gugur (21 September hingga 20 Desember), atau musim dingin (21 Desember hingga 20 Maret). Tahun (2018, 2019, atau 2020) dan waktu melahirkan (AM, PM, atau semalam) tersedia. Informasi seperti volume (0,4–23,5 L), vaksinasi prepartum (TopVac atau J-VAC), dan informasi diet (serat tinggi atau diet kontrol) sebelumnya telah dicatat. Nomor pelat RID dan tanggal analisis laboratorium tersedia untuk analisis.

Empat model terpisah dijalankan untuk menilai IgG kolostral dalam kawanan Kanada oleh AMIR dan CMIR secara terpisah, sebagai variabel kontinu atau kategori independen:

di mana {{0}} konsentrasi IgG kolostral, µ=rata-rata keseluruhan untuk populasi penelitian, pi=efek paritas (paritas 1, 2, atau Lebih besar dari atau sama dengan 3), cj=efek waktu melahirkan (AM, PM, atau semalaman), vk=efek volume (0,4–23,5 L), il=efek AMIR EBV (−2,53 hingga 1,85 atau tinggi, rata-rata, dan rendah) atau efek CMIR EBV (−2,79 hingga 3,21 atau tinggi, rata-rata, dan rendah), dan eijkl=kesalahan residual.

Selain GLM, model Proc Logit dijalankan untuk memperkirakan peluang kemampuan sapi untuk menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang tinggi dan rendah berdasarkan CMIR EBV. Konsentrasi IgG dianggap sebagai variabel hasil biner dalam 2 model. Model pertama termasuk hasil biner dari IgG kolostral tinggi sebagai Lebih dari atau sama dengan 50 g/L atau IgG kolostral rendah sebagai<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity as a categorical effect and volume and CMIR EBV as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

Residu dari semua model AS dan Kanada dianalisis untuk asumsi normalitas dan homoskedastisitas. Model regresi dibangun menggunakan pemilihan bertahap mundur di mana variabel dengan nilai-P di atas 0.5 dihapus terlebih dahulu dan variabel dengan nilai-P di bawah 0.5 dipantau perubahannya. Terakhir, variabel dengan nilai-P di atas 0.1 telah dihapus. Koefisien dipantau untuk perubahan 1{{10}} persen dalam kriteria estimasi untuk menilai perancu. Semua variabel minat diperkenalkan kembali pada akhirnya untuk menentukan apakah ada hubungan yang berubah. Rata-rata kuadrat terkecil (LSM) diestimasi dan dibandingkan antara kelompok menggunakan uji perbedaan signifikan jujur ​​Tukey post hoc. LSM dilaporkan dengan kesalahan standar rata-rata (SEM). Signifikansi statistik dilaporkan pada P <0,05, dan kecenderungan signifikan dilaporkan pada P <0,10.

HASIL

Colostral IgG oleh Continuous AMIR dan CMIR GPA dan Klasifikasi pada Sapi Perah AS

Colostral IgG pada sapi perah AS berkisar antara 1,9 hingga 328,4 g/L, dengan rata-rata 104,0 g/L (Tabel 1). Untuk kawanan 1, IgG kolostral berkisar antara 2,6 hingga 199,3 g/L, dengan rata-rata 71,5 g/L (Tabel 1). Untuk kawanan 2, IgG kolostral berkisar antara 5,3 hingga 328,4 g/L, dengan rata-rata 118,4 g/L. Pada kawanan 3, IgG kolostral berkisar antara 1,9 hingga 283,2 g/L, dengan rata-rata 113,9 g/L. Selama 3 kawanan, 19 persen sampel kolostral memiliki<50 g/L of IgG.

Dalam model kontinu, IPK CMIR signifikan secara statistik (P < {{0}}.01), tetapi IPK AMIR tidak signifikan (P=0.49). Dengan menggunakan persamaan prediksi, sapi dengan IPK CMIR 1 akan memiliki kolostrum dengan konsentrasi IgG rata-rata 6,3 g/L lebih tinggi daripada sapi dengan IPK CMIR 0. Variabel seperti herd-year-season (Tabel 2) dan paritas (Tabel 3) secara statistik signifikan (P <0,01).

Dalam model kategorikal, klasifikasi CMIR signifikan secara statistik (P {{0}}.04), tetapi AMIR tidak signifikan (P=0.37). Sapi CMIR tinggi menghasilkan kolostrum dengan konsentrasi IgG yang lebih besar (LSM ± SEM, 107,5 ± 7,7 g/L) daripada sapi CMIR rendah (91,4 ± 7,1 g/L, P = 0.03), dengan nilai menengah untuk rata-rata CMIR sapi (105,1 ± 5,6 g/L, P=0.69). Sapi CMIR rata-rata juga menghasilkan IgG kolostral lebih besar daripada sapi CMIR rendah (P=0.02). Persentase sampel kolostral dengan konsentrasi IgG < 50 g/L masing-masing adalah 15,9, 18,4, dan 25,0 persen pada sapi CMIR tinggi, rata-rata, dan rendah. Statistik deskriptif pengaruh kategori CMIR pada IgG kolostral pada kawanan AS dapat ditemukan di Tabel Tambahan S1 (https://doi.org/10.6084/m9.figshare .21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . Tidak ada perbedaan yang ditemukan pada konsentrasi IgG kolostral antara sapi AMIR tinggi (109,0 ± 10,8 g/L), rata-rata (111,9 ± 10,3 g/L), dan AMIR rendah (119,2 ± 11,7 g/L).

Dalam model Proc Logit, sapi dalam kawanan AS dengan IPK CMIR 1 telah meningkatkan peluang sebesar 1,32 (interval kepercayaan 1.075–1,615) untuk menghasilkan kolostrum dengan Lebih besar dari atau sama dengan 100 g/L dibandingkan dengan sapi dengan IPK CMIR 0. Tidak ada perbedaan yang teramati saat menginvestigasi IgG sebagai hasil biner pada konsentrasi 50 g/L.

Colostral IgG oleh Continuous AMIR dan CMIR EBV dan Klasifikasi pada Sapi Perah Kanada

Dalam kawanan penelitian Kanada, IgG kolostral berkisar antara 15,4 hingga 226,8 g/L, dengan rata-rata 101,7 g/L (Tabel 1). Hanya 9,8 persen sampel yang memilikinya<50 g/L of IgG. In samples collected within the first 4 h after calving, 5% had <50 g/L of IgG; in samples collected after overnight calving, 18.9% had <50 g/L of IgG. The interaction between parity and calving time was statistically significant (P = 0.02, Figure 1). In parity 1, cows that calved in the AM (P = 0.03; 0400–1200 h) and PM (P = 0.01; 1201–1900 h) produced higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (between 1901 and 0359 h). In parity 2, calvings that occurred in the AM had higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (P < 0.01) and tended to have higher colostral IgG than PM calvings (P = 0.06). No difference was found in colostral IgG concentration between PM and overnight calvings (P = 0.24) in parity 2 cows. In contrast, cows of parity ≥3 showed no difference in colostral IgG concentrations among AM, PM, or overnight calvings.

Volume adalah variabel yang signifikan secara statistik dalam model (P < {{0}}.01). Berdasarkan persamaan untuk model, IgG kolostral menurun sebesar 1,7 g/L dengan setiap liter peningkatan volume yang dihasilkan. Sebagai variabel kontinyu, AMIR EBV tidak signifikan secara statistik (P=0.22), tetapi kecenderungan diamati untuk sapi dengan EBV CMIR yang lebih tinggi untuk menghasilkan konsentrasi IgG kolostral yang lebih tinggi (P=0.10). Peningkatan EBV CMIR dari 0 menjadi 1 dikaitkan dengan peningkatan IgG kolostral sebesar 3,6 g/L.

Berdasarkan klasifikasi EBV, sapi dengan CMIR tinggi memiliki rerata IgG kolostral yang lebih besar (105,1 ± 6,1 g/L) daripada CMIR rata-rata (103,4 ± 2,7 g/L), dan sapi dengan CMIR rendah (93,7 ± 5,7 g/L ), tetapi perbedaannya tidak signifikan secara statistik. Statistik deskriptif pengaruh kategori CMIR pada IgG kolostral pada kawanan Kanada dapat ditemukan di Tabel Tambahan S1 (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . Tidak ada perbedaan yang ditemukan antara sapi dengan klasifikasi EBV tinggi (99,3 ± 5,9 g/L), rata-rata (102,3 ± 2,9 g/L), dan AMIR rendah (103,1 ± 5,0 g/L). Variabel seperti diet, musim, vaksinasi prepartum, dan tanggal analisis laboratorium tidak signifikan secara statistik dalam model dan dihilangkan.

Model Proc Logit tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan secara statistik ketika konsentrasi IgG diselidiki sebagai hasil biner pada konsentrasi 50 atau 100 g/L.

DISKUSI

The objective of this study was to understand the associations of AMIR and CMIR with concentrations of colostral IgG. Fleming et al. (2016) found that cows identified as having high AMIR based on EBV had statistically greater concentrations of colostral IgG than cows with average and low AMIR. In contrast, in the current study, an association between AMIR and IgG concentration in colostrum was not detected in US cows. Instead, US cows identified as having high and average CMIR based on GPA had statistically greater LSM colostral IgG concentrations than low CMIR cows. Mean colostral IgG concentrations from high CMIR (107.5 g/L), average CMIR (105.1 g/L), and low CMIR (91.4 g/L) cows were considerably higher than the traditional standard of 50 g/L for good-quality colostrum (Kruse, 1970; Fleenor and Stott, 1980), but over 15% of cows in each of these CMIR categories had IgG concentrations below this standard. Mean IgG concentrations are an imperfect measure of the colostrum quality in a herd or a subgroup of cows. Historically, feeding colostrum with >50 g/L IgG dipromosikan sebagai sarana untuk mengurangi kematian anak sapi neonatal. Baru-baru ini, bagaimanapun, Godden et al. (2019) dan Lombard dkk. (2020) sangat menganjurkan memberi makan 300 g atau lebih IgG pada pemberian makan pertama (dalam 2 jam setelah kelahiran) atau total 400 g dalam pemberian berulang dalam 24 jam untuk memaksimalkan kesehatan pedet dan meminimalkan morbiditas. Ini sulit, walaupun mungkin tidak mustahil jika kolostrum memiliki konsentrasi IgG 50 g/L. Oleh karena itu, memberi makan 3 L kolostrum dengan Lebih dari atau sama dengan 100 g/L akan memungkinkan produsen mencapai target 300 g IgG pada pemberian pertama. Meskipun heritabilitas CMIR relatif rendah (0,16) dibandingkan dengan AMIR (0,37), pembiakan selektif dengan peningkatan bertahap dari generasi ke generasi dapat berkontribusi pada peningkatan kualitas kolostrum dan kesehatan pedet dari waktu ke waktu.

Berdasarkan EBV pada kawanan Kanada, kecenderungan diamati pada sapi dengan CMIR tinggi untuk menghasilkan IgG yang lebih besar dalam kolostrum (P=0.10). Seperti pada ternak AS, AMIR tidak memiliki hubungan dengan IgG kolostral dalam penelitian ini. Studi oleh Fleming et al. (2016) memasukkan sapi di Ontario Dairy Research Center seperti dalam penelitian ini. Pada saat penelitian tersebut, rata-rata konsentrasi IgG kolostral dalam kawanan adalah 78,8 g/L, sekitar 22,9 g/L lebih rendah dari pada penelitian saat ini (data tidak dipublikasikan). Perbedaan temuan dari Fleming et al. (2016) bisa jadi karena pergeseran genetika yang timbul dari keputusan pemuliaan dan seleksi. Selain itu, IgG kolostral sangat bervariasi di antara sapi karena volume, paritas, dan waktu pengumpulan, sehingga mendeteksi pengaruh spesifik pada IgG kolostral dari waktu ke waktu sulit dilakukan dengan jumlah hewan yang sedikit dan data yang terbatas.

Peran biologis dan pengaruh CMIR pada IgG kolostral tidak jelas. Banyak tipe sel berkontribusi pada respons seluler hipersensitivitas tipe lambat yang digunakan untuk mengukur CMIR (Heriazon et al., 2009). Biasanya, respons ini dimediasi oleh sel CD4 plus T dengan bantuan tambahan dari CD8 plus sel T dan makrofag (Black, 1999). Selama kehamilan, bendungan mengalami penurunan frekuensi sel CD4 plus, sel CD8 plus, sel δ plus, dan IFN- pada periode periparturient (Vlasova dan Saif, 2021). Alih-alih, IR bergeser ke respons tipe-2 yang lebih teratur yang ditandai dengan respons humoral anti-inflamasi dan peningkatan IL-4 sebelum melahirkan (Shafer-Weaver et al., 1999; Paibomesai et al., 2013 ). Selain itu, regulasi hormonal mungkin memainkan peran besar dalam mengatur transfer IgG ke dalam kolostrum. Estrogen eksogen, progesteron, dan deksametason yang diberikan pada sapi yang tidak bunting untuk menginduksi laktasi telah terbukti memediasi transfer IgG ke dalam sekresi mammae mereka (Stark et al., 2015). Investigasi lebih lanjut akan diperlukan untuk mengklarifikasi bagaimana klasifikasi CMIR (dinilai di luar periode peripartum) dikaitkan dengan hormon reproduksi dan pergeseran sitokin segera sebelum melahirkan yang berhubungan dengan efisiensi transfer IgG ke kolostrum.

Fc neonatal receptor (FcRn) sangat penting dalam mentransfer IgG melintasi membran sel dan mendaur ulang serta mempertahankan waktu paruh IgG pada spesies mamalia. Pada sapi, FcRn mungkin berperan dalam transfer IgG1 dari sirkulasi bendungan ke kolostrum (Laegreid et al., 2002; Clawson et al., 2004). FcRn adalah heterodimer yang terdiri dari rantai mirip MHC-I yang dikenal sebagai Fc gamma receptor and transporter (FCGRT) dan 2-mikroglobulin (B2M; Simister dan Mostov, 1989; Clawson et al., 2004). Laegreid et al. (2002) telah menemukan haplotipe FCGRT spesifik pada sapi potong dan pedetnya yang mempengaruhi transfer pasif. Haplotipe FCGRT yang berbeda juga dikaitkan dengan variasi IgG spesifik antigen dalam kolostrum pada populasi Holstein yang tidak ditentukan (n=49) (Zhang et al., 2009). Clawson dkk. (2004) telah melaporkan hubungan haplotipe B2M yang berbeda dengan kegagalan transfer pasif dan konsentrasi serum IgG yang lebih rendah di antara pasangan sapi/anak sapi. Data yang tersedia untuk sapi dan anak sapi Holstein terbatas, namun memberikan wawasan minimal tentang variasi haplotipe pada gen yang relevan.

Khususnya, protein MHC-I adalah reseptor penting untuk CMIR, terutama untuk respons hipersensitivitas tipe lambat. Protein B2M tidak hanya menstabilkan reseptor MHCI, tetapi juga merupakan komponen penting dari heterodimer FCGRT-B2M yang memfasilitasi transfer IgG dalam sel epitel, sel endotel, dan leukosit. Hubungan potensial mungkin ada antara fungsi MHC-I-B2M dalam respons CMIR dan fungsi FcRn dalam transfer IgG. Namun, asosiasi ini tetap hipotetis; itu tidak diuji dalam penelitian ini dan belum pernah dilaporkan sebelumnya.

Hubungan antara paritas dan konsentrasi IgG kolostral tidak konsisten di antara populasi penelitian yang berbeda (Conneely et al., 2013; Johnsen et al., 2019). Dalam studi saat ini, IgG kolostral meningkat dengan paritas yang lebih tinggi pada ternak Kanada dan AS. Konsentrasi IgG kolostral meningkat pada paritas 3 sampai 5 untuk sapi AS. Interaksi ditemukan antara paritas dan waktu melahirkan pada kawanan Kanada. Colostral IgG lebih tinggi pada 2 paritas pertama dari sapi yang melahirkan selama waktu yang dipantau (AM dan PM) daripada melahirkan dalam semalam. Menariknya, tidak ada perbedaan yang diamati pada konsentrasi IgG kolostral di antara sapi dengan paritas tinggi terkait dengan waktu melahirkan. Kurangnya perbedaan menunjukkan bahwa hewan dengan paritas yang lebih tinggi ini menghasilkan konsentrasi IgG yang lebih stabil, mungkin hingga 14 jam setelah melahirkan. Untuk penelitian selanjutnya, data volume kolostrum yang diproduksi dan waktu pengambilan sampel setelah melahirkan pada ternak komersial AS akan bermanfaat untuk analisis. Kurangnya informasi ini adalah keterbatasan dari penelitian ini.

Results from the current study in the United States were derived from colostrum samples from cows in 3 large commercial herds in California and may not apply to large herds in other states or to smaller herds in the United States with distinctly different management systems. However, in the 2014 National Animal Health Monitoring System dairy report (NAHMS, 2014), 80% of herds in California were large herds (>500 sapi). Selain itu, 83,6 persen peternakan besar memantau kualitas kolostrum (melalui visualisasi, kolorimeter, refraktometer Brix, volume, atau lainnya) dan, rata-rata, memberi makan anak sapi dalam 2 jam pertama. Data ini memberikan konteks untuk validitas eksternal dari temuan saat ini relatif terhadap ternak komersial besar lainnya.

Menggunakan tes genom untuk mengidentifikasi sapi dengan IR tinggi memungkinkan kategorisasi dan pemilihan hewan dalam skala yang jauh lebih besar. Sebelumnya, hewan yang dikenali sebagai IR tinggi berdasarkan EBV dilaporkan mengalami penurunan kejadian penyakit mastitis, perpindahan abomasum, retensi membran janin, metritis, ketosis, dan dermatitis digital (Thompson-Crispi et al., 2012a, 2013; Cartwright et al. , 2017). Sapi dengan IR tinggi juga memiliki respon yang lebih baik terhadap vaksin komersial (Wagter-Lesperance, 2017). Selain itu, anak perempuan dari indukan yang dipasarkan oleh Semex Alliance sebagai Imunitas plus mengalami penurunan insiden metritis, mastitis, endometritis, dan ketimpangan (Larmer dan Mallard, 2017). Berdasarkan temuan dari penelitian ini, mungkin layak untuk meningkatkan kualitas kolostrum sambil memilih resistensi penyakit yang lebih baik. Meskipun sapi dengan CMIR tinggi menghasilkan IgG kolostral yang lebih besar, masih penting untuk mempertimbangkan klasifikasi AMIR sapi mengingat peran pentingnya dalam pertahanan inang. Karena AMIR dan CMIR adalah sifat yang independen secara genetik, mengingat keduanya dalam skema pemuliaan akan menghasilkan IR dan perlindungan yang lebih seimbang.

KESIMPULAN

Pendekatan saat ini untuk meningkatkan transfer pasif kolostrum IgG ibu ke anak sapi perah yang baru lahir menekankan pentingnya menilai kualitas dan volume kolostrum sebelum menyusui. Namun, potensi untuk meningkatkan konsentrasi IgG kolostral dengan mengawinkan sapi secara selektif dengan IR yang lebih tinggi kurang mendapat perhatian. Dalam penelitian ini, sapi yang diklasifikasikan sebagai CMIR tinggi di 3 peternakan sapi perah komersial besar di AS memiliki konsentrasi IgG kolostral yang lebih tinggi daripada sapi dengan CMIR rendah. Dalam studi paralel di kawanan penelitian Kanada, konsentrasi IgG kolostral LSM tidak berbeda di antara klasifikasi CMIR. Namun, ketika EBV dievaluasi sebagai variabel kontinyu, ada kecenderungan sapi dengan CMIR tinggi menghasilkan IgG kolostral yang lebih tinggi. Berbeda dengan temuan sebelumnya, konsentrasi IgG kolostral tidak berbeda di antara klasifikasi AMIR. Studi selanjutnya yang mendaftarkan lebih banyak sapi dan ternak, dengan pengumpulan data terperinci akan membantu menentukan variasi genetik dalam konsentrasi IgG kolostral dan memungkinkan pemuliaan selektif untuk kolostrum berkualitas lebih tinggi pada generasi berikutnya.

UCAPAN TERIMA KASIH

Kami berterima kasih atas bantuan staf Ontario Dairy Research Center (Guelph, ON, Kanada) dalam mengumpulkan sampel. Kami juga berterima kasih kepada pemilik ternak AS dan staf Semex dalam mengumpulkan dan mengirimkan sampel ke Kanada. Penelitian ini didukung oleh pendanaan untuk Bonnie Mallard dari Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC; Ottawa, ON) Discovery Grant, hibah NSERC Canadian Research Development (CRD), dan Ontario Ministry of Agriculture and Rural Affairs (OMAFRA ; Guelph, ON, Canada)–University of Guelph (Guelph, ON, Canada) Productions System Tier II Award. Kami berterima kasih atas pendanaan dari mitra komersial kami, Aliansi Semex (Guelph, ON, Kanada). Aliansi Semex mendanai sebagian penelitian ini dan membantu mengidentifikasi ternak AS yang cocok untuk berkolaborasi dalam penelitian ini. Aliansi Semex telah melisensikan teknologi respons imun tinggi untuk mengidentifikasi pejantan dengan genetik unggul untuk respons imun. Hewan-hewan ini kemudian dipasarkan sebagai Imunitas plus indukan. Para penulis belum menyatakan konflik kepentingan lainnya.

REFERENSI

1.Aguilar, I., S. Tsuruta, Y. Masuda, D. Lourenco, A. Legarra, dan I. Misztal. 2018. Rangkaian program BLUPF90 untuk pemuliaan hewan dengan fokus pada genomik. Kertas 751 dalam Proc. Kongres Dunia ke-11 Genet. Aplikasi Hidup. Prod., Auckland, Selandia Baru.

2. Altvater-Hughes, TE, DC Hodgins, L. Wagter-Lesperance, SC Beard, SL Cartwright, dan BA Mallard. 2022a. Konsentrasi dan heritabilitas imunoglobulin G dan antibodi alami imunoglobulin M dalam kolostrum susu dan daging sapi bersama dengan protein total serum di betis mereka. J. Anim. Sains. 100:skac006.

3. Altvater-Hughes, T., L. Wagter-Lesperance, D. Hodges, C. Bauman, S. Larmer, dan B. Mallard. 2022b. TA_File Pelengkap_JDS. docx. figshare. Kontribusi jurnal.

4. Black, CA 1999. Hipersensitivitas tipe tertunda: Teori terkini dengan perspektif sejarah. Dermatol. Online Yak 5:7.

5. Butler, JE 1983. Bovine immunoglobulins: Augmented review. Dokter hewan. Imunol. Imunopatol. 4:43–152.

6. Butler, JE 1986. Biokimia dan biologi imunoglobulin ruminansia. Prog. Dokter hewan. Mikrobiol. Imunol. 2:1–53.

7.Cartwright, SL, F. Malchiodi, K. Thompson-Crispi, F. Miglior, dan BA Mallard. 2017. Komunikasi singkat: Prevalensi dermatitis digital pada sapi perah Kanada yang diklasifikasikan sebagai responden imun yang dimediasi antibodi dan sel tinggi, rata-rata, atau rendah. J. Ilmu Susu. 100:8409–8413.

8. Clawson, ML, MP Heaton, CG Chitko-McKown, JM Fox, TP Smith, WM Snelling, JW Keele, dan WW Laegreid. 2004. Beta-2-haplotipe mikroglobulin pada sapi potong AS dan hubungannya dengan kegagalan transfer pasif pada anak sapi yang baru lahir. Bu. Genom 15:227–236.

9. Conneely, M., DP Berry, R. Sayers, JP Murphy, I. Lorenz, ML Doherty, dan E. Kennedy. 2013. Faktor-faktor yang berhubungan dengan konsentrasi imunoglobulin G pada kolostrum sapi perah. Hewan 7:1824–1832.10. Fleenor, WA, dan GH Stott. 1980. Tes hidrometer untuk estimasi konsentrasi imunoglobulin dalam kolostrum sapi. J. Ilmu Susu. 63:973–977.

For more information:1950477648nn@gmail.com