Zapalenie gruczołu mlekowego jest chorobą kosztowną zarówno dla indywidualnych rolników, jak i całego przemysłu mleczarskiego, generującą dodatkowe koszty obsługi weterynaryjnej i prowadzącą do konieczności stosowania antybiotyków, odrzucania partii mleka, spadku wydajności, złej jakości surowca oraz mniej korzystnych rozliczeń i konieczności uboju. Komórki somatyczne to komórki z tkanki wymion (nabłonkowe) oraz białe krwinki (leukocyty), które zwalczają infekcje oraz naprawiają tkanki uszkodzone przez bakterie;
Liczba komórek somatycznych w gruczołach nieobjętych infekcją jest bardzo niska. Jednakże, wraz z rozwojem infekcji lub powstawaniem uszkodzeń wymienia, organizm zaczyna wysyłać dużą liczbę komórek somatycznych do uszkodzonego obszaru. Oznacza to, że liczba komórek somatycznych stanowi ogólną miarę zdrowia gruczołów oraz jakości mleka. Mastitis u bydła może mieć postać kliniczną (przeważnie powyżej miliona komórek somatycznych) lub sub-kliniczną (zwykle od 200 tys. do miliona KS).
Regularne badanie liczby komórek somatycznych pozwala uniknąć strat mleka i eliminuje konieczność podejmowania kosztownych działań naprawczych.
Wykrywanie mastitis u krów jest możliwe od wielu lat, dzięki zastosowaniu liczby komórek somatycznych jako wskaźnika, np. przy użyciu analizatora FOSS Fossomatic. Dlaczego w takim razie naukowcy wciąż mówią, że ta choroba jest problemem?
DS: To prawda, że kiedy pod koniec lat 70 i na początku 80 wprowadzono regularne badanie liczby komórek somatycznych (SCC) u pojedynczych krów w celu poprawy jakości stad mlecznych miało to duży wpływ na ogólną sytuację, i od tego czasu skala występowania zapalenia wymion została znacznie zmniejszona. W wielu krajach zawartość komórek somatycznych w przeciętnym przemysłowym zbiorniku na mleko spadła z ok. 500 000 kom./ ml do 200 000 kom./ ml. Jednakże zapalenie gruczołu mlekowego to bardzo złożona choroba, na którą wpływ ma wiele czynników, takich jak np. środowisko oraz sposób hodowli i karmienia krów. Ponadto patogeny powodujące występowanie zapalenia wymion nieustannie ewoluują, a to powoduje konieczność modyfikacji programów zaradczych. Kolejnym czynnikiem jest to, że krowy mleczne również ewoluują i obecnie produkują znacznie większe ilości mleka niż w przeszłości. Wyzwanie, któremu nieustannie muszą stawiać czoła naukowcy dotyczy monitorowania zmian zachodzących na farmach mlecznych oraz odpowiedniego modyfikowania rozwiązań zaradczych.
Czy może Pan oszacować obecną skalę tego problemu? Jakie ilości mleka ulegają zmarnowaniu przez tę chorobę?
Krowy mleczne są szczególnie narażone w okresie zaraz po wycieleniu. W przypadku wysokowydajnych krów mlecznych zapotrzebowanie energetyczne zwykle nie jest wtedy wystarczająco zaspokajane przez dietę, a to skutkuje obciążeniem systemu metabolicznego i powoduje, że zwierzęta stają się podatne na choroby i zaburzenia. Pomimo wdrożenia dobrze ugruntowanych programów zarządzania zapaleniem gruczołu mlekowego w skali roku występuje u nas przeciętnie ok. 50 przypadków klinicznych i ok.100 przypadków sub-klinicznych, co oznacza, że w przybliżeniu co druga krowa wciąż choruje na mastitis.
Straty mleka mogą wynikać zarówno ze zmniejszenia produkcji u chorych krów, jak i z konieczności niszczenia skażonego surowca. Przypadki zapalenia wymion występujące na wczesnym etapie laktacji mogą powodować obniżenie produkcji mleka na poziomie nawet do 500 kg w skali całego okresu laktacji. Z kolei mleko krów, które muszą być leczone na mastitis (antybiotykoterapia) nie może trafić do łańcucha pokarmowego, a związane z tym straty surowca kształtują się na poziomie 100 - 300 kg. Jeżeli weźmiemy pod uwagę wszystkie koszty, jakie powoduje zapalenie gruczołu mlekowego (w tym leczenie, zmarnowany surowiec, większy nakład pracy), pojedynczy przypadek tej choroby może oznaczać straty na poziomie od 100 do 950 euro.
Dlaczego laboratoria zajmujące się badaniem mleka surowego nie zdwajają wysiłków, żeby zwalczać zapalenie gruczołu mlekowego poprzez wdrażanie programów poprawy jakości stad mlecznych (ang. dairy heard improvement – DHI)?
Laboratoria badające mleko surowe nieustannie poszukują nowych sposobów na ulepszenie usług, które oferują swoim klientom. Jeżeli chodzi o zapalenie gruczołu mlekowego, w wielu krajach na całym świecie wdrażane są obecnie regularne testy wykrywające patogeny, które powodują tę chorobę, w oparciu o próbki z programów DHI. Firma FOSS prowadzi stały dialog z laboratoriami badającymi mleko surowe, aby opracowywać nowe rozwiązania, które mogą w przyszłości pomóc hodowcom krów mlecznych usprawnić sposoby radzenia sobie z tym schorzeniem. Ze względu na wagę tego problemu, zapalenie wymion jest oczywiście na początku listy.
Jakie rozwiązania mogą obecnie stosować laboratoria, żeby dostarczać większą liczbę dokładniejszych danych analitycznych?
Testy PCR umożliwiają wykrycie do 16 patogenów powodujących zapalenie wymion. Chociaż test PCR można przeprowadzić w ciągu zaledwie 5 godzin, interpretacja wyników nie zawsze jest łatwa, między innymi ze względu na występowanie wyników fałszywie dodatnich spowodowanych zanieczyszczeniem próbek. Ponadto badanie to jest dosyć drogie z punktu widzenia przeciętnego hodowcy (koszt to 15-20 euro na krowę).
Innym rozwiązaniem jest test oznaczanie laktoferyny (glikoproteina). Jest to jeden z elementów układu odpornościowego u ssaków i powszechnie występujący w mleku. Wartość tego parametru można oszacować przy pomocy wysokoprzepustowych analizatorów FTIR, jak na przykład FOSS Milkoscan, które pozwalają obniżyć koszt badania, lub z zastosowaniem znacznie droższych i bardziej pracochłonnych testów ELISA. Jednakże zasadność stosowania laktoferyny jako parametru umożliwiającego wykrywanie zapalenie gruczołu mlekowego jest kwestią kontrowersyjną według opracowań naukowych, które dowodzą, że zmiany w stężeniu laktoferyny występują wyłącznie w przypadku klinicznej postaci mastitis. Oznacza to, że skuteczność tego rozwiązania jest niepewna.
Kolejnym czynnikiem, który może sugerować występowanie zapalenia wymion jest obecność mlecznego amyloidu A (MAA). Jest to (lipo)proteina, która pełni liczne funkcje w układzie odpornościowym. Jej obecność można stwierdzić za pomocą specjalnie do tego stworzonych testów ELISA, których stosowanie jest czasochłonne i drogie oraz wymaga przekierowania próbek DHI ze standardowej procedury laboratoryjnej. Ponadto oznaczanie MAA wydaje się zasadne wyłącznie w przypadku mleka pochodzącego z określonej fazy laktacji, co przysparza dodatkowej pracy hodowcom. Konieczne są więc dalsze badania nad sposobami testowania próbek DHI.
W skrócie można powiedzieć, że powszechny już test liczby komórek somatycznych (ang. somatic cel count – SCC) pozostaje najlepszą dostępną obecnie metodą wykrywania zapalenia gruczołu mlekowego u krów. Jednakże wciąż potrzebne jest opracowanie dodatkowego markera biologicznego, który umożliwiłby bardziej precyzyjne podejście do wykrywania mastitis (np. na wczesnym etapie), byłby niedrogi i nadawał się do stosowania przy użyciu próbek z programów DHI.
Co jest niezbędne do ograniczenia problemu zapalenia gruczołu mlekowego u krów – czego potrzebują producenci?
Hodowcy potrzebują wiarygodnych danych, które umożliwią im odpowiednie zarządzanie stadami mlecznymi. Obecnie zwykle sprowadza się to do reagowania na podwyższoną liczbę komórek somatycznych w próbkach DHI, na ogół za pomocą antybiotyków. Jednakże bardzie efektywne byłyby rozwiązania prewencyjne, a w tym obszarze niezwykle wartościowe dla branży mogą być markery biologiczne sygnalizujące początek choroby i pomagające określić prawdopodobieństwo jej wyleczenia.
dostarczające coraz bardziej wysublimowanych danych”
Jaki wpływ na globalną produkcję mleka miałoby obniżenie skali występowania zapalenia gruczołu mlekowego u krów np. o 10%?
Umożliwiłoby to bardziej efektywne wykorzystanie cennych zasobów, takich jak pasza i woda, ponieważ ilość mleka dostarczanego z gospodarstw mlecznych mogłaby zostać zwiększona bez konieczności powiększania stad lub zwiększania wydajności produkcyjnej pojedynczych krów. Jednocześnie pozwoliłoby to podawać zwierzętom mniej antybiotyków. Ta kwestia jest szczególnie istotna w kontekście globalnej odporności na środki przeciwdrobnoustrojowe wśród ludzi, a jednocześnie wszelkie sposoby podnoszenia poziomu produkcji są mile widziane przez rolników, którzy zmagają się z brakiem stabilności cenowej na rynkach zbytu.
A więc jakie jest rozwiązanie?
Badania wskazują, że oprócz oznaczania całkowitej liczby komórek somatycznych, wprowadzonego przez FOSS już w latach 80, bardzo cennych informacji dostarczyć może również różnicowanie poszczególnych populacji komórek somatycznych. Literatura naukowa wskazuje istotne korzyści z takiego podejścia, ponieważ umożliwia ono szczegółową ocenę rzeczywistego stanu zdrowia wymion krów, co nie jest możliwe w przypadku samego testu liczby komórek.
Czym jest różnicowanie komórek?
Różnicowanie komórek polega na rejestrowaniu liczby limfocytów występujących w mleku naturalnie, makrofagów oraz neutrofili wielojądrzastych. Te trzy populacje komórek odgrywają zasadniczą rolę w odpowiedzi przeciwzapalnej organizmu zwierzęcia w gruczole mlekowym. Podsumowując można powiedzieć, że leukocyty odpowiadają za uruchomienie i zakończenie odpowiedzi immunologicznej. Makrofagi to aktywne komórki fagocytarne, które biorą również udział w regulacji reakcji immunologicznej organizmu. Z kolei głównym zadaniem neutrofili wielojądrzastych jest obrona przed napływem bakterii, który występuje na wczesnym etapie choroby.
Ze względu na konkretne funkcje tych populacji komórek, dystrybucja leukocytów w mleku zdrowym oraz pochodzącym z gruczołu ze stanem zapalnym różni się. Podczas choroby neutrofile wielojądrzaste mogą stanowić nawet 95% wszystkich leukocytów. Z kolei w mleku od zdrowego zwierzęcia ogólna liczba komórek somatycznych jest niska i obejmuje przede wszystkim makrofagi i limfocyty.
Innymi słowy charakterystyka komórek somatycznych oraz ogólna liczba takich komórek w próbce może dostarczyć szerszych danych, które umożliwią bardziej skuteczne zarządzanie problemem.
Jak Pan sądzi, kiedy branża rolnicza będzie w stanie ograniczyć występowanie stanów zapalnych wymion?
Moim zdaniem zobaczymy spory postęp już w najbliższych latach, ale będzie to wymagało zaangażowania z wielu stron. Dążymy przede wszystkim do tego, żeby oferować rozwiązania analityczne dostarczające coraz bardziej wysublimowanych danych. Na kolejnym etapie dane te powinny być przekształcane na miarodajne informacje, na podstawie których hodowcy krów będą mogli podejmować odpowiednie decyzje w zakresie zarządzania stadami.
Przekazywanie takich informacji hodowcom jest bardzo istotnym elementem rozwiązania problemu. Jeżeli weźmiemy pod uwagę stopień złożoności tej choroby, do ulepszenia obecnych rozwiązań niezbędna będzie współpraca pomiędzy różnymi elementami branży oraz pomiędzy różnymi sektorami, czyli np. pomiędzy organizacjami DHI, uniwersytetami i weterynarzami.
