PESQUISA VETERINÁRIA BRASILEIRA

Abstract in English:

ABSTRACT.- Novo S.M.F., Costa J.F.R., Baccili C.C., Sobreira N.M., Maia M.A., Leite S.B.P., Hurley D.J. & Gomes V. 2017. Specific immune response in neonate Holstein heifer calves fed fresh or frozen colostrum. Pesquisa Veterinária Brasileira 37(12):1385-1394. Departamento de Medicina Interna, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Av. Prof. Dr. Orlando Marques de Paiva 87, Cidade Universitária, Butantã, São Paulo, SP 05508-270. E-mail: viviani.gomes@usp.br The objective of this study was to evaluate the influence of viable cells from colostrum on immune development in dairy heifer calves during the first 28 days of life. The animals were distributed between 2 groups: COL+ (n=9) receiving fresh whole colostrum from their own damns; and COL- (n=10) receiving pooled frozen colostrum, containing no viable cells, from a pool of donor cows. These calves were assessed before colostrum intake (D0), 48 hours of age (D2), and weekly from D7 to D28. The development of immunity was evaluated by assessment of the phenotype of blood leukocyte subsets, and induced cytokine production after 72 hours of stimulation in culture with concanavalin A (ConA), killed Staphylococcus aureus (S.aureus) and killed Escherichia coli (E. coli) by peripheral blood mononuclear cell (PBMC). The clinical history of these calves was marked by a high frequency of diarrhea in both groups. However, COL- had greater diarrhea intensity scores (fecal score~3 of 4), and rectal temperature on D7 than COL+ calves. Moreover, bronchopneumonia (n=1) and navel inflammation were observed only in COL- calves. COL- had a lower concentration of serum iron, and a higher absolute number of lymphocytes on D7 than COL+. COL- also had a higher percentage of anemic calves than the COL+ calves on D21 and D28. In general, the percent of cells within each subset of leukocytes was similar between the groups over the experiment, except on week 1 when COL- calves had a higher percentage of lymphocytes expressing CD45RO+ (P=0.07). A steady increase in CD45RO+ and concomitant decline in CD45RO- leukocytes was observed over the course of the study, indicating the development of immune memory. The proportion of CD14MHCII+ leukocytes increased with age (P≤0.05). The median background cytokine production by PBMC that were not stimulated was below the level of detection of the assays used for both groups. The PBMC from COL+ calves stimulated with ConA secreted a larger quantity of IL-17 week 2 (COL+=2060.0pg/mL and COL-=0.0pg/mL, P=0.00). PBMC from COL+ calves stimulated with killed S. aureus whole cell antigen (P=0.05) and killed E. coli whole cell antigen (P=0.05) also secreted higher levels of IL17 than COL- calves at week 4. Clear production of IL17 was observed in PBML from COL+ calves at week 2, but the difference was not statistical different between groups. In conclusion, calves fed fresh and frozen colostrum showed no difference in cells subset profile overall. The increased percentage of leukocytes expressing the memory CD45RO+ or CD14MHCII+ over the course of the experiment indicated a maturation of the adaptive immune response after natural exposure to pathogens in the environment of the calf. The enhanced IL17 secretion by COL+ calves indicated that viable maternal cells modulated T-cell Th17 production that was primed by bacterial antigens. This mechanism could be responsible for quick and efficient activation of neutrophils for bacterial clearance. The differences in cytokine production observed between groups may help to explain the different clinical pictures observed for calves COL+ and COL- calves.

• Calves colostrum immune transfer cytokines bezerras colostro imunidade

Abstract in Portuguese:

RESUMO.- Novo S.M.F., Costa J.F.R., Baccili C.C., Sobreira N.M., Maia M.A., Leite S.B.P., Hurley D.J. & Gomes V. 2017. Specific immune response in neonate Holstein heifer calves fed fresh or frozen colostrum. [Resposta imune específica em bezerras holandesas recém-nascidas alimentadas com colostro fresco ou congelado.] Pesquisa Veterinária Brasileira 37(12):1385-1394. Departamento de Medicina Interna, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Av. Prof. Dr. Orlando Marques de Paiva 87, Cidade Universitária, Butantã, São Paulo, SP 05508-270. E-mail: viviani.gomes@usp.br O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência das células do colostro no desenvolvimento imune em bezerras leiteiras durante os primeiros 28 dias de vida. Os animais foram distribuídas em 2 grupos: COL+ (n=9) recebeu colostro fresco de suas próprias mães; e COL- (n=10) recebeu pool de colostro congelado sem células viáveis oriundo de vacas doadoras. Estas bezerras foram avaliadas antes da ingestão do colostro (D0); às 48 horas (D2) e semanalmente entre o D7 e D28. O desenvolvimento da imunidade foi avaliada pela fenotipagem das subpopulações celulares do sangue e produção de citocinas pelas células mononucleares sanguíneas após 72 horas de estimulação com concanavalina A (ConA), Staphylococcus aureus (S. aureus) e Escherichia coli (E. coli) inativadas. O histórico clínico das bezerras foi marcado por elevada frequência de diarreias em ambos os grupos. Entretanto, COL- apresentou maior intensidade de diarreia (escore de fezes ~ 3 de 4) e maior temperatura retal no D7 do que as bezerras COL+. Além disso, broncopneumonia (n=1) e inflamações umbilicais foram diagnosticadas apenas nas bezerras COL-. O grupo COL- apresentou menor concentração de ferro sérico e maior número de linfócitos no D7 do que o grupo COL+. COL- também apresentou maior frequência de anemias que o grupo COL+ no D21 e D28. Em geral, a fração das subpopulações celulares foram semelhantes entre os dois grupos ao longo do tempo estudado, exceto na semana 1, onde as bezerras COL- apresentaram maior proporção de CD45RO+ (P=0.07). Observou-se um constante aumento de CD45RO+ com declínio concomitante de CD45RO- ao longo do estudo, indicando o desenvolvimento da resposta imune. A proporção de células CD14MHCII+ aumentou de acordo com a idade (P≤0.05). As medianas das citocinas produzidas a partir do PBMC não estimuladas apresentaram valores abaixo do nível de detecção em ambos os grupos. O PBMC do COL+ estimulado com ConA secretou elevada concentração de IL17 na semana 2 (COL+=2060.0pg/mL e COL-=0.0pg/ml, P=0.00). PBMC do COL+ estimuladas com S. aureus inativado (P=0.05) e E. coli inativada (P=0.05) secretaram níveis mais elevados de IL17 que as bezerras COL- na semana 4. Outros picos de IL17 foram observados no COL+ na semana 2, porém não foi possível detectar diferenças estatísticas entre os grupos. Conclui-se que as bezerras alimentadas com colostro fresco e congelado apresentaram perfil similar entre as proporções das subpopulações celulares. O aumento de células expressando os marcadores de memória CD45RO+ e CD14MHCII+ demonstram, ao longo do experimento, o amadurecimento do sistema imune específico das bezerras após estimulação natural por patógenos após o nascimento. A maior secreção de IL17 pelas células das bezerras COL+ indica que as células maternas podem modular resposta imune Th17 direcionada aos antígenos bacterianos. Este mecanismo poderia ser responsável pela rápida e eficiente quimiotaxia de neutrófilos e eliminação dos microrganismos bacterianos. Os diferentes perfis de citocinas podem ser responsáveis pelos diferentes históricos clínicos relatados para as bezerras COL+ e COL-.