Udder health in dairy cattle: association with milk composition, cheese-making traits, and blood serum proteins

L’obiettivo principale di questa tesi di dottorato è stato quello di studiare l'associazione tra stato sanitario della mammella [con particolare riferimento a casi subclinici di mastite bovina identificati attraverso conta delle cellule somatiche (SCC) e analisi batteriologica] e una serie di caratteri qualitativi e tecnologici del latte legati al processo di caseificazione, e le proteine del siero, quali possibili indicatori di risposta immunitaria dell’animale. Per raggiungere tale obiettivo, il lavoro è stato suddiviso in 4 capitoli. Due diversi datasets sono stati utilizzati: nel 1° capitolo sono stati utilizzati campioni di latte raccolti da 1,271 bovine di razza Bruna provenienti da 85 allevamenti. Nei successivi 3 capitoli, i campioni di latte e di sangue sono stati raccolti da 1,508 bovine da latte e a doppia attitudine di 6 diverse razze (Frisona, Bruna, Jersey, Pezzata Rossa, Rendena e Grigio Alpina) provenienti da 41 allevamenti multi-razza. Nel 1° capitolo di questa tesi sono stati analizzati, a livello individuale, gli effetti di un contenuto variabile di SCC nel latte (da molto basso a molto alto) sulla produzione di latte, la composizione chimica, le proprietà di coagulazione [includendo le proprietà di coagulazione tradizionali (MCP) e nuovi parametri modellizzati di consistenza della cagliata (CFt)], la resa casearia (CY) e il recupero di nutrienti nella cagliata (REC). Lo scopo del 2° capitolo è stato quello di studiare l'associazione tra proteine del siero [proteine totali, albumina, globulina e il rapporto tra albumina e globulina (A:G)] e SCC nel latte. Tuttavia, per interpretare in modo appropriato la concentrazione delle proteine nel sangue, devono essere presi in considerazione diversi fattori. Pertanto, è stato valutato l'effetto del livello produttivo dell’allevamento (definito sulla base dell'energia netta del latte prodotta in media giornalmente dalle bovine), della razza, dello stadio di lattazione e dell’ordine di parto sulle proteine ematiche. Nei capitoli 3 e 4, sono state incluse nelle analisi informazioni a livello patogeno-specifico allo scopo di acquisire una migliore comprensione dei cambiamenti precedentemente osservati nei caratteri tecnologici e di qualità del latte e nei parametri ematici esaminati. I casi subclinici di mastite sono stati confermati attraverso analisi batteriologica e saggi PCR in multiplex. In particolare, l'obiettivo del 3° capitolo è stato quello di studiare l'associazione tra i casi di mastite subclinica a livello patogeno-specifico e i diversi caratteri qualitativi e tecnologici del latte (produzione, composizione chimica, profilo proteico dettagliato, proprietà di coagulazione e caratteri legati al processo di caseificazione). Sulla base dei risultati ottenuti nel capitolo 2, nel 4° capitolo è stata valutata l'associazione tra i casi di mastite subclinica a livello patogeno-specifico e le proteine del siero, che nel capitolo 2 erano risultate correlate alle SCC nel latte. I risultati ottenuti nel capitolo 1 hanno confermato l'effetto negativo di un alto contenuto di SCC sulla produzione di latte, la composizione e i caratteri MCP, CFt, CY e REC. All’aumentare del punteggio di cellule somatiche (SCS), sono state osservate una diminuzione lineare della quantità di latte prodotto e alcune variazioni nella composizione (in particolare nel rapporto tra caseina e proteina, nel contenuto di lattosio e nel pH). Questi cambiamenti hanno causato una riduzione della qualità e dell’attitudine casearia del latte trasformato, caratterizzato da una coagulazione più lenta e una ridotta consistenza del coagulo. Di conseguenza, tali variazioni hanno avuto ripercussioni negative sul processo di caseificazione, ovvero ridotta resa in formaggio e minor recupero di nutrienti nella cagliata. I risultati ottenuti hanno inoltre evidenziato andamenti non lineari per alcuni caratteri del latte rispetto ad SCS, mettendo in evidenza l'effetto negativo di un contenuto molto basso di SCC su alcuni caratteri tecnologici del latte. Nel 2° capitolo è stato dimostrato che le bovine allevate in allevamenti ad alta produttività presentavano una maggiore concentrazione di albumina sierica. Le differenze nel profilo proteico osservate tra le diverse razze potrebbero essere associate alla variazione genetica individuale e ai diversi programmi di selezione a cui tali razze sono state sottoposte. Variazioni del contenuto di proteine ematiche sono state riportate all’avanzare della lattazione e a seconda dell’ordine di parto. Le relazioni lineari tra proteine del siero e SCS hanno confermato l'importanza delle SCC come indicatore di infiammazione della mammella. I risultati ottenuti hanno evidenziato inoltre il potenziale uso delle proteine del siero come indicatori di risposta immunitaria della ghiandola mammaria alle infezioni e la loro analisi rappresenta un possibile test iniziale di screening per identificare animali che hanno bisogno di ulteriori indagini cliniche. Tali fonti di variazione non-genetiche delle proteine del siero dovrebbero essere prese in considerazione anche in future analisi genetiche e genomiche. I risultati del 3° capitolo hanno mostrato che, rispetto al latte di bovine sane, tutti i campioni di latte risultati positivi all’esame batteriologico e i campioni che non hanno evidenziato crescita batterica ma con un contenuto medio-alto di SCC presentavano significative variazioni nel rapporto tra caseina e proteina, nonchè nel contenuto di lattosio. Poiché non sono state osservate differenze significative confrontando latte infetto da patogeni contagiosi, ambientali e opportunisti, i risultati ottenuti hanno evidenziato un deterioramento del latte dovuto alla risposta infiammatoria dell’animale piuttosto che all'infezione stessa. Un peggioramento più pronunciato per quanto riguarda produzione e composizione chimica del latte, attitudine alla coagulazione e resa in formaggio è stato osservato per i campioni di latte con il più alto contenuto di SCC (ovvero i campioni infettati da patogeni contagiosi e i campioni risultati negativi all’esame batteriologico ma con un alto contenuto di SCC). Questo ha rivelato una discrepanza tra stato infiammatorio e risultati batteriologici, confermando così il ruolo importante delle SCC quale indicatore dello stato di salute della mammella. É possibile che, nei campioni risultati negativi all’esame batteriologico ma con un alto contenuto di SCC, una risposta infiammatoria intensa abbia impedito l’isolamento degli agenti patogeni in quanto internalizzati dai macrofagi. Nel capitolo 4, i campioni che non hanno evidenziato crescita batterica ma con un alto contenuto di SCC, che abbiamo ipotizzato essere infettati da batteri contagiosi internalizzati dai neutrofili, e i campioni di latte infettati da batteri contagiosi e ambientali sono risultati associati a un maggior contenuto di globulina (e a un valore inferiore del rapporto A:G) nel sangue. In accordo con i risultati relativi ai caratteri del latte ottenuti nel capitolo 3, la variazione del profilo proteico del sangue sembra essere associata al processo infiammatorio piuttosto che all'infezione. Infatti è stata osservata una concentrazione elevata di globulina nel sangue di bovine il cui latte presentava un contenuto elevato di SCC, indipendentemente dal tipo di patogeno causa di infezione.