Biofilmul și rolul lui în sănătatea ugerului

Biofilmele sunt prezente pe pământ de aproximativ 3,4 miliarde de ani și sunt cea mai de succes și mai răspândită formă de viață de pe pământ (Westall et al. 2001). Caracteristicile lor le fac unice și au un rol central în evoluția și adaptarea microbiană. Aceste caracteristici au fost dobândite prin miliarde de ani de adaptare evolutivă. Acest aspect  este ceea ce îi face să aibă succes în strategia lor de supraviețuire în condiții extreme. Dar ce a existat de atâta timp și a avut atât de mult succes? Se numește biofilm! Supraviețuirea și existența unei game largi de microorganisme se datorează formării biofilmului. Formarea biofilmului este un mecanism de apărare microbiană pentru a asigura supraviețuirea bacteriilor. Acest lucru determină o reacție redusă la metodele obișnuite, cu efecte adverse asupra sănătății animalelor. Am dori să vă spunem mai multe despre modul în care formarea biofilmului afectează sănătatea animală și, în special, despre modul în care acestea reprezintă o provocare pentru sănătatea ugerului.

Biofilmele pot coloniza o mare varietate de suprafețe biologice sau non-biologice (Hall-Stoodley și colab., 2004). Condițiile biologice ideale pentru ca bacteriile să se dezvolte cu succes includ nutrienți, umiditate și o temperatură adecvată. Astfel, animalele sunt o sursă perfectă pentru colonizarea bacteriilor și formarea  biofilmului. Acest lucru poate fi un potențial dăunător pentru animal. Abia în anii 1990,  au fost cercetate biofilmele și conexiunea lor cu provocările persistente de sănătate (Melchior et al. 2006). Conform Institutului Național de Sănătate, știm în prezent, că aproximativ 80% dintre provocările microbiene au o etologie legată de biofilm (NIH, 2002).

O provocare des întâlnită pentru sănătatea animalelor la bovinele de lapte este sănătatea ugerului. Microorganismele sunt cauza principală a provocărilor pentru sănătatea ugerului la vaci, iar capacitatea bacteriilor de a produce biofilme este considerată o proprietate  importantă în patogeneză (FELIPE, et al., 2017). Cunoștințele despre biofilm schimbă abordarea în gestionarea acestor provocări, ceea ce afectează mecanismele de funcționare a grupurilor bacteriene sub formă de biofilme. Prin urmare, este necesar să se cerceteze metode eficiente care să influențeze bacteriile din biofilme astfel încât să poată fi posibilă preîntâmpinarea problemelor de sănătate a ugerului.

Formarea Biofilmului

Biofilmele sunt grupuri de microbi închise într-o matrice auto-produsă. Ele apar într-o structură microbiană 3D și variază mult în formă și dimensiune. Nu există un singur tip de biofilm, acestea vor depinde de tipul de microbi care le formează în combinație cu toate influențele posibile provenite din mediu. Bacteriile asociate biofilmului prezintă o rezistență înnăscută la metodele tradiționale, dezinfectanți și sistemul imunitar al animalelor. Bacteriile din biofilm sunt de 100-1000 de ori mai puțin sensibile la metodele tradiționale, comparativ cu bacteriile cu creștere liberă din aceeași tulpină (Donlan, 2000). Această persistență bacteriană, prin formarea biofilmului, este responsabilă pentru rezistență și adesea baza provocărilor recurente.

Biofilmul poate fi format în 24 de ore după atașare. Bacteriile formează biofilme ca răspuns la stresul din mediul înconjurător, cum ar fi un sistem imunitar scăzut, întărcare sau fătarea. Există cinci etape principale pentru formarea și răspândirea biofilmelor (vezi figura 1). După faza de atașare, bacteriile vor începe să formeze un (mono)strat și să producă un strat de matrice polimerică pentru protecție. În ultima etapă, unele celule sau părți ale biofilmului matur încep să se detașeze și să se disperseze din nou în mediu ca celule planctonice. Ele pot începe un nou ciclu de formare a biofilmului în altă parte, în interiorul animalului (Guzmán-Soto et al., 2021). Formarea biofilmului se poate dezvolta tăcut pentru o perioadă foarte lungă de timp, fără a afecta vaca. Acest lucru se poate schimba dacă condițiile sunt favorabile pentru bacteriile din biofilm și nefavorabile pentru vacă.

Localizarea formării biofilmului

Suprafețele exterioare și interioare ale animalelor sunt gazde ideale pentru colonizarea microbiană. Cu toate acestea, microbii se confruntă cu provocări de mediu atunci când intră în organism, ce le amenință supraviețuirea și le reduc șansele de a avea o colonizare de succes. Formarea biofilmului este o strategie de supraviețuire pentru a face față acestor provocări, pentru a asigura supraviețuirea bacteriilor. Cercetările au arătat că producția de biofilm este un mecanism dăunător important al microorganismelor și bacteriilor nefavorabile care provoacă sănătatea ugerului (Gomes et al., 2016). Prezența biofilmelor în glandele mamare are ca rezultat o susceptibilitate scăzută pentru metodele tradiționale.

Factorii implicați în dezvoltarea și persistența provocărilor legate de sănătatea ugerului

Provocările asupra sănătății ugerului și, prin urmare, formarea de biofilm pot apărea tăcut  în fundal, fără ca fermierul să fie conștient de vreun potential pericol . Este important să ne dăm seama că formarea biofilmului începe adesea deja la juninci, pur și simplu nu este vizibilă, deoarece animalul nu este încă deranjat de acesta. Junincile sunt adesea încă bogate în energie, așa că pot suprima bine provocările. Cu toate acestea, acesta este începutul viitoarelor provocări și trebuie abordat în timp util.

Provocări serioase pot afecta sănătatea și bunăstarea animalelor și sunt însoțite de scăderea producției de lapte, creșterea costurilor de îngrijire a sănătății, rate mai mari de sacrificare și, în cel mai rău caz, chiar deces (Melchior et al. 2006). Implicațiile financiare sunt semnificative și se fac multe eforturi pentru a preîntâmpina provocările legate de sănătatea ugerului, cu rezultate mediocre. Acest lucru se datorează în mare măsură lipsei  reacției la metodele tradiționale. În special provocările persistente sunt dificil de abordat, ceea ce împiedică eradicarea. Vârsta, paritatea, stadiul de lactație, poziția în trimestrul afectat și numărul de celule somatice (SCC) joacă, de asemenea, un rol în rata de succes (Sol et al., 1997). Vacile care alăptează sunt mai dificile și prezintă rate de succes mai scăzute. Acest lucru se aplică și vacilor mai în vârstă sau vacilor cu un număr mare de SCC. Provocările persistente privind sănătatea ugerului sunt adesea etichetate ca fiind extrem de dificil de rezolvat (Sol et al., 2000).

Cum să susțineți vacile în timpul provocărilor legate de sănătatea ugerului?

Pentru a susține vacile în timpul provocărilor legate de sănătatea ugerului și pentru a crește șansele de succes, AHV a dezvoltat Programul AHV pentru sănătatea ugerului. Pentru a menține ugerul vacilor cât mai sănătos posibil, este important să monitorizați animalul, de preferință folosind date (lapte) care oferă informații suplimentare. Cheia este să aveți o atitudine proactivă pentru a menține animalele sănătoase  în producție, deoarece cu cât ugerul rămâne sănătos mai mult, cu atât animalele vor beneficia mai mult. Totul ducând la mai puține pierderi și îmbunătățirea stării animalului. Programul de sănătate al ugerului AHV are un mare succes datorită tehnologiei AHV QSA în curs de brevetare, care vizează direct biofilmul format în uger. Astfel, AHV va preîntâmpina provocarea direct la sursă!

Programul de sănătate a ugerului AHV

Programul de sănătate a ugerului AHV identifică patru categorii*:

• UDR – C: A uger sănătos
• UDR – L: Max. 2 atenționare privind sănătatea ugerului în ultimele 18 luni
• UDR – P: Max. 3 atenționare sporită privind sănătatea ugerului în ultimele 18 luni
• UDR – R: Mai mult de 3 atenționări sporite în ultimele 18 luni

* Categoriile și atenționările se bazează pe datele de înregistrare a laptelui

Propria noastră cercetare arată că, pentru o îmbunătățire semnificativă, nu contează cât de mult se abate numărul de celule somatice de la valoarea normală. În medie, aproape 85% (vezi tabel) dintre loturile în care recomandăm (UDR – L & P) administrarea unei soluții (AHV Quick, Extra, Aspi) arată un rezultat pozitiv la următoarea înregistrare a laptelui. La animalele mai tinere , vedem chiar un rezultat pozitiv la 9 din 10 vaci.

Care sunt beneficiile unei sănătăți optime a ugerului?

Animalele care sunt sănătoase, produc mai optim și necesită o intervenție scăzută. Pentru fermierul de lapte, acest lucru înseamnă un randament de lapte mai mare, de o calitate mai bună și un efectiv general mai sănătos, cu un număr mai mare de producție în timp. Animalele cu performanțe slabe sunt principalul motiv pentru înlocuire cu animale mai tinere și, prin urmare, cu producție mai mică. Producția de lapte și calitatea laptelui care nu respectă standardele specifice au un impact economic negativ asupra veniturilor unei ferme. Importanța intervenției în timp util este, așadar, esențială pentru a menține efectivul de vite sănătos și implicit o situație financiara  prosperă.

La AHV aflăm mai multe despre biofilm în fiecare zi

Formarea biofilmului este considerată un avantaj selectiv pentru bacteriile nefavorabile care provoacă probleme pentru sănătatea ugerului, facilitând persistența bacteriilor în uger. Cunoașterea profundă a biofilmului ce are legătură cu provocările privind sănătatea ugerului poate ajuta la determinarea celei mai eficiente strategii de abordare a acestor provocări pentru a reduce pierderile și pentru a asigura siguranța și calitatea laptelui. Prin urmare, la AHV, investigăm în mod constant în propria unitate de cercetare cum să facem produsele noastre și mai eficiente.

Surse:

• Westall, F., de Wit, M. J., Dann, J., van der Gaast, S., de Ronde, C. E., & Gerneke, D. (2001). Early Archean fossil bacteria and biofilms in hydrothermally-influenced sediments from the Barberton greenstone belt, South Africa. Precambrian Research, 106(1-2), 93-116.
• Melchior, M. B., Vaarkamp, H., & Fink-Gremmels, J. (2006). Biofilms: a role in recurrent mastitis infections?. The Veterinary Journal, 171(3), 398-407.
• Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., & Stoodley, P. (2004). Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature reviews microbiology, 2(2), 95-108.
• Donlan, R. M. (2000). Role of biofilms in antimicrobial resistance. ASAIO journal, 46(6), S47-S52.
• Gomes, F., Saavedra, M. J., & Henriques, M. (2016). Bovine mastitis disease/pathogenicity: evidence of the potential role of microbial biofilms. FEMS Pathogens and Disease, 74(3), ftw006.
• Sol, J., Sampimon, O. C., Snoep, J. J., & Schukken, Y. H. (1997). Factors associated with bacteriological cure during lactation after therapy for subclinical mastitis caused by Staphylococcus aureus. Journal of dairy science, 80(11), 2803-2808.
• Owens, W. E., Nickerson, S. C., Boddie, R. L., Tomita, G. M., & Ray, C. H. (2001). Prevalence of mastitis in dairy heifers and effectiveness of antibiotic therapy. Journal of Dairy Science, 84(4), 814-817.
• Sol, J., Sampimon, O. C., Barkema, H. W., & Schukken, Y. H. (2000). Factors associated with cure after therapy of clinical mastitis caused by Staphylococcus aureus. Journal of dairy science, 83(2), 278-284.
• Parrilli, E., Tutino, M. L., & Marino, G. (2022). Biofilm as an adaptation strategy to extreme conditions. Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 1-10.