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Vet. Res.
Volume 31, Number 4, July-August 2000
Page(s) 397 - 412
How to cite this article Vet. Res. (2000) 397-412
DOI: 10.1051/vetres:2000128

Vet. Res. 31 (2000) 397-412

Hyperketonemia and the impairment of udder defense: a review

Witaya Suriyasathaporna,b, Cord Heuera, Elsbeth N. Noordhuizen-Stassena and Ynte H. Schukkenc

aDivision of Farm Animal Health, Utrecht University, Yalelaan 7, 3584 CL, Utrecht, The Netherlands
bDepartment of Veterinary Physiology, Khon-Kaen University, 40002, Thailand
cDepartment of Population and Medicine and Diagnostic Sciences, Cornell University, Ithaca, NY, USA

(Received 10 December 1999; accepted 6 March 2000)


The objective of this study was to review the possible relationships between hyperketonemia and the function of phagocytes with respect to the bovine udder defense mechanism. We hypothesize that an increased incidence of clinical mastitis in high-producing cows is caused by the impairment of the udder defense mechanism during hyperketonemia. First, we review the acute phase of udder defense mechanisms after intramammary infection. The physiological changes of cows in negative energy balance are subsequently discussed. Finally, possible relationships between udder defense and physiological changes during negative energy balance, especially hyperketonemia, are reviewed. The three stages of an acute phase of udder defense are: (1) immediately eliminating invading pathogens by phagocytes, (2) releasing inflammatory substances, especially chemoattractants, and (3) migration of polymorphonuclear leukocytes into the infected udder. Leukocytes from hyperketonemia subjects show a lower capacity of the phagocytic defense mechanism. In addition, the phagocytic and bactericidal capacities of neutrophils are reduced when these cells are acting in the presence of high concentrations of ketone bodies. Lower amounts of cytokine production after bacterial infection are observed in ketotic subjects. The chemotactic capacity of blood leukocytes is impaired in leukocytes obtained from ketotic cows. Lower numbers of blood leukocytes are observed in ketotic cows. In conclusion, the impairment of the udder defense mechanism in negative energy balance cows seems related to hyperketonemia.

Keywords: ketosis / negative energy balance / mastitis / udder defense mechanism / cow


Hypercétonémie et diminution des défenses mammaires : une synthèse. L'objectif de cette étude est de présenter des relations possibles entre l'hypercétonémie et la fonction des phagocytes pour ce qui est des mécanismes de défense de la mamelle. Notre hypothèse est qu'une augmentation des mammites cliniques chez des vaches laitières à haute production serait causée par une détérioration des mécanismes de défense de la mamelle suite à une hypercétonémie. Premièrement, le stade aigu des mécanismes de défense de la mamelle après une infection a été étudié. Ensuite, les changements physiologiques chez les vaches ayant un bilan énergétique négatif ont été présentés. Finalement, les relations entre les mécanismes de défense de la mamelle et les changements physiologiques au cours d'un bilan énergétique négatif, notamment une hypercétonémie, ont été revus. Les trois stades d'une phase aiguë de défense mammaire sont les suivants : (1) des organismes pathogènes envahisseurs sont phagocytés immédiatement, (2) des substances inflammatoires sont produites, en particulier des substances chimio-tactiques, (3) des leucocytes polynucléaires migrent vers la mamelle infectée. La capacité phagocytaire des leucocytes ainsi que celle des neutrophiles et la capacité bactéricide de ceux-ci sont apparemment détériorés dans les conditions d'hypercétonémie. La quantité de cytokines produites après une infection bactérienne est diminuée chez les sujets hypercétonémiques. Le chimiotactisme des leucocytes sanguins est détérioré dans les leucocytes provenant de vaches hypercétonémiques. Des quantités plus faibles de leucocytes sanguins sont observés dans les vaches hypercétonémiques. En conclusion, la détérioration des mécanismes de défense de la mamelle au cours de la période du bilan énergétique négatif semble liée à l'hypercétonémie.

Mots clé : hypercétonémie / bilan énergétique négatif / mammite / mécanismes de défense de la mamelle / vache

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