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)
Abstract:
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
Résumé:
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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