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Vet. Res.
Volume 32, Number 2, March-April 2001
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Page(s) | 131 - 144 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/vetres:2001100 | |
How to cite this article | Vet. Res. (2001) 131-144 |
Vet. Res. 32 (2001) 131-144
Local and systemic effects of endotoxin mastitis on the chemiluminescence of milk and blood neutrophils in dairy cows
Jalil Mehrzad, Hilde Dosogne, Evelyne Meyer and Christian BurvenichGhent University, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Physiology, Biochemistry and Biometrics, Salisburylaan 133, 9820 Merelbeke, Belgium
(Received 10 October 2000; accepted 30 November 2000)
Abstract
The local and systemic effects of intramammary lipopolysaccharide (LPS) injection on
the chemiluminescence (CL) of milk and blood polymorphonuclear leukocytes (PMN) were
investigated in six healthy early lactation cows. Clinical signs of acute mastitis
such as fever, increased heart rate and a decreased milk production were observed in
all cows. Before LPS challenge, the CL activity of milk PMN was significantly lower
than that of blood PMN (
P < 0.01). A significant negative correlation was found between
pre-challenge milk and blood PMN CL and, the decreased milk production in unchallenged
quarters. The CL activity of milk PMN from LPS-injected quarters increased following
LPS challenge, whereas it remained unchanged in control quarters. The CL activity of
blood PMN showed a biphasic increase, with two peaks and a valley below pre-challenge
CL activity (
P < 0.01). At post-challenge hours (PCH) 6 and 12, the CL activity of
milk PMN from LPS-injected quarters exceeded that of blood PMN (
P < 0.05 and
P < 0.001,
respectively). The decreased CL activity of blood PMN and the enhanced CL activity of
milk PMN during endotoxin-induced mastitis was reflected by changes in the shape of
the CL curve. In blood PMN, a decrease of the second peak of the CL curve suggests that
the myeloperoxidase (MPO)-H2O2 system is impaired during endotoxin-induced mastitis.
In contrast, the MPO-H2O2 system was enhanced in milk PMN from challenged quarters.
The highest duration and intensity of reactive oxygen intermediate (ROI) production
was observed in milk PMN from LPS-injected quarters at PCH 12. The increased viability
of PMN in LPS-injected quarters and to a lesser extent in control quarters suggests
possible effects of both facilitated diapedesis and inflammatory mediators on milk PMN
survival. In conclusion, our results suggest that a combination of local and systemic
action of E. coli endotoxin is involved in the priming of milk PMN during mastitis.
Résumé
Effets locaux et systémiques de l'endotoxine de mammite sur la chimioluminescence
des neutrophiles isolés du lait et du sang des vaches laitières.
Les effets locaux
et systémiques de l'injection intramammaire de lipopolysaccharide (LPS) sur la
chimioluminescence (CL) des polymorphonucléaires neutrophiles (PMN) isolés du lait
et du sang ont été étudiés chez six vaches en début de lactation. Des signes cliniques
de mammite aiguë tels que la fièvre, la fréquence cardiaque élevée et la production
laitière diminuée ont été observés chez toutes les vaches. Avant l'infusion de LPS,
la chimioluminescence des PMN isolés du lait était sensiblement plus basse que celle
des PMN isolés du sang (
P < 0,01). Une corrélation négative significative a été trouvée
entre la CL des PMN isolés du lait et du sang avant injection et la production laitière
diminuée dans les quartiers non-injectés. La CL des PMN isolés du sang montrait une
courbe biphasique, avec deux pics et une baisse de l'activité CL à un niveau inférieur
à celle observée avant injection (
P < 0,01). Six et 12 heures après injection, la CL
des PMN isolés du lait des quartiers ayant reçu une injection de LPS dépassait celle
des PMN isolés du sang (
P < 0,05 et
P < 0,001 respectivement). La CL des PMN du sang
diminuée et la CL des PMN du lait augmentée pendant la mammite induite par l'endotoxine
se traduisait par des changements de forme de la courbe de CL. Dans les PMN isolés du
sang, une diminution du deuxième pic de la courbe de CL suggère que le système
myélopéroxidase (MPO)-H2O2 a été inhibé au cours de la mammite induite par
l'endotoxine. Au contraire, le MPO-H2O2 était élevé dans les PMN du lait isolés
des quartiers injectés. On a observé que la durée et l'intensité de la production
des intermédiaires réactifs de l'oxygène (ROI) étaient les plus élevés dans les
PMN isolés du lait des quartiers injectés par le LPS, 12 heures après injection.
La plus grande viabilité de PMN dans les quartiers injectés par le LPS et à un
degré moindre dans les quartiers non-injectés suggère des effets possibles de la
diapédèse facilitée et des médiateurs inflammatoires sur la survie des PMN du lait.
En conclusion, nos résultats suggèrent que la combinaison des actions locales et
systémiques des endotoxines d'E. coli peut être impliquée dans l'amorçage des PMN
dans le lait au cours de la mammite.
Key words: chemiluminescence / polymorphonuclear leukocyte / lipopolysaccharide / milk / blood
Mots clés : chimioluminescence / leucocyte polymorphonucléaire / lipopolysaccharide / lait / sang
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