DOI: 10.1051/vetres:2001143

Vet. Res. 32 (2001) 617-622

Apoptosis and necrosis of blood and milk polymorphonuclear leukocytes in early and midlactating healthy cows

Kaat Van Oostveldt, Frédéric Vangroenweghe, Hilde Dosogne and Christian Burvenich

Ghent University, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Physiology, Biochemistry and Biometrics, Salisburylaan 133, 9820 Merelbeke, Belgium

(Received 9 April 2001; accepted 20 July 2001)

Abstract
Increased milk somatic cell counts (SCC) are used as an indicator for bovine mastitis. During mastitis, polymorphonuclear leukocytes (PMN) become the predominant cell type. Shortly after parturition, the severity of mastitis is increased and several PMN functions are downregulated. Apoptotic and necrotic processes of PMN could influence SCC and PMN functions. In this study, the percentages of apoptotic and necrotic PMN in blood and milk from early and midlactating healthy cows were compared. Apoptosis and necrosis of PMN were quantified using a dual-color flow cytometric procedure with fluorescein labeled annexin-V (green) and propidium iodide (red). Using this technique three different subpopulations of bovine PMN could be detected: apoptotic cells (high intensive green fluorescence), necrotic cells (high intensive green and high intensive red fluorescence) and viable cells (low intensive green and low intensive red fluorescence). Following a 4 h incubation of blood from both groups of cows at 37 °C to induce apoptosis, the mean percentage of apoptotic blood PMN was significantly higher (P < 0.01) in early lactating cows (15.1% , n = 9) compared with midlactating cows (5.3% , n = 10). The mean percentage of necrotic PMN remained lower than 5% in all cows. In contrast to blood, no significant difference was found between the percentage of apoptotic PMN in milk from early (41.2% , n = 7) and midlactating cows (34.0% , n = 8). The percentage of necrotic PMN in milk from early lactating cows (25.9% , n = 7) was significantly higher than that in midlactating cows (14.2% , n = 8) (P < 0.05). Higher percentages of apoptotic as well as necrotic PMN were consistently found in milk compared to blood in all cows. From these results, it can be concluded that spontaneously induced apoptosis was higher in blood PMN from early lactating cows than in blood PMN from midlactating cows. The higher percentage of necrotic milk PMN in early lactating cows than in midlactating cows could be explained by the induction of secondary necrosis.

Résumé
Apoptose et nécrose des polynucléaires neutrophiles du sang et du lait de vaches en début et en milieu de lactation. Le nombre total de cellules somatiques (SCC) du lait est utilisé pour détecter les mammites. Au cours des mammites, le SCC est augmenté et les polynucléaires neutrophiles (PMN) deviennent le type prédominant des cellules. Peu de temps après la parturition, la gravité des mammites est augmentée et plusieurs fonctions des PMN sont diminuées. Les processus apoptotiques et nécrotiques des PMN pourraient influencer les SCC et les fonctions des PMN. Dans cette étude, les pourcentages des PMN apoptotiques et nécrotiques du sang et du lait des vaches au début de lactation et des vaches en milieu de lactation ont été comparés. L'apoptose et la nécrose des PMN ont été mesurées en utilisant une technique de cytométrie en flux par un procédé de double coloration utilisant l' annexine-V marqué par de la fluorescéine (vert) et de l'iodure de propidium (rouge). Par cette technique trois sous-populations différentes de PMN bovins ont pu être détectées: les cellules apoptotiques (intensité élevée de la fluorescence verte), les cellules nécrotiques (intensités élevées des fluorescences rouge et verte) et cellules viables (faible intensité des fluorescences rouge et verte). Le sang des vaches en début de lactation et en milieu de lactation a été incubé in vitro pendant 4 h à 37 °C pour induire l'apoptose. Après cette incubation, le pourcentage moyen des PMN apoptotiques du sang était sensiblement plus élévé (P < 0,01) chez les vaches en début de lactation (15,1 % , n = 9) que chez les vaches en milieu de lactation (5,3 % , n = 10). Cependant, le pourcentage moyen des PMN nécrotiques est resté en dessous de 5 % . Contrairement au sang, aucune différence n'a été trouvée entre le pourcentage des PMN apoptotiques du lait des vaches au début de lactation (41,2 % , n = 7) et celui des vaches en milieu de lactation (34,0 % , n = 8). Le pourcentage des PMN nécrotiques du lait des vaches en début de lactation (25,9 % , n = 7) était significativement plus élévé que le pourcentage des PMN nécrotiques des vaches en milieu de lactation (14,2 % , n = 8) (P < 0,05). De façon générale, les pourcentages des PMN apoptotiques et des PMN nécrotiques étaient plus élévés dans le lait que dans le sang chez toutes les vaches. On peut conclure que l'apoptose spontanée était plus élévée dans les PMN du sang des vaches en début de lactation que dans les PMN du sang des vaches en milieu de lactation. Le pourcentage des PMN nécrotiques plus élévé dans le lait des vaches au début de lactation que dans celui des vaches en milieu de lactation peut être expliqué par l'induction d'une nécrose secondaire.

Key words: bovine neutrophil / apoptosis / necrosis / blood / milk

Mots clés : neutrophile bovin / apoptose / nécrose / sang / lait

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