Strategies for the optimization of cow dry period

Abstract

Les vaques lleteres necessiten un període no productiu d’eixugat entre lactacions per tal d’assolir alts nivells de producció en la següent lactació. Durant aquest període, especialment en animals altament productius, la glàndula mamària és més sensible a contraure infeccions que provocaran malestar a l’animal i pèrdues al productor. Per tal d’evitar-ho, actualment s’administren antibiòtics d’ampli espectre de forma preventiva, contribuint al problema de salut pública de les resistències bacterianes. Per tant, és interessant buscar estratègies per optimitzar l’eixugat i buscar alternatives a l’ús d’antibiòtic en la prevenció de les infeccions intramamàries. En aquesta tesi hem treballat tres estratègies per millorar la immunitat i accelerar la involució de la glàndula mamària en l’eixugat. La primera estratègia es basa en la infusió de la proteïna de fase aguda M-SAA3, la qual s’ha descrit com a peça clau en la estimulació de la immunitat innata i com a proteïna activa en l’acceleració de la involució tissular mamària. En aquest cas, hem optimitzat la producció recombinant d’aquesta proteïna en un sistema lliure d’endotoxines per tal que es pugui administrar in vivo. La segona estratègia involucra l’administració de MMP9 recombinant en un format nanoparticulat per tal que sigui més estable que la seva versió soluble i tingui un patró d’alliberament lent, per tal d’allargar la durada de l’efecte. La MMP9 és la principal responsable de disgregar el teixit en l’eixugat, i per tant té un paper molt rellevant en la involució de la glàndula mamàra. Els resultats obtinguts demostren la seva funcionalitat in vivo. La tercera estratègia implica l’administració sistèmica de cabergolina, un bloquejador de prolactina, per tal d’accelerar l’aturada en la producció de la llet. S’ha estudiat el seu efecte en la involució i regeneració de la glàndula mamària per tal de comprovar que no es malmet la funcionalitat del teixit de cara a la següent lactació. Finalment, en l’últim estudi hem treballat en l’estudi dels fenòmens d’apoptosi, proliferació i senescència al voltant de l’eixugat, comparant MPC i PMC d’alta o baixa producció amb l’objectiu de trobar diferències que ens permetin trobar tractaments més efectius per cada grup.

Dairy cows need a dry period between lactations in order to achieve high production levels on the next lactation. During the dry period, specially in high-productive animals, the mammary gland is more susceptible to contract infections that produce discomfort to the animal and economical losses to the farmer. In order to avoid intramammary infections, the common practice is to infuse antibiotics at dry off as a preventive treatment, contributing to the emergence of bacterial resistances. Thus, it is interesting to find new strategies in order to optimize dry period and avoid preventive antibiotic use. In this thesis, we worked on three strategies to enhance immunity and accelerate involution of the mammary gland at dry-off. The first strategy is based on the infusion of the acute phase protein M-SAA3, which has been proven useful as an activator of the immune system and a stimulator of mammary involution. For this, we optimized the recombinant production of endotoxin-free M-SAA3 in order to allow its administration in vivo. The second strategy involves the administration of recombinant MMP9 nanoparticles that are more stable than its soluble counterpart, and also show a slow-release pattern and thus a longer effect. MMP9 is the main responsible protein for disaggregation of ECM and thus involution of the mammary gland. Our results proved its functionality in vivo. The third strategy involves the systemic administration of cabergoline, a prolactin blocker, in order to accelerate the cessation of milk production at dry off; and also the analysis of tissular factors involved in involution and regeneration after cabergoline administration to assure that mammary involution and regeneration are not compromised. Finally, on the last study we evaluated the tissular differences between PMC and MPC producing high or low levels of milk on apoptosis and senescence factors amongst others, to find differences that would suggest new research lines in order to find more specific therapies for each group.