Water buffalo microbiota and immunity during infectious diseases

Abstract

La tesi té com a objectiu investigar la resposta immune dels búfals d’aigua (Bubalus bubalis) durant malalties infeccioses (per exemple, mastitis, brucel·losi i tuberculosi) i malalties de produccions, com malalties metabòliques relacionades amb el peripart o l’estrès. Tenint en compte la relació entre l’entorn microbià i el sistema immunitari, també s’ha identificat el contingut de la microbiota de llet. El sistema immunitari del búfalo d’aigua ha estat poc caracteritzat fins ara, per no parlar de la microbiota, que era desconeguda. Els búfals d’aigua són sensibles a les mateixes malalties que els remugants, com per exemple mastitis, tuberculosi, brucel·losi, però no es coneix l’impacte d’aquestes malalties sobre el sistema immune dels búfals. El búfal d’aigua presenta diferències anatòmiques (per exemple a la glàndula mamària i a nivell de la pell) i fisiològiques (malalties infeccioses i periparts) en comparació amb els remugants. Per tant, és evident que tant el sistema immune com la microbiota podrien presentar diverses diferències. A la meva tesi doctoral vaig tractar d’abordar algunes d’aquestes qüestions. En primer lloc, es va investigar la microbiota de llet dels búfals d’aigua en relació amb la mastitis. En segon lloc, l’avaluació de la resposta immune, en termes d’expressió gènica i miRNAs, es va tractar en animals afectats per brucel·losi i tuberculosi. Finalment, es va realitzar la caracterització del període de transició mesurant proteïnes de fase aguda per avaluar l’estat de la inflamació durant el període de transició.

El objetivo de la tesis es investigar la respuesta inmunitaria de los búfalos de agua (Bubalus bubalis) durante las enfermedades infecciosas (por ejemplo, mastitis, brucelosis y tuberculosis) y las enfermedades de producción, como las enfermedades metabólicas relacionadas con el periparto o el estrés. Debido a que el sistema inmunitario está relacionado con el entorno microbiano, también se ha caracterizado la composición de la microbiota de la leche. Hasta el momento, el sistema inmunitario del búfalo de agua no estaba bien caracterizado y la microbiota de la leche era desconocida. Aunque los búfalos sean sensibles a las mismas enfermedades que los rumiantes (como por ejemplo mastitis, tuberculosis, brucelosis), se desconoce el impacto de estas enfermedades en el sistema inmunitario de los búfalos. En comparación con los otros rumiantes, el búfalo de agua presenta diferencias anatómicas (por ejemplo, en la glándula mamaria y en la piel) y fisiológicas (enfermedades infecciosas y peripartos). Por lo tanto, es evidente que tanto el sistema inmune como la microbiota podrían presentar varias diferencias. En mi tesis doctoral, he abordado algunos de estos problemas. En primer lugar, se investigó la microbiota de leche de los búfalos de agua durante la enfermedad de la mastitis. En segundo lugar, se evaluó la respuesta inmunitaria en animales afectados por brucelosis y tuberculosis, mediante técnicas de expresión génica y miRNAs. Finalmente, se caracterizó el período de transición midiendo las proteínas de fase aguda para evaluar el estado de inflamación.

The thesis aims to investigate the immune response of water buffaloes (Bubalus bubalis) during infectious diseases (e.g. mastitis, brucellosis and tuberculosis) and productions diseases, such as peripartum related metabolic diseases or stress. Given the relationship between the microbial environment and the immune system, the microbiota content of milk has been identified as well. The immune system of water buffalo has been poorly addressed so far, not to mention the microbiota, which was unknown. Dairy water buffaloes are sensitive to the same diseases as dairy ruminants, such as for example mastitis, tuberculosis, brucellosis, but the impact of these diseases on water buffaloes’ immune system are unknown. Water buffalo presents anatomical (e.g. at mammary gland and skin level) and physiological (peripartum and infectious diseases) differences as compared to cow and other dairy ruminants. Therefore, it is evident that both the immune system and microbiota could present several differences. In my PhD thesis, I tried to address some of these issues. Firstly, the milk microbiota of water buffaloes was investigated in relation to mastitis disease. Secondly, the evaluation of the immune response, in terms of gene expression ad miRNAs, was carried out in animals affected by brucellosis and tuberculosis. Finally, the characterization of the transition period was performed measuring acute phase proteins to assess the inflammation status during the transition period.