TRANSFERENCIA DE INMUNIDAD PASIVA EN BECERRAS HOLSTEIN ALIMENTADAS CON CALOSTRO PASTEURIZADO

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1 TRANSFERENCIA DE INMUNIDAD PASIVA EN BECERRAS HOLSTEIN ALIMENTADAS CON CALOSTRO PASTEURIZADO Transfer of Passive Immunity to Calves Holstein Fed to Pasteurized Colostrum Ramiro González Avalos 1, José González Avalos 2, Blanca Patricia Peña Revuelta 3, José Luis Reyes Carrillo 1, Pedro Antonio Robles Trillo 1* 1 Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro-Unidad Laguna, Postgrado en Ciencias Agropecuarias, carretera a Santa Fe y Periférico, Torreón, Coahuila, México. * parobles58@gmail.com 2 Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Tulancingo, Hidalgo, México. 3 Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo Coahuila, México. RESUMEN La transferencia de inmunidad pasiva a través del calostro materno, el cual debe de contener una baja carga microbiana, es primordial para la salud y supervivencia de las becerras en las primeras semanas de vida. El objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto del suministro en cantidad y número de tomas de calostro pasteurizado sobre la transferencia de inmunidad pasiva hacia las becerras lecheras Holstein Friesian. En este estudio se aplicaron análisis de varianza y pruebas de los rangos con signo de Wilcoxon. Se seleccionaron 90 becerras de manera aleatoria, se formaron tres grupos con 30 becerras cada uno; los tratamientos aplicados consistieron en dos, cuatro y seis tomas de calostro suministrando 2 L toma -1. El calostro aplicado se colectó del primer ordeño post-parto de vacas Holstein Friesan, inmediatamente después a la colecta, se pasteurizó a una temperatura de 60 C por 60 min, en un pasteurizador comercial en lotes de 40 L. Se determinó la proteína sérica como variable para estimar la transferencia de inmunidad. El análisis microbiológico de las muestras de calostro consistió en el recuento de coliformes totales (CT) y coliformes fecales (CF) por duplicado. La pasteurización disminuyó los CT y CF a una P < No existió diferencia entre el número de tomas sobre la transferencia de inmunidad pasiva. La pasteurización de calostro bovino a 60 C por 60 min redujo la cantidad de bacterias presentes en el calostro sin afectar la transferencia de inmunidad. Palabras clave: bacteria, calidad, inmunoglobulina, lactancia inicial. SUMMARY The transfer of passive immunity via the colostrum, that must contain a low bacterial load, is essential to the health and survival of calves in the first weeks of life. The aim of this study was to determine the effect of supply in quantity and number of shots of pasteurized colostrums on passive transfer to Holstein Friesian dairy calves. In this study we applied analysis of variance and tests of Wilcoxon signed ranks. 90 calves were selected at random, were formed three groups, 30 calves each, the treatments consisted of the number of feedings of colostrums offered: two, four and six, respectively, were provided 2 L application -1. Colostrum used was collected from the first milking postpartum Holstein Friesian cows. Immediately after the collection, the density was determined and was pasteurized at a temperature of 60 C for 60 min, in a commercial pasteurizer; in batches of 40 L. Serum protein was determined as a variable to estimate the transfer of immunity. Microbiological testing of colostrums samples consisted in the count of TC and FC in duplicate. Pasteurization decreased TC and CF, P < No significant difference between treatments in the passive transfer of immunity was found. Bovine colostrums pasteurization at 60 C for 60 min decreased the amount of bacteria present in colostrum without affecting the transfer of immunity. Key words: bacteria, early lactation, immunoglobulin, quality. INTRODUCCIÓN El calostro es la primera fuente de elementos nutritivos para las becerras después del nacimiento, es además una fuente importante de inmunoglobulinas (Ig) o anticuerpos, cuya absorción es esencial para protegerlas contra infecciones entéricas, las cuáles son la razón principal de mortalidad durante las primeras semanas de vida (Wells et al., 1996). Aparte de las Ig, el calostro bovino contiene altas concentraciones de vitaminas, factores de crecimiento, antimicrobianos no específicos y otros compuestos bio-activos; los cuales contribuyen a su composi- 1

2 VOLUMEN 14 NÚMERO ción única (Playford et al., 2000). A pesar de que los factores inmunológicos presentes en el calostro son de vital importancia para una adecuada salud y un apropiado desarrollo de las becerras, la contaminación bacteriana puede contrarrestar dichos beneficios. Los especialistas recomiendan para la alimentación con calostro fresco que éste contenga menos de 100,000 UFC ml -1 de bacterias totales y menos de 10,000 UFC ml -1 de coliformes totales (McGuirk y Collins, 2004). El conteo promedio de bacterias en el calostro suministrado en establos comerciales con frecuencia es muy superior a este punto de referencia (Johnson et al., 2007; Swan et al., 2007). La pasteurización puede servir como un método efectivo y práctico para reducir la cantidad de bacterias presentes en el calostro y disminuir así la exposición de patógenos a las becerras recién nacidas. Sin embargo, se requiere llevar a cabo más investigaciones que incluyan diferentes volúmenes de calostro, de tiempos de pasteurización y de temperaturas con el propósito de determinar la mejor combinación de estos factores, buscando una mínima reducción de Ig. Por otra parte, es importante estudiar el efecto de la pasteurización del calostro sobre la transferencia de inmunidad pasiva, sobre la salud y crecimiento de los animales (Elizondo-Salazar y Heinrichs, 2008). Elizondo-Salazar y Heinrichs (2009), mencionan que la alimentación con calostro es un paso crítico para elevar la salud de las becerras debido a la fisiología y metabolismo de la especie bovina. La placenta del bovino es de tipo epiteliocorial, esta circunstancia impide la transferencia de Ig al feto durante la gestación; en consecuencia, el becerro nace sin estas en la sangre lo que lo hace casi completamente dependiente de la absorción de Ig del calostro materno después del nacimiento. Para lograr el éxito de la transferencia pasiva, la becerra debe consumir una concentración suficiente de Ig del calostro de primera calidad y luego ser capaz de absorber con éxito una cantidad suficiente de estas moléculas en su plasma sanguíneo (Godden, 2008). La falla en la transferencia pasiva (FPT) ha sido vinculada con el incremento de morbilidad, mortalidad y una reducción en la tasa de crecimiento de las becerras. La FPT ocurre cuando la becerra no absorbe una adecuada cantidad de Ig, e incluso cuando las becerras que recibieron su alimentación temprana con gran cantidad de calostro y alta concentración de Ig, presentan considerable variabilidad en los niveles de transferencia pasiva (Haines y Godden, 2011). Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto del suministro en cantidad y número de tomas de calostro pasteurizado, sobre la transferencia de inmunidad pasiva hacia las becerras lecheras Holstein Friesian. MATERIALES Y MÉTODOS El estudio se realizó del 20 de octubre de 2011 al 30 de marzo de 2012 en un establo del municipio de Francisco I. Madero en el Estado de Coahuila; éste se encuentra localizado en la región semi-desértica del norte de México a una altura de 1100 msnm, entre los paralelos y de latitud norte y los meridianos y de longitud oeste (INEGI, 2009). Se utilizó el calostro de primer ordeño de vacas Holstein Friesian dentro de las primeras 12 h después del parto. Inmediatamente después de la colecta, se determinó la densidad de este producto, utilizando un calostrómetro (Biogenics Inc., Mapleton, Or., USA ) a una temperatura de 22 C al momento de la medición. El calostro con densidad 50 mg ml -1 de Ig se combinó hasta acumular la cantidad de 40 L (un lote), se pasteurizaron cinco lotes a una temperatura de 60 C por 60 min en un pasteurizador comercial (Dairytech, Inc., Windsor, Colorado USA ). Después de pasteurizado, el calostro se colocó en bolsas de plástico Ziploc de 26,8 x 27,3 cm (dos L por bolsa) y se congeló a -20 C. El análisis microbiológico por duplicado de las muestras de calostro consistió en el recuento de CT y CF de acuerdo a la NOM-113-SSA (Secretaría de Salud, 1994). La búsqueda y aislamiento de los microorganismos patógenos de interés sanitario, se llevó acabo de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-184-SSA (Secretaría de Salud, 2002) que incluye las determinaciones para leche, fórmula láctea y producto lácteo combinado. Especificaciones sanitarias como referencia. Para observar el efecto de la transferencia de inmunidad pasiva se seleccionaron 90 becerras de manera aleatoria, las cuales fueron separadas de la madre al nacimiento y alojadas individualmente en jaulas de madera previamente lavadas y desinfectadas. Los tratamientos de tomas de calostro pasteurizado quedaron como sigue: A: dos tomas, B: cuatro tomas y C: seis tomas. En los tres tratamientos la primera toma se realizó durante las primeras dos h de vida, la segunda de cuatro a siete h posteriores a la primera y a los tratamientos B y C se les proporcionó el resto de las tomas cada 12 h. Se suministraron 2 L toma -1. Cada tratamiento constó de 30 repeticiones considerando cada becerra como una unidad experimental. Entre las 24 y 48 h de vida se obtuvo una muestra de sangre de la vena yugular, 5.0 ml de cada becerra en tubos Vacutainer la cual se dejó coagular a temperatura ambiente hasta la separación del suero. La lectura en un refractómetro (Vet 360, Reichert Inc. ) del suero (g dl -1 de proteína sérica) se empleó como variable de la transferencia de inmunidad pasiva hacia las becerras. Se considera >5.5 g dl -1, una transferencia exitosa de inmunidad pasiva; 5.0 a 5.4 g dl -1, una transferencia medianamente exitosa y < 5.0 g dl -1, una transferencia incompleta de inmunidad pasiva (Quigley, 2001). 2

3 PRODUCCIÓNPECUARIA Análisis estadístico El análisis estadístico de la concentración de proteína sérica se realizó mediante un análisis de varianza y la comparación de medias se realizó mediante la prueba de Tukey. El análisis estadístico para los coliformes se realizó mediante pruebas de los rangos con signo de Wilcoxon, ambos análisis se ejecutaron utilizando el paquete estadístico de Olivares-Sáenz (2012). Se empleó el valor de P < 0.05 para considerar diferencia estadística. RESULTADOS Los resultados del presente trabajo muestran que la pasteurización del calostro a 60 C por 60 min redujo significativamente la carga bacteriana (Cuadro 1). Las bacterias identificadas en el calostro antes de la pasteurización fueron de Escherichia coli genérica y posterior al pasteurizado, no se observó desarrollo de colonias de dicha bacteria. Cuadro 1. Carga bacteriana en muestras de calostro antes y después de la pasteurización. Adicionalmente, los resultados obtenidos para la transferencia pasiva de inmunidad, entre los tres grupos; dos, cuatro y seis tomas de calostro respectivamente (Cuadro 2), no presentaron diferencias estadísticas (P > 0.05), entre los tratamientos. Cuadro 2. Porcentaje de transferencia pasiva (proteína sérica 5.5 g dl -1 ) en becerras Holstein alimentadas con calostro pasteurizado. Así mismo, aún y cuando el consumo de calostro fue mayor en los tratamientos de cuatro y seis tomas (Cuadro 3), en los resultados de proteína sérica de los animales muestreados, no existió diferencia estadística entre tratamientos (P > 0.05), además, las titulaciones de proteína en suero sanguíneo oscilaron entre 4 y 8.2 g dl -1 (Cuadro 4). Cuadro 3. Proteína sérica en suero sanguíneo (g dl -1 ) en becerras Holstein alimentadas con calostro pasteurizado. 3

4 VOLUMEN 14 NÚMERO Cuadro 4. Distribución de proteína sérica en suero sanguíneo (g dl -1 ) en becerras Holstein alimentadas con calostro pasteurizado. DISCUSIÓN Diversos estudios han demostrado, que la pasteurización de calostro bovino, a temperaturas y tiempos usados convencionalmente para leche de consumo humano, pueden reducir o eliminar importantes patógenos bacterianos como Salmonella spp., Mycoplasma spp. Mycobacteriumavium ssp., y paratuberculosis (Stabel, 2001). Green et al. (2003), mencionan que el calostro bovino puede ser satisfactoriamente pasteurizado usando ya sea un pasteurizador comercial tipo bache (63 ºC por 30 min) o un sistema de alta temperatura corto tiempo (72 ºC por 15 s) para eliminar importantes patógenos bacterianos incluyendo Salmonella spp., Listeria monocytogenes y E. coli O157:H7. En el presente estudio se pasteurizó el calostro a 60 C por 60 min; los resultados obtenidos fueron similares a los observados en otros estudios, donde se ha pasteurizado calostro a igual temperatura y por igual período de tiempo; se observó que se eliminaron o redujeron significativamente los patógenos, incluyendo, Escherichia coli y también los recuentos de coliformes totales y coliformes fecales. Además, las concentraciones de Ig del calostro ( 50 mg ml -1 ) se mantuvieron (Johnson et al., 2007; Elizondo Salazar y Heinrichs, 2009; Elizondo-Salazar et al., 2010; Donahue et al., 2012; Godden et al., 2012). La calidad del calostro está en función con la concentración de Ig; es decir, a mayor cantidad de Ig será mayor la calidad del calostro. El calostro de alta calidad tiene una concentración de Ig > 50 g L -1 (McGuirk y Collins, 2004). La medición de la proteína sérica en suero mediante el refractómetro como estimación de la concentración de inmunoglobulina en suero es una prueba sencilla para evaluar la transferencia de inmunidad pasiva. McGuirk y Collins (2004), sugieren que una meta sería 80% de las becerras sometidas a la prueba con él refractómetro alcancen o superen el punto de referencia (5.5 g dl -1 ) de proteína sérica. El principal factor que afecta la eficiencia de absorción de Ig es la edad de la becerra al momento de la alimentación. La eficiencia de transferencia de Ig a través del epitelio intestinal es óptima en las primeras cuatro h después del parto, pero después de seis h se produce un descenso progresivo de la eficiencia de absorción de Ig con el tiempo (Besser et al., 1985). En el presente experimento no se observó diferencia significativa en la transferencia de inmunidad entre tratamientos, 6.16 g dl -1 promedio, este resultado se puede asociar al consumo de las dos primeras tomas de calostro, éstas se suministraron durante las primeras seis h de vida de las becerras, obteniendo así una mayor eficiencia de absorción de Ig. Johnson et al. (2007), observaron 6.3 g dl -1 en becerras de 48 h de vida después de haber suministrado 3.8 L de calostro pasteurizado, las mismas fueron alimentadas dentro de la primera y segunda h de vida. La absorción de una cantidad adecuada de Ig, a partir del calostro, es esencial para que las becerras puedan obtener inmunidad pasiva. Para que se obtenga una absorción adecuada de Ig, se requiere que la becerra sea capaz de absorber Ig del calostro lo cual dependerá del período de tiempo que transcurre entre el nacimiento y el suministro de este producto y que la becerra consuma una cantidad suficiente de Ig, lo cual está determinado por la concentración de Ig en el calostro y la cantidad consumida (Stott y Fellah, 1983; Jaster, 2005). En relación a las becerras a las que se les suministraron cuatro y seis tomas de calostro en el presente experimento, éstas no obtuvieron una mayor transferencia de inmunidad; cabe mencionar que las últimas tomas recibidas fueron después de las 24 h de vida. Elizondo-Salazar y Heinrichs (2008), mencionan que la transferencia efectiva de inmunidad vía ingestión, también depende de la habilidad del recién nacido para beber el calostro y para asimilar las Ig ingeridas. Las becerras son capaces de absorber las Ig del calostro por un tiempo limitado después del nacimiento, después de las 24 horas de vida, la absorción es escasa. Los resultados observados en el presente experimento, en relación a la carga de bacterias en el calostro después del proceso de pasteurización, nos indican una reducción significativa en el número de bacterias presentes en el mismo, esta disminución puede influir en una mayor absorción de Ig. Las bacterias presentes en el calostro pueden unirse a los receptores no específicos en los enterocitos de becerras recién nacidas, por lo tanto la reducción del número de receptores disponibles para la absorción de Ig disminuye (Staley y Bush, 1985). Además, se pueden unir a las Ig libres en el lumen intestinal o bloquear directamente la entrada y el transporte de las moléculas de Ig a través de las células epiteliales intestinales, interfiriendo por 4

5 PRODUCCIÓNPECUARIA tanto en la absorción pasiva de Ig del calostro (James et al., 1981). Una posible explicación para el aumento de transferencia de inmunidad pasiva y de Ig, en becerras que consumen calostro pasteurizado; es la falta de interferencia bacteriana en los receptores que son los responsables de la absorción de Ig (Elizondo-Salazar y Heinrichs, 2009). Este efecto se demostró en un estudio controlado donde se alimentaron becerras recién nacidas con 3.8 L de calostro pasteurizado a 60 C por 60 min o 3.8 L de calostro crudo. Con cuentas bacterianas geométricas totales en los dos grupos, 813 UFC ml -1 o 40,738 UFC ml -1, respectivamente. A pesar de que el volumen, el tiempo y la calidad del calostro suministrado no eran diferentes, las becerras alimentadas con calostro pasteurizado presentaron niveles de Ig en suero significativamente mayores a las 24 horas de edad (22.3 mg ml -1 ) vs becerras alimentados con calostro crudo (18.1 mg ml -1 ). Johnson et al. (2007), tienen la hipótesis de que esta mejora puede ser debida a una reducción de la interferencia bacteriana en la absorción de Ig en el intestino, dando como resultado una mayor eficiencia en la absorción de IgG en becerras alimentadas con calostro 35 % pasteurizado vs 27 % crudo. En el presente trabajo no se estudió el efecto que tiene el proceso de pasteurización sobre los componentes bio-activos presentes en el calostro por ello una consideración para futuros estudios sería conocer el efecto que tiene la pasteurización sobre la viabilidad de los leucocitos. Koewler et al. (2010), observaron que la pasteurización de calostro, usando un modelo prototipo de pasteurizador, provocó una disminución significativa de la viabilidad de leucocitos presentes en el calostro. Sin embargo, la investigación no se ha realizado utilizando pasteurizadores comerciales, disponibles en los establos. Se necesita investigación adicional para conocer el efecto del tratamiento térmico sobre los leucocitos, del calostro, así como para investigar el papel y la importancia clínica de estas células en las becerras. Además, los componentes bioactivos del calostro con actividad antimicrobiana (lactoferrina, lisozima y lactoperoxidasa) representan solamente una fracción menor de las proteínas de la leche y tienen un importante rol como primera línea de defensa; además, participan directa e indirectamente en actividades antimicrobianas y otras importantes funciones fisiológicas como promotoras de salud. Por lo tanto, es necesario conocer el efecto de la pasteurización sobre las diferentes clases de proteínas y su significancia clínica en las becerras (Zagorska y Ciprovica, 2012). Para tener éxito en la pasteurización del calostro y la transferencia exitosa de inmunidad se requiere la adhesión a protocolos estrictos de manejo. Los factores importantes incluyen el control preciso de la temperatura, para impedir las fluctuaciones de la temperatura más de 1 C por encima de la meta de 60 C, para evitar la excesiva pérdida de Ig; calentamiento y enfriamiento rápido del calostro antes y después de la fase de pasteurización; agitación constante durante el proceso del calentamiento y la fase de enfriamiento. Sin embargo, la higiene en el ordeño, en el almacenamiento y alimentación del calostro son el primer punto de control para impedir un excesivo crecimiento bacteriano. Suministre el calostro a las becerras en cantidad y calidad inmediatamente después del nacimiento. CONCLUSIONES Bajo las condiciones en las cuales se desarrolló el experimento, la pasteurización de calostro bovino a 60 C por 60 minutos redujo la cantidad de bacterias presentes en el calostro sin afectar la transferencia de inmunidad pasiva. Así mismo, la cantidad de calostro suministrada con cuatro tomas, dos de ellas dentro de las primeras seis horas de vida, sugieren una transferencia de inmunidad pasiva más exitosa hacia las becerras. AGRADECIMIENTOS Al Ing. Mario A. Valdés Berlanga y familia, por las facilidades prestadas para la realización de la presente investigación. LITERATURA CITADA Besser, T. E., A. E. Garmedia, T. C. McGuire, and C. C. Gay Effect of colostral immunoglobulin G 1 and immunoglobulin M concentrations on immunoglobulin absorption in calves. J Dairy Sci. 68: Donahue, M., S. M. Godden, R. Bey, S. Wells, J. M. Oakes, S. Sreevatsan, J. Stabel, and J. Fetrow Heat treatment of colostrum on commercial dairy farms decreases colostrum microbial counts while maintaining colostrum immunoglobulin G concentrations. J. Dairy Sci. 95: Elizondo-Salazar, J. A. and A. J.Heinrichs Review: Heat treating bovine colostrum. The Professional Animal Scientist. 24: Elizondo-Salazar, J. A. and A. J. 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6 VOLUMEN 14 NÚMERO Green, L, S. M. Godden, and J. Feirtag Effect of batch and high temperature-short time pasteurization on immunoglobulin G concentrations in colostrum. J. Dairy Sci. 86(Suppl. 1):246. (Abstr.). Haines, D. M. and S. M. Godden Short communication: Improving passive transfer of immunoglobulins in calves. III. Effect of artificial mothering. J. Dairy Sci. 94: Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) Prontuario de información geográfica municipal de los Estados Unidos Mexicanos. Francisco I. Madero, Coahuila de Zaragoza. Clave geoestadística James, R. E., C. E. Polan, and K. A. Cummins Influence of administered indigenous microorganisms on uptake of [iodine-125] gamma-globulin in vivo by intestinal segments of neonatal calves. J Dairy Sci. 64: Jaster, E. H Evaluation of quality, quantity, and timing of colostrum feeding on immunoglobulin G1 absorption in Jersey calves. J. Dairy Sci. 88: Johnson, J. L., S. M. Godden, T. Molitor, T. Ames, and D. Hagman Effects of feeding heat-treated colostrum on passive transfer of immune and nutritional parameters in neonatal dairy calves. J. Dairy Sci. 90: Koewler, N., S. Godden, M. Bandrick, T. Molitor, P. Rapnicki, R. Bey, and D. Haines Heat-treatment of bovine colostrum decreases maternal leukocyte viability. pp In Proc. Annu. Mtg. MN Dairy Health Management Conference, St. Paul, MN. University of Minnesota College of Veterinary Medicine, St. Paul. McGuirk, S. M. and M. Collins Managing the production, storage and delivery of colostrum. Vet Clin North Am Food Anim Pract. 20(3): Olivares-Sáenz, E Paquete de diseños experimentales. FAUANL. Versión 1.1. Facultad de Agronomía Universidad Autónoma de Nuevo León. Marín, N. L., México. Playford, R. J., C. E. Macdonald, and W. S. Johnson Colostrum and milk derived peptide growth factors for the treatment of gastrointestinal disorders. Am. J. Clin. Nutr. 72:5-14. Quigley, J Calf Note #39. Using a refractometer [en línea].< > [Consulta: 23 de febrero de 2013] Secretaría de Salud Norma Oficial Mexicana NOM- 113-SSA1-1994, Bienes y Servicios. Método para la cuenta de microorganismos coliformes totales en placa [en línea].< nom/113ssa14.html>[consulta: 12 de enero de 2013] Secretaría de Salud Norma Oficial Mexicana NOM- 184-SSA1-2002, Productos y servicios. Leche, fórmula láctea y producto lácteo combinado. Especificaciones sanitarias [en línea].< nom/184ssa12.html>[consulta: 12 de enero de 2013] Stabel, J. R On-Farm batch pasteurization destroys Mycobacterium paratuberculosis in waste milk. J. Dairy Sci. 84: Staley, T. E. and L. J. Bush Receptor mechanisms of the neonatal intestine and their relationship to immunoglobulin absorption and disease. J. Dairy Sci. 68: Stott, G. H. and A. Fellah Colostralimmunoglubulin absorption linearly related to concentration for calves. J. Dairy Sci. 66: Swan, H., S. Godden, R. Bey, S. Wells, J. Fetrow, and H. Chester-Jones Passive transfer of immunoglobulin G and preweaning health in Holstein calves fed a commercial colostrum replacer. J. Dairy Sci. 90: Wells, S. J., D. A. Dargatz, and S. L. Ott Factors associated with mortality to 21 days of life in dairy heifers in the United States. Prev. Vet. Med. 29: Zagorska, J. and I. Ciprovica The influence of heat treatment on antimicrobial proteins in milk. World Academy of Science. Engineering and Technology. 64: