Kan avla för bättre förmåga att tillfriskna från juverinflammation?

Målet med denna studie var att förbättra avelsvärderingen av juverhälsa genom att introducera metoder och modeller som kan använda information från sjukdomens hela utveckling, både insjuknande och tillfrisknande. Vi har genomfört fyra studier som är presenterade i fyra vetenskapliga artiklar. I artikel 1 utfördes omfattande simuleringsanalyser för att utveckla en bivariat modell för simultan skattning av avelsvärder för såväl mottaglighet för som tillfrisknande från mastit. Fall av mastit, klassificerade genom celltal, simulerades och en modell med övergångssannolikkheter användes för att definiera de önskade egenskaperna: en från frisk till sjuk (HD, definition av mottaglighet för mastit) och en annan från sjuk till frisk (DH, definition av tillfrisknande från mastis). Egenskaperna blev analyserade med en bivariat, tröskeltjurmodell med hjälp av Bayesianska statistiska funktioner. Arvbarheten för HD sammanföll med det simulerade sanna värdet (0.039). Däremot var arvbarheten för DH lite överskattad. Detta kan möjligtvis förklaras med att tillfrisknande bara kan observeras om en ko fått mastit, vilket begränsar antalet observationer för DH. Den genomsnittliga genetiska korrelationen mellan HD och DH avvek med -0.055, 0.005 och 0.008 från de simulerade värdena på 0.0, 0.2, och -0.2. Studien visade att båda egenskaperna kan modelleras simultant och att simulerade korrelationer kan bli korrekt skattade.

I artikel 2 vidareutvecklades modellen med en tidsfunktion och flera systematiska effekter och den användes sedan på data från danska holsteinkor som mjölkades i automatiska mjölkningssystem utrustade med enheter för automatisk mätning av celltal. Mätningarna blev omvandlade till ”ökad mastitrisk”, en kontinuerlig variabel på en skala från noll till ett. Värden över 0.6 antogs indikera att en ko hade mastit. Precis som i artikel 1 blev sjuka och friska tillstånd omvandlade till HD och DH. I tillägg till den bivariata, tröskeltjurmodellen analyserades egenskaperna också med en tröskeldjurmodell i jämförande syfte. Arvbarheterna (0.06 till 0.08) var i samma storleksordning för alla modeller och egenskaper. Den genetiska korrelationen mellan egenskaperna var -0.83. Resultaten indikerar förekomsten av en genetisk komponent för båda egenskaperna samt en stark genetisk korrelation mellan dem, som innebär att kor som är mer benägna att insjukna också har svårare att bli friska. I artikel 3 utfördes en GWAS studie (genome-wide association study) för att hitta positioner i genomet som påverkar HD och/eller DH. Fenotypiska statistiska analyser utfördes för att korrigera fenotyperna för olika systematiska och slumpmässiga effekter. Efter kvalitetskontroll återstod 39378 autosoma SNP-markörer (single nucleotide polymorphism) som användes för associationsanalysen. Enkel SNP-regressionsanalys utfördes och substitutionseffekter för varje enskild SNP testades för signifikans med hjälp av t-test. I motsats till de observerade höga negativa korrelationerna (i artikel 2) blev associationssignalerna lokaliserade på olika platser. Detta indikerar snarare att egenskaperna kan vara reglerade av olika gener. Många av SNP-varianterna associerade med HD eller DH är lokaliserade i eller mycket nära gener som är kända för sin påverkan på immunsystemet. Gener involverade i lymfocytutveckling (t.ex. MAST3 och STAB2) respektive gener involverade i makrofagrekrytering och reglering av inflammation (PDGFD och PTX3) föreslogs som möjliga kausala gener för HD och DH. Emellertid ger egenskapernas komplexitet utslag i bristen på starka associationssignaler vilket indikerar att åtskilliga gener med liten effekt kan vara involverade i sjukdomens båda riktningar (HD och DH). I artikel 4 använde vi en mer dynamisk hälsoklassificering som tar hänsyn till graden av infektion. Betydande genetisk variantion påvisades för benägenheten att ko befann i en viss hälsoklass under lång tid, medan variationen i hälsoklasser definierade för korta perioder och plötsliga ändringar (t.ex. akut mastit) mest kunde förklaras av miljömässiga faktorer. Även om mottaglighet för och tillfrisknande från mastit är starkt negativt korrelerade så är tillfrisknandet påverkat av gener i samma grad som mottagligheten och därmed kan tillfrisknande introduceras som en ny egenskap för genetisk selektion.

Modellering och analyser av genetiken bakom tillfrisknandet kan vara särskilt fördelaktigt i situationer med hög incidens av mastit. Om denna nya modelleringsansats införs, kan den förbättra avelsvärderingen av mastit genom sin förmåga att tillvarata såväl tidsberoende som utökad information från tillfrisknandet i modeller och analyser.