Evaluation of progress of the microbiota found in the vaginas of dairy cows during the transition period: Associations with uterine diseases

A eficiência reprodutiva é um parâmetro de extrema importância para a indústria moderna de leite, influenciando diretamente o desempenho econômico global das fazendas leiteiras. Aproximadamente metade da população de vacas leiteiras após o parto apresentam doenças uterinas, causando alterações do útero e ovário podendo levar a infertilidade, aumentando a possibilidade de descarte, gerando grande prejuízo econômico aos produtores leiteiros. Com o intuito de minimizar tais doenças e seus prejuízos, este trabalho teve como objeto avaliar a progressão da microbiota encontrada nas vaginas de vacas leiteiras Holandesas, durante o período de transição e as diferenças na composição bacteriana e carga bacteriana total (CBT) associada a doenças uterinas e fertilidade. Para tal, foram coletados uma swabs vaginais em duplicata de 573 vacas holandesas de uma fazenda leiteira comercial, nos dias -7, 0, 3 e 7 dias relativos ao parto. O presente estudo foi dividido em dois experimentos: No primeiro, foram selecionados swabs vaginais de 111 vacas. A microbiota foi caracterizada pelo sequenciamento do gene bacteriano 16S rRNA e a CBT foi determinada por PCR quantitativa em tempo real. Os fatores de risco relacionados com doença uterina foram Proteobacteria, Fusobacteria e Bacteroidetes. Vacas com retenção de placenta e vacas saudáveis apresentaram CBT similar no dia do parto, mas no D7, pós-parto, as vacas com a placenta retida demonstraram uma CBT significativamente maior, principalmente pela presença de grande quantidade de Fusobacteria e Bacteroidetes. Vacas diagnosticadas com metrite tiveram carga significativamente maior de Proteobactérias no D-7 e no D0 e maiores cargas estimadas de Fusobacteria no D3 e D7. Além disso, a carga de Bacteroidetes no D7 pós-parto foi maior para vacas diagnosticadas com endometrite aos 35 dias pós parto. Vacas que apresentaram febre no pós-parto, primíparas e que pariram gêmeos, também apresentaram maiores cargas de Fusobacteria e Bacteroidetes. Isso sugere que a composição da microbiota e 11 CBT estão associados à conhecidos fatores de risco para doenças uterina e falhas reprodutivas no periparto aumentando o risco de doenças uterinas e falhas reprodutivas incluindo número de partos, distocia e retenção de placenta. No segundo experimento, Swabs vaginais de 573 vacas leiteiras, foram coletadas de cada vaca nos seguintes pontos: 7, 0, 3, e 7 dias referentes ao parto, com o objetivo de monitorar o desenvolvimento da microbiota vaginal em um meio de cultura bacteriana cromogênico (Accumaster®), para identificação do desenvolvimento de patógenos Streptococcus spp., Staphylococcus spp. e bactérias Gram-negativas (Escherichia coli). Houve diferença no crescimento bacteriano para Sthaphyloccus spp em todos os dias relativos ao parto, para E.coli no D-7 e D7 e (p<0,05). A quantidade de animais com crescimento bacteriano para Sthaphyloccus spp e E.coli aumentou no parto e pós parto Foram fatores de risco para metrite a cetose (p< 0,001), parto gemelar (p<0,05), retenção de placenta e parto na maternidade (p< 0,001). Varios fatores de risco ligados a doenças e doenças uterinas foram significativamente diferentes para as vacas que apresentaram crescimento bacteriano para E.coli no pós parto.Reproductive efficiency is an extremely important parameter for the modern dairy industry, affecting the overall economic performance of dairy farms. Approximately half of the cows after childbirth present uterine diseases, causing changes in the uterus and ovary, leading to infertility, increasing the possibility of discarding, causing great economic harm to dairy farmers. The objective of this work was to evaluate the microbiota found in Holstein dairy cows during the transition period and the differences in bacterial composition and total bacterial load (CBT) associated with diseases and fertility. The present study was divided into two experiments: first, vaginal swabs from 111 Dutch cows from a commercial dairy farm were collected on days 7, 0, 3 and 7 days of delivery. The microbiota was characterized by the sequencing of the bacterial 16S rRNA gene and the CBT was determined by quantitative realtime PCR. The risk factors related to uterine disease were Proteobacteria, Fusobacteria and Bacteroidetes. Cows with retained placenta and healthy cows presented similar CBT on the day of calving, but in D7, postpartum cows with retained placenta demonstrated a significantly higher CBT, mainly due to the presence of large amounts of Fusobacteria and Bacteroidetes. Cows diagnosed with metritis had significantly higher burden of D-7 and D0 Proteobacteria and higher estimated Fusobacteria loads on D3 and D7. In addition, Bacteroidetes load in postpartum D7 was higher for cows diagnosed with endometritis at 35 days postpartum. Cows that presented postpartum fever, primiparous and who gave birth twins, also presented higher loads of Fusobacteria and Bacteroidetes. This suggests that the composition of the microbiota and CBT are associated with known risk factors for uterine diseases and peripartum reproductive failures, increasing the risk of uterine diseases and reproductive failures including number of deliveries, dystocia and retained placenta. In the second experiment, vaginal swabs from 573 dairy cows were collected from each cow at the following points: -7, 0, 3, and 7 days of delivery, with the objective of monitoring the development of the vaginal microbiota in a chromogenic culture medium (Accumaster®) to identify the development of pathogens (Streptococcus spp., Staphylococcus spp. And Gram-negative bacteria). (E. coli) on the D-7 and D7, and on the other hand, the presence of E. coli in E. coli (p <0.05). The number of animals with bacterial growth for Sthaphyloccus spp and E.coli increased at delivery and postpartum were risk factors for ketosis metritis (p <0.001), twin birth (p <0, 05), placenta retention and childbirth in the maternity ward (p <0.001). Several risk factors related to uterine diseases and diseases were significantly different for cows that presented bacterial growth for E. coli in the postpartum period