La mastite bovina è un processo infiammatorio a carico del parenchima mammario e in base alla sintomatologia può manifestarsi in forma clinica, con segni evidenti, o subclinica, asintomatica. Quest'ultima, è dalle 15 alle 40 volte più frequente, rispetto a quella clinica, e per la sua natura silente incide negativamente sul settore lattiero caseario, influenzando sia la resa lattea che la sua attitudine alla caseificazione.
A tal fine, l'implementazione di strategie di gestione e sorveglianza è fondamentale per la tutela della filiera lattiero casearia. Il test di riferimento per la conferma dell'infezione batterica resta l'esame colturale del latte. In fase di screening invece, si ricorre a tecniche indirette tra cui la conta delle cellule somatiche totali e differenziali (Scc e Dscc), il California Mastitis Test (Cmt), la misurazione della conducibilità elettrica del latte (Ce) e l'analisi di biomarcatori ematici.
Con il progresso scientifico e tecnologico, recentemente è stato implementato l'utilizzo di approcci multi omici come strumento di identificazione di potenziali biomarcatori per la rilevazione precoce di mastite. L'obiettivo della ricerca è stato quello di migliorare la capacità di previsione del decorso della patologia, e di contribuire allo sviluppo di strategie terapeutiche mirate.
Partendo da un'indagine di prevalenza condotta sui patogeni più comuni, è stata selezionata un'azienda in Veneto caratterizzata dalla presenza contemporanea di due patogeni emergenti, coinvolti nell'insorgenza di mastite subclinica: Streptococcus agalactiae e Prototheca spp. Per quanto riguarda i fenotipi, tramite analisi batteriologiche è stato valutato lo stato di infezione degli animali e mediante l'immuno citofluorimetria è stata studiata la composizione delle popolazioni leucocitarie nel latte, confrontando animali negativi con soggetti positivi per i due patogeni di interesse.
Sui campioni di latte raccolti, sono state effettuate anche analisi molecolari multi omiche (epigenomica e trascrittomica), per esaminare la risposta dell'ospite all'infezione intrammamaria (Imi). In animali positivi per Prototheca spp la risposta immunitaria indotta risultava essere maggiormente di tipo adattativa cellulo mediata, con una prevalenza di linfociti T, volta a prevenire l'Imi; per S. agalactiae invece, è stata evidenziata come predominante una risposta immunitaria innata, caratterizzata da una maggiore presenza di cellule polimorfonucleate e macrofagi.
Per quanto riguarda i dati omici, generati mediante metodica Ngs, sono state derivate e utilizzate la matrice dei geni differenzialmente espressi per il trascrittoma e la matrice delle regioni differenzialmente metilate per l'epigenoma. I profili epigenomici e trascrittomici sono stati analizzati tramite un approccio bioinformatico integrativo, mediante l'algoritmo Data Integration Analysis for Biomarker discovery using Latent variable approaches for Omics studies (Diablo), con l'obiettivo di esplorare le relazioni esistenti fra tre categorie di variabili: Genes (geni differenzialmente espressi), Met (regioni differenzialmente metilate), Is (Immune System, popolazioni leucocitarie).
L'utilizzo di un approccio integrativo di system biology consente di indagare le complesse interazioni tra i livelli di regolazione molecolare, offrendo una visione integrata dei meccanismi biologici coinvolti nella determinazione del fenotipo. Inoltre, questa metodologia permette di individuare potenziali biomarcatori informativi, utili per lo sviluppo di modelli predittivi accurati per la rilevazione della patologia nella sua forma subclinica.
L'immagine sotto rappresenta la matrice di co variazione tra i diversi dataset, generate mediante Diablo. Il livello di co variazione tra le categorie di variabili è espresso da valori compresi fra 0 e 1.
Un valore prossimo a 1, come quello osservato tra le categorie Genes e Met (r=0.92), riflette una relazione stretta tra i due insiemi di dati e suggerisce un'elevata capacità combinata nel discriminare lo stato di infezione dell'animale, con una netta separazione fra bovine sane (rosa) e malate (blu).
Matrice di covariazione fra le categorie di variabili: Genes, Met (methylated regions), Is (immune system)
(Fonte: Giulia Secchi)
In conclusione, l'analisi integrata ha dimostrato, come atteso, l'esistenza di una forte relazione tra il trascrittoma e il metiloma e moderata tra i dati molecolari e le popolazioni leucocitarie.
Le variabili più informative potrebbero costituire indicatori predittivi per lo screening e la rilevazione precoce delle infezioni intramammarie subcliniche, previa validazione su una popolazione più ampia.
L'implementazione di strategie preventive potrebbe ridurre l'incidenza della mastite, con ricadute positive sia in termini di contenimento delle perdite economiche, sia per il miglioramento del benessere animale all'interno degli allevamenti.
Giulia Secchi, categoria "Innovazione varietale e genomica"
(Fonte: Giulia Secchi)
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A cura di Giulia Secchi
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