The impact of overstocking and negative energy balance on quantitative measurement of non-typhoidal Salmonella in periparturient dairy cattle

Abstract

Stressful conditions in animal production facilities may exacerbate the fecal shedding and foodborne transmission of non-typhoidal Salmonella enterica subsp. enterica. Dairy cows are reservoirs of this zoonotic microorganism, and its prevalence has roughly doubled in the past decade on dairy farms in United States. Dairy cows are commonly overstocked at the feed bunk, and stressors placed on the animal prior to parturition may exacerbate Salmonella shedding. However, no studies have evaluated the impact of overstocking and metabolic stress on fecal concentrations of the pathogen. Therefore, we conducted a field trial with 120 multiparous dairy cows randomized into one of four treatment groups with different stocking densities at the feed bunk during the periparturient period as follows: US, understocked from −60 to −1 DRC; OS, overstocked from −60 to −1 DRC; USOS, understocked from −60 to −26 DRC/overstocked from −25 to −1 DRC; and OSUS, overstocked from −60 to −26 DRC/ understocked from −25 to −1 DRC. Fecal and blood samples were collected at four time points relative to calving. qPCR assays were used to quantify Salmonella invA gene and total bacterial community from fecal samples, and a subset of isolates recovered from fecal bacterial culture were characterized using pulsed field gel electrophoresis and serotyping. Serum non-esterified fatty acids (NEFA) were measured as a metabolic stress indicator using an immunoassay. Multivariable analyses were performed to test if changes in Salmonella concentrations were associated with stocking density, energy balance, or days relative to calving. From fecal isolates, three Salmonella serovars were identified, S. Cerro; Kentucky; Meleagridis. Concentrations of Salmonella increased as cows approached calving. Higher stocking densities at the feed bunk did not impact total bacterial community or NEFA; however, cows in the overstocked groups had higher Salmonella fecal concentrations. Further, cows with higher NEFA concentrations after calving had a higher likelihood of detection of Salmonella. Future farm interventions should aim to reduce environmental and metabolic stress during the periparturient period to decrease the dissemination of Salmonella to cattle, the environment, and humans.Las condiciones de estrés en las instalaciones de producción animal pueden exacerbar la excreción fecal y transmisión alimentaria de Salmonella enterica subsp. enterica no tifoidea. Las vacas lecheras Las vacas lecheras son reservorios de este microorganismo zoonótico, y su prevalencia se ha duplicado aproximadamente en la última década en las granjas lecheras de Estados Unidos. Las vacas lecheras suelen estar sobrecargadas en el comedero, y los factores de estrés a los que se somete al animal antes del parto pueden exacerbar exacerbar la difusión de Salmonella. Sin embargo, no hay estudios que hayan evaluado el impacto del exceso de carga y el estrés metabólico en las concentraciones fecales del patógeno. Por lo tanto, realizamos un ensayo de campo con 120 vacas lecheras multíparas distribuidas aleatoriamente en uno de los cuatro grupos de tratamiento de tratamiento con diferentes densidades de carga en el comedero durante el periodo periparto como sigue: US, infrapoblación de -60 a -1 RDC; OS, sobrepoblación de -60 a -1 RDC; USOS, infrapoblación de -60 a -26 RDC/sobrepoblación de -25 a -1 RDC; y OSUS, con exceso de existencias de -60 a -26 RDC/ infrautilizado de -25 a -1 RDC. Se recogieron muestras fecales y de sangre en cuatro puntos temporales relativos al parto. Se utilizaron ensayos qPCR para cuantificar el gen invA de Salmonella y la comunidad bacteriana total de las muestras fecales, y un subconjunto de aislados recuperados del cultivo bacteriano fecal se fecales se caracterizaron mediante electroforesis en gel de campo pulsado y serotipificación. Los ácidos grasos no esterificados Se midieron los ácidos grasos no esterificados (NEFA) en suero como indicador de estrés metabólico mediante un inmunoensayo. Se realizaron análisis multivariables para comprobar si los cambios en las concentraciones de Salmonella se asociaron con la densidad de población, el balance energético o los días relativos al parto. A partir de Se identificaron tres serovares de Salmonella a partir de los aislamientos fecales: S. Cerro, Kentucky y Meleagridis. Las concentraciones de Salmonella aumentaron a medida que las vacas se acercaban al parto. Una mayor densidad de densidades de población en el comedero no afectaron a la comunidad bacteriana total ni al NEFA; sin embargo Sin embargo, las vacas de los grupos con exceso de población presentaron mayores concentraciones fecales de Salmonella. Además las vacas con mayores concentraciones de NEFA después del parto tenían una mayor probabilidad de detección de Salmonella. En el futuro, las intervenciones en las explotaciones deberían tener como objetivo reducir el estrés ambiental y metabólico metabólico durante el periodo periparto para disminuir la diseminación de Salmonella al al ganado, al medio ambiente y a los seres humanos.