Association of BoLA-DRB3 and TLR4 alleles with subclinical mastitis in cattle from Colombia
Authors: Ramírez Nicolás F , Montoya Alba , Cerón-Muñoz Mario F , Villar David , Palacio Luis G 
Published: August 2024

Summary   Background: molecular markers for genetic resistance can be used to control mastitis in dairy cattle. The Major Histocompatibility Complex and the Toll-like receptor 4 (TLR4) are two promising genes that warrant investigation. Objective: to identify associations between genotypes of BoLA-DRB3 locus and T4CRBR2 fragment and subclinical mastitis (SM). Methods: 996 lactating cows from 32 herds comprising Holstein (80%), Holstein x Jersey cross (12.5%), and other crosses (7.5%) were evaluated monthly during two years, diagnosed for SM and genotyped for the second exon of BoLA DRB3 and the TLR4 coreceptor-binding region 2 (T4CRBR2) using a Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism technique (PCR-RFLP). The association between candidate alleles and subclinical mastitis was measured by logistic regression. Results: the most frequently observed alleles for BoLA-DRB3 were DRB3.2 *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3, and *15, accounting for 58.9% of the population. Frequencies for T4CRBR2 alleles A and B were 0.352 and 0.647, respectively. Based on 57,408 observations during the period, the mean SM prevalence was 16.2% (95% CI 13.0 and 19.4) per udder quarter and 37.6% (95% CI 32.1 and 43.2) per cow. The predominant microorganisms isolated from SM quarters were Streptococcus agalactiae and Coagulase-Negative Staphylococci (CNS). Allele DRB3.2 *23 was associated with SM occurrence and CNS infection. No alleles were associated with Streptococcus agalactiae infection. Allele *mbb was associated with occurrence of CNS infection and alleles *jba and *15 were associated with resistance to CNS infection.  No significant relationship between T4CRBR2 and SM was observed. Conclusion: DRB3.2 gen may play an important role in the occurrence of SM and certain alleles may confer resistance to specific pathogens. Key words: genetic markers, mammary gland, marker-assisted selection.   Resumen Antecedentes: los marcadores moleculares genéticos de resistencia para mastitis bovina son una herramienta para el control de la enfermedad en rebaños lecheros. Los genes del Complejo Mayor de Histocompatibilidad y el Receptor tipo Toll 4 (TLR4) son dos genes candidatos promisorios que justifica investigar. Objetivo: identificar asociaciones entre los genotipos del locus BoLA-DRB3 y del fragmento T4CRBR2 con la ocurrencia de mastitis subclínica. Métodos: 996 vacas lactantes de 32 hatos de las razas Holstein (80%), Holstein x Jersey (12,5%) y otros cruces (7,5%), fueron visitadas mensualmente por dos años, diagnosticadas para mastitis subclínica y genotipificadas para el segundo exón del DRB3 y para la región 2 de unión al correceptor del TLR4 (T4CRBR2) por medio de las técnicas de Reacción en cadena de la polimerasa y de Longitud del polimorfismo del fragmento de restricción (PCR-RFLP). La asociación entre los alelos candidatos y la mastitis subclínica se midió por regresión logística. Resultados: los alelos más frecuentes para el DRB3.2 fueron *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3 y *15, que suman el 58,9% del total en la población. Las frecuencias para los alelos A y B del T4CRBR2 fueron de 0,352 y 0,647, respectivamente. Basados en 57.408 observaciones, la prevalencia de MS a nivel de cuarto fue 16,2% (95% IC 13,0 y 19,4) y a nivel de vaca fue de 37,6% (95% IC 32,1 y 43,2). Los microorganismos más frecuentes fueron Streptococcus agalactiae y Estafilococo Coagulasa Negativo (ECN). El alelo DRB3.2 *23 fue el más asociado con la ocurrencia de MS y con la infección por ECN. No se hallaron alelos asociados a infección con mastitis por Streptococcus agalactiae. Con respecto a la infección por ECN, el *mbb se asoció con la ocurrencia y los alelos *jba y *15 se asociaron con resistencia. No se observó asociación entre T4CRBR2 y MS. Conclusión: el gen DRB3.2 puede jugar un papel importante en la presencia de MS y ciertos alelos pueden conferir resistencia a patógenos específicos. Palabras clave: glándula mamaria, marcadores genéticos, selección asistida por marcadores.   Resumo Antecedentes: o uso de marcadores moleculares de resistência para mastites permite controlar esta doença em rebanhos leiteiros. Os genes Toll Like Receptor 4 (TLR4) e o Complexo Mayor de Histocompatibilidade são dois genes candidatos promissórios que justifica pesquisar. Objetivo: identificar associações entre genótipos do locus BoLA-DRB3 e do fragmento T4CRBR2 com a ocorrência de mastite subclínica. Método: 996 vacas em lactação de 32 rebanhos da raça Holandesa (80%), Holandesa x Jersey (12,5%) e outras cruzas (7,5%) foram visitadas mensalmente por dois anos, diagnosticadas para mastites subclínica e genotipadas para o exon segunda BoLA DRB3 e região 2 da ligação co-receptor TLR4 (T4CRBR2) através das técnicas de Reação em Cadeia da Polimerase e do Polimorfismo de Comprimento do Fragmento de Restrição (PCR-RFLP). A associação entre alelos candidatos e mastite subclínica foi realizada por meio de regressão logística. Resultados: os alelos mais frequentes *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3 e *15, com um 58,9% do total da população. As frequências dos alelos A e B do T4CRBR2 foram 0,352 e 0,647, respectivamente. Com base em 57.408 observações, a prevalência da SM em quartos mamários foi de 16,2% ((IC 95% 13,0 e 19,4) e ao nível de vaca foi de 37,6% (IC 95% 32,1 e 43,2). Os microrganismos mais comuns foram: Streptococcus agalactiae e Estafilococos Coagulase-negativo, ECN. O alelo DRB3.2 *23 foi o mais associado com a ocorrência de SM e com a infecção por ECN. Não foram encontrados alelos associados à infecção por Streptococcus agalactiae. Em relação à infecção por ECN, o *mbb esteve associado com ocorrência e os alelos *jba e *15 estiveram associados com resistência. Não existiu associação entre MS e os alelos do T4CRBR2. Conclusão: o gene DRB3.2 bovino pode desempenhar um papel importante na presencia de MS e alguns alelos podem conferir resistência à patógenos específicos. Palavras chave: glândula mamaria, marcadores genéticos, seleção assistida por marcadores.