Challenges in the Validation of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) in Bovine Biological Matrices: Implications for Animal Welfare Assessment

Animal welfare is crucial not only for ethical reasons but also because it is directly linked to fertility, productivity and longevity in livestock. Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) is a promising physiological biomarker that could potentially serve as an indicator of positive welfare in cattle. Peripheral measurement of BDNF is of particular interest, as it offers a less invasive alternative to central measurements, making it more suitable for routine monitoring in animal welfare studies. The enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is the most commonly used method for quantifying BDNF levels. While ELISA kits for measuring BDNF in cattle have been developed, not all are commercially available, and those that are, unlike those developed for humans, generally lack published validation data, raising concerns about their reliability. In this study, we applied validation procedures to two commercial ELISA kits designed to measure bovine BDNF in plasma and serum, in order to assess their suitability. We analyzed plasma samples, as well as other biologically relevant matrices such as platelet lysates and saliva, to evaluate whether the kits were able to detect BDNF across different sample types. Platelet lysates were included to assess the possibility of BDNF quantification in platelets, since they are the main reservoir of peripheral BDNF, while saliva was tested as a non-invasive matrix of particular interest in welfare research. Both kits exhibited significant issues in parallelism and recovery experiments, especially with plasma and saliva samples, suggesting the presence of strong matrix effects. In contrast, these issues were not observed in platelet lysate samples. These findings represent a preliminary step toward the quantification of BDNF in cattle and lay the groundwork for further analytical validation studies. Once reliable analytical methods are established, biological validation studies will be essential to determine whether BDNF can be effectively used as a positive indicator of animal welfare.

Il benessere animale è fondamentale non solo per motivi etici, ma anche perché influisce direttamente su fertilità, produttività e longevità degli animali da reddito. Il fattore neurotrofico cerebrale (Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF) rappresenta un promettente biomarcatore fisiologico con potenziale impiego come indicatore di benessere positivo nei bovini. Particolarmente interessante è la misurazione periferica del BDNF, poiché costituisce un’alternativa meno invasiva rispetto alla misurazione a livello centrale, rendendola più adatta per il monitoraggio di routine negli studi sul benessere animale. Il metodo più diffuso per quantificare i livelli di BDNF è il test immunoenzimatico (ELISA). Sebbene esistano kit ELISA sviluppati per la misurazione del BDNF nei bovini, non tutti sono disponibili sul mercato e quelli commercializzati, a differenza di quelli progettati per l’uomo, spesso non dispongono di dati di validazione pubblicati, suscitando dubbi sulla loro affidabilità. In questo studio sono state applicate procedure di validazione a due kit ELISA commerciali, specificamente progettati per misurare il BDNF bovino in plasma e siero, al fine di verificarne l’idoneità. Sono stati analizzati campioni di plasma, insieme ad altre matrici biologicamente rilevanti come il lisato piastrinico e la saliva, per valutare se i kit fossero in grado di rilevare il BDNF in diverse tipologie di campione. I campioni di lisato piastrinico sono stati inclusi per verificare la possibilità di quantificare il BDNF nelle piastrine che sono il principale serbatoio di BDNF periferico, mentre la saliva è stata testata in quanto matrice non invasiva di particolare interesse negli studi sul benessere. Entrambi i kit hanno mostrato significativi problemi negli esperimenti di parallelismo e recupero, soprattutto con campioni di plasma e saliva, suggerendo la presenza di un forte effetto matrice. Al contrario, tali difficoltà non si sono manifestate nei campioni di lisato piastrinico. Questi risultati rappresentano un primo importante passo verso la quantificazione del BDNF nei bovini e gettano le basi per ulteriori studi di validazione analitica. Una volta stabiliti metodi analitici affidabili, sarà fondamentale procedere con studi di validazione biologica per comprendere se il BDNF possa realmente essere utilizzato come indicatore positivo del benessere animale.