Молоко і ферма
Огляд причин та особливості лабораторної діагностики респіраторних хвороб ВРХ

 

ТЕХНОЛОГІЇ. ДОСЛІДЖЕННЯ. ІННОВАЦІЇ


 

Андрій Кокарєв, Дмитро Масюк, Віктор Недзвецький, Biosafety Center, НДЦ біобезпеки та екологічного контролю ресурсів АПК Дніпровського ДАЕУ

Респіраторні захворювання ВРХ (Bovine Respiratory Disease, BRD) є однією з найбільш розповсюджених та економічно значущих проблем скотарства, що призводить до значних економічних збитків на тлі зменшення ефективності конверсії корму та загальної продуктивності великої рогатої худоби, особливо, м’ясного напряму.

Респіраторні захворювання ВРХ — це захворювання, які супроводжуються респіраторним синдромом та індукуються комбінацією бактеріальних чи вірусних патогенів. Тригером до спалаху інфекції є дія стрес-факторів у процесі відлучення та перегрупування тварин, тому найбільш часто респіраторні захворювання реєструються упродовж чотирьох тижнів після відлучення телят (схема 1).

Схема 1.

Тригери виникнення респіраторних захворювань

Основні причини виникнення респіраторних захворювань

У здорової великої рогатої худоби існує гармонійна взаємодія між організмом господаря та властивостями мікробіома, що колонізує органи дихання, та місцевим середовищем у дихальних шляхах. Порушення рівноваги, пов’язане з мікробним дисбактеріозом, дисфункцією слизової оболонки, а також гострим або хронічним запаленням, створює можливість для розвитку респіраторного захворювання. Наразі відомо, що інвазія бактеріальних патогенів викликає гострий синдром респіраторних захворювань після того, як респіраторна система великої рогатої худоби була порушена такими факторами, як віруси, впливом навколишнього середовища та/або стресу.

Найбільш розповсюдженими вірусами, що індукують респіраторні захворювання є збудники вірусної діареї (BVDV), респіраторно-синцитіальної інфекції (BRSVI), інфекційного ринотрахеїту (IBR/BHV 1) та парагрипу-3 (PI-3). Зазвичай, вірусна інфекція у комплексі респіраторних захворювань худоби є первинною, яка ускладнюється бактеріальною коінфекцією. Реплікація вірусів у епітеліальних клітинах респіраторних органів спричиняє пошкодження епітеліального шару та інших типів клітин, що призводить до зниження місцевого імунітету та інокуляції бактеріальних патогенів.

Серед групи збудників респіраторних бактеріальних інфекцій ВРХ найбільш важливими та широко розповсюдженими є Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida, Histophilus somni та Mycoplasma bovis.

Однак, ці бактерії можуть бути коменсальною мікрофлорою у здорових тварин. Саме тому ідентифікація таких патогенів, як причинних факторів респіраторних захворювань, має бути доведена наявністю клінічних ознак респіраторного захворювання, асоційованих з інтенсивною проліферацією мікроорганізму.

Наприклад, велика кількість Mycoplasma bovis може виявлятись у назальних мазках як від клінічно здорових телят, так і телят з клінічними проявами респіраторного захворювання.

З огляду на те, що вищезазначені бактеріальні патогени є опортуністичними, а імунопрофілактика вірусних інфекцій є широко розповсюдженим превентивним заходом серед скотарських господарств, діагностика етіології респіраторних хвороб ВРХ є надзвичайно складним завданням. У більшості випадків лікування зводиться до боротьби з колонізацією респіраторних органів тварин бактеріями, які зазвичай ускладнюють інфекційний процес.

Mannheimia haemolytica (Pasteurella haemolytica) є представником нормальної мікрофлори верхніх дихальних шляхів великої рогатої худоби. Проте, порушення цілісності тканин дихальної системи та зміни їх біохімічних властивостей внаслідок персистенції вірусів, а також зниження резистентності організму за дії стрес-факторів різного генезу, створюють сприятливі умови для інокуляції та проліферації M. haemolytica в тканинах нижніх дихальних шляхів, зокрема легень. Оскільки ступінь патогенності бактерій залежить від їх чисельності та швидкості розмноження, активація факторів вірулентності збудника найбільш активно реєструється під час логарифмічної фази бактеріального росту.

Ключове значення в патогенезі пневмонії, індукованої M. haemolytica, має фактор вірулентності — лейкотоксин, що призводить до руйнування лейкоцитів та, відповідно, зниження бактеріального кліренсу. Дія ліпополісахаридів, нейромінідази, сіалоглікопротеази та інших факторів є синергічною з дією лейкотоксину, що робить значний внесок у розвиток запальної реакції та фібринозної пневмонії.

Відповідно до будови капсульованих антигенів, виділяють 12 серотипів M. haemolytica, найбільш патогенним серед яких є серотипи А1 та А6.

Pasteurella multocida, як і Mannheimia haemolytica, посідає одне з перших місць серед бактеріальної етіології респіраторного комплексу, проте показники смертності за пневмонії, індукованої P. multocida нижчі, ніж за респіраторної патології, спричиненої M. haemolytica. Так, за результатами досліджень патологічного матеріалу від тварин, загиблих від респіраторних хвороб ВРХ, P. multocida була виявлена в 12,9% випадків, а M. haemolytica — у 31,6%. За результатами досліджень університету Калгарі (Канада, 2016), при встановленні етіології респіраторного симптомокомплексу було виявлено зворотну превалентність збудників: P. multocida спричинила респіраторні хвороби ВРХ у 54,8% випадків, а M. haemolytica — у 30,5%.

Патогенність P. Multocida обумовлена наявністю ліпополісахаридів, мембранних протеїнів — фімбрій та перфоринів.

За відмінностями в антигенній будові капсульованих полісахаридів P. multocida поділяють на 5 серотипів. Найбільш часто респіраторна форма пастерельозу асоціюється з типом D, в той час як типи В та Е індукують геморагічну септицемію ВРХ, що реєструється, як правило, в тропічних країнах.

Histophilus somni (Haemophilus somnus) переважно є етіологічним фактором респіраторної патології, проте також може спричинювати патологію репродуктивної, опорно-рухової (артрити), серцево-судинної та нервової систем. Головним фактором вірулентності Histophilus somni є ліпополісахариди, які розташовані на поверхні клітинної стінки бактерій та індукують пошкодження ендотеліальних клітин й активацію тромбоцитів, що призводить до утворення васкулярних обструкцій, запалення судин та розвитку патологічних змін в органах з порушеним кровопостачанням. Патогенні властивості збудника також зумовлені його здатністю до ініціації апоптозу клітин ендотелію, інгібування деструкції фагоцитарними клітинами, синтезу гістаміну.

Інфекція Histophilus somni часто супроводжується респіраторною формою пастерельозу, що вимагає якісних диференційно-діагностичних досліджень, орієнтованих на визначення провідного патогену.

Mycoplasma bovis — широко розповсюджений мікроорганізм, що спричинює розвиток не лише респіраторної патології, а й запальних процесів у тканинах молочної залози, суглобів та середнього вуха. Роль Mycoplasma bovis, як основного бактеріального патогену в комплексі респіраторних захворювань ВРХ, є суперечливою. Відомі випадки ізолювання збудника з тканин легень, гістологічні характеристики яких відповідали нормі (Gagea, 2016), проте патогенний вплив Mycoplasma bovis за умови коінфекції з іншими бактеріальними збудниками підтверджується зростанням показників захворюваності та смертності, а також підвищенням інтенсивності проявів респіраторного симптомо-комплексу та появою ознак отиту, маститу або інших уражень.

Широкий діапазон проявів інфекції Mycoplasma bovis зумовлений їх імуносупресивними властивостями. Розвиток запального процесу в легенях, індукованого мікоплазмою, супроводжується пригніченням нормальної імунної відповіді організму тварини, що забезпечує поширення збудника гематогенним шляхом та розвиток інфекційного процесу в тканинах інших органів.

На відміну від М. haemolytica, P. multocida та H. somni, Mycoplasma bovis спричинює, переважно, хронічний перебіг бронхопневмонії, лікування якої ускладняється резистентністю або слабкою чутливістю збудника до дії більшості антибіотиків.

Дисбактеріоз перелічених мікроорганізмів розвивається внаслідок посилення колонізації патогенів у верхніх дихальних шляхах, що зрушує рівновагу структури мікробіома верхніх дихальних шляхів та наступній колонізації легеневої тканини. Слизовий бар'єр реагує на дисбактеріоз мікроорганізмів та реплікацію патогенів, вивільнення хемокінів і цитокінів, які виділяються епітеліальними клітинами у складі слизу, та активує клітини місцевого імунітету (схема 2).

Схема 2.

Патогенез розвитку респіраторної інфекції та імунна відповідь організму тварини

Респіраторне захворювання починається тоді, коли незбалансований стан мікробіоти переходить у стан клінічного прояву хвороби або загострення. У цей період у дихальних шляхах телят помітні пошкодження епітелію, що супроводжується функціональним дефіцитом слизового бар'єру. В цих осередках одночасно може реєструватись від 1−2 до 5−8 мікроорганізмів з різним ступенем впливу на формування та посилення патологічного процесу. Саме тому для ефективного лікування респіраторної хвороби необхідно однозначно визначити причинний фактор ініціації респіраторної патології. Для цього необхідно провести лабораторну діагностику респіраторних патогенів сучасними молекулярними методами, які широко використовуються у всьому світі для виявлення етіології інфекційних хвороб тварин та дають можливість не лише визначити спектр мікроорганізмів, а й характеризують їх участь у патологічному процесі.

Визначення етіології респіраторного захворювання

Визначення етіології респіраторного захворювання здійснюється комплексно з урахуванням даних анамнезу, клінічних ознак, патологоанатомічних змін та результатів комплексу лабораторних досліджень.

Слід зауважити, що фактором, який обумовлює індукцію респіраторної патології у ВРХ, є дія стрес-факторів. З огляду на це, періоди після відлучення, транспортування та перегрупування тварин, а також зміна корму, кліматичних умов сприяють розвитку інфекційного процесу на тлі зниження рівня природної резистентності організму. Іншою потенційною причиною розвитку респіраторних захворювань є відсутність специфічної імунопрофілактики вірусних інфекцій, таких як ВД, РСІ, ПГ-3, ІРТ тощо.

Основними клінічними ознаками респіраторних хвороб є розвиток симптомокомплексу, що включає в себе назальні виділення, кашель, задишку, підвищення температури тіла та анорексію. Інфекція, що спричиняється H. somni, може супроводжуватись ознаками септицемії та ураженням нервової, серцево-судинної систем, а інфікування Mycoplasma bovis — ознаками запалення середнього вуха та молочної залози.

Серед патологоанатомічних та гістологічних змін, індукованих респіраторними хворобами, найбільш часто реєструються фібринозний плеврит, фібронекротична пневмонія, гостра/підгостра інтерстиціальна пневмонія, гнійна бронхопневмонія.

Усі ці симптоми є специфічними для комплексу респіраторних захворювань, проте подібні за інфікування різними вірусними чи бактеріальними патогенами. Тому, з метою встановлення етіології респіраторної патології, вирішальне значення має проведення комплексу лабораторних досліджень, направлених на виявлення та ідентифікацію збудника.

Лабораторна діагностика інфекційних збудників респіраторних хвороб складається з класичних бактеріологічних та сучасних молекулярно-генетичних досліджень.

Бактеріологічне дослідження є одним з основних методів діагностики бактеріальних інфекцій, проте враховуючи властивості основних збудників комплексу респіраторних хвороб, більш ефективною є їх ідентифікація молекулярно-генетичними методами. Так, у процесі культивування Pasteurella spp. та Manheimia spp. морфологічні, біохімічні (зокрема, характер цукрової ферментації) та серологічні властивості бактерій можуть піддаватися змінам, особливо після застосування антибіотиків, що зменшує ефективність їх фенотипування (Angen та ін., 2002).

До того ж культивування Mycoplasma bovis є трудомістким, коштовним процесом, який потребує додаткового обладнання і використання клітинного середовища, що унеможливлює ідентифікацію Mycoplasma bovis у класичних бактеріологічних лабораторіях.

Сьогодні у світі широко застосовується кількісне ПЛР-дослідження комплексу респіраторних патогенів. З огляду на те, що молекулярно-генетична ідентифікація бактеріальних патогенів респіраторних хвороб, зокрема із застосуванням методу кількісного ПЛР, не залежить від фенотипових характеристик збудника, це забезпечує більш точне та швидке визначення його таксономічного положення. Швидкість встановлення остаточного діагнозу є одним з основних факторів, що визначає ефективність подальших лікувально-профілактичних заходів. Так, застосування антибіотиків на початку інфекційного процесу дозволяє попередити формування резистентних мікроорганізмів, використовувати меншу концентрацію лікарського засобу, що знижує терміни каренції та є економічно важливим, а також дозволяє зменшити втрати від зниження продуктивності тварин.

Окрім того, кількісна ПЛР дозволяє визначити концентрацію геном-еквівалентів збудника в зразку біологічного матеріалу. Отримані результати не лише вказують на інтенсивність інфекційного процесу, а й забезпечують визначення домінуючого збудника в умовах змішаної бактеріальної інфекції. Це дає можливість розробити оптимальну схему антибіотикотерапії, що враховуватиме значення кожного ідентифікованого мікроорганізму у патогенезі респіраторної патології, та відслідкувати ефективність лікування шляхом повторного дослідження тварини після антибіотиколікування.

Основним матеріалом для ПЛР-діагностики респіраторного комплексу є бронхоальвеолярний лаваж або зразки тканин, отримані за транстрахеальної біопсії для прижиттєвої діагностики респіраторних хвороб, а також зразки тканин бронхів та легень для посмертної діагностики. Враховуючи коменсальний характер взаємодії Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida, Histophilus somni та Mycoplasma bovis із організмом тварини, ідентифікація вищезазначених мікроорганізмів у назальних мазках, мигдаликах або змивах з верхніх дихальних шляхів не дозволяє визначити їх значення у розвитку респіраторної патології, проте дає можливість оцінити респіраторний мікробіом. На додаток, ретроспективне дослідження назальних мазків від хворих тварин дає можливість визначити прогресуючий у патологічному процесі макроорганізм.

Висновок

Основними бактеріальними патогенами, які індукують розвиток інфекційного процесу на тлі дії стресу, первинної вірусної інфекції та бактеріальної коінфекції і залучаються до комплексу респіраторних захворювань ВРХ, є Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida, Histophilus somni та Mycoplasma bovis.

Діагностика респіраторних хвороб ускладнюється коменсальним характером взаємодії збудників з організмом тварини. Тому для формування ефективної схеми лікувальних заходів найбільш ефективним є дослідження ПЛР-панелі респіраторних патогенів, що дає можливість комплексної оцінки спектру збудників. Це допомагає визначити домінуючий у патологічному процесі мікроорганізм. Одночасно з цим необхідно провести мікробіологічне дослідження бактерій з визначенням чутливості ідентифікованих ізолятів до антибактеріальних препаратів, що дозволяє обрати найбільш ефективний препарат для лікування та профілактики.


www.biosafety-center.com

Тел.: +38 (095) 063-05-31; +38 (096) 093-03-76

                                      Email: plppm@ua.fm


У 2023 році плануємо випуск шести номерів — традиційно наприкінці кожного парного місяця. Повертаємось до друкованого формату, надаємо можливість оформити передплату на електронну версію, частково публікуватимемо матеріали у відповідній рубриці на сайті www.milkua.info. Більше інформації щодо передплати: 067 445 19 59 або 068 994 40 30 (Viber).

comments powered by Disqus

Останні додані

19 квіт. 2024 11:40:00

  Молочні телята вибагливі до корму

19 квіт. 2024 11:00:00

  Єврокомісія підтримала план, що визначає умови отримання Україною €50 млрд

19 квіт. 2024 10:25:00

  Вплив холіну на якість молозива: огляд останніх досліджень

19 квіт. 2024 09:40:00

  23 квітня відбудеться семінар «Ефективне та екологічне відновлення сільського господарства в Україні»

19 квіт. 2024 09:00:00

  В І кварталі Україна більше імпортувала вершкового масла, ніж експортувала

18 квіт. 2024 12:05:00

  Сметана в березні додала в ціні 0,9%

18 квіт. 2024 11:30:00

  МВФ прогнозує зростання економіки України на 3,2%

18 квіт. 2024 10:55:00

  За І квартал на експорт пішло в 2,4 раза менше живої ВРХ