P. ŠATRÁN,P. ŠATRÁN,1 K. NEDBALCOVÁ,2 B. KAREŠOVÁ3
1Fakulta veterinárního lékařství Veterinární a farmaceutické univerzity Brno
2Výzkumný ústav veterinárního lékařství Brno
3Dyntec spol. s. r. o. Terezín
Veterinářství 2002;52:448-451
SOUHRN
Šatrán P., Nedbalcová K., Karešová B. Patogeneze aktinobacilové pleuropneumonie prasat, využití sérologické diagnostiky a možnosti vakcinace. Veterinářství 2002;52:448-451.
Aktinobacilová pleuropneumonie se vyskytuje u všech věkových kategorií prasat. Diagnostika onemocnění a kultivační průkaz původce nejsou problematické. Samotná diagnóza a průkaz původce však nestačí k sestavení vakcinačního programu. Účinnost vakcinačního programu závisí především na vhodném načasování vakcinace a volbě správného typu vakcíny. Pro správné načasování vakcinace je třeba znát období s nejvyšší incidencí onemocnění. Pro jeho stanovení je nejvhodnější sérologická diagnostika. Pomocí sérologického vyšetření lze potvrdit kultivační nález a určit období, ve kterém dochází k infekci a rozvoji klinického onemocnění. Díky znalosti hladiny protilátek u mladších kategorií můžeme stanovit začátek vakcinace bez rizika vyvázání kolostrálních protilátek vakcinačním antigenem. U starších kategorií můžeme načasovat vakcinaci ještě před propuknutím onemocnění a zabránit vakcinaci zvířat v prodromálním stadiu onemocnění. Sérologické vyšetření lze následně využít i k vyhodnocení účinnosti vakcinačního programu. Volba typu vakcíny použitého k vakcinaci závisí především na průběhu onemocnění v chovu. Při akutním průběhu onemocnění s velkými ztrátami je nejvhodnější toxoidová vakcína. V chovech s chronický průběh onemocnění a s výrazným podílem sekundárních patogenů je lepší použít autogenní vakcínu obsahující nejen A. pleuropneumoniae, ale i ostatní plicní patogeny izolované v chovu.
SUMMARY
Šatrán P., Nedbalcová K., Karešová B. Etiopathogenesis of pleuropneumonitis, caused by Actinobacillus pleuropneumoniae in pigs. Veterinářství 2002;52: 448-451.
Pleuropneumonitis caused by Actinobacillus pleuropneumoniae occurs at any age group of susceptible animals. Diagnosis and cultivation of etiological agent in vitro are relatively easy. But diagnosis alone with laboratory confirmation of the agent is not quite sufficient for design of vaccination program. Reliability of vaccination depends on timing of vaccination and choice of the kind of vaccine. Timing of the vaccination can be derived from time of clinical incidence peak, confirmed by serological examination analysis. Serological examination confirmed by cultivation reveals time of infection and time of outbreak of clinical disease. These items of information are then used for vaccination schedule. Antibody levels in younger animals can show us the best time for vaccination in order to avoid risk of maternal antibody interference. In older animals serological profiles can tell us the best time for vaccination before disease outbreak, to avoid vaccination too late during the incubation period. Furthermore, serological profiles can be used to assess the level of immunological response of vaccinated animals. Choice of the type of the vaccine to be used depends on type of an outbreak. For an acute outbreak with important mortality the toxoid vaccines are the best. At chronically infected farms with important role of secondary pathogens, the use of autogenous vaccines that include not only APP antigens, but also other antigens confirmed at the farm, should be recommended.
Původcem aktinobacilové pleuropneumonie prasat je Actinobacillus pleuropneumoniae, který představuje vážný problém ve většině chovů. A. pleuropneumoniae je velmi citlivý k vnějšímu prostředí. K infekci dochází především respiračními sekrety při přímém kontaktu. K onemocnění jsou vnímavé všechny věkové kategorie prasat. Jedná se o primární plicní patogen s faktory virulence, které mu umožňují překonat přirozené obranné mechanismy organismu. K propuknutí klinického onemocnění není nutná predisponující virová nebo bakteriální infekce. Ke kulminaci klinického onemocnění a úhynům dochází zpravidla ve stáří 12 až 16 týdnů. U zvířat, která přežijí infekci, zůstávají změny na plicích zachovány ve formě fokálních sekvestrů a opouzdřených abscesů, ale může dojít i k úplné regeneraci postižené plicní tkáně. Po prodělané infekci se vytváří poměrně solidní imunita.
Patogeneze
V patogenezi aktinobacilové pleuropneumonie jsou tři hlavní stadia: kolonizace, překonání obranných mechanismů a poškození hostitelské tkáně. Při kolonizaci patogen adheruje na povrch hostitelských buněk a množí se. A. pleuropneumoniae má afinitu k dolním cestám dýchacím, především k řasinkám terminálních bronchů a epiteliálním buňkám plicních alveolů. Naopak nízkou afitinu má k tracheálnímu a bronchiálnímu řasinkovému epitelu.1 Protože aerosolové částice uvolňované při kýchání mají poměrně malou šanci proniknout přímo do dolních cest dýchacích, dochází primárně ke kolonizaci horních cest dýchacích a především tonzil.2 Po kolonizaci je stabilizace infekčního procesu závislá na schopnosti bakterie získávat všechny esenciální živiny pro svůj růst. A. pleuropneumoniae může překonat především tzv. „iron restriction“, což představuje uvolnění laktoferinu vázajícího železo fagocytujícím makrofágem. Tento laktoferin vyvazuje volné železo a tím je brzděn růst bakterií. A. pleuropneumoniae je schopen exprimovat několik faktorů, které se podílejí na získávání a absorpci takto vázaného železa.3 Jako zdroj železa může využít nejen prasečí laktoferin, ale i hemoglobin a jiné sloučeniny hemu.
Řasinkový epitel a fagocyty představují nespecifické obranné mechanismy plic. Fagocyty (makrofágy, neutrofily) odstraňují bakterie, které nejsou zachyceny řasinkovým epitelem a jsou zaneseny do dolních cest dýchacích. U zdravých zvířat převažují makrofágy (alveolární, intersticiální a intravaskulární). Alveolární makrofágy jsou strategicky lokalizovány na vnější ploše plicních alveolů a jsou prvními buňkami, se kterými se inhalovaný mikroorganismus setkává. Plicní intravaskulární makrofágy jsou adherované na endotelu cév a rychle prostupují do míst zánětu. Prasečí intravaskulární makrofágy a alveolární makrofágy mají rozdílné funkce. Intravaskulární makrofágy mají hlavně cytolytickou funkci, zatímco alveolární makrofágy jsou především fagocyty.4 A. pleuropneumoniae může mezi makrofágy přežívat více než 90 minut. Během této doby mohou být makrofágy lyzovány Apx toxiny uvolněnými A. pleuropneumoniae.5 Množství neutrofilů v dolních cestách dýchacích je u zdravých zvířat nízké, ale jejich počet rychle stoupá po infekci. Neutrofily mají větší baktericidní schopnost a na rozdíl od makrofágů mohou efektivně A. pleuropneumoniae zabíjet.6 Společně s fagocyty se na ochraně plic podílí komplement, který při bakteriální infekci zprostředkovává přímou bakteriální cytotoxicitu. A. pleuropneumoniae je však rezistentní k této komplementem zprostředkované opsonofagocytóze. Hlavním faktorem ovlivňujícím tuto rezistenci jsou kapsulární polysacharidy nebo lipopolysacharidy.7
Většina patologických změn při aktinobacilové pleuropneumonii může být připsána sekretovaným Apx toxinům, které vykazují cytotoxický účinek na různé buňky. Tento účinek je buď přímý, nebo nepřímý prostřednictvím stimulace uvolnění zánětlivých mediátorů z aktivovaných fagocytů. Poškození endotelových buněk Apx toxiny a přímá aktivace koagulačního faktoru XII lipopolysacharidem vyvolává koagulaci a fibrinolýzu. Aktivace koagulačního systému spouští aktivaci trombocytů a tvorbu mikrotrombů, lokální ischemizaci s následnou nekrózou, která je charakteristická pro akutní pleuropneumonii.8
Diagnostika
Diagnostika aktinobacilové pleuropneumonie u perakutních a akutních případů je poměrně jednoduchá díky typickému a rychlému klinickému průběhu, charakteristickým makroskopickým změnám na plicích a snadnému kultivačnímu průkazu původce onemocnění, A. pleuropneumoniae, z těchto změn. Při chronickém průběhu bývají změny na plicích komplikovány změnami vyvolanými sekundární patogeny. Kultivace v těchto případech nebývá vždy úspěšná.
K sérologické diagnostice lze využít sérologický ELISA test na stanovení IgG protilátek proti buněčným antigenům nebo Apx toxinům. Pozitivní sérologické vyšetření nelze bez kultivace považovat za diagnózu aktinobacilové pleuropneumonie vzhledem k sérokonverzi u subklinicky infikovaných zvířat. Rovněž tak negativní sérologické vyšetření není diagnózou, protože tonzilární nosiči mohou být séronegativní. Navíc pouhá přítomnost původce neznamená klinickou pneumonii. Sérologická diagnostika má význam především při sestavování vakcinačních a ozdravných programů. Pro sestavení kvalitního a účinného vakcinačního programu je nutno potvrdit přítomnost A. pleuropneumoniae jeho vstup a cirkulaci na farmě. Pro tyto účely je nejlepším prostředkem sérologické stanovení dynamiky protilátek.
Materiál a metodika
Protože v současné době není sérologická diagnostika běžně používaná, rozhodli jsme se ověřit možnost jejího využití v chovu s akutní aktinobacilovou pleuropneumonií a kultivačně potvrzeným výskytem A. pleuropneumoniae sérotyp 9. Jednalo se o rozmnožovací chov o velikosti 1000 prasnic s uzavřeným obratem stáda a turnusovým zástavem. V chovu jsou dobré zoohygienické podmínky s pravidelnou očistou a dezinfekcí stájí. Z respiračních infekcí zde významnou roli hraje rovněž enzootická pneumonie. K sérologickému vyšetření jsme použili test založený na principu nepřímé enzymatické imunoanalýzy. Tento test využívá dva rekombinantní proteiny, které slouží jako antigeny a jsou jimi potaženy jamky mikrotitrační destičky. Jedním antigenem je marker virulence exotoxin ApxI společný pro sérotypy 1, 5, 9, 10 a 11. Druhým antigenem je transferin vážící protein (TBP2), který je druhově specifický pro A. pleuropneumoniae. Tímto testem je možno na základě sérologické depistáže v chovu odlišit infekci vyvolanou více virulentními sérotypy 1, 5, 9, 10 a 11 (skupina 2), které produkují ApxI toxin a TBP2, od infekce méně virulentními sérotypy 2, 3, 4, 6, 8, 12 (skupina 1), které produkují pouze TBP2. Z důvodu finanční náročnosti a technických možností jsme vyšetřovali 14 zvířat rozdělených do dvou skupin po 7 kusech. První skupina byla kontrolní nevakcinovaná. Druhá skupina byla ve stáří 6 a 8 týdnů vakcinována komerční vakcínou Suivac APP. K sérologickému vyšetření byly odebrány vzorky krve ve stáří 2, 8, 12 a 19 týdnů.
Výsledky
Kultivační nález A. pleuropneumoniae sérotyp 9 byl potvrzen výsledkem sérologického vyšetření ve 12. a 19. týdnu stáří, protože hodnoty relativního indexu u některých kusů přesahují pozitivní hranici pro 2. skupinu. Výsledek sérologického vyšetření selat ve dvou týdnech stáří, kdy převládají kolostrální protilátky, potvrzuje infekci prasnic více virulentním kmenem skupiny 2. Vyšetření v 8. týdnu je kromě jednoho kusu sérologicky negativní. Pozitivní hodnota u tohoto zvířete jen mírně přesahuje hranici pozitivity první skupiny. Naopak výsledek vyšetření ve 12. týdnu vykazuje výrazný vzestup protilátek a překročení hranice pozitivity pro 2. skupinu u tří kusů. Jako kritické období můžeme na základě dynamiky hladiny protilátek stanovit 9. – 10. týden stáří prasat. Vakcinační program bylo proto třeba sestavit tak, aby selata měla již v této době imunitu. Vakcinace byla provedena 6. a 8. týden stáří selat.
Z grafu 2 je patrné, že po odeznění kolostrálních protilátek zůstala selata do 19. týdne sérologicky negativní. První případ sérologické pozitivity se objevil 19. týden. Nicméně došlo pouze k překročení pozitivní hranice pro skupinu 1. K vakcinaci byla použita komerční vakcína Suivac APP obsahující toxoidovou složku. Tato vakcinace nevedla k výraznému vzestupu protilátek, přestože vakcína osahuje ApxI toxin. Tato situace je dána senzitivitou sérologického testu, který reaguje velmi pozvolna na imunizaci a kolonizaci.
K výrazným vzestupům titrů dochází při klinickém onemocnění. Tato skutečnost se nám potvrdila při vyhodnocení patoanatomických změn na jatkách. U vakcinované skupiny sedmi kusů byl zaznamenán na diafragmatickém plicním laloku u jednoho kusu jeden absces velikosti lískového ořechu. U nevakcinované skupiny sedmi prasat byla u všech zvířat pleuritida postihující 10 – 40 % povrchu plic, lokalizovaná na dorzální ploše diafragmatických laloků a zasahující částečně i kardiální laloky. U 3 zvířat se vyskytly pod pleuritidou abscesy. U obou skupin byly rovněž popsány změny charakteristické pro enzootickou pneumonii.
Diskuse a závěr
Vakcinace omezí klinické projevy aktinobacilové pleuropneumonie, zabrání vysokým úhynům a sníží ekonomické ztráty. Nevede k eliminaci původce z chovu a potlačení jeho vylučování do vnějšího prostředí u vakcinovaných prasat. V případě přerušení nebo omezení prováděných vakcinací dochází k exacerbacím aktinobacilové pleuropneumonie v postiženém chovu. Vakcinací můžeme dosáhnout ochrany prasat po celou dobu výkrmu bez rizika reziduálních inhibičních látek v mase. Primovakcinaci lze provádět od 6. týdne věku s revakcinací nejdříve za 14 dní. Vakcinační schéma se sestavuje především na základě kulminace výskytu klinických příznaků s ohledem na jiné zdravotní opatření a s přihlédnutím k technologickým možnostem chovu. Dobrých výsledků lze dosáhnout kombinací pulsní medikace a vakcinace. V chovech s vysokou prevalencí výskytu klinických příznaků je možno provést i druhou revakcinaci podle zdravotního stavu v chovu. V případě vakcinace selat v nižších věkových kategoriích, při odstavu nebo dokonce ještě v době sání dochází k vyvázání vakcinačního antigenu kolostrálními protilátkami a následně k nedostatečné protilátkové odpovědi. Proto začátek vakcinace u těchto mladších kategorií je nejlepší stanovit na základě sérologického vyšetření a stanovení dynamiky protilátek u selat. Podle tohoto vyšetření se můžeme rozhodnout, zda vakcinovat mladší kategorie selat nebo raději přistoupit k vakcinaci matek.
Vakcinace základního stáda prasnic má indikaci při nedostatečné kolostrální imunitě a výskytu klinických projevů aktinobacilové pleuropneumonie u sajících selat. Kolostrální protilátky získané selaty od vakcinovaných matek mají v respiračním traktu protektivní charakter maximálně tři týdny po narození. Plošná vakcinace základního stáda prasnic prováděná systematicky po delší dobu může snížit stav promoření kmeny A. pleuropneumonie a snižuje infekční tlak prostředí. Aktivní tvorba ochranných protilátek u prasnic a jejich potomstva vede následně k vyrovnání imunitního profilu v chovu, snížení morbidity a zvýšení účinnosti vakcinace.
V současné době lze k vakcinaci použít celobuněčné inaktivované vakcíny nebo vakcíny toxoidové, obsahující inaktivované Apx toxiny a některé z celulárních antigenů. Celobuněčná vakcína redukuje mortalitu při infekci homologním sérotypem, ale neposkytuje ochranu před vznikem pneumonie a kolonizací tonzil. Toxoidová vakcína je schopna zabránit úhynu, minimalizovat rozsah poškození plicní tkáně, ale rovněž nezabrání kolonizaci tonzil. Omezená protektivita celobuněčné vakcíny je způsobena absencí extracelulárních antigenů a faktorů virulence v bakterinu. Vakcína obsahující Apx toxiny je účinnější a není sérotypově závislá.9 Protože ani jeden typ vakcíny nezabrání vzniku plicních lézí a kolonizaci tonzil, stávají se zvířata po prodělaném onemocnění tonzilárními nosiči a představují riziko pro ostatní neimunní zvířata. Významnou roli při vzniku plicních lézí mohou hrát i sekundární plicní patogeny, které komplikují průběh onemocnění. Proto je v chovech s akutním průběhem aktinobacilové pleuropneumonie indikováno použití toxoidové vakcíny. Naopak v chovech s chronickým průběhem onemocnění a výrazným vlivem sekundárních patogenů je efektivnější použití autogenní celobuněčné inaktivované vakcíny obsahující sérotypy A. pleuropneumoniae a sekundární plicní patogeny izolované v chovu.
Literatura:
1. Dom P., Haesebrouck F., Ducatelle R., Charlier G. In vivo association of Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 2 with the respiratory epithelium of pigs. Infect. Immun. 1994;62:1262-1267.
2. Kaltrieder H. B. Initiation of immune responses in the lower respiratory tract with red cell antigens. In: C. H. Kirkpatrick, H. Y. Reynolds (Eds.), Immunologic and Infectious Reactions in the Lung. New York; Marcel Dekker, Inc., 1976:73-97.
3. Niven D. F., Donga J., Archibald F. S. Responses of Haemophilus pleuropneumoniae to iron restriction: changes in the outer membrane protein profile and the removal of iron from porcine transferrin. Mol. Microbiol. 1989;3:1083-1089.
4. Pabst R. The respiratory immune system of pigs. Vet. Immunol. Immunopathol. 1996;54:191-195.
5. Cruijsen T. L., Van Leengoed L. A., Dekker-Nooren T. C., Schoevers E. J., Verheijden J. H. Phagocytosis and killing of Actinobacillus pleuropneumoniae by alveolar macrophages and polymorfonuclear leukocytes isolated from pigs. Infect. Immun. 1992;60:4867-4871.
6. Sibille Y., Reynolds H. Y. Macrophages and polymorphonuclear neutrophils in lung defense and injury. Am. Rev. Respir. Dis. 1990;141:471-501.
7. Ward C. K., Inzana T. J. Resistance of Actinobacillus pleuropneumoniae to bactericidal antibody and complement is mediated by capsular polysaccharide and blocking antibody specific for lipopolysaccharide. J. Immunol. 1994;153:2110-2121.
8. Bossé J. T., Janson H., Sheehan B. J. et al. R. Actinobacillus pleuropneumoniae: Pathobiology and pathogenesis of infection. Microb. and Infect. 2002;4:225-235.
9. Haesbrouck F., Chiers K., Overbeke V., Ducatelle R. Actinobacillus pleuropneumoniae infection in pigs: the role of virulence factors in pathogenesis and protection Vet. Microbiol. 1997;58:239-249.
Článek vznikl v rámci výzkumného záměru M03-99-01 MZe ČR.
Adresa autora:
MVDr. Petr Šatrán
Ústav infekčních chorob a epizootologie FVL VFU Brno
Palackého 1 – 3
612 42 Brno
e-mail: satranp@vfu.cz
