Występowanie patogenów bakteryjnych i wirusowych w biegunkach prosiąt ssących - wyniki europejskiego programu monitorowania

Biegunka jest jedną z głównych przyczyn śmiertelności noworodków, zmniejszonych przyrostów masy ciała i wysokiego zużycia leków u świń. Głównymi patogenami są bakterie takie jak Escherichia coli (E. coli) i Clostridium perfringens (C. perfringens), jak również rota- i koronawirusy.

W badaniu wykorzystującym próbki z programu monitorowania w różnych krajach europejskich oceniono występowanie tych patogenów w kale prosiąt cierpiących na biegunkę noworodków w 2020 r.

Materiał i metody

Wszystkie próbki użyte w tym badaniu pochodziły od prosiąt ssących. Łącznie 324 próbki kału ze 116 gospodarstw zostały zbadane bakteriologicznie na obecność E. coli, C. perfringens i Clostridioidium difficile (C. difficile). Próbki z 79 gospodarstw zostały dodatkowo zbadane metodą PCR na obecność rotawirusów grupy A i C, a także wirusa epidemicznej biegunki świń (PEDV) i wirusa wirusowego zapalenia żołądka i jelit (TGEV). Badanie składało się zatem z dwóch analiz, opartych na tej różnicy w spektrum patogenów badanych w fermach. W pierwszej analizie (1), wszystkie próbki ze wszystkich 116 ferm zostały ocenione pod kątem częstotliwości występowania patogenów bakteryjnych. W drugiej analizie (2), połączone dane dotyczące bakterii i wirusów w 79 fermach zostały zbadane pod kątem jednoczesnego wykrycia więcej niż jednego patogenu dla biegunki noworodków.

Większość ze 116 gospodarstw (ryc. 1) znajdowała się w Niemczech (DE; n=59), następnie w Holandii (NL; n=19) oraz w Polsce (PL; n=19), Danii (DK; n=9), Wielkiej Brytanii (UK; n=8), Austrii (AU, n=1) i Irlandii (IR; n=1).

Izolaty E. coli i C. perfringens w obu analizach poddano dalszej typizacji molekularnej w celu określenia występowania genów związanych z wirulencją, a tym samym oceny ich potencjału wirulencji (Strutzberg-Minder i Dohmann 2015). Dodatkowo w analizie 1 zbadano półilościową zawartość bakterii dla E. coli, C. perfringens i C. difficile na podstawie ich wzrostu w hodowli (Tab. 1).

Wyniki

Analiza 1:

W badaniu bakteriologicznym próbek ze wszystkich 116 gospodarstw stwierdzono łącznie 710 izolatów (s. ryc. 2). Wśród nich najczęściej izolowanymi bakteriami były E. coli (48,6%), następnie C. perfringens (33,9%) i C. difficile (15,9%). Analiza ich detekcji półilościowej (tab. 1) wykazała, że 99,4% izolatów E. coli i 96,7% izolatów C. perfringens występowało w umiarkowanej lub wysokiej ilości. Natomiast C. difficile stwierdzono tylko w umiarkowanej (46,9%) i nieznacznej ilości (53,1%). Tylko 16% izolatów E. coli wykazywało hemolizę (Tab. 1) i nawet wśród zdefiniowanych patotypów EC i potencjalnie wirulentnych EC (Ryc. 3) tylko 16% izolatów było hemolizujących, co potwierdza, że właściwość hemolizy nie jest wyłączną cechą wirulencji.

Tabela 1: Liczba (n) wykrytych za pomocą hodowli izolatów bakteryjnych w analizie 1 oraz proporcje poziomów półilościowych w obrębie każdego gatunku bakterii.

Patogen	n	%
		Duża ilość	Średnia ilość	Mała ilość
Escherichia coli	345	77.1	22.3	0.6
wśród nich hemolizujące	57 (16.5%)
Clostridium perfringens	241	46.9	49.8	3.3
Clostridioides difficile	113	0.0	46.9	53.1

Po typowaniu izolatów E. coli i C. perfringens i dopasowaniu ich do poszczególnych gospodarstw, pozostało 276 izolatów E. coli i 117 C. perfringens. Różniły się one między sobą pod względem czynników wirulencji oodpowiadającym za wzorzec genów toksyczności w obrębie jednego gospodarstwa. Na podstawie wzoru genu wirulencji, 19,9% (n=55) izolatów E. coli można było przypisać do jednego ze znanych patotypów związanych z biegunką noworodków (EDEC, EPEC, ETEC, NTEC). Kolejne 104 izolaty (37,7%) posiadały różne geny dla fimbrii i adhezyn, jak również dla toksyn, a zatem mogą być sklasyfikowane jako potencjalnie zjadliwe. Zatem łącznie 57,6% różnych izolatów E. coli (n=159) zostało sklasyfikowanych jako zjadliwe lub potencjalnie zjadliwe w kontekście biegunki noworodków. Ryc. 3 przedstawia rozkład wyników typowania E. coli według kraju pochodzenia.

Typowanie izolatów C. perfringens wykazało, że wszystkie należały do C. perfringens typu A (CPA). 90,6% z nich (n=106) było nosicielami genów kodujących zarówno α-, jak i ß2-toksynę, a więc wykazywało wysoki potencjał wirulencji. Pozostałe izolaty (9,4%, n=11) były nosicielami jedynie genu α-toksyny (ryc. 4).

Analiza 2:

Jeśli chodzi o podgrupę 79 gospodarstw, to najczęściej stwierdzanymi w nich patogenami były E. coli (96,2%), C. perfringens (87,3%), rotawirus (74,7%) i C. difficile (46,8%). PEDV wykryto tylko w dwóch gospodarstwach, TGEV w żadnym. Dlatego też grupa koronawirusów nie była brana pod uwagę w dalszej analizie.

Kolejne typowanie wykazało obecność zjadliwych lub potencjalnie zjadliwych izolatów E. coli w 78,9% (n=60) gospodarstw, a CPA z genem ß2-toksyny w 81,0% (n=64).

W 25,3% (n=20) gospodarstw można było stwierdzić jednocześnie wszystkie cztery różne patogeny, trzy różne patogeny w 39,2% (n=31), dwa patogeny w 31,6% (n=25), a w 3,8% (n=3) gospodarstw wykryto tylko jeden patogen. Tylko w jednym gospodarstwie nie stwierdzono żadnego z badanych patogenów.

Wśród nich połączenie E. coli z rotawirusem i CPA z toksyną β2 wystąpiło w większości (n=19/ 24,1%) tych gospodarstw. Współwystępowanie E. coli, CPA i C. difficile występowało istotnie rzadziej (n=8).

E. coli jako najczęściej stwierdzany patogen występował głównie w połączeniu z CPA z genem toksyny β2 (64,6%) lub rotawirusami (64,6%).

Dyskusja

W niniejszym badaniu przeanalizowano występowanie istotnych patogenów dla biegunki noworodków w europejskich gospodarstwach, które dobrowolnie wzięły udział w programie monitorowania biegunki prosiąt ssących. Interpretacja niniejszych wyników powinna być przeprowadzona ostrożnie, ponieważ istnieje pewna stronniczość w doborze próby. Gospodarstwa przesłały próbki dobrowolnie, ze względu na problemy z biegunką. Niemniej jednak dane pokazują realistyczne i wyraźne trendy dotyczące patogenów wywołujących biegunki noworodków, które zostały już opisane w literaturze.

Obie analizy tego badania potwierdzają E. coli i C. perfringens jako główne patogeny bakteryjne występujące w biegunkach prosiąt ssących. Obecne dane wykazały, że prawie 58% izolatów E. coli i prawie 91% izolatów C. perfringens można uznać za zjadliwe lub potencjalnie zjadliwe. W drugiej analizie odpowiednie izolaty E. coli i C. perfringens można było znaleźć w około 80% gospodarstw.

Interesującym wynikiem jest bardzo niska liczba dowodów na obecność koronawirusów (PEDV i TGEV) w próbkach objętych badaniem. Chociaż są one wymieniane jako możliwe czynniki wywołujące biegunkę noworodków, dowody na ich obecność w literaturze są zazwyczaj niskie, a biegunka spowodowana przez TGEV stała się rzadkością w Europie. Łączna analiza różnych patogenów bakteryjnych i wirusowych w 79 gospodarstwach wykazała jednoczesne występowanie dwóch lub więcej patogenów w prawie 95% gospodarstw. Pokazuje to, że biegunka noworodków u świń rzadko ma etiologię jednoprzyczynową. Należy to rozważyć w kontekście działań profilaktycznych i terapeutycznych.