Modulacja mikrobioty i zmniejszenie zjadliwości S. Suis. Jaki mechanizm może za tym stać?

Streptococcus suis stał się obecnie ważną przyczyną przepisywania środków przeciwdrobnoustrojowych w produkcji trzody chlewnej. Z częstością występowania w zakażonych gospodarstwach bliską 100%, jest to jeden z najważniejszych patogenów bakteryjnych u świń. Oprócz stwarzania ryzyka zoonotycznego, niesie ze sobą znaczne koszty ekonomiczne i stanowi problem dla dobrostanu zwierząt. Wyzwanie to jest tym większe, że rośnie kontrola recept weterynaryjnych i stosowania środków przeciwdrobnoustrojowych, w tym ograniczeń stosowanych w metafilaktyce, która do tej pory była stosowana w celu kontrolowania pojawienia się objawów, ale nie obecności S. suis.

Istnieją co najmniej 33 serotypy Strep suis. Serotypy 2 i 9 są najczęściej związane z chorobami i ogniskami epidemicznymi. Ich zjadliwość jest szczególnie związana z białkami mrp, epf i sly oraz innymi, takimi jak luxS, które biorą udział w tworzeniu biofilmu, zwiększając ich odporność na leczenie i odpowiedź immunologiczną. W obrębie każdego serotypu istnieje duża zmienność w otoczce bakteryjnej i czynnikach wirulencji, co komplikuje projektowanie i skuteczność szczepionek. Corsault i in., 2021 stwierdzili, że szczepienie loch zwiększyło odporność matczyną przenoszoną na prosięta, maksymalizując ją w 7 dniu życia, ale została drastycznie zmniejszona do 18 dnia życia, a zatem nie była w stanie chronić prosiąt po odsadzeniu. Musimy zatem przeanalizować inne narzędzia kontroli.

Rola mikrobioty w zakażeniu Streptococcus suis

Już w 1996 r. wspominano o wczesnym kontakcie prosiąt z S. suis podczas oproszenia, gdy mają one kontakt z wydzielinami pochwowymi. Istnieją badania dotyczące tego, w jaki sposób przenoszenie niekorzystnej mikroflory z matki na prosięta, a także niewystarczające spożycie/jakość siary wpływają na rozwój choroby.

Kluczową funkcją mikrobioty jest zapobieganie nadmiernemu rozwojowi potencjalnych patogenów w warunkach homeostazy poprzez mechanizmy odporności na kolonizację: konkurencję o składniki odżywcze, produkcję związków przeciwdrobnoustrojowych lub pośrednio poprzez stymulowanie wrodzonej i adaptacyjnej odporności gospodarza.

Modyfikacja mikrobioty kałowej lochy została skorelowana z mikrobiotą pochwy, a interwencja na poziomie mikrobioty jelitowej lochy doprowadziła do poprawy mikrobioty pochwy z redukcją Streptococcus na poziomie narządów płciowych. Obecność większej różnorodności mikrobioty zwiększa obecność komensalnych populacji bakterii, które konkurują o przestrzeń i składniki odżywcze z S. suis, zmniejszając presję infekcji i ułatwiając kontrolę choroby.

Zastosowanie rozwiązań żywieniowych, które poprawiają mikrobiotę jelitową lochy, pozytywnie wpływając na pionową transmisję mikrobioty do prosiąt, doprowadziłoby do lepszej zdolności reagowania zwierzęcia na chorobę.

Biorąc pod uwagę te argumenty, przeprowadzono badanie terenowe na komercyjnej fermie liczącej 3000 loch z historią poważnych ognisk S. suis, które wymagały ciągłego leczenia antybiotykami w celu kontroli objawów. Celem było lepsze zrozumienie mechanizmu, dzięki któremu specyficzna kombinacja średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych (MCFA) i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) podawanych lochom i prosiętom w paszy prowadzi do poprawy mikrobioty jelitowej, umożliwiając ograniczenie stosowania antybiotyków przeciwko S . suis, co zaobserwowaliśmy.

Aby ocenić kształtowanie się mikrobioty, próbki kału loch pobrano bezpośrednio z odbytu, a wymazy z migdałków pobrano od grupy prosiąt, które obserwowano od oproszenia przez cały okres po odsadzeniu, przed rozpoczęciem strategii żywieniowej i przez cztery miesiące po jej wdrożeniu.

Przeprowadzono następujące analizy:

• Kał (320 próbek): analiza proporcji niektórych populacji bakterii u loch (laboratoria Masterlab).

• Migdałki (176 próbek): analiza serotypów, czynników wirulencji i mikrobioty komensalnej poprzez analizę innych Streptococcus spp(S. hyovaginalis, S. oralis, S. mitis (we współpracy z grupą badawczą BACRESP, Uniwersytet w León).

Jak włączenie SCFA i MCFA wpłynęło na mikrobiotę?

Na początku badania proporcje bakterii w kale loch wykazywały dużą zmienność we wszystkich fazach produkcji (początek, środek i koniec ciąży i laktacja). Kolejne próbki pobierane co cztery tygodnie od tych samych zwierząt w ciągu czterech miesięcy wykazały ewolucję w kierunku stabilności, z podobnymi wartościami wykrytymi we wszystkich z nich na końcu.
W wyniku wybuchu epidemii grypy w połowie i pod koniec badania, konieczne było leczenie amoksycyliną od drugiego tygodnia po odsadzeniu, ale nawet przy komplikacjach związanych z epidemią grypy, możliwe było wycofanie leczenia antybiotykami u prosiąt do 10 dni po odsadzeniu, bez znaczącego wzrostu śmiertelności w ciągu tych tygodni.

Wyniki uzyskane na poziomie migdałków u prosiąt wykazały wyraźne różnice w porównaniu z wynikami początkowymi w obecności ciągłego leczenia antybiotykami.

W przypadku S. suis:

• Przed zastosowaniem diety: wykrywalność stopniowo wzrastała w czasie i można było wykryć obecność czynników wirulencji gapdh i luxS.

• Po zastosowaniu diety: liczba próbek z obecnością S. suis wyizolowanych z hodowli zmniejszyła się i pozostała stała w czasie pobierania próbek. W przypadkach, w których byliśmy w stanie scharakteryzować czynniki wirulencji, były one początkowo dodatnie dla genów gapdh i luxS, ale potem nie miały już genu gapdh. Jeden izolat był dodatni dla epf.

W przypadku bakterii komensalnych/środowiskowych:

• Przed włączeniem SCFA i MCFA: więcej bakterii wykrywa się pod koniec okresu pobierania próbek.

• Po włączeniu SCFA i MCFA: dzieje się odwrotnie, ponieważ są one wykrywane na początku pobierania próbek i nie są wykrywane w ostatnim tygodniu pobierania próbek, prawdopodobnie z powodu działania antybiotyku.

Zaobserwowane wyniki pokazują, jaka jest kontrola mechanizmów oporności na kolonizację: konkurencja o składniki odżywcze, produkcja związków przeciwdrobnoustrojowych poprzez modulację mikroflory kałowej loch i migdałków prosiąt wydaje się wpływać nie tylko na zmniejszenie obecności S. suis, ale także na ekspresję jego czynników wirulencji.