Opis modelu zakażenia Mycoplasma hyopneumoniae drogą aerogenną u świń
24-sty-2025 (1 lat 2 miesięcy temu)
Dlaczego choroba wynikająca z narażenia na aerozole zawierające M. hyopneumoniae ma znaczenie?
W terenie, głównie w Stanach Zjednoczonych została zaproponowana kontrolowana i sztuczna ekspozycja loszek na homogenat tkanki płucnej zawierający Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae) za pośrednictwem aerozolu jako strategia aklimatyzacji loszek . Strategia ta ma na celu ograniczenie obecności dodatnich loszek przy oproszeniu, a tym samym uniknięcie zakażenia potomstwa (Pieters i Fano, 2016). Ponadto, powszechnie stosowane są również programy eliminacji M. hyopneumoniae, które mogą obejmować aerozolizację pożywki zawierającej tkankę płucną dodatnią na obecność patogenu w celu osiągnięcia ekspozycji populacji przed jej rozpoczęciem (McDowel i in., 2023). W związku z tym obecnie przedmiotem zainteresowania są zakaźność i przebieg kliniczny choroby wywołanej aerozolami M. hyopneumoniae.
Zrozumienie dynamiki choroby związanej z ekspozycją na M. hyopneumoniae za pośrednictwem aerozolu
Od czasu pierwszego opisu w 1965 roku, eksperymentalne modele zakażenia M. hyopneumoniae były szeroko stosowane do badania różnych aspektów choroby, a także do oceny skuteczności szczepionek i antybiotyków. Podczas gdy inokulacja dotchawicza jest najczęściej stosowaną drogą zakażenia, aerozol jest najrzadziej stosowaną metodą inokulacji, pomimo podobieństwa do naturalnej infekcji (Garcia-Morante i in., 2017b).
Sztuczna ekspozycja na M. hyopneumoniae za pośrednictwem aerozolu ściśle naśladuje drogę przenoszenia uważaną za najważniejszą w naturalnie występującym zakażeniu.
W celu opracowania i scharakteryzowania modelu aerozolowego do odtworzenia mykoplazmowego zapalenia płuc u świń, przeprowadzono eksperyment. Miało to pomóc w określeniu patogenności, kolonizacji, odpowiedzi immunologicznej błony śluzowej i klinicznego przebiegu choroby kontrolowanych dawek aerozoli z M. hyopneumoniae.
Projekt eksperymentu
Na działanie aerozoli rozcieńczonego homogenatu płucnego zawierającego szczep 232 M. hyopneumoniae indywidualnie eksponowano cztery grupy po trzy loszki wolne od M. hyopneumoniae w komorze (rysunek 1). Każda grupa była narażona na różne dawki (Tabela 1).
- Od każdej loszki pobrano wydzielinę z nosa, krtani i tchawicy w 0, 7, 14, 21 i 28 dniu po ekspozycji (dpe).
- W celu oceny serokonwersji pobrano próbki krwi w 0 i 28 dpe.
- Sekcyjnie:
- oceniono zmiany w płucach.
- Z każdego zestawu płuc pobrano wydzielinę oskrzelową i płyn z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego (BALF).
Aby ocenić produkcję IgG i IgA w błonie śluzowej, przeprowadzono zmodyfikowany test ELISA dla BALF, wydzielin z dalszych części tchawicy i nosa.
Aby ocenić obciążenie bakteryjne, wykonano real - time PCR w próbkach wydzieliny z nosa, krtani, wydzielin z dalszych części tchawicy i oskrzeli.
Tabela 1. Grupy eksperymentalne i warunki ekspozycji. Ekspozycję na aerozol przeprowadzono raz w ciągu dwóch kolejnych dni (dzień 0 i 1) przy użyciu szczepu M. hyopneumoniae 232.
| Grupa eksperymentalna | Miano | Całkow. obj. | Czas ekspozyjcji |
|---|---|---|---|
| LD/SE | 105 CCU/mL | 10 mL | 15-20 min/dzień |
| LD/LE | 105 CCU/mL | 20 mL | 30-35 min/dzień |
| HD/SE | 106 CCU/mL | 10 mL | 15-20 min/dzień |
| HD/LE | 106 CCU/mL | 20 mL | 30-35 min/dzień |
LD/SE= niska dawka/krótka ekspozycja; LD/LE= niska dawka/długa ekspozycja; HD/SE= wysoka dawka/krótka ekspozycja; HD/LE= wysoka dawka/długa ekspozycja; CCU= jednostki zmieniające kolor.
Wyniki
Status naiwny w kierunku M. hyopneumoniae został potwierdzony u wszystkich loszek poprzez brak przeciwciał i brak wykrycia patogenu przed prowokacją. Następnie M. hyopneumoniae wykryto metodą PCR w czasie rzeczywistym u świń już w 7 dpe (dzień po ekspozycji) w różnych typach próbek.
- Wszystkie loszki w tym badaniu uległy zakażeniu, a średnia liczba bakterii w różnych typach próbek nie różniła się istotnie między grupami doświadczalnymi.
- Obraz kliniczny choroby układu oddechowego różnił się w zależności od dawki ekspozycji na M. hyopneumoniae. Kaszel był zauważalny w grupach o wysokiej dawce, podczas gdy był niezauważalny lub słabo wykrywalny w grupach o niskiej dawce (ryc. 2).
- Wszystkie loszki z grup otrzymujących wysokie dawki rozwinęły mykoplazmowe zapalenie płuc, podczas gdy występowanie i nasilenie zapalenia płuc były niższe w grupach otrzymujących niskie dawki.
Stała specyficzna miejscowa humoralna odpowiedź immunologiczna (IgA i IgG) w wydzielinach z głębokiej tchawicy była obserwowana od 21 dpe, niezależnie od grupy doświadczalnej.
Poprzez stosowanie aerozoli udało się odtworzyć mykoplazmowe zapalenie płuc
Ponieważ wszystkie loszki były narażone w tych samych warunkach na ten sam szczep M. hyopneumoniae, obecne wyniki sugerują, że dawka inokulum miała większy wpływ na kliniczny wynik zakażenia niż dynamika zakażenia lub humoralna odpowiedź immunologiczna błony śluzowej.
Loszki zarażały się mniej więcej w tym samym czasie, niezależnie od dawki zakaźnej
Wnioski i znaczenie
Eksperymentalne modele choroby są niezbędnym narzędziem do oceny patogenezy, dynamiki odpowiedzi immunologicznej oraz skuteczności i bezpieczeństwa potencjalnych innowacyjnych terapii. W tym badaniu objawy kliniczne i patologiczne, zakażenie i odpowiedź immunologiczna wykazały, że z powodzeniem można odwzorować mykoplazmowe zapalenie płuc przez aerozolizację, nie ustępując innym, bardziej klasycznym drogom inokulacji, takim jak inokulacja dotchawicza. Drogi te dodatkowo wymagają krępowania zwierząt i są mniej praktyczne w terenie.
Zdolność do wywoływania infekcji M. hyopneumoniae za pomocą aerozoli może pozwolić na przeprowadzenie róznych rodzajów eksperymentów, które w przeciwnym razie nie byłyby możliwe lub które byłyby utrudnione w przypadku stosowania bardziej sztucznych dróg inokulacji. Ponadto, istniejące luki w wiedzy na temat patogenezy naturalnie występującej choroby oraz stosowanie systemów zamgławiania w programach aklimatyzacji loszek lub eliminacji M. hyopneumoniae uzasadniają opracowanie modelu choroby przy użyciu aerozoli.