Модуляция микробиоты и снижение вирулентности S. Suis. Какой механизм может за этим стоять?

Streptococcus suis сегодня стал важной причиной назначения антимикробных препаратов в свиноводстве. При распространенности зараженных ферм, близкой к 100%, это один из самых важных бактериальных патогенов у свиней. Помимо того, что он представляет зоонозный риск, он несет значительные экономические издержки и является проблемой благополучия животных. Эта проблема усугубляется усилением контроля ветеринарных назначений и использования антимикробных препаратов, включая ограничения, применяемые к метафилактике, которая до сих пор использовалась для контроля появления симптомов, но не присутствия S. suis.

Существует не менее 33 серотипов Strep suis. Серотипы 2 и 9 чаще всего вызывают заболевания и вспышки. Их вирулентность особенно связана с белками mrp, epf и sly, а также другими, такими как luxS, которые участвуют в образовании биопленки, повышая их устойчивость к лечению и иммунный ответ. Внутри каждого серотипа существует большая изменчивость в бактериальной капсуле и факторах вирулентности, что усложняет разработку и эффективность вакцин. Корсо и др., 2021 пришли к выводу, что вакцинация свиноматок повышает материнский иммунитет, передаваемый поросятам, достигая максимума на 7-й день жизни, но резко снижаясь к 18-му дню жизни и, следовательно, неспособная защитить поросят после отъема. Поэтому мы должны изучить другие инструменты контроля.

Роль микробиоты в инфекции Streptococcus suis

Еще в 1996 году упоминалось о раннем контакте поросят с S. suis во время опороса, когда они контактируют с вагинальными выделениями. Существуют исследования о том, как передача неблагоприятной микробиоты от матери к поросятам, а также недостаточное потребление/качество молозива влияют на развитие заболевания

Важнейшей функцией микробиоты является предотвращение чрезмерного роста потенциальных патогенов в гомеостатических условиях с помощью механизмов колонизационной резистентности: конкуренции за питательные вещества, выработки антимикробных соединений или косвенно путем стимуляции врожденного и адаптивного иммунитета хозяина.

Изменение фекальной микробиоты свиноматки коррелировало с изменением вагинальной микробиоты, а вмешательство на уровне кишечной микробиоты свиноматки привело к улучшению вагинальной микробиоты с уменьшением количества стрептококков на генитальном уровне. Наличие большего разнообразия микробиоты усиливает присутствие популяций комменсальных бактерий, которые конкурируют за пространство и питательные вещества с S. suis, снижая инфекционное давление и облегчая контроль заболеваний.

Использование питательных растворов, улучшающих кишечную микробиоту свиноматки, положительно влияющих на вертикальную передачу микробиоты поросенку, приведет к лучшей способности животного реагировать на заболевание.

Учитывая эти аргументы, было проведено полевое исследование на коммерческой ферме с 3000 свиноматками, в истории которой были серьезные вспышки S. suis, требовавшие постоянного лечения антибиотиками для контроля симптомов. Целью было лучше понять механизм, посредством которого определенная комбинация жирных кислот средней цепи (MCFA) и жирных кислот короткой цепи (SCFA), вводимых в корм для свиноматок и поросят, приводит к улучшению кишечной микробиоты, что позволяет сократить использование антибиотиков против S. suis, как мы и наблюдали.

Для оценки динамики микробиоты были взяты образцы фекалий свиноматок непосредственно из прямой кишки, а также мазки с миндалин у группы поросят, за которыми наблюдали с момента опороса в течение всего периода после отъема, до начала реализации стратегии питания и в течение четырех месяцев после ее реализации.

Были проведены следующие анализы:

• Фекалии (320 образцов): анализ соотношения определенных бактериальных популяций у свиноматок (лаборатории Masterlab).
• Миндалины (176 образцов): анализ серотипов, факторов вирулентности и комменсальной микробиоты посредством анализа других видов Streptococcus (S. hyovaginalis, S. oralis, S. mitis (совместно с исследовательской группой BACRESP, Университет Леона).

Как включение короткоцепочечных и среднецепочечных жирных кислот повлияло на микробиоту?

В начале исследования бактериальные соотношения в фекалиях свиноматок показали большую изменчивость на всех этапах производства (начало, середина и конец супоросности и лактации). Последовательные образцы, взятые каждые четыре недели у одних и тех же животных в течение четырех месяцев, показали динамику в сторону стабильности, при этом в конце у всех из них были обнаружены схожие значения.

Вследствие вспышки гриппа в середине и конце исследования лечение амоксициллином потребовалось, начиная со второй недели после отъема, но даже с учетом осложнений, вызванных вспышкой гриппа, удалось отменить лечение антибиотиками у поросят до 10 дней после отъема без значительного увеличения смертности в течение этих недель.

Результаты, полученные на уровне миндалин у поросят, показали явные различия по сравнению с первоначальными результатами при постоянном лечении антибиотиками.

В случае S. suis:

• До лечения питанием: его обнаружение постепенно увеличивалось с течением времени, и можно было обнаружить присутствие факторов вирулентности gapdh и luxS.
• После лечения питанием: количество образцов с присутствием S. suis, выделенных путем культивирования, сократилось и оставалось постоянным с течением времени во время отбора проб. В случаях, когда нам удавалось охарактеризовать факторы вирулентности, они изначально были положительными по генам gapdh и luxS, но затем больше не имели гена gapdh. Один изолят был положительным по epf.

В случае комменсальных/экологических бактерий:

• До включения SCFA и MCFA: больше бактерий обнаруживается в конце периода отбора проб.
• После включения SCFA и MCFA: происходит обратное, поскольку они обнаруживаются в начале отбора проб и не обнаруживаются в последнюю неделю отбора проб, вероятно, из-за действия антибиотикотерапии.

Полученные результаты показывают, как контроль механизмов устойчивости к колонизации: конкуренция за питательные вещества, выработка антимикробных соединений посредством модуляции фекальной микробиоты свиноматок и миндалин поросят, по-видимому, влияет не только на снижение присутствия S. suis, но и на экспрессию факторов его вирулентности.