Mô tả về mô hình nhiễm trùng khí dung Mycoplasma hyopneumoniae ở heo

Tại sao bệnh do phơi nhiễm với khí dung chứa Mycoplasma hyopneumoniae lại quan trọng?

Việc cho heo hậu bị tiếp xúc có kiểm soát và nhân tạo với dịch đồng nhất mô phổi chứa Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae) dưới dạng khí dung đã được đề xuất như một chiến lược thích nghi cho heo hậu bị, đặc biệt là tại Hoa Kỳ. Chiến lược này nhằm giảm số lượng heo hậu bị dương tính vào thời điểm đẻ, từ đó hạn chế nguy cơ lây truyền mầm bệnh sang heo con (Pieters và Fano, 2016). Bên cạnh đó, các chương trình loại trừ M. hyopneumoniae cũng thường áp dụng phương pháp khí dung môi trường chứa mô phổi dương tính với mầm bệnh nhằm tạo ra sự phơi nhiễm đồng đều trong quần thể trước khi bắt đầu can thiệp (McDowell và cộng sự, 2023). Vì vậy, mức độ lây nhiễm và diễn tiến lâm sàng của bệnh do khí dung chứa M. hyopneumoniae hiện đang là một vấn đề được quan tâm.

Hiểu rõ động học bệnh liên quan đến phơi nhiễm M. hyopneumoniae qua đường khí dung

Kể từ khi được mô tả lần đầu vào năm 1965, các mô hình gây nhiễm thực nghiệm với M. hyopneumoniae đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu nhiều khía cạnh khác nhau của bệnh cũng như để đánh giá hiệu quả của vắc xin và kháng sinh. Trong số các đường gây nhiễm, đường tiêm khí quản là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, trong khi đường khí dung lại ít được áp dụng, mặc dù nó có tính tương đồng cao với con đường lây nhiễm tự nhiên (Garcia-Morante và cộng sự, 2017b).

Phơi nhiễm nhân tạo với M. hyopneumoniae qua đường khí dung mô phỏng chặt chẽ con đường lây truyền được cho là quan trọng nhất trong các trường hợp nhiễm bệnh tự nhiên.

Nhằm mục tiêu phát triển và đặc trưng hóa một mô hình khí dung để tái tạo viêm phổi do mycoplasma ở heo, một thí nghiệm đã được thực hiện nhằm đánh giá độc lực, khả năng bám dính và xâm nhiễm, đáp ứng miễn dịch niêm mạc, cũng như tiến trình lâm sàng của bệnh sau khi heo được phơi nhiễm với khí dung chứa M. hyopneumoniae theo liều lượng kiểm soát.

Thiết kế thí nghiệm

Bốn nhóm, mỗi nhóm gồm ba heo hậu bị âm tính với Mycoplasma hyopneumoniae, được cho tiếp xúc riêng lẻ với khí dung chứa dịch đồng nhất mô phổi đã pha loãng và mang chủng M. hyopneumoniae 232 trong buồng khí dung (Hình 1). Mỗi nhóm được phơi nhiễm với liều lượng khác nhau (Bảng 1).

• Dịch tiết từ mũi, thanh quản và khí quản sâu được thu thập từ từng heo vào các thời điểm 0, 7, 14, 21 và 28 ngày sau phơi nhiễm (dpe).
• Mẫu máu được lấy vào ngày 0 và ngày 28 sau phơi nhiễm để đánh giá sự chuyển đổi huyết thanh
• Tại thời điểm mổ khám:
  • Tổn thương phổi được đánh giá.
  • Dịch tiết phế quản và dịch rửa phế quản-phế nang (BALF) được thu thập từ mỗi bộ phổi.

Để đánh giá sản xuất kháng thể IgG và IgA tại niêm mạc, một phương pháp ELISA cải tiến được thực hiện trên BALF, dịch tiết khí quản sâu và dịch mũi

Để đánh giá tải lượng vi khuẩn, real-time PCR được tiến hành trên các mẫu dịch tiết mũi, thanh quản, khí quản sâu và phế quản.

Bảng 1. Các nhóm thí nghiệm và điều kiện phơi nhiễm. Phơi nhiễm khí dung được thực hiện một lần mỗi ngày trong hai ngày liên tiếp (ngày 0 và ngày 1) với chủng Mycoplasma hyopneumoniae 232. .

LD/SE= liều thấp/phơi nhiễm ngắn; LD/LE= liều thấp/phơi nhiễm dài; HD/SE= liều cao/phơi nhiễm ngắn; HD/LE= liều cao/phơi nhiễm dài; CCU= đơn vị đổi màu.

Kết quả

Tình trạng âm tính với M. hyopneumoniae đã được xác nhận ở tất cả các heo hậu bị thông qua việc không phát hiện kháng thể và không tìm thấy mầm bệnh trước khi gây nhiễm. Sau đó, M. hyopneumoniae được phát hiện bằng kỹ thuật real-time PCR ở các mẫu khác nhau từ ngày thứ 7 sau phơi nhiễm (dpe).

• Tất cả các heo hậu bị trong nghiên cứu này đều bị nhiễm, và tải lượng vi khuẩn trung bình giữa các loại mẫu không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thí nghiệm.
• Biểu hiện lâm sàng của bệnh hô hấp khác nhau tùy theo liều phơi nhiễm với M. hyopneumoniae. Ho được ghi nhận rõ ở các nhóm có liều cao, trong khi hầu như không nhận thấy hoặc khó phát hiện ở các nhóm có liều thấp (Hình 2).
• Tất cả các heo hậu bị thuộc nhóm liều cao đều phát triển viêm phổi do mycoplasma, trong khi tỷ lệ mắc và mức độ nghiêm trọng của viêm phổi ở nhóm liều thấp thấp hơn.
• Phản ứng miễn dịch dịch thể đặc hiệu tại chỗ (IgA và IgG) trong dịch tiết khí quản sâu được ghi nhận rõ ràng từ ngày 21 sau phơi nhiễm trở đi, không phụ thuộc vào nhóm thí nghiệm.

Tái tạo viêm phổi do mycoplasma thông qua khí dung đã được thực hiện thành công.

Vì tất cả các heo hậu bị đều được phơi nhiễm trong cùng điều kiện với cùng một chủng M. hyopneumoniae, kết quả hiện tại cho thấy rằng liều lượng mầm bệnh ảnh hưởng đến biểu hiện lâm sàng của nhiễm trùng nhiều hơn là đến động thái nhiễm trùng hoặc đáp ứng miễn dịch dịch thể tại niêm mạc.

Các heo hậu bị đều bị nhiễm vào khoảng cùng một thời điểm, bất kể liều lượng mầm bệnh.

Kết luận và hàm ý thực tiễn

Các mô hình thực nghiệm gây bệnh là công cụ không thể thiếu để đánh giá cơ chế gây bệnh, động học của đáp ứng miễn dịch, cũng như hiệu quả và độ an toàn của các liệu pháp đổi mới tiềm năng.
Trong nghiên cứu này, các biểu hiện lâm sàng và bệnh lý, cùng với quá trình thiết lập nhiễm trùng và đáp ứng miễn dịch, cho thấy rằng việc tái tạo viêm phổi do mycoplasma bằng phương pháp khí dung có thể được thực hiện thành công, mà không thua kém so với các đường gây nhiễm cổ điển hơn như tiêm khí quản.
Hơn nữa, các đường gây nhiễm truyền thống này đòi hỏi phải cố định động vật và kém thực tế hơn trong điều kiện thực địa.

Khả năng gây nhiễm M. hyopneumoniae thông qua khí dung có thể cho phép thực hiện nhiều loại thí nghiệm mà trước đây không thể tiến hành hoặc bị ảnh hưởng khi sử dụng các phương pháp lây nhiễm nhân tạo khác. Ngoài ra, những khoảng trống hiện tại trong hiểu biết về cơ chế gây bệnh trong điều kiện tự nhiên, cùng với việc sử dụng hệ thống phun sương trong các chương trình thích nghi hoặc loại bỏ M. hyopneumoniae ở heo hậu bị, càng làm nổi bật sự cần thiết của việc phát triển một mô hình gây bệnh bằng khí dung.