• Ponad 100 lat temu ESHERICHIA wyizolował z kału niemowląt Bacterium coli communae

• Chyba najlepiej poznana bakteria

• Powszechnie kojarzona z kałem (choć tylko 1-10% flory kału)

• Potem odkryto, że niektóre szczepu są patogenne i że kolibakteriozy są bardzo ważnym problemem zdrowia zwierząt i ludzi:

• Biegunki

• Toksemie (choroba obrzękowa świń)

• Posocznice

• Mastitis krów, MMA loch

• Infekcje dróg moczopłciowych (ludzie, psy, koty)

• Powikłania innych chorób

• Potem odkryto, że szczepy patogenne mają silne powinowactwo do pewnych tylko gatunków, np. tzw. szczepy enterokrwotoczne

Właściwości szczepów E.coli

• Wiele ma fimbrie - nitkowate twory do adhezji do enterocytów

• Wiele ma plazmidy, które są nośnikami różnych cech (właściwości biochemiczne, wytwarzanie hemolizyny, innych toksyn, oporność na antybiotyki itp.) stąd duża zmienność

4 grupy antygenów

• Somatyczne (ściany komórkowej), tzw. O - ich jest 160

• Otoczkowe, tzw. K - ich jest 80

• Rzęskowe, tzw. H - ich jest 50

• Fimbrialne, tzw. H lub F - ich jest 6

• Więc podział wg antygenów, np. E.coli O 101:K28 (A), K99

• Też typowanie fagami

• Też podział analizą plazmidów

• Czy wg chromosomalnego kwasu nukleinowego

• A w klinice - wg patogenności (chorobotwórcze i niechorobotwórcze)

Wykrywanie toksyny

• Badanie na hodowlach komórkowych (linia komórkowa WERO) = weratoksyna = shigapodobna

• Z wykorzystaniem zwierząt

Colibakterioza prosiąt i cieląt

Etiologia

1. Patogenne szczepy E.coli

2. Czynniki środowiskowe

3. Status immunologiczny zwierzęcia

Rola czynników środowiskowych w etiologii

• Cielę powinno przez 12 h pobrać i przyswoić 2-3 l dobrej siary

• „Wiadro zimnego mleka” dla cieląt, preparaty mleko zastępcze

• Błędy w żywieniu krów (np. kwasica) - słabe cielę, gorzej ssie

• Hałas i inne stresory w cielętniku, brud - kumulacja szczepów

• Subkliniczne mastitis - duża dawka zarazka

• U prosiąt noworodków (do 5 dnia) też brak higieny, stresy, zimno i przeciągi, słaba mleczność loch od złego żywienia

• U prosiąt starszych (2-3 tydzień po odsadzeniu) dodatkowo stres odsadu, zmiana żywienia (przekarmianie - ↑ pH żołądka)

Status immunologiczny zwierzęcia

• Siara i defekt odporności biernej = niemożność blokowania adhezji bakterii do nabłonka jelit, niemożliwość neutralizowania toksyn, a także niemożność opsonizacji, co = słabsza ich liza

• Genotyp zwierzęcia - obecność (lub nie) receptorów dla fimbrii

Trzy główne postaci kolibakteriozy zwierząt

1. Jelitowa - wywoływana przez ETEC

2. Toksemiczna - (choroba obrzękowa) wywoływane przez STEC

3. Posocznicowa

Etiopatogeneza kolibakteriozy na tle ETEC

• Biegunka cieląt w wieku 1-3 dni, nigdy później

• Bo u nich ↑ pH żołądka (preparaty mleko zastępcze!)

• U prosiąt nie tylko oseski, ale też i odsadzone

• ETEC mają fimbrie łączące się z receptorami enterocytów

• Obecność swoistego receptora uwarunkowana genotypem świni

• U prosiąt głównie (75%) F4 (dawniej K88) i F6 (987P), starsze F18

• U cieląt głównie F5 (K99)

• ETEC wytwarzają 2 białkowe enterotoksyny

• Ciepło stałą (ST - heat stable toxin), bardzo słaba immunogennie

• Ciepło chwiejną (LT- heat labile toxin), silna immunogennie

• Te enterotoksyny doprowadzają do biegunki sekrecyjnej

• Wodnista biegunka, żółtawa lub biaława

• Odwodnienie, ubytek elektrolitów, kwasica, wstrząs

Działanie enterotoksyn ST

Aktywacja cyklazy guanylowej w enterocytach

Wzrost ilości cGMP

cGMP zwiększa wydzielanie do światła jelita (Na⁺, H₂O, HCO^3-)

Odwodnienie, kwasica metaboliczna, wstrząs

Etiopatogeneza postaci toksemicznej

• STEC przytwierdzają się też fimbriami (F18ab)

• Świnie bez receptorów w jelicie cienkim - oporne

• STEC wytwarzają shigatoksynę (gł. Stx2e), dawniej toksyna Wero

• Stx2e niszczy enterocyty, może być krwista biegunka

• Stx2e wchłania się do krwi, uszkadza śródbłonek, mięśniówkę tętniczek

• Więc obrzęki, a w OUN - zawały, niedokrwienia, rozmiękanie

• U prosiąt (zwykle 7-10 dni po odsadzeniu) objawy jelitowe słabe, ale obrzęki, zaburzenia nerwowe = choroba obrzękowa

• U cieląt głównie bezobjawowo, rzadko biegunka (2-8 tygodni)

• F18ab oraz Stx2e są immunogenne i przeciwciała miejscowe lub krążące chronią

Etiopatogeneza postaci posocznicowej

• Zaburzenia przewodu pokarmowego, ale też z rany pępowinowej lub drogą oddechową

• To szczepy z otoczką - działa antyfagocytarnie

• Wnikają do krwi, posocznica

• Zmiany w wielu narządach, też stawy, czasem opony mózgowe

• Bardzo ostry przebieg, endotoksemia, duża śmiertelność

• Sporadycznie cielęta w wieku do 1 tygodnia, gdyż nawet słaba odporność siarowa chroni

• Czasem też jagnięta, prosięta wyjątkowo

Laboratoryjne rozpoznawanie kolibakteriozy

• Nie wystarcza izolacja E.coli (nawet w narządach nie musi świadczyć o posocznicy, może być pośmiertnie)

• A już zwłaszcza z jelita trzeba różnicować szczepy

• Testy ELISA do wykrywania w kale Ag adhezyjnych oraz enterotoksyn, ale kłopot z toksyną ST, bo słabo immunogenna

• Wykrywanie sekwencji kodujących toksyny (PCR i znakowane sondy genetyczne)

Mozliwości immunoprofilaktyki kolibakteriozy jelitowej

Klasyczne

• Szczepienie paraenteralne zabitymi E.coli

• Doustne szczepienie zabitymi E.coli

Nowe

• Szczepienie matek ciężarnych antygenami adhezyjnymi p.o. lub paraenteralnie

• Podawanie noworodkom doustnie przeciwciał anty-adhezyjnych

• Surowice

• Koncentraty gammaglobulin

• Przeciwciała w żółtkach jaj: tanie, stabilne wiele miesięcy, bardzo skuteczne

Enterokrwotoczne szczepy E.coli (O 157:H7)

• Nowy problem zdrowotny ludzi od lat 80-tych

• Ich shigatoksyny powodują krwistą biegunkę, a czasem też trombocytopenię (małopłytkowa plamica zakrzepowa), zespół mocznicowy lub uszkodzenie OUN

• Bydło rezerwuarem zwykle bezobjawowym, wydala z kałem i zakażenia ludzi (hamburgery, woda, surówki itp.)

• To od czasu „fast food”: przemysłowo przygotowywana żywność (mrożona) + mikrofalówki, bo one oporne na mrożenie

• Szczepy bardzo inwazyjne nawet 50 bakterii może zakazić człowieka

• Nowe technologie = nowe nisze dla potencjalnych patogenów do wniknięcia i przeżycia w łańcuchu pokarmowym ludzi (czy zwierząt)

SALONELLOZA

• Zakaźna, zaraźliwa choroba drobiu, świń, bydła i wielu innych, także nieudomowionych (rzadko towarzyszących, ale żółwie!!)

• Głównie młodych

• Najczęstsza zoonoza

• Od nadostrego (posocznicowego) do przewlekłego przebiegu

• Z biegunką (niekiedy krwistą), zapalenie płuc, stawów, niekiedy też ronieniami

• Wiele zakażeń bezobjawowych

Rodzaj Salmonella

2 gatunki: S.enterica i S.bongori, w nich podgatunki.

Ogółem prawie 2500 serowarów, większość w podgatunku S.enterica sp. enterica.

Więc np. dawny serowar S.enteritidis nazywa się S.enterica sp. enterica serowar Enteritidis.

W skrócie Salmonella Enteritidis

Etiologia

Klasycznie: S. Choleraesuis

Rzadziej: S. Typhimirium, S. Typhisusi, S. Derby

Inne: sporadycznie

Etiologia salmonellozy bydła

S. Dublin i S. Typhimurium razem ok. 90% przypadków

Rzadko: S. Enteritidis

Inne - sporadycznie

Czynniki zjadliwości Salmonella

• Wyjątkowo łatwo wnikają do enterocytów (komórki M) bo

• Chemotaksja i fimbrie warunkują przyleganie

• Obecność w genomie „wysp patogenności” kodujących „białkową mikrostrzykawkę” (inwazyna, integryna itp.) zmuszającą komórkę do pinocytozy

• Tez niektóre mają „plazmidy zjadliwości” (ułatwiają posocznicę)

• Tez wnikają do makrofagów - roznoszenie po organizmie

• Wiele narządów, tez zasiedlają pęcherzyk żółciowy - siewstwo

• Endotoksyna

• Enterotoksyny? (aktywują cAMP)

• Wszystkie serowary potencjalnie patogenne, choć duże różnice

Wytrzymałość Salmonella

• W sianie rok

• W gnojówce latem miesiąc, zimą pół roku

• Na drewnie w oborze do 3 miesięcy

• Izolowane od zwierząt na ogół wrażliwe na antybiotyki

• Od ludzi coraz większa antybiotykooporność warunkowana plazmidami (też np. E.coli) - narasta „wielooporność”

Epidemiologia

• Tylko nieliczne serowary mają ścisłe powinowactwo do pewnych żywicieli:

• S. Dublin - bydło

• S. Gallinarum - kury

• S. Choleraesusi - świnie

• S. Abortusovis - owce

• S. Abortusequi - konie

• S. Typhi i S. Paratyphi - człowiek

• Te powyższe od dawna wywoływały lokalne „zarazy”

• Czyli ciężkie salmonellozy często z posocznicą, duże straty, więc w wielu krajach były intensywnie zwalczane i dziś rzadko

• Np.. S. Choleraesuis w Europie dziś dużo rzadziej

• Ale od około 30 lat koncentracja chowu, pasze przemysłowe

• Dziś salmonellozy mają bardziej środowiskowy charakter

• „Nowe” serowary, więcej nosicieli (bo tamte - raczej posocznica)

• Stały wzrost liczby salmonelloz zwierząt i ludzi na całym świecie

• W Polsce setki tysięcy u zwierząt rocznie

• W UK 40% stad zakażonych salmonellami

• Od narasta globalna pandemia zakażeń S. Enteritidis związana z głównie drobiem (jaja!)

• To coraz większy problem higieny pasz i żywności

• Rezerwuar: zwierzęta stało i zmienno cieplne (przewód pokarmowy)

• Wydalanie: głównie kał (ewentualnie mocz, wydzielina z nosa, ronienie)

• Wnikają alimentarnie (ewentualnie aerogennie, spojówki in utero)

• Szerzenie się zwierzę-zwierzę albo przez środowisko

• Rola nosicieli - zarazki wszędobylskie

• Rola paszy skażonej pierwotnie (odpady poubojowe, mączki)

• Lub częściej skażonej wtórnie (pasz roślinne i zwierzęce)

• W produkcji (nawożenie, ścieki, powodzie, gryzonie, ptaki itp.)

• W transporcie, magazynowaniu: >5°C i wilgoć = namnażanie

• Najbardziej „podejrzane” mączki, tez duża rola wody

Patogeneza

• Pierwsze miejsce namnażania - przewód pokarmowy

• HCl żołądka je niszczy - normalnie nieliczne do jelit

• Często tylko bezobjawowe siewstwo (stałe lub częściej okresowe)

• Zwłaszcza u drobiu przy innych niż S. Gallinarum

• Czy u świń przy innych niż S. Choleraesuis

Kiedy choroba?

• Serowar, dawka i zjadliwość ważna

• Ale też i zmiana żywienia, transport, zimno, inne choroby, zabiegi itp. (zaburzenia normalnej flory jelitowej!)

• Wtedy namnażają się w enterocytach, czasem przenikają z chłonką do węzłów chłonnych, czasem do makrofagów i z nimi do narządów wewnętrznych

Jaka choroba?

• Ostre zapalenie jelit (rola enterotoksyn?) lub

• Przewlekłe zapalenie jelit lub

• Posocznica (zwykle bardzo młode lub bardzo stare) lub

• Zmiany narządowe (płuca, stawy, inne, ronienia)

• Często Salmonella wikłają inne choroby

Możliwości zwalczania Salmonella

• Leczenie chorych

• Wykrywanie nosicieli i stad zakażonych i ich eliminacja

• Pozyskiwanie pas wolnych od Salmonelli (lub ich odkażanie)

• Niedopuszczanie di wtórnego skażenia pasz

• Ograniczenie zakażeń podczas rozrodu i transportu (higiena)

• Wykorzystanie flory niepatogennej do ograniczenia namnażania się Salmonelli w przewodzie pokarmowym

• Pozyskiwanie stad genetycznie opornych

• Szczepienia

Odporność i immunoprofilaktyka

• Odpowiedź humoralna i komórkowa, ogólna i miejscowa

• Niezbyt poznana

• Od 100 lat szczepionki w zwierząt i ludzi (dur brzuszny)

• Zwykle zarazek inaktywowany, iniekcyjnie - mało skuteczne bo:

• Wiele serowarów

• Zakażenia często w pierwszych dniach życia zanim zaszczepimy

• Potrzebne są żywe atenuowane szczepy

• Trudności z atenuacją: resztkowa zjadliwość, łatwa regresja

• Obawy, że zostanie w produktach spożywczych (rekombinacje)

• Dziś biotechnologia stwarza nadzieję na atenuowany szczep bezpieczny, możliwy do podawania p.o., możliwy dla noworodków, jedno szczepienie, krzyżowo zabezpieczający przeciw innym serowarom, łatwy do odróżnienia od zjadliwych

• Dziś jeszcze ten problem trzeba zwalczać głównie metodami higienicznymi, choć jest wiele szczepionek doświadczalnych

Salmonellozy jako zoonozy

• Dur brzuszny nadal towarzyszy wojnom i katastrofom

• Stały wzrost liczby innych salmonelloz ludzi na całym świecie

• W USA 1.4 mln przypadków u ludzi rocznie (500 śmiertelnych)

• W Polsce kilkadziesiąt tysięcy u ludzi rocznie

• Od narasta globalna pandemia zakażeń S. Enteritidis związana głównie z drobiem - dlaczego mimo zwalczania jest?

Salmonellozy u ludzi

W Polsce 40-60 tysięcy zachorowań rocznie

Głównie:

S. Enteritidis 92%

S. Typhimurium 5%

S. Agona 2%

Salmonella Enteritidis typ fagowy 4

• Światowa panzootia od 20-30 lat

• Od powszechnego nosicielstwa u drobiu

• Przekazywana transowarialnie (białko jaj) produkty spożywcze, bo odporne nawet na gotowanie

• Zakażenia człowieka przez jaja, mięso drobiu

• A niektóre szczepy termooporne i lekooporne

• To problem skażeń żywności (często drób)

• Często wtórnych (treścią przewodu pokarmowego)

• Żółwie (czerwonolice) odpowiadały za 1/5 przypadków w USA

• Aż wprowadzono zakaz sprzedaży mniejszych niż 8 cm

• To ograniczyło ten problem u dzieci w wieku 1-9 lat

• Ale zagrożenie ze strony gadów jest bardzo duże!

• Większość salmonelloz ludzi to lekkie zapalenie żołądka i jelit

• Ale czasem powikłania i śmierć

• Zwłaszcza dzieci do 5 lat i osoby z immunosupresją

Kury hiperimmunizowane

- 2 -

Koli i salcia2

- 1 -