Кишечная палочка профилактика: ПАМЯТКА О ПРОФИЛАКТИКЕ ОСТРЫХ КИШЕЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ (ОКИ)

Патотипы, адгезины и токсины патогенных свиней E.coli , ответственные за неонатальный колибактериоз и колибактериоз после отъема (AIDA: адгезин, участвующий в диффузной адгезии; EAST-1: энтероагрегантный термостабильный энтеротоксин)

Стратегии, обычно используемые для профилактики колибактериоза новорожденных и борьбы с ним, должны быть нацелены на снижение количества патогенных E.coli в окружающей среде, соблюдение гигиенических мер, а также внутреннюю и внешнюю биобезопасность.Поддержание подходящих условий окружающей среды и высокий уровень иммунитета поросят, гарантированный лактогенным иммунитетом и вакцинацией свиноматок против ETEC F4 (k88), F5 (k99), F6 (987P) и F41, снижают риск развития болезни.

Для предотвращения ETEC PWD использовались различные подходы, включая пассивное введение специфических антител, диетические добавки, такие как пребиотики и пробиотики, и диетические профилактические меры, генетическое разведение для ETEC-устойчивых стад и живых пероральных нетоксигенных E.coli [3].

Даже если некоторые из описанных выше профилактических подходов как для неонатального колибактериоза, так и для колибактериоза после отъема продемонстрировали некоторую перспективность и эффективность, антибиотики по-прежнему часто используются для лечения кишечного колибактериоза парентеральным и пероральным путем. При пероральном введении свиньям часто наблюдается недостаточная дозировка, и это состояние может способствовать отбору устойчивых бактерий [4]. Противомикробные препараты, обычно используемые для лечения кишечного колибактериоза, следует выбирать из-за их способности достигать терапевтических концентраций в кишечном содержимом.Наиболее часто используются энрофлоксацин, апрамицин, цефтиофур, неомицин, гентамицин, амоксициллин / клавулановая кислота, триметоприм / сульфонамид и колистин [1]. Устойчивость к противомикробным препаратам к апрамицину, неомицину, триметоприм-сульфонимиду и колистину наблюдается все чаще, особенно у штаммов ETEC, вызывающих PWD [3].

Лечение кишечного колибактериоза свиней требует понимания патотипов и виротипов E.coli , а также условий, при которых они могут вызывать заболевание, с тем чтобы применять соответствующие методы диагностики и стратегии профилактики и борьбы.Ключевым элементом подхода к вспышке колибактериоза для постановки надежного и точного диагноза является знание диагностического процесса и критериев интерпретации диагностических методов.

Этот документ направлен на решение некоторых основных вопросов, которые часто задают при столкновении с кишечным колибактериозом новорожденных и колибактериозом после отъема, которые являются основными предметами данного обзора, относительно диагностического подхода и интерпретации специальные исследования, меры контроля, основанные на терапии антибиотиками, и влияние устойчивости к противомикробным препаратам в борьбе с этими заболеваниями.

Патогенез кишечного колибактериоза свиней

Кишечный колибактериоз новорожденных

ЕТЭК, вызывающий кишечный колибактериоз новорожденных, проникает в животное при проглатывании и при наличии предрасполагающих условий окружающей среды и факторов хозяина, размножается в кишечнике и вызывает заболевания посредством специфических вирулентных факторов. Степень колонизации и разрастания определяет, является ли заболевание результатом инфекции. ETEC, ответственные за неонатальную диарею, содержат адгезины, поверхностные белки, называемые фимбриями, которые идентифицированы как F4 (k88), F5 (k99), F6 (987P) и F41 (рис.1). Фимбрии позволяют микроорганизмам прикрепляться к специфическим рецепторам на щеточных краях энтероцитов тонкой кишки. ETEC с фимбриями F4 колонизируют длину тощей кишки и подвздошной кишки, тогда как ETEC с фимбриями F5, F6, F41 в основном колонизируют заднюю часть тощей кишки и подвздошную кишку [1]. Восприимчивость к ETEC F5, F6 и F41 снижается с возрастом и связана с уменьшением количества активных рецепторов, присутствующих на эпителиальных клетках кишечника с возрастом. Большинство штаммов ETEC колибактериоза новорожденных продуцируют термостабильный энтеротоксин STa, который связывает гликопротеиновый рецептор гуанилилциклазы C на щеточной кайме эпителиальных клеток кишечника ворсинок и крипт, стимулируя выработку циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), что приводит к секреции электролитной конечной жидкости [1] .Чрезмерная секреция приводит к обезвоживанию и, в конечном итоге, к смерти [1]. Метаболический ацидоз, определяемый как состояние пониженного системного pH, является тяжелым осложнением колибактериоза новорожденных и возникает из-за продукции лактата. Большинство клинических признаков, которые раньше связывали с ацидозом, на самом деле были связаны с повышенным уровнем D-лактата в крови. Источником D-лактатемии является бактериальная ферментация непереваренного субстрата, который достигает толстого кишечника из-за повреждения эпителия слизистой оболочки тонкого кишечника.Респираторная компенсация ацидоза происходит за счет гипервентиляции, но этот механизм не работает из-за неадекватного бикарбонатного буфера [5].

Исходя из концентрации и сродства рецепторов STa, задняя часть тощей кишки, по-видимому, является основным местом гиперсекреции в ответ на STa. В развитии кишечного колибактериоза новорожденных очень важную роль играет пассивный иммунитет. В частности, большинство неонатальных инфекций можно предотвратить с помощью пассивного молозива и лактогенного иммунитета [6].Поскольку инфекции ETEC являются неинвазивными желудочно-кишечными инфекциями, для борьбы с заболеванием важен иммунитет слизистой оболочки, то есть лактогенный, а не молозивный, то есть системный иммунитет [6]. По этой причине наличие высоких уровней IgA в молоке свиноматок, вакцинированных или подвергшихся воздействию патогенной E.coli , присутствующей в окружающей среде поросят, может предотвратить колонизацию тонкой кишки ETEC. Поскольку материнские вакцины применяются парентерально, успех вакцинации, в частности свинок, во многом зависит от предыдущего воздействия ETEC на слизистые оболочки этих животных.Поросята более подвержены заболеваниям, если в молоке свиноматки отсутствуют специфические антитела или у них нет доступа к достаточному количеству молока.

Кишечный колибактериоз после отъема

Как описано для неонатального колибактериоза, E.coli , вызывающая PWD, проникает в животное при приеме внутрь и в присутствии соответствующих предрасполагающих условий окружающей среды и факторов хозяина, размножается в кишечнике и вызывает заболевание посредством специфические факторы вирулентности [1].

Штаммы ETEC после отъема в основном обладают фимбриями F4 и F18, за некоторыми редкими исключениями.Оба фимбриальных типа (F4 и F18) имеют несколько вариантных подтипов, основанных на антигенных различиях. Были описаны варианты F4 ab, ac и ad, даже если почти все штаммы, выделенные из случаев PWD, относятся к подтипу F4 ac. F18 имеет два известных варианта: ab и ac. F18 ab обычно ассоциируется со штаммами отековой болезни (OD), а F18 ac — со штаммами PWD [7].

Нефимбриальный адгезин, идентифицированный как адгезин, участвующий в диффузной адгезии (AIDA), был связан со штаммами ETEC, полученными от свиней-отъемышей с PWD, и есть доказательства того, что он причинно участвует в диарее, экспериментально вызванной у новорожденных поросят, лишенных молозива. с кодировкой STb E.coli [8]. Однако роль EAST1 и AIDA в развитии колибактериоза свиней еще предстоит выяснить [9]. Штаммы ETEC после отъема продуцируют один или несколько следующих известных энтеротоксинов: термостабильные энтеротоксины STa, STb, термолабильный энтеротоксин LT и энтероагрегативный энтеротоксин E.coli (EAST1) с энтероагрегантом [1]. Механизм действия STa был описан при колибактериозе новорожденных. STb не изменяет цГМФ, как описано для STa, показывая другой механизм действия.Связывание STb с его рецептором приводит к захвату Ca ²⁺ клетками, вызывая секрецию воды и электролитов двенадцатиперстной кишкой и тощей кишкой. In vivo значительное накопление Na + и Cl — происходит внутрилумина после интоксикации STb. Кроме того, STb стимулирует секрецию бикарбоната (HCO3-) [10].

LT является частью важной группы токсинов — семейства токсинов AB5. Были описаны два подтипа LT, LTI и LTII. Различия между LTI и LTII в значительной степени связаны с различиями в их субъединице B.LTI можно разделить на LTIh и LTIp, продуцируемые соответственно ETEC человека и свиньи. Было также показано, что штаммы, экспрессирующие LT, обладают преимуществом в колонизации, способствуя прилипанию ETEC in vitro и in vivo [10, 11]. LT постоянно активирует аденилциклазу на базолатеральной границе клетки и приводит к гиперсекреции электролитов и воды [10], вызывая обезвоживание. Метаболический ацидоз является осложнением колибактериоза после отъема, но его действие ограничивается до тех пор, пока не произойдет коллапс кровообращения.

EAST1 был обнаружен в ETEC, изолированном от свиней с диареей, однако его роль в развитии диареи не выяснена [9].

Кишечная микробиота и etec

Экологические и материнские бактерии быстро колонизируют кишечник потомства после рождения и формируют начало здоровой кишечной иммунной системы и ее будущее развитие [12]. Кишечная микробиота характеризуется высокой плотностью населения, большим разнообразием и сложностью взаимодействий в желудочно-кишечном тракте [13].Исследования по характеристике кишечной микробиоты показывают, что основными бактериальными группами, выделенными из кишечника свиней, являются Streptococcus , Lactobacillus , Prevotella , Selenomona , Mitsuokella , Megasphera , Megasphera , Bacteroides , Fusobacteria , Acidodaminococci и Enterobacteria [13]. Интересно, что сообщалось, что есть четкие доказательства того, что микробиота кишечника играет важную роль в управлении метаболизмом хозяина и что разнообразие фекального бактериального сообщества и их изменения с течением времени были разными у свиней в зависимости от их последующей восприимчивости к диарее после отъема [ 12].Желудок и проксимальный отдел тонкой кишки (двенадцатиперстная кишка) содержат относительно небольшое количество бактерий (10 ³ –10 ⁵ бактерий / г или мл содержимого) из-за низкого pH и / или быстрого потока пищеварительного тракта. Напротив, в дистальном отделе тонкой кишки обитает более разнообразная и численно большая (10 90 295 8 90 296 бактерий / г или мл содержимого) популяция бактерий [13].

Среднее количество биохимических фенотипов E.coli у поросят увеличивалось с возрастом животных [14], а популяции E. coli в фекальной микробиоте свиней и в окружающей среде фермы динамичны и демонстрируют высокий уровень разнообразия [15] .

Клинические проявления кишечного колибактериоза, очевидно, требуют наличия патогенной кишечной палочки , а также изменений окружающей среды и признанных факторов риска [16]. Моредо и др. [17] продемонстрировали, что процент положительных по ETEC недиареальных свиней составлял 16,6% в период лактации, 66% в фазе доращивания и 17,3% в популяции откорма. Эти данные продемонстрировали, что эти патогены также могут выделяться с фекалиями здоровых животных, как уже сообщал Осек в 1999 году [18].

Барьерные функции желудочно-кишечного тракта у новорожденных поросят не так развиты, как у взрослых животных, из-за более высокого pH в желудке, более низкой протеолитической способности и зависимости от пассивной иммунной защиты из-за иммунологической незрелости [19]. Сообщается, что время регенерации эпителия тонкой кишки у суточных поросят составляет 7-10 дней по сравнению с 2-4 днями у 3-недельных свиней. Это различие, вероятно, способствует восприимчивости к инфекционному энтериту у новорожденных поросят, так как быстрое обновление энтероцитов считается защитным механизмом за счет изгнания инфицированных клеток [20].Взятые вместе, все эти условия в сочетании с предрасполагающими факторами способствуют уязвимости новорожденных поросят к кишечным инфекциям, вызванным ETEC.

После отъема изменение кишечной среды поросят, в основном из-за изменений в рационе питания, приводит к изменению состава местной флоры. Разнообразие штаммов кишечной флоры E.coli обычно велико у здоровых свиней [15], тогда как при кишечном колибактериозе мы наблюдаем нарушение баланса между бактериями, присутствующими в нормальной кишечной флоре [14].Это состояние приводит к распространению доминирующего патогенного штамма, который колонизирует тонкий кишечник [21], быстро достигая массовых количеств порядка 10 ⁹ / г содержимого. Это причина того, почему часто, если не всегда, образцы, собранные у диарейных свиней, пораженных колибактериозом, позволяют выделить чистую культуру патогенной кишечной палочки .

Эту информацию необходимо учитывать для правильной интерпретации результатов диагностики. В частности, оценка диагностических результатов должна производиться только с учетом как клинических признаков, так и патологических поражений, а также с учетом количества изолированных патогенных E.coli , принадлежащих к идентифицированному патотипу и виротипу.

Диагностический подход

Диагностика кишечного колибактериоза новорожденных и после отъема включает комбинацию различных диагностических процедур, начиная с наблюдения за клиническими признаками и грубыми поражениями, с последующими соответствующими бактериологическими исследованиями и типированием выделенных бактериальных штаммов.

Клинические признаки, макроскопические поражения и отбор проб

Диарея новорожденных, вызванная энтеротоксигенным действием E.coli чаще всего наблюдается у поросят в возрасте от 0 до 4 дней жизни, и, как правило, в эндемичных условиях пометы от свиноматок первого помета могут быть более вовлеченными из-за отсутствия защиты со стороны пассивного иммунитета.

PWD из-за E.coli обычно наблюдается через 2–3 недели после отлучения, и, хотя и не в исключительных случаях, его можно зарегистрировать через 6–8 недель после отлучения.

Когда ETEC поддерживает диарею новорожденных, наблюдаются большие количества водянистой до кремообразной консистенции, с характерным запахом и часто от белого до желтого цвета.

Случаи колибактериоза, вызванного ETEC, после отъема обычно характеризуются желтоватым, серым или слегка розовым водянистым поносом с характерным запахом, который обычно длится одну неделю (рис. 2).

Диарейные фекалии свиней, страдающих ETEC F4 PWD

Больные свиньи обычно подавлены с пониженным аппетитом и грубой липкой влажной шерстью. Может произойти внезапная смерть, особенно в начале вспышки, а мертвые свиньи обычно обезвоживаются с запавшими глазами.Тонкая кишка обычно расширена, слегка отечна и гиперемирована (рис. 3). Желудок, обычно расширенный и наполненный свернувшимся молоком или сухим кормом, при колибактериозе новорожденных или после отъема, соответственно, демонстрирует гиперемию глазного дна (рис. 4). Брыжеечные лимфатические узлы увеличены и обычно гиперемированы. Эти поражения, даже если они не патогномоничны, наводят на мысль о кишечном колибактериозе. По этой причине вскрытие трупа, как в случае колибактериоза новорожденных, так и после отъема, помогает патологоанатому в выборе последующего лабораторного обследования.

Кишечник свиньи, страдающей ETEC F4 PWD, выглядит расширенным, отечным и гиперемированным

Желудок свиньи, страдающей ETEC F4 PWD. Дно желудка показывает сильную гиперемию

Наиболее эффективный подход — отобрать несколько необработанных свиней (3-5), страдающих диареей в течение менее 12-24 часов, и гуманно усыпить их и выполнить точное вскрытие трупа для оценки грубых поражений (оценка тонкой кишки). , толстая кишка, илео-слепой клапан, брыжеечные лимфатические узлы) и собирают образцы.Неоткрытые сегменты тонкой кишки (в частности, подвздошной и тощей кишки) и толстой кишки с перевязанными концами должны быть взяты и отправлены в лабораторию (свежие образцы для бактериологических исследований и зафиксированы в 10% забуференном формалине для гистологии) с запросом бактериологического исследования. для выделения патогенного штамма E. coli , участвовавшего в вспышке, его количественной оценки (чистая культура или нет), его типирования и оценки чувствительности к антибиотикам (рис. 5).Свежие образцы должны храниться при +4 ° C и должны быть доставлены в лабораторию менее чем за 24 часа.

Блок-схема отбора проб кишечного колибактериоза (неонатального и после отъемного) у свиней

Недавно спонтанно умершие животные также могут быть использованы для микробиологического анализа. Поскольку автолиз кишечника после смерти происходит быстро, ткани, полученные от животных через 4–6 ч после смерти, обычно не подходят для гистопатологического анализа. Если нет свиней с характерными клиническими признаками кишечного колибактериоза для усыпления или недавно умерших свиней, рекомендуется собирать фекалии (непосредственно от животных, а не из почвы) или ректальные мазки от 3 до 5 свиней (рис.5).

Для окончательного диагноза требуется сочетание нескольких исследований, включая количественную бактериологию, идентификацию факторов вирулентности, обычно с помощью ПЦР, и гистопатологию в качестве дополнительного анализа, чтобы получить комплексную интерпретацию микроскопических поражений, наблюдаемых при обнаруженном патогене. Диагностическое дерево и диагностические критерии, которым необходимо следовать при диагностике кишечного колибактериоза, представлены на рис. 6.

Диагностика кишечного колибактериоза: предлагаемое диагностическое дерево и диагностические критерии

Бактериология и характеристика бактериальных изолятов

Диагноз кишечного колибактериоза основывается на бактериологическом исследовании образцов содержимого просвета (первый выбор) или ректальных мазков.Образцы следует засеять на кровяной агар и агар МакКонкея или другую среду, которая является селективной в отношении Enterobatteriaceae, например агар Гектоена. Эти селективные среды позволяют дифференцировать ферментирующие лактозу (например, E.coli ) от неферментирующих лактозу грамотрицательных кишечных бацилл. Колонии на твердой среде достигают своего полного размера в течение 1 дня инкубации и варьируются от гладких до грубых или слизистых. Характеристики колоний, выращенных на кровяном агаре, и ферментация лактозы на селективных средах дают первое диагностическое указание.В частности, наличие гемолитических колоний как при неонатальной диарее, так и при PWD часто используется в качестве быстрого инструмента для диагностики диареи ETEC (рис. 7). В общих чертах, ETEC, изолированные от случаев неонатального колибактериоза, могут проявляться в виде гемолитических (ETEC F4 положительных) или негемолитических (ETEC F5, F6, F41) колоний на чашках с кровяным агаром [1, 22]. ETEC, изолированные от случаев PWD, в основном являются гемолитическими (ETEC F4 или F18), даже если могут наблюдаться негемолитические штаммы. В недавнем исследовании авторы сообщили, что E.coli , выделенные из пациентов с PWD и охарактеризованные как ETEC, были гемолитическими в 97,6% случаев. Оставшиеся 2,4% негемолитических изолятов ETEC, гемолитическая активность которых постоянно проверялась, были выделены во Франции, Италии и Германии и имели один и тот же виротип: F4, STa, STb [23].

ETEC F4, выделенный из кишечного содержимого свиньи, страдающей PWD. На снимке представлена ​​чистая культура гемолитической E.coli на кровяном агаре

Обнаружение патогенных штаммов не во всех случаях оправдывает заболевание, и важно учитывать, что E.coli , как сообщалось выше, можно, конечно, также изолировать из кишечной среды обитания здоровых хозяев.

Таким образом, оценка диагностических результатов может производиться только с учетом как клинических, так и патологических наблюдений, в сочетании с количественной оценкой изолированного патогенного E.coli . По этой причине высокая концентрация патогенной кишечной палочки в чистой или почти чистой культуре, выделенной из тонкой кишки (подвздошная и тощая кишки), свидетельствует о кишечном колибактериозе.Поскольку почти все ETEC F4 или F18 являются гемолитическими, наличие чистой культуры гемолитических колоний можно использовать в качестве предполагаемого диагноза колибактериоза новорожденных (ETEC F4) или колибактериоза после отъема (ETEC F4 или F18) [1].

Интерпретация бактериологических отрицательных результатов у животных, получавших антибиотики, ненадежна и требует повторного исследования с нелеченными свиньями.

Идентификация генов вирулентности, кодирующих фимбрии и токсины изолированного штамма, имеет решающее значение для выяснения его роли в наблюдаемой клинической проблеме.В настоящее время в рутинной диагностике генотипический анализ, такой как полимеразная цепная реакция (ПЦР) для обнаружения генов, кодирующих факторы вирулентности, выполняется во многих лабораториях для характеристики выделенных штаммов. Праймеры, распознающие гены, кодирующие токсины (STa, STb, LT и EAST1) и фимбрии (F4, F5, F6, F18, F41) ETEC, для белка внешней мембраны Eae или intimin в энтеропатогенной кишечной палочке (EPEC) и для токсина Stx2e в штаммах STEC (штаммы E.coli, , вызывающие отек) доступны и могут использоваться для выполнения ПЦР-анализов для повседневной рутинной диагностики [24].Интересно, что некоторые штаммы F18 продуцируют как энтеротоксины, так и токсин Stx2e. Эти штаммы классифицируются как ETEC, а не STEC, поскольку они вызывают клинические симптомы PWD в большей степени, чем отек [1].

Использование конечной точки ПЦР для прямой идентификации факторов вирулентности в образцах от больных свиней без проведения полуколичественной бактериологии и типирования отдельных изолятов может сделать интерпретацию трудной и ненадежной. Этот диагностический подход не позволяет количественно оценить патоген и может дать сочетание всех обнаруживаемых факторов вирулентности, принадлежащих разным E.coli , присутствующие в образце, и, как следствие, ложные комбинации этих факторов. Кроме того, не исключено, что подобные гены факторов вирулентности могут быть обнаружены и у других кишечных энтеробактерий. Например, исследование, проведенное на бактериях, выделенных из случаев диареи у детей в Мексике, показало, что ген токсина ST одного штамма, идентифицированного как M. morganii , на 100% идентичен гену токсина ST E. coli [25 ]. О наличии генов, кодирующих токсин LT, ранее сообщалось у M.morganii , полученный из образцов стула путешественников с диареей [26].

Разработка количественных ПЦР-тестов (кПЦР) стала возможным вариантом диагностики [27] отдельно или в сочетании с бактериологией. Стол и его коллеги сообщили, что чувствительность кПЦР была выше по сравнению с культивированием E. coli F4 и E. coli F18 из образцов фекалий свиней с диареей. В 34% образцов, положительных по F4-qPCR и / или F18-qPCR, патогенный E.coli не были обнаружены при культивировании. Когда было обнаружено более 10 ⁷ КОЕ / г E. coli F4 и / или E. coli F18, это коррелировало с культивированием большого количества потенциально патогенных E. coli [27] . Даже если количественная оценка патогенной E.coli с помощью кПЦР представляет собой многообещающий метод диагностики кишечного колибактериоза, полуколичественная бактериология имеет фундаментальное значение для проведения изоляции и тестирования чувствительности к противомикробным препаратам E.coli , ответственный за вспышку.

Обычно вспышки F4-положительных E.coli , как правило, затрагивают только один штамм в любой момент времени, даже если наблюдались смешанные инфекции с выделением разных виротипов в одной и той же вспышке. В этих случаях, вероятно, преобладает один виротип в любой данной вспышке [1]. По этим причинам было бы целесообразно типизировать больше изолятов, полученных от разных свиней, участвовавших в вспышке, после количественного бактериологического исследования и в соответствии с затратами на исследования, чтобы определить, участвует ли более одного виротипа во вспышке кишечный колибактериоз.Например, было бы целесообразно протестировать образцы от 5 репрезентативных свиней с диареей и типировать 3 изолята, ранее выбранных по их культуральным и биохимическим характеристикам. Хотя такой подход не дает абсолютных результатов, он, безусловно, повышает надежность полученных результатов.

Исследование, проведенное на 160 европейских стадах во время вспышек ЛОВЗ, в соответствии с протоколом отбора проб, описанным выше, показало, что смешанные инфекции (ETEC F4 и F18) наблюдались в 13% случаев (данные не опубликованы) (рис.8).

Различные виротипы, выделенные из 160 случаев PWD в разных странах Европы, выборка 5 свиней с диареей и типирование 3 изолятов, ранее выбранных по их культуральным и биохимическим характеристикам для каждой вспышки (данные не опубликованы)

Патогенная E.coli также может быть идентифицирована с помощью серотипирования О-антигенов (ЛПС клеточной стенки), поскольку небольшое количество специфических О-групп было связано с заболеванием (Таблица 1).

Полное серотипирование H (жгутиковый белковый антиген) и O-антигенов с дополнительной идентификацией K-антигенов (капсульный полисахарид) является стандартным методом определения всех серотипов, но в целом его проводят в немногих справочных лабораториях.

Различные клоны внутри серогруппы, возможно, эволюционировали, приобретая разные гены вирулентности, что привело к клональной вариации, связанной с конкретным регионом или страной.Например, ETEC серогруппы O139, связанный во всем мире с фимбриями F18ab, обычно вызывает PWD в Австралии и OD в Европе, в то время как преобладающая серогруппа, связанная с PWD у свиней во всем мире, — O149 [1] (Таблица 2).

Гистопатология

Гистопатология фиксированных формалином и залитых парафином тканей (следует включить подвздошную кишку, тощую кишку и толстую кишку) может использоваться в качестве дополнительного исследования для окончательного диагноза колибактериоза.У поросят, страдающих кишечным колибактериозом новорожденных, F4-положительные ЕТЭК прилипают к большей части щеточной мембраны энтероцитов тонкой кишки и подвздошной кишки слизистой оболочки кишечника, тогда как другие ЕТЭК в основном колонизируют дистальную часть тощей кишки или подвздошную кишку [1]. Другие изменения включают закупорку сосудов, кровотечения и увеличение количества воспалительных клеток (нейтрофилов и макрофагов в собственной пластинке , ) [1]. Микроскопические поражения при ETEC PWD характеризуются бактериальными слоями, наблюдаемыми в виде пятен на апикальной поверхности эпителиальных клеток ворсинок в подвздошной кишке и в меньшей степени в тощей кишке.Легкая атрофия ворсинок и повышенное количество нейтрофилов могут наблюдаться в поверхностной пластинке lamina propria [1]. Иммуногистохимия и флуоресцентная гибридизация in situ могут использоваться в качестве инструментов для подтверждения этиологии наблюдаемых микроскопических поражений.

Критерии и методы, используемые для идентификации штаммов E.coli , выделенных из случаев колибактериоза у новорожденных и после отъема, представлены в таблице 3.

Дифференциальный диагноз

Вспышки кишечных заболеваний у свиней часто бывают многофакторными. Сосредоточение внимания на диагностике и последующих стратегиях контроля без учета всех возможных дифференциальных диагнозов или нескольких задействованных агентов может ввести практикующих в заблуждение. Диагностическая оценка неонатального колибактериоза и колибактериоза после отъема требует аналогичных стандартных диагностических процедур.Путь диагностики остается простым, если повреждения, наблюдаемые во время вскрытия трупа, вызывают сильные подозрения. Так обстоит дело с кишечным колибактериозом, когда бактериология обычно может легко подтвердить подозрение на основании зарегистрированных патологических поражений. Диарею у поросенка до отъема, вероятно, проще выявить, лечить и предотвратить, чем понос после отъема. В частности, диарею новорожденных, вызванную ETEC, необходимо дифференцировать от других причин диареи, таких как Clostridium difficile , Clostridium perfrigens типа A и C, кишечного коронавируса (TGEV, PEDV) и ротавирусов групп A, B и C.У поросят старше 7 дней также следует учитывать кокцидиоз, вызванный Isospora suis [28] (Таблица 4).

ETEC PWD следует дифференцировать от других причин диареи, уже описанных у поросят, таких как EPEC, кишечный коронавирус (TGEV, PEDV), ротавирус групп A, B и C, сальмонеллез, пролиферативная энтеропатия, вызванная Lawsonia intracellularis и Brachyspira spp .[28] (Таблица 5).

Лечение кишечного колибактериоза

Симптоматическое лечение

Эффект диареи у свиней, пораженных кишечным колибактериозом, заключается в потере жидкости, которая приводит к обезвоживанию животных. Во многих случаях необходимы физиологический раствор и регидратация [1]. Свиньи представляют особую проблему при регидратации, поскольку внутривенный путь введения нецелесообразен, как и подкожное введение.Можно использовать внутрибрюшинную инъекцию, но объем, который можно ввести, ограничен, а поглощение является неопределенным [29]. Инфузионная терапия, состоящая из растворов для замены электролитов, содержащих глюкозу, принимаемых перорально, используется для лечения обезвоживания и метаболического ацидоза у свиней, пораженных колибактериозом [1]. Исследования на крысах и клинические исследования на детях показали, что растворы для пероральной регидратации с низкой осмоляльностью способствуют всасыванию кишечной жидкости, оказывая положительное влияние на течение диареи [30].

Оксид цинка

Корм, содержащий от 2400 до 3000 частей на миллион цинка, снижает диарею, смертность и улучшает рост. Долгое время считалось, что оксид цинка должен иметь антибактериальный эффект, особенно против кишечной палочки . Несколько антимикробных механизмов оксида цинка были предложены на основе исследований, проведенных in vitro: 1) перекись водорода, которая образуется с поверхности оксида цинка, может проникать через клеточную мембрану, вызывать некоторые виды повреждений и подавлять рост клетки; 2) сродство между оксидом цинка и бактериальными клетками является важным фактором антибактериальной активности.Другие исследователи показали, что оксид цинка снижает адгезию бактерий к ETEC F4 и блокирует бактериальную инвазию, предотвращая повышенную проницаемость плотных контактов и модулируя экспрессию генов цитокинов [31].

Цинк плохо усваивается, поэтому он становится высококонцентрированным в навозе с последствиями с точки зрения загрязнения окружающей среды. В настоящее время обсуждается терапевтическое использование цинка. В целом бактерии у животных могут развить устойчивость к Zn, а также к другим тяжелым металлам, таким как Cu.Гены устойчивости к Zn часто расположены на плазмидах, которые могут передаваться другим бактериям внутри и между видами. Воздействие микроэлементов металлов также может способствовать устойчивости к антибиотикам, даже в отсутствие самих антибиотиков. Добавление цинка в корм для животных может увеличить долю мультирезистентной E. coli в кишечной микробиоте [32]. Несколько исследований сосредоточили внимание на тяжелых металлах, используемых в животноводстве, и возможных механизмах, которые могут способствовать распространению устойчивости к антибиотикам посредством совместного отбора.В одном сообщении цинк ассоциирован с метициллин-резистентным Staphylococcus aureus (MRSA) CC398 в Дании [33], и делается вывод о том, что соединения цинка могут быть частично причастны к появлению клонов MRSA. Механизмы совместного отбора включают совместную резистентность и перекрестную резистентность. Совместная резистентность определяется как непосредственная близость двух или более генетических элементов, кодирующих резистентность. Например, устойчивость к сульфонамидам будет следовать по пути совместной устойчивости. Перекрестная резистентность развивается, когда антибактериальный агент атакует одну и ту же цель, например системы оттока, которые одновременно транспортируют два или более типов антибактериальных агентов.Пример перекрестной устойчивости может быть получен с тетрациклином, поскольку штаммы, устойчивые к цинку, также будут вытеснять тетрациклин с использованием той же системы оттока [34].

Недавно Комитет по лекарственным препаратам для ветеринарии (CVMP) Европейского агентства по лекарственным средствам (EMA) завершил процедуру направления ветеринарных лекарственных препаратов, содержащих оксид цинка, для перорального введения видам, производящим пищевые продукты. Комитет принял консенсусное мнение о том, что преимущества оксида цинка для предотвращения диареи у свиней не перевешивают риски для окружающей среды.CVMP подчеркнул, что существует риск совместного отбора на устойчивость, связанный с использованием оксида цинка, но в настоящее время этот риск не поддается количественной оценке. Поэтому Комитет рекомендовал отказать в выдаче разрешений на продажу и отозвать существующие разрешения на продажу ветеринарных лекарственных препаратов, содержащих оксид цинка [35].

Противомикробные препараты

Лечение кишечного колибактериоза: общие принципы антимикробной терапии

Противомикробная терапия требуется во многих случаях кишечного колибактериоза, помимо использования подходов для предотвращения инфекционных агентов и клинических заболеваний.Следует выбирать противомикробную терапию, которая достигает терапевтических концентраций в просвете кишечника, как это наблюдается для различных классов антибиотиков: β-лактамные антибиотики (амоксициллин и комбинация, содержащая амоксициллин / клавулановую кислоту), цефалоспорины (цефтиофур, цефхином), аминоглюкозиды (апрамицин, нерамицин). , гентамицин), аминоциклитолы (спектиномицин), сульфонамид в сочетании с триметопримом (например, триметоприм / сульфаметоксазол), фторхинолоны (энрофлоксацин, марбофлоксацин и данофлоксацин), хинолоны (флумекин] 1 (флумекин) и полимиксульфат).

Терапевтический подход и, следовательно, выбор антибиотика для лечения должны учитывать несколько аспектов:

1. 1.

   Инфекция локализуется в основном в тонком кишечнике. Антибиотик, выбранный для терапии, должен достигать достаточной концентрации в тонком кишечнике.

2. 2.

   Эмпирические обработки выполняются на основе знаний об отдельном стаде и местных данных о структуре устойчивости.

3. 3.

   Во многих случаях оценка чувствительности изолированного штамма к противомикробным препаратам является фундаментальной для правильной терапии.

Вспышка колибактериоза часто требует быстрых действий, и поэтому использование антибиотиков почти всегда предшествует появлению паттерна устойчивости.В результате в большинстве случаев ответственность за правильный выбор антибиотиков остается за врачом, и лаборатория дает ретроспективный результат. Самая основная информация, которую может предоставить лаборатория, — это качественные результаты чувствительности (бактериальный штамм является чувствительным, промежуточным или устойчивым к определенному антибиотику). Количественные результаты, полученные с помощью минимальной ингибирующей концентрации (МИК), могут быть более полезными, чем традиционные качественные результаты, поскольку данные МИК более точно определяют степень восприимчивости патогена.

На рис. 9 в качестве примера показаны этапы начала, ведения и переоценки антибактериальной терапии во время вспышки кишечного колибактериоза.

Шаги по началу, ведению и переоценке антибактериальной терапии во время вспышки кишечного колибактериоза (модифицировано Пейджем и Готье [40])

Некоторые европейские страны, например Нидерланды, ввели классификацию всех антибиотиков на первый, второй и третий выбор (последнее средство).Такой подход был описан Burch et al. [37]. Эти классификации постоянно пересматриваются. В общих чертах, антибиотики первого выбора могут использоваться после клинического диагноза (эмпирическое лечение), тогда как антибиотики второго выбора следует зарезервировать для случаев, когда тестирование чувствительности или клинические результаты доказали, что антибиотики первого выбора не эффективны, а антибиотики третьего выбора (например, цефалоспорины третьего и четвертого поколения, фторхинолоны и макролиды) зарезервированы в качестве противомикробных препаратов в крайнем случае, если другие варианты недоступны.

Антибиотик следует вводить всем животным с клиническими признаками колибактериоза, а больных свиней следует лечить парентерально, так как они мало едят и пьют. На практике, когда происходит смертность, применяется метафилактический подход, при котором обрабатываются все животные в загонах, где наблюдалась смертность. В руководстве по разумному использованию противомикробных препаратов в ветеринарии (2015 / C 299/04), опубликованном в официальном журнале Европейского Союза, рассматривается использование метафилаксии и говорится, что противомикробные метафилаксии следует назначать только тогда, когда есть реальная необходимость в лечении и ветеринарный врач должен обосновывать и задокументировать лечение на основании клинических данных о развитии заболевания в стаде или отаре [38].

Фармакокинетические / фармакодинамические показатели: общая информация о противомикробных препаратах, используемых для лечения кишечного колибактериоза

Эффективность противомикробной терапии зависит от способности патогена реагировать на антимикробную терапию, характеристик воздействия лекарственного средства, необходимых для вызова целевого микробиологического ответа, и способности достигать необходимых активных концентраций лекарственного средства в месте инфекции [39].Взаимосвязь между системным воздействием лекарственного средства и его соответствующими клиническими и микробиологическими эффектами называется фармакокинетикой / фармакодинамикой (PK / PD) (Таблица 6). Это соотношение PK / PD, в свою очередь, определяет дозу, частоту дозирования и продолжительность введения лекарства, необходимые для достижения желаемого клинического и микробиологического результата. Компонент PK описывает обращение с лекарством хозяином (абсорбция, распределение, метаболизм и выведение) (таблица 7). Компонент PD описывает действие препарата с течением времени на бактерии в очаге инфекции.Таким образом, взаимодействие между PK и PD отражает взаимосвязь между колеблющимися концентрациями биологически активного лекарственного средства в очаге инфекции, что отражается в его концентрациях в сыворотке или плазме, по сравнению с его воздействием на целевой микробный патоген [39].

Три индекса PK / PD были предложены для прогнозирования антимикробной эффективности: отношение максимальной несвязанной (свободной) концентрации и MIC (Cmax / MIC), отношение свободной площади под кривой зависимости концентрации от времени и MIC. (AUC / MIC) и процент времени, в течение которого концентрация свободного лекарственного средства превышает MIC (T> MIC) [40].

Правильное использование показателей PK / PD может оптимизировать дозировку, что, в свою очередь, увеличивает вероятность терапевтического успеха, снижает токсичность и появление резистентности. Для достижения высокой вероятности микробиологического и клинического излечения требуется адекватное воздействие на бактерии антимикробного агента. Воздействие зависит от применяемой дозы и зависит от различных фармакокинетических параметров, таких как биодоступность и клиренс лекарственного средства, а также от чувствительности к патогену (например,грамм. MIC). Интересно, что клинические контрольные точки, используемые для оценки МИК, рассчитываются с учетом различных критериев и в основном зависят от параметров PK / PD [41].

Для различных противомикробных препаратов подход, основанный на фармакокинетических параметрах и распределении МПК, используется для оценки потенциала дозы для лечения системной инфекции, вызванной патогеном. Распределение значений MIC для патогена используется для оценки диапазона доз, необходимых для получения вероятности терапевтического успеха, в соответствии с данными фармакокинетики населения.Надлежащая дозировка антибиотика является ключом к контролю или уничтожению бактерий в очаге инфекции, а также к ограничению устойчивости к противомикробным препаратам. Индексы PK / PD в основном используются в качестве целевых показателей эффективности в процессе выбора дозы, но также необходимо работать над оптимизацией режима дозирования (частота, продолжительность лечения) для достижения наилучшего клинического результата и наименьшей резистентности бактерий. выбор [41].

Основные характеристики противомикробных препаратов, применяемых для лечения кишечного колибактериоза

ß-лактамные антибиотики (такие как пенициллины, амоксициллин, цефалоспорины, монобактамы и карбапенем) предотвращают формирование бактериальной клеточной стенки, препятствуя заключительной стадии синтеза пептидогликана.Бета-лактамные антибиотики действуют путем связывания с ферментами синтеза клеточной стенки, известными как пенициллин-связывающие белки (PBP), тем самым подавляя синтез пептидогликана. Препараты обладают бактерицидным действием, но вызывают лизис только растущих клеток, то есть клеток, которые подвергаются активному синтезу клеточной стенки [42].

Амоксициллин достигает высоких концентраций в тканях, поскольку хорошо всасывается в кишечнике. Амоксициллин, как и большинство ß-лактамов, почти полностью выводится почками, что приводит к очень высоким уровням в моче.Устойчивость к ß-лактамам опосредуется механизмами оттока и модификацией поринов у грамотрицательных бактерий, которые предотвращают проникновение антибиотика [42].

Клавулановая кислота сочетается с амоксициллином в соотношении 2: 1, и эти комбинации обычно обладают бактерицидным действием. Комбинация имеет потенциальное применение при лечении различных инфекций у свиней, вызванных плазмид-опосредованными бактериями, продуцирующими ß-лактамазу, включая неонатальную диарею E. coli .Клавулановая кислота хорошо всасывается после перорального приема и имеет фармакокинетические свойства, аналогичные амоксициллину [43].

Цефалоспорины обладают такими преимуществами, как стабильность β-лактамаз, хорошая активность против целевых белков (PBP) и хорошая способность проникать через стенки бактериальных клеток. Цефалоспорины четвертого поколения эффективны против Enterobacteriaecae и других грамотрицательных бактерий, устойчивых к цефалоспоринам более ранних поколений из-за приобретенной устойчивости на основе ß-лактамаз.Цефалоспорины — одни из самых безопасных противомикробных препаратов. Широкий спектр антибактериальной активности препаратов второго-четвертого поколений может вызвать чрезмерный рост резистентных бактерий, включая Clostridium difficile , которым больше не приходится конкурировать с чувствительными представителями микробной флоры [44]. Цефтиофур натрия доступен для использования на свиньях при лечении колибактериоза новорожденных. Цефалоспорины четвертого и третьего поколения не являются противомикробными препаратами первого выбора и должны быть зарезервированы для использования в тех случаях, когда тестирование на чувствительность показывает, что альтернативы недоступны.Препараты более узкого спектра действия часто эффективны, и им следует отдавать предпочтение [44].

В целом, 3 механизма устойчивости к ß-лактамам: снижение доступа к PBP, снижение аффинности связывания PBP и разрушение антибиотика за счет экспрессии ß-лактамазы (ферменты, которые связывают и гидролизуют ß-лактамы) [45] .

Антибактериальные диаминопиримидины сочетаются с различными сульфонамидами (сульфадиазином, сульфаметоксазолом и сульфадоксином) в фиксированном (1: 5) соотношении.Комбинация диаминопиримидина с сульфонамидом ингибирует последовательные стадии синтеза фолиевой кислоты и, следовательно, пуринов, необходимых для бактериального синтеза ДНК. Вмешательство диаминопиримидина в рециркуляцию тетрагидрофолиевой или дигидрофолиевой кислоты, вероятно, отвечает за синергетическое взаимодействие комбинации. Комбинация имеет большой запас прочности, а побочные эффекты в основном связаны с сульфаниламидом. Компонент диаминопиримидина концентрируется в тканях, тогда как компонент сульфонамида перемещается из плазмы в ткани очень медленно.Комбинации триметоприм-сульфонамид успешно используются для борьбы с широким спектром заболеваний у свиней, включая колибактериоз у новорожденных и после отъема [46].

Аминогликозидные антибиотики канамицин, гентамицин, амикацин и неомицин представляют собой большие молекулы с многочисленными аминокислотными группами, что делает их основными поликатионами, которые сильно ионизируются при физиологических значениях pH. Антибактериальное действие аминогликозидов направлено в первую очередь против аэробных грамотрицательных бактерий.Бактерицидное действие аминогликозидов на аэробные грамотрицательные бактерии заметно зависит от pH, поскольку они наиболее активны в щелочной среде. Повышенная местная кислотность, вызванная повреждением тканей или разрушением бактерий, может объяснить неспособность аминогликозидов убивать обычно чувствительные патогены. Аминогликозиды плохо всасываются из нормального желудочно-кишечного тракта, но хорошо всасываются после внутримышечной или подкожной инъекции. Выведение полностью происходит за счет почечной экскреции (клубочковой фильтрации), и неизмененный препарат быстро выводится с мочой.Нефротоксичность (острый некроз канальцев) является наиболее частым побочным эффектом терапии аминогликозидами. Наиболее клинически важная устойчивость к аминогликозидам вызывается ферментами, опосредованными плазмидами, которые широко классифицируются как фосфотрансферазы, ацетилтрансферазы и аденилтрансферазы [47]. Гентамицин используется для лечения неонатального колибактериоза у поросят в возрасте от 1 до 3 дней с помощью однократной внутримышечной инъекции или пероральной дозы 5 мг. [47].

Спектиномицин — это аминоциклитоловый антибиотик, который лишен большинства токсических эффектов аминогликозидных антибиотиков, но его применение ограничено из-за быстрого развития резистентности.Спектиномицин обычно является бактериостатическим препаратом относительно широкого спектра действия, который может быть бактерицидным при концентрациях, в 4 раза превышающих МИК. Одноступенчатая хромосомная мутация высокого уровня устойчивости легко развивается in vivo и in vitro. Хромосомно-устойчивые штаммы не проявляют перекрестной устойчивости с аминогликозидами. Фармакокинетические свойства аналогичны свойствам аминогликозидов. Для свиней спектиномицин доступен в виде перорального раствора для лечения колибактериоза [47].

После приема фторхинолоны быстро и широко распределяются в тканях из-за их гидрофильной природы и низкого (<50%) связывания с белками.Высокие концентрации обнаруживаются в желчи и органах выделения (печень, кишечник и мочевыводящие пути). Фторхинолоны преимущественно выводятся в неизмененном виде с мочой за счет клубочковой фильтрации и активной канальцевой секреции. Фторхинолоны - относительно безопасные противомикробные препараты. При введении в терапевтических дозах токсические эффекты легкие и обычно ограничиваются желудочно-кишечными расстройствами, такими как тошнота, рвота и диарея. Устойчивость к фторхинолонам возникает в результате модификации мишени, снижения проницаемости, оттока и / или защиты мишени.Каждый из этих механизмов устойчивости к фторхинолонам может происходить одновременно в одной и той же клетке, что приводит к очень высоким уровням устойчивости [48]. Цефалоспорины четвертого и третьего поколения и фторхинолоны не являются противомикробными препаратами первого выбора и должны быть зарезервированы для использования в тех случаях, когда тестирование на чувствительность показывает, что альтернативы недоступны.

Колистин (полимиксин E) — катионный, многокомпонентный липопептидный антибактериальный агент, открытый вскоре после окончания Второй мировой войны (1949).Колистин — это бактерицидный препарат, который связывается с липополисахаридом (ЛПС) и фосфолипидами на внешней мембране грамотрицательных бактерий. Этот процесс приводит к увеличению проницаемости клеточной оболочки, утечке содержимого клетки и последующей гибели клеток. Сульфат колистина — единственный разрешенный продукт в некоторых странах для перорального применения в свиноводстве для борьбы с кишечными инфекциями, вызываемыми Enterobacteriaceae [49]. Полимиксины хорошо переносятся после перорального или местного введения, но системное применение вызывает нефротоксические, нейротоксические и нервно-мышечные эффекты.

Использование колистина в Европе сильно различается в зависимости от страны. В странах с интенсивным животноводством уровень использования может быть ниже 1 мг / PCU (например, Дания и Великобритания) или намного выше, до 20-25 мг / PCU (Италия и Испания) [50]. В связи с его важностью для медицины человека, воздействие на здоровье людей текущего или будущего использования продуктов колистина у животных обсуждалось в течение долгого времени [49]. Обычно рекомендуемая доза для терапии составляет 100000 МЕ / кг МТ (100000 МЕ / кг массы тела в день или 50000 МЕ / кг, вводимых с 12-часовыми интервалами), но в некоторых неевропейских странах разрешено использование колистина в более низких дозах. в качестве кормовой добавки для стимуляции роста [51].

Устойчивость к противомикробным препаратам к нескольким антибиотикам, таким как апрамицин, неомицин, триметоприм-сульфаметоксазол и колистин, все чаще наблюдается у штаммов ETEC, вызывающих PWD [3]. Развитие устойчивости к широкому спектру противомикробных препаратов, а также продемонстрированная тенденция устойчивости штаммов ETEC к антибиотикам, используемым для лечения колибактериоза у свиней, в настоящее время вызывают беспокойство [52].Была описана множественная лекарственная устойчивость среди изолятов ЕТЕС, и в последнее время наблюдается возрастающая тенденция у свиного ЕТЕС к выражению фенотипа с множественной лекарственной устойчивостью [33].

Трудно, если не невозможно, предоставить общие данные об устойчивости, потому что ситуация варьируется в разных странах и популяциях свиней и в основном зависит от предпочтительно используемых противомикробных препаратов. В таблице 8 приведены данные об устойчивости штаммов E.coli к различным антибиотикам, обычно используемым для лечения колибактериоза.

В исследовании, проведенном в Италии с целью оценки тенденции резистентности ETEC, выделенных за 10-летний период (2002–2011 гг.), Было выявлено 442 штамма F4-положительных E.coli , выделенных в случаях колибактериоза после отъема от груди. протестирован против нескольких антибиотиков с использованием метода дисковой диффузии [52].В ходе исследования промежуточные штаммы были сгруппированы с устойчивым. Изоляты показали статистически значимую тенденцию к увеличению устойчивости на протяжении всего периода исследования к: энрофлоксацину (с 14,5% до 89,3%), флумехину (с 49,1% до 92,9%) и цефхиному (с 3,8% до 44%). Повышение устойчивости (статистически недостоверно) также наблюдалось к гентамицину (с 63,6% до 85,7%), апрамицину (с 61,8% до 82,1%) и триметоприм-сульфаметоксазолу (с 75% до 89,3%).

Устойчивость к энрофлоксацину описана в E.coli , выделенных в Бразилии, где почти 30% изолятов, выделенных при неонатальной колибактериозе, были устойчивы к этому антибиотику [53]. Устойчивость к фторхинолонам сильно коррелировала с количеством препарата, используемого для лечения свиней, а перенос резистентности к фторхинолонам был продемонстрирован на штаммах E. coli свиней [54].

Высокие уровни устойчивости к гентамицину были зарегистрированы у E. coli , изолированной от больных свиней в Бельгии (46%), Польше (45%) и Испании (20%) [33].Устойчивость к гентамицину и другим аминогликозидам обычно является трансмиссивной, и описана перекрестная резистентность между гентамицином и апрамицином [55].

Изоляты E. coli из случаев PWD в Австралии оказались устойчивыми к стрептомицину, спектиномицину, ампициллину и триметоприм-сульфаметоксазолу. В том же исследовании меньшее количество изолятов было устойчивым к неомицину и апрамицину, и часть из них показала устойчивость к гентамицину. Ни один из изолятов не был устойчив к энрофлоксацину или цефтиофуру [56].

Исследование, проведенное в Корее, показало, что штамм E. coli , выделенный от диарейных свиней, был мультирезистентным (устойчивым к более чем 4 антибиотикам) с высоким уровнем устойчивости к нескольким антибиотикам: гентамицину (77%), триметоприм-сульфаметоксазолу (75,7%). %), амоксициллин (75,7%), ампициллин (73%) и энрофлоксацин (64,9%) [57].

За последние несколько лет штамм E. coli, , устойчивый к колистину, стал более распространенным.Штаммы E. coli с приобретенной устойчивостью встречаются среди патогенных изолятов, обычно у свиней, страдающих диареей [51] (Таблица 9).

Инфекции E. coli являются причиной значительных экономических потерь, а колибактериоз является одним из наиболее часто регистрируемых заболеваний, связанных с E. coli [2]. Эти потери обычно являются результатом смертности и снижения производства таких товаров, как молоко или яйца, у инфицированных животных [5]. Колибактериоз также встречается во всем мире [2] от Египта [7], Бангладеш [10], Малайзии [3] до Америки [2] [9].

Проблемы общественного здравоохранения

Колибактериоз в первую очередь поражает домашний скот, включая домашнюю птицу [2], крупный рогатый скот [12], свиней [9] и коз [3].Он поражает большинство, если не все виды птиц [2]. Были проведены исследования способности колибактериоза инфицировать людей, но многие из них указывают на то, что болезнь довольно безвредна для человека [2] [8]. Одно исследование показало, что, несмотря на большое совпадение генов, включая трансмиссивные плазмиды, между APEC (птичьим патогенным E. coli , вызывающим колибактериоз у птиц) и UPEC (уропатегенным E. coli , вызывающим инфекции мочевыводящих путей). у людей), между этими двумя группами также имеется много различий [8].Эти различия предполагают, что, хотя APEC может вызывать заболевание у людей, он может быть вовлечен только в инфекции мочевыводящих путей [8]. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, может ли колибактериоз инфицировать людей и в какой степени [8].

Смертельные случаи среди птиц, вызванные бактериями, соответствующими E. coli , были впервые зарегистрированы в 1894 году [2]. Экспериментальные прививки различным животным показали, что в период с 1894 по 1922 годы бактерии были хозяевами [2]. Колисептицемия была впервые описана в 1907 году как вирулентная инфекция E.coli , убивающая цыплят [2]. В 1923 г. было выделено E. coli от птиц с инфекционным энтеритом и параличом, что привело к большему количеству описаний колибактериоза [2]. Между 1938 и 1965 гг. Было обнаружено, что E. coli является причиной колигранулемы, подошвенных абсцессов, омфалита и перитонита, а также других инфекций у кур [2]. Примерно в это же время было замечено, что бактерии обладают устойчивостью к вакцинации [2]. Эти открытия легли в основу знаний о колибактериозе, но еще многое предстоит узнать об этом заболевании.

Escherichia coli — нормальный и полезный компонент микрофлоры кишечника многих животных. Однако некоторые штаммы, такие как APEC, могут распространяться на различные внутренние органы и вызывать инфекцию [2] [5]. Следовательно, самый большой резервуар E. coli находится в кишечном тракте большинства животных [2] [5].

Специфическими серотипами, наиболее связанными с колибактериозом, являются O78: K80, O1: K1 и O2: K1 [2]. Однако существует высокий процент нетипируемых изолятов APEC [4].Факторы вирулентности, связанные с колибактериозом, включают наличие больших плазмид трансмиссивной вирулентности, а также способность противостоять фагоцитозу и убийству сыворотки [4]. Они также включают способность поглощать железо при низких внеклеточных концентрациях и, что наиболее важно, способность прикрепляться к структурам хозяина и прикрепляться к ним [4].

Возраст хозяина также играет роль в патогенности типов E. coli . Более молодые птицы, не имеющие устойчивой микрофлоры, более восприимчивы к инфекции [2].Есть и другие факторы риска, которые увеличивают вероятность заражения колибактериозом. Штамм E. coli , сила иммунной системы хозяина и время воздействия — все это играет роль [5].

Тщательная уборка, предотвращение переполненности и хорошая вентиляция — все это важные шаги для предотвращения распространения болезни [2] [5]. Фекальное заражение яиц — наиболее частая форма передачи [2]. Бактерии загрязняют поверхность яйца и способны проникать через скорлупу и мембрану [2], убивая животное внутри.Пыльные и сухие условия позволяют бактериям выживать на поверхности в течение длительных периодов времени, и для борьбы с этим в дома можно закачивать воду и влагу [2]. Это приводит к сокращению количества E. coli на 84-97% за 7 дней [2]. Загрязненная вода и попадание грызунов — другие пути передачи болезни [2].

Механизм заражения

Патогенные штаммы E. coli , такие как APEC и UPEC, обладают способностью вызывать болезни и инфекции. Эти штаммы приобрели факторы вирулентности в результате горизонтального переноса генов, а некоторые также являются оппортунистами, которые инфицируют млекопитающих с уже ослабленным иммунитетом [2].Приобретенные вирулентные факторы — это гены, связанные с железом, токсинами и адгезией [2]. Связанные с железом гены кодируют механизмы приобретения железа, которые значительно реже встречаются у комменсальной E. coli [2]. Причина этого не совсем понятна, но считается, что приобретение железа является важной частью патогенеза у E. coli [2]. Гены, связанные с токсинами, включают ген stx1, который кодирует токсины шига, ингибирующие синтез белка, и ген cdtB, кодирующий токсин, блокирующий митоз [2].Связанные с адгезией гены позволяют патогенной E. coli прикрепляться к хозяину [2]. Эти гены включают опероны папиллярной пилуса и фимбриальные опероны, которые оба кодируют адгезию кончика пилуса [2].

Лечение все еще остается новой областью исследований колибактериоза. Большинство методов лечения направлено не на уже возникшие инфекции колибактериоза, а на профилактику заболевания. Это можно сделать, предотвратив заражение фекалиями только что вылупившихся яиц и проветривая инкубаторы / птичники, где содержатся животные [5].Конкурентное исключение также изучается [5]. Сюда входит прививка только что вылупившихся цыплят нормальной бактериальной флорой и определение того, смогут ли они лучше бороться с инфекциями колибактериоза [5].

Другие методы лечения включают антибиотики и попытки контролировать возникающие инфекции [4]. Было показано, что экспериментальные вакцины защищают от некоторых серогрупп, вызывающих колибактериоз [4], но это все еще активная область исследований. Большое разнообразие штаммов APEC ограничивает потенциал всеобъемлющей вакцинации [5].Растущее беспокойство по поводу устойчивости к антибиотикам также повлияло на методы лечения колибактериоза [2]. Было показано, что тетрацилцины борются с колибактериозом, но теперь 90% штаммов устойчивы, а 60% устойчивы к пяти или более антибиотикам [4]. Этот растущий уровень резистентности представляет реальную угрозу для врачей и фермеров во всем мире [10].

Снижение использования антибиотиков для профилактики колибактериоза оставило область лечения открытой для новых исследований [2]. Изучаются альтернативные методы лечения, такие как пребиотики, пробиотики, ферменты и противовоспалительные препараты [2].Пребиотики и пробиотики широко доступны и используются для домашней птицы, но влияние, которое они потенциально могут оказать на колибактериоз, еще не опубликовано [2]. Было показано, что эфирные масла значительно ингибируют колонизацию E. coli in vitro и в нижних отделах кишечника цыплят, но исследования не изучали этот эффект на колибактериоз [2]. Различные пищевые компоненты, такие как белковые и некрахмальные полисахариды, также могут влиять на рост E. coli у животных, но это лечение требует дополнительных исследований [9].Кроме того, бактериофаги могут стать новой формой лечения колибактериоза [2]. Новое исследование показало, что комбинация энрофлоксацина и бактериофага оказывает синергетический и полезный эффект на животное-хозяина [2]. Тем не менее, прежде чем коммерческий продукт для лечения колибактериоза будет готов к распространению, необходимо сделать еще больше [2].

[1] «Колибактериоз». Медицинский словарь Дорланда для потребителей здравоохранения. 2007. Saunders, отпечаток Elsevier, Inc. 30 октября 2014 г.

[2] Барнс Дж., Нолан Л., Вайланкур Дж. 2008. Колибактериоз. Болезни птицы. Саиф Ю.М. Айова, Blackwell Publishing Professional. 12: 716-762.

[3] Салиси М.С., Саад М.З., Касим А. 2012. Реализация программы охраны здоровья стада для повышения выживаемости бурских коз в Малайзии. Trop Anim Health Prod. 44 (2): 207-11.

[4] Нолан Л. «Обзор колибактериоза домашней птицы». Ветеринарное руководство Merck. 2013. Руководства Merck. 2014 г.

[5] Лютфул Кабир С.М. 2010. Птичий колибактериоз и сальмонеллез: более пристальный взгляд на эпидемиологию, патогенез, диагностику, контроль и проблемы общественного здравоохранения. Int J Environ Res Public Health. 7 (1): 89-114.

[6] «Колибактериоз». 2014. Мерриам-Вебстер.

[7] Ахмед М., Юсеф Ф., Рахман А. 2013.Дифференциация штаммов E. colis, вызывающих диарею у цыплят-бройлеров, с помощью мультиплексной ПЦР. Proc. 6-я Межконф. Вет. Res. Div., NRC, Каир, Египет: 33-47.

[8] Родригес-Сик К., Гиддингс С., Доэткотт С., Джонсон Т., Фахр М., Нолан Л. 2005. Сравнение изолятов Escherichia coli, вовлеченных в инфекцию мочевыводящих путей человека и птичий колибактериоз. Микробиология. 151 (6): 2097-2110.

[9] Kim, J.C., Hansen C.F., Mullan, B.P. и Плюске, Дж. Р. 2012. Питание и патология свиней-отъемышей: стратегии питания для поддержки барьерной функции в желудочно-кишечном тракте.Наука и технология кормов для животных. 173 (1-2): 3-16.

[10] Рахман М.А., Самад М., Рахман М.Б., Кабир М. 2004. Чувствительность к антибиотикам in vitro и терапевтическая эффективность экспериментального сальмонеллеза, колибактериоза и пастереллеза у цыплят-бройлеров. Bangl. J. Vet. Med. 2 (2): 99-102.

[11] Пфафф-МакДонаф С., Хорн С., Гиддингс Дж., Эберт О., Дёткотт С., Смит М., Нолан Л. 2000. Признаки, связанные с устойчивостью к комплементу, среди изолятов Escherichia coli от очевидно здоровых птиц и птиц, больных колибактериозом.Болезни птиц. 44 (1): 23-33.

[12] Бессер Т.Э., Гей CC. 1985. Септицемический колибактериоз и нарушение пассивного переноса колострального иммуноглобулина у телят. Ветеринарная клиника North Am Food Anim Pract. 1 (3): 445-59.

[13] Люсин. 2014. «Патогенная кишечная палочка». Википедия, Бесплатная энциклопедия.

Создано [Алиссой Банс], студенткой Дженнифер Талбот по общей микробиологии BI 311, 2014 г., Бостонский университет.