Choroba obrzękowa świń: aktualne dane na temat etiologii i zwalczania

Liczne opracowania na temat chorób zwierząt gospodarskich, w tym świń, wywołanych przez pałeczkę okrężnicy, Escherichia (E.) coli, opublikowano w latach czterdziestych i pięćdziesiątych XX wieku. W Polsce jej pierwsze przypadki zostały stwierdzone w 1955 r. przez pracowników Państwowego Instytutu Weterynaryjnego w Puławach.

Choroba obrzękowa (Edema disease – ED) świń w latach 60. i 70. stanowiła znaczącą przyczynę strat w produkcji trzody chlewnej. Następnie w wyniku wprowadzonych do praktyki korekt w żywieniu i chowie występowanie tej choroby zmniejszyło się. Jednakże od kilku lat obserwuje się ponowny wzrost zachorowań, tak w kraju jak i za granicą. Mając to na względzie oraz biorąc pod uwagę postęp w badaniach naukowych nad mechanizmami chorobotwórczości E. coli oraz immunoprofilaktyką ED za celowe uznano przedstawienie niniejszego problemu.

Etiologia i patogeneza

Choroba obrzękowa świń jest toksemią, wywołaną przez egzotoksynę zdefiniowanych szczepów E. coli, która wytwarzana jest przez nie w jelicie czczym i biodrowym. W jelitach E. coli łączy się, dzięki posiadanym fimbriom, zwłaszcza F18ab, z odpowiednimi receptorami, kodowanymi m.in. przez gen FUT (Fukozyltransferaza). Receptory te zlokalizowane są głównie w enterocytach kosmków jelitowych. Po adhezji za pośrednictwem fimbrii, toksynotwórcze E. coli rozmnażają się, kolonizując określony odcinek jelita i wytwarzając toksyny, które są kluczowymi czynnikami wirulencji odpowiedzialnymi za wywoływanie m.in. ED. W przypadku choroby obrzękowej werotoksyny (VT), określane również jako toksyny shiga (STx), po wniknięciu do krwi są przyczyną powstawania w wybranych tkankach obrzęków. Są one efektem uszkodzenia przez toksyny włosowatych naczyń krwionośnych i erytrocytów. Obrzęki uwidaczniają się na powiekach oczu i w podskórzu głowy prosięcia. Sekcyjnie zauważa się je w tkankach śluzówki i podśluzówki żołądka, jelita cienkiego i okrężnicy oraz w ścianie woreczka żółciowego.

Wyróżnia się kilka patotypów E. coli, których wirotypy wywołują różne postacie kolibakteriozy. Do najważniejszych u świń należą E. coli zaliczone do patotypu ETEC, którego przedstawiciele wywołują biegunkę prosiąt osesków lub biegunkę prosiąt po odsadzeniu. Szczepy E. coli powodujące wystąpienie ED zostały zaliczone do patotypu STEC (Shiga toxin E. coli), czyli drobnoustrojów wytwarzających patogenetycznie ważną shigatoksynę, zwaną też synonimowo werotoksyną. Pierwsze określenie łączy się z dużego stopnia podobieństwem struktury toksyny E. coli ze strukturą toksyny Shigella dysenteriae, a drugie z jej efektem letalnym w stosunku do hodowli komórkowej komórek Vero. Szczepy wywołujące chorobę obrzękową świń nazywane są też EDEC (Edema Disease E. coli).

Czynnikami chorobotwórczości należących do patotypu STEC szczepów E. coli są: shiga toksyna (Stx) o symbolu Stx2e (też określana jako VT2e) oraz fimbrie F18ab, zawierające swoisty antygen fimbrialny. Większość istotnych w wywoływaniu ED szczepów dodatkowo charakteryzuje się obecnością antygenu grupowego O138 lub O139; u pozostałych wykazano antygen grupowy O141 lub O147.

W patogenezie ED, obok fimbrii F18ab i shigatoksyny Stx2e, nieodzowne są występujące na enterocytach, wspomniane swoiste dla fimbrii receptory, z którymi fimbrie łączą się, po czym następuje kolonizacja jelit cienkich przez E. coli i wytwarzanie shigatoksyny Stx2e. U prosiąt nieposiadających odpowiednich genów, jak zwłaszcza wspomnianego genu FUT1, kodującego wytwarzanie stosownych dla fimbrii F18ab receptorów, nie występuje wrażliwość na szczepy E. coli wywołujące ED, czyli choroba ta nie rozwija się, mimo obecności szczepów patotypu STEC. Co ciekawe, nie można też wywołać jej eksperymentalnie. Selekcja genetyczna w kierunku uzyskania linii genetycznej świń, w tym prosiąt, opornych na ED niestety nie znajduje, jak dotychczas, praktycznego zastosowania. Zagadnienie uzyskania populacji, w której wszystkie prosięta czy nawet przeważająca ich liczba nie wytwarzają receptorów dla ważnych patogenetycznie fimbrii, wydaje się być bardziej złożone i wymaga dalszych badań.

W ramach badań nad uzyskaniem szczepionki opracowano test polimerazowej reakcji łańcuchowej (novel multiplex polymerase chain reaction) do wykrywania fimbrii F18ab oraz fimbrii F18ac. Dwie wymienione odmiany – F18ab i F18ac można też identyfikować i odróżniać metodami serologicznymi. Występują one odpowiednio częściej u szczepów o różnych antygenach O. Fimbrie F18ab stwierdzano stosunkowo często w szczepach patotypu STEC z antygenem O138 lub O139. Fimbrie F18ac diagnozowane są z reguły u szczepów patotypu ETEC, czyli enterotoksycznych E. coli, w tym serogrup O141, O147, O149 i O157. Szczepy te uczestniczą w wywoływaniu biegunek prosiąt osesków i prosiąt po odsadzeniu od loch (postweaning diarrhea).

Profilaktyka swoista

Wobec nie w pełni zadowalającej skuteczności w ograniczaniu występowania ED za pomocą zmiany sposobu chowu świń, żywienia oraz wspomnianej selekcji genetycznej linii świń opornych na ED, jak też w związku z koniecznością ograniczenia stosowania antybiotyków w produkcji zwierzęcej od lat podejmowane są próby opracowania szczepionki przeciw ED. Niestety, przez wiele dziesięcioleci, mimo prowadzonych w wielu laboratoriach prób opracowana skutecznej szczepionki przeciwko tej chorobie, nie uzyskano w tym zakresie pozytywnego efektu, zarówno w skali Polski, Europy, a nawet świata. Z tego powodu, między innymi w Polsce, z braku możliwości czynnej immunoprofilaktyki ED stosowano w jej leczeniu surowicę odpornościową Oedemin. Czyniono to stosunkowo rzadko, z powodu wysokich kosztów leczenia.

W nawiązaniu do wcześniej przedstawionej patogenezy ED i znaczenia F18ab w etiologii procesu chorobowego – szczepionka przeciw tej chorobie powinna zawierać immunogeny tego rodzaju fimbrii. Tylko w takim przypadku wytwarzane mogą być swoiste przeciwciała, które przeciwdziałają adhezji toksynotwórczych szczepów E. coli do adekwatnych receptorów enterocytów jelit. To samo odnosi się do immunoprofilaktyki biegunek prosiąt osesków i prosiąt po odsadzeniu od loch, wywołanych przez wirotypy patotypu ETEC, kiedy ważnym immunogenem jest F18ac w przypadku biegunki poodsadzeniowej lub inne fimbrie np. F4, w przypadku biegunki prosiąt osesków.

W prowadzonych między innymi w Polsce badaniach wykazano, że w odniesieniu do fimbrii F18ab i F18ac występuje odporność krzyżowa. Brak F18ab, przy obecności F18ac w szczepionce przeciw ED determinuje niższą skuteczność uodporniania przeciw ED.

W swoistej profilaktyce kolibakteriozy, wywołanej przez szczepy patotypu ETEC, jest odwrotnie, gdyż inne fimbrie odgrywają rolę w patogenezie tej postaci kolibakteriozy.

W przypadku jednoczesnej profilaktyki ED i biegunki poodsadzeniowej wywoływanej przez szczepy ETEC, szczepionka podawana lochom powinna zawierać oba wymienione immunogeny fimbrialne.

Stwierdzono, że skuteczność szczepionki przeciw ED zależy też od obecności w niej toksoidu STx2e. Doświadczalnie wykazano, że prosięta, które przeżyły ED, posiadały przeciwciała reagujące w teście ELISA swoiście z antygenami Stx2e. Kolejne prace nad szczepionką przeciw ED, przy użyciu w różny sposób opracowanego toksoidu Stx2e potwierdziły, że tego rodzaju preparat zapewniał najlepsze rezultaty w zapobieganiu ED. Wyrażało się to znaczącym obniżeniem występowania choroby, zmniejszoną śmiertelnością oraz utrzymaniem normalnych dziennych przyrostów m.c. u odchowywanych prosiąt. Eksperymentalna szczepionka z toksoidem Stx2e w dużym stopniu eliminowała śmiertelność z powodu ED.

Potwierdzono powyższe dane stosując doświadczalną szczepionkę z toksoidem Stx2e u loch w celu biernego uodpornienia prosiąt. Podany ciężarnym lochom preparat prowadził do powstania swoistych przeciwciał siarowych chroniących częściowo prosięta przed pojawieniem się objawów klinicznych i padnięć. Odporność bierna – siarowa utrzymywała się stosunkowo krótko i tylko niewielki odsetek prosiąt odsadzonych urodzonych przez immunizowane matki był chroniony przed chorobą obrzękową. Po wielu próbach uznano, że niemożliwe jest, jak na razie, opracowanie i wdrożenie do wielkoseryjnej produkcji szczepionki przeciwko ED, która mogłaby być stosowana u loch w celu biernego uodporniania prosiąt.

Od stosunkowo niedawna dostępne są w UE dwie szczepionki przeciwko ED przeznaczone do czynnego uodporniania prosiąt. Pierwszą zarejestrowaną w krajach UE, w tym w Polsce, szczepionką była opracowana w laboratoriach niemieckiej firmy IDT szczepionka Ecoporc Shiga IDT. Uzyskanie tego biopreparatu było możliwe dzięki zastosowaniu metod biologii molekularnej i zaawansowanej biotechnologii. Biopreparat ten zawiera w swoim składzie jako antygen toksoid STx2e wytwarzany przez szczepy E. coli posiadające fimbrie F18. Toksyna ta jest jednym z wariantów toksyn shiga (STx). Litera „e” w nazwie oznacza jej specyficzność wobec śródbłonka naczyń (ang. endothelial cells), co związane jest z uszkodzeniami naczyń krwionośnych i objawami klinicznymi choroby. Szczepy te zazwyczaj należą do grupy tzw. werotoksycznych (VTEC) E. coli. Biopreparat przeznaczony jest do jednokrotnego parenteralnego szczepienia prosiąt w wieku od 4. dnia życia począwszy. Początek odporności poszczepiennej przeciwko ED ma miejsce po około 21. dniach od aplikacji szczepionki oseskom. Eksperymentalnie ustalono, że odporność na infekcję utrzymuje się przez około 110 dni. Wysoce korzystny brak interferencji między przeciwciałami swoistymi dla STx2e, indukowanymi poprzez szczepienie prosiąt biopreparatem zawierającym ten toksoid a swoistymi przeciwciałami biernymi, które powinny znajdować się w siarze loch przebywających w środowisku, w którym są E. coli z antygenem F18 związany jest z faktem zanikania receptorów dla fimbrii F 18 u świń około 15. tygodnia życia. Oznacza to, że w związku z brakiem swoistego dla F18 receptora lochy nie mogą zakazić się szczepami E. coli z fimbriami F 18. W konsekwencji nie wytwarzają przeciwciał swoistych przeciwko shigatoksynie STx2d. Warto pamiętać, że w związku z zanikiem tego receptora u świń w wieku około 15. tygodnia życia nie powinniśmy podejrzewać choroby obrzękowej u świń powyżej tego wieku.

Jak wspomniano, szczepionka opracowana została i była produkowana przez niemiecką firmę IDT. Obecnie producentem tej szczepionki jest firma CEVA, a jej nazwa to ECOPORC SHIGA. Zgodnie z danymi pochodzącymi z badań doświadczalnych, jak i obserwacji terenowych, biopreparat ten obniża znacząco zachorowania i zejścia śmiertelne, powodowane wystąpieniem ED. Jedne z pierwszych wyników badań ogłoszone w ogólnodostępnym piśmiennictwie (Bastert i wsp.) wykazały, że jest on nieszkodliwy i skuteczny, przyczyniając się do zmniejszania, w porównaniu do grupy kontrolnej prosiąt, zachorowań i padnięć. Dane w zasadzie ze wszystkich doniesień poświęconych ocenie efektywności stosowania omawianego biopreparatu jednoznacznie wskazują, że dzięki szczepieniom w stopniu istotnym ograniczone zostają straty związane z umieralnością z powodu ED. Znaczące są również przyrosty masy ciała prosiąt szczepionych oraz konwersja paszy. Korzystny jest też tak zwany współczynnik zwrotu (ROI – return of investment). Oznacza to, że inwestycja, jaką jest wprowadzenie immunoprofilaktyki ED jest opłacalna.

Drugim biopreparatem przeznaczonym do uodporniania świń przeciwko ED jest hiszpański biopreparat Vepured (prod. Hipra). Antygenem w szczepionce zamiast zmodyfikowanej bakterii E. coli jest rekombinowana shigatoksyna VT2e (STx2e). Warto w tym miejscu wyjaśnić, że Toksyna VT2e oraz toksyna STx2d są różnymi wariantami toksyny shiga. Toksyny te różnią się specyfiką działania, receptorami docelowymi oraz właściwościami patogennymi. VT2e jest główną toksyną odpowiedzialną za wywoływanie choroby obrzękowej. Toksyna ta produkowana jest przez werotoksyczne szczepy E. coli występujące u zwierząt gospodarskich. Dzięki zastosowaniu inżynierii molekularnej dokonano zamiany w kolejności sekwencji dwóch aminokwasów w shigatoksynie VT2e. Pozbawiło to shigatoksynę VT2e toksyczności. Zmiana ta nie miała wpływu na właściwości immunogenne toksyny. Z tego względu rekombinowane białko shigatoksyny zawarte w szczepionce jako antygen, po wprowadzeniu do organizmu zwierzęcia indukuje odpowiedź immunologiczną analogiczną do tej, jaka powstaje po infekcji zwierzęcia z naturalną shigatoksyną.

Odnośnie prawdopodobnej interferencji pomiędzy prze­ciwciałami swoistymi indukowanymi u prosiąt poprzez aplikację szczepionki a swoistymi przeciwciałami matczynymi stosowne badania przeprowadzone przez firmę udowodniły, że Vepured jest równie skuteczny w przypadku braku swoistych przeciwciał w siarze matek, jak i w sytuacji, gdy te przeciwciała są tam obecne. Producent podaje, że biopreparat może być podawany oseskom już od drugiego dnia życia w formie pojedynczej iniekcji. Zgodnie z zaleceniami wystarczające jest jednokrotne podanie bioprepratu.

Podobnie jak w przypadku szczepionki Ecoporc Shiga, opinie zdecydowanej większości praktyków dotyczące zasadności prowadzenia szczepień tym biopreparatem są pozytywne. Warto dodać, że prowadzenie szczepień przeciwko ED ogranicza w znacznym stopniu straty związane z niedocenianą, ale nierzadko występującą subkliniczną postacią ED.

Mimo zaprezentowanej pozytywnej oceny szczepionek ECOPORC SHIGA i Vepured należy zdawać sobie sprawę z faktu, że zasadniczą przyczyną ujawnienia się ED u odsadzonych prosiąt są błędy organizacyjne. Są one związane przede wszystkim z niewłaściwym, w aspekcie jakościowym i ilościowym, żywieniem prosiąt w okresie okołoodsadzeniowym.  W tym czasie należy zwracać szczególną uwagę na wykorzystywanie w paszy łatwo strawnych węglowodanów i białek. Kluczowe jest dostarczenie odpowiednich ilości aminokwasów, zwłaszcza: lizyny, metioniny, treoniny i tryptofanu. Dużym błędem jest przekarmianie odsadzonych prosiąt. Stosowanie pasz o niższej zawartości białka przy jednoczesnym utrzymaniu akceptowalnej m.c. prosiąt (w wieku 75 dni na poziomie 30-33 kg) wymaga użycia surowców paszowych znacznie zwiększających wykorzystanie składników pokarmowych zawartych w paszy. Uzyskanie wspomnianego efektu jest możliwe poprzez stosowanie w żywieniu prosiąt wysoko strawnego białka fermentowanego. Ważne jest zadbanie, by w paszy dla prosiąt odsadzonych znajdowała się odpowiednia ilość włókna – około 4%. Poziom białka w paszy dla prosiąt odsadzonych nie powinien przekraczać 18%

Istotnym elementem nieswoistej profilaktyki ED jest odpowiednia dezynfekcja pomieszczeń, do których wprowadzamy odsadzone prosięta. Ważna jest także ochrona prosiąt przed stresami towarzyszącymi odsadzeniu. Ten element właściwego zarządzania często jest lekceważony. Zapomina się, że świnie, przede wszystkim młode, są niezwykle wrażliwe na stresy i związany z tym okresowy spadek odporności. Za nieodzowne uznać należy stosowanie w tym trudnym okresie życia prosiąt zakwaszaczy. W tym zakresie bardzo dobre efekty daje powszechnie znany w naszym kraju preparat Salmacid stosowany w ilości 0,5 do 1,0 na 1000 litrów wody.

Warto zauważyć, że aktualnie nie obserwuje się problemów z ED w chlewniach wielkotowarowych. Choroba stanowi problem przede wszystkim w małych gospodarstwach, co związane jest z nieprzestrzeganiem zasad chowu świń dotyczących procesu odsadzania prosiąt i opieki nad nimi w okresie poodsadzeniowym.