Воспроизводство крупного рогатого скота

Изоляты BVDV могут быть классифицированы как нецитопатические или цитопатические, и эта классификация основана на воздействии изолята на культивируемые клетки. Цитопатические изоляты вызывают цитоплазматическую вакуолизацию и гибель культивируемых клеток, а инфекции с нецитопатическими изолятами бессимптомны.^24,25 Категоризация по биотипу не связана с вирулентностью изолята BVDV, и с любым биотипом можно наблюдать легкое или тяжелое заболевание. Нецитопатические биотипы более распространены в природе, и 60–90% изолятов из образцов в диагностических лабораториях являются нецитопатическими.^26,27 Только нецитопатические штаммы BVDV могут вызывать персистирующие инфекции, и считается, что эти нецитопатические штаммы являются наиболее распространенным источником цитопатических штаммов BVDV после гомологичной или гетерологичной рекомбинации в области генома NS2-3.²⁰ Был предложен третий биотип BVDV, лимфоцитопатический биотип, который относится к изолятам BVDV, оказывающим цитопатическое действие только на культивируемые лимфоидные, но не на эпителиальные клетки.²⁸ Лимфоцитопатические изоляты представляют собой штаммы BVDV-2, которые были связаны с тяжелым клиническим заболеванием.²⁸

Распространенность в популяциях крупного рогатого скота

После первых сведений о BVDV в Северной Америке вирус был обнаружен в популяциях крупного рогатого скота по всему миру. Распространенность серопозитивных животных в значительной степени зависит от менеджмента, включая отрасль животноводства, использование протоколов вакцинации, введение в стадо новых животных и присутствие персистентно инфицированных (ПИ) животных.^29,30 Стада крупного рогатого скота, в которых не используют программы вакцинации или используют только убитые вакцины и в которых отсутствуют ПИживотные, имеют меньше серопозитивных особей, чем стада с ПИживотными.²⁹ В Северной Америке серологические исследования выявили уровень серопозитивности в стадах от 40 до 90%.^31,32 Индивидуальный уровень серопревалентности по BVDV-1 и BVDV-2 среди непривитых молочных телок в Канаде составлял 28,4% и 8,9% соответственно, а распространенность на стадном уровне составляла 53,4% для BVDV-1 и 19,7% для BVDV-2.³³ У вновь прибывших коров сероконверсия к респираторным патогенам, включая Pasteurella haemolytica, Mycoplasma spp. и BVDV произошла у 40% особей,^34,35 но варьировала от 0 до 100% в 11 фермах.³⁴ Подобные показатели серопревалентности были обнаружены в стадах крупного рогатого скота по всему миру, но в разных странах наблюдаемый диапазон варьировался в широких пределах (13–90%) и был в значительной степени подвержен влиянию исследуемой популяции, что потенциально отражает глобальные различия в управлении скотом.^36–52

В отличие от показателей серопревалентности, распространенность ПИ-коров значительно ниже и, как считается, составляет менее 1% от всех коров. Персистентно инфицированные коровы могут быть обнаружены внутри групп крс в виде скоплений, что повышает распространенность в популяциях.⁵³ Показано, что распространенность ПИ-телят, прибывающих на откормочные площадки, составляет от 0,1 до 0,3%, и этот показатель аналогичен зарегистрированному показателю 0,17% на мясных фермах с производством коров-телят (метод разведения мясного скота, при котором фермером или владельцем ранчо содержится постоянное стадо коров для производства телят для последующей продажи) в Соединенных Штатах.^34,54–56

Диапазон хозяев

Пестивирусные инфекции были идентифицированы у различных видов отряда парнокопытных млекопитающих, и отсутствие специфического хозяина может играть важную роль в стратегии выживания пестивирусов.⁵⁷

Среди пестивирусов BVDV был видом, наиболее интенсивно изучаемым как инфекционный агент, поражающий гетерологичных хозяев. Существуют доказательства инфицирования BVDV более чем 50 видов парнокопытных в семействах Antilocapridae, Bovidae, Camelidae, Cervidae, Giraffidae, Suidae и Tragulidae.⁵⁸ Последствия гетерологичных пестивирусных инфекций двояки. Во-первых, гетерологичные инфекции BVDV могут препятствовать успешной реализации стратегий контроля заболевания, как это происходит в отношении BVDV у крупного рогатого скота и CSFV у свиней. Во-вторых, гетерологичные инфекции BVDV могут угрожать здоровью и благополучию других млекопитающих-хозяев, таких как дикие животные в неволе и на свободе. Роль гетерологичных инфекций в эпидемиологии BVDV до конца не понята, но передача и поддержание BVDV в трех кластерах-хозяевах - домашних мелких жвачных животных и свиньях, диких животных в дикой природе и в неволе, а также верблюдах - неоспоримы.⁵⁹

BVDV у мелких жвачных животных

Тесная филогенетическая связь мелких жвачных животных с крупным рогатым скотом и, как следствие, большая вероятность пермиссивной инфекции ( способной размножаться в восприимчивых клетках) могут способствовать уникальной роли овец и коз в экологии BVDV. Овцы и козы часто имеют более тесный контакт с крупным рогатым скотом по сравнению с другими парнокопытными, особенно в определенных условиях ведения животноводства, таких как натуральное сельское хозяйство, альпийское хозяйство ( система хозяйства, встречающаяся в горных местностях, где земледелие невозможно) или хобби-фермерство. В то время как в одном отчете не было выявлено положительной корреляции между BVDV-серопозитивностью овец и наличием крупного рогатого скота,⁶⁰ в других исследованиях сообщалось о значительно более высоких показателях серопревалентности у овец на фермах с крупным рогатым скотом, особенно там, где практиковалось совместное пастбищное разведение овец, коз и крупного рогатого скота.⁶¹ Несколько серологических исследований показали, что BVDV может поражать мелких жвачных животных; однако, наличие перекрестной реактивности ( кросс-реактивности) пестивирусных антител требует осторожности при оценке результатов таких исследований. В недавних сообщениях о пестивирусной серопревалентности у овец анализы перекрестной нейтрализации выявили наивысшую реактивность против BVDV-1, а не вируса пограничного заболевания овец.^60,61 Когда антитела против пестивируса обнаруживаются у мелких жвачных животных, различие пестивирусных видов может дать важную информацию об эпидемиологии, профилактике и контроле.⁶²

Инфекции BVDV у домашних мелких жвачных животных провоцируют клинические симптомы пограничного заболевания. Постнатальное инфицирование обычно вызывает легкие клинические признаки, включая гипертермию и лейкопению (снижение количества лейкоцитов в единице объёма крови) .⁶³ Экспериментальная инокуляция (заражение) молодняка овец привела к анорексии, тахикардии, гипертермии и поражениям легких, особенно затрагивающим легочную сосудистую систему.⁶⁴ Инфекции BVDV у беременных мелких жвачных животных могут привести к маточно-плацентарной патологии, прерыванию беременности посредством резорбции плода или аборта и рождению мумифицированных или мертворожденных плодов.⁶⁵ Как и у крупного рогатого скота, врожденное инфицирование BVDV у овец и коз может привести к повреждению центральной нервной системы, при этом нейропатогенность может быть более серьезной при цитопатических биотипах.⁶⁶ Хотя у овец гибель плода и нежизнеспособность ягнят являются частыми последствиями трансплацентарного заражения BVDV, существуют сообщения о рождении жизнеспособного ПИ-потомства.^67,68 В отличие от крупного рогатого скота и овец, рождение жизнеспособных плодов у коз встречаются редко, и более частым исходом инфекции является репродуктивная дисфункция.^65,69

BVDV у свиней

Тесная антигенная связь между пестивирусом жвачных и CSFV (классическая чума свиней) имеет важное значение для диагностического тестирования и контроля CSFV. В настоящее время исследование образцов крови на антитела к CSFV основано на сочетании метода иммуноферментного анализа (ELISA) и методов нейтрализации вируса, и для постановки диагноза CSFV необходимы значительные усилия.⁷⁰ Во время вспышки CSFV в Нидерландах в 1997/1998 гг. 26,5% CSFVположительных образцов, исследованных методом ELISA, были вызваны наличием антител к пестивирусам жвачных животных.⁷⁰ У домашних свиней проводилось лишь ограниченное количество серологических исследований на BVDV, и, по сообщениям, показатели серопревалентности относительно низкие по сравнению с другими видами домашнего скота. Факторы риска, связанные с серопозитивностью домашних свиней, включают присутствие крупного рогатого скота на той же ферме, высокую плотность мелких жвачных животных вблизи популяций свиней, вакцинацию контаминированными BVDV вакцинами, и возраст тестируемых свиней.^71–73 Постнатальное инфицирование BVDV несупоросных свиней редко приводит к клиническим признакам.^74,75 Экспериментальное заражение 8-недельных поросят BVDV-1 или BVDV-2 не приводило к клиническим признакам или повышению температуры тела ни в одной группе, несмотря на использование изолята BVDV-2, который является вирулентным для крупного рогатого скота.⁷⁵ Напротив, инфекция BVDV у супоросных свинок привела к репродуктивным заболеваниям, включая внутриматочную инфекцию, потерю беременности и уменьшение размера помета.⁷⁶ Несмотря на то, что трансплацентарное заражение BVDV у свиней, по-видимому, встречается реже, чем у жвачных животных, сообщалось о рождении ПИ-поросят.⁷⁷

BVDV у верблюдов Нового и Старого Света

Инфекции BVDV были выявлены путем детекции антител уже в 1975 году у верблюдов Старого Света (ВСС) и в 1983 году у верблюдов Нового Света (ВНС).^78,79 Однако большинство сероэпидемиологических и экспериментальных исследований инфекций показали, что заражение BVDV не представляет серьезного риска для ВНС. Сообщения о выделении BVDV и идентификации персистирующих инфекций у альпак вызвали повышенный интерес к инфекциям BVDV у верблюдов, и BVDV в настоящее время считается новым патогеном ВНС.⁸⁰ Первое описание ПИ-альпаки было сделано в Канаде после естественного контакта беременной альпаки с хронически больной криа (детеныш ламы, альпаки, викуньи или гуанако) .⁸¹ У ПИ-криа штамм BVDV-1b был выделен из клеток бафовой оболочки (фракция антикоагулированного образца крови после центрифугирования, которая содержит лейкоциты и тромбоциты) в различных случаях до эвтаназии этого животного. С тех пор было зарегистрировано несколько случаев персистентного заболевания альпак в Северной Америке и Соединенном Королевстве.^80,82,83 ПИ-альпаки могут выживать в течение нескольких месяцев, но страдают от низкого веса при рождении, задержки развития, отсутствия аппетита, летаргии (вялость, усталость) , хронической диареи и хронических рецидивирующих инфекций, особенно дыхательных путей. Также сообщалось о репродуктивных заболеваниях у ВСС, включая аборт, мертворождение, рождение слабых верблюжат, раннюю неонатальную смерть и геморрагическую болезнь новорожденных.⁸⁴ Нецитопатический BVDV также был выделен из тканей верблюдов, в которых гистопатологические изменения соответствовали инфекции BVDV.⁸⁵

Из тканей ВНС в Чили изолированы как BVDV-1, так и BVDV-2.⁸⁶ Напротив, в отчетах из Северной Америки и Великобритании, в которых были данные об определении субгенотипа заражающего изолята, все изоляты принадлежали BVDV-1b.^80–82

В исследовании проанализировано 46 изолятов BVDV от более чем 12 000 североамериканских альпак и все изоляты классифицированы как нецитопатические штаммы субгенотипа 1b с 99% или более гомологией нуклеотидов в 5'-UTR.⁸³ Было предложено два объяснения этого очевидного преобладания BVDV-1b у ВНС: вопервых, воздействие BVDV на альпак происходит редко, и распространение существующего штамма BVDV-1b происходит путем дальнего перемещения нескольких ПИ-животных; или, во-вторых, только уникальные 1b-субгенотипы способны к трансплацентарному инфицированию у альпаки.⁸³ Перемещение альпак (включая пешее перемещение маток с детенышами) между фермами, в основном с целью воспроизводства, является обычной практикой и в отчетах сообщалось о репродуктивных заболеваниях и рождении ПИпотомства после таких мероприятий, подчеркивая важность соблюдения мер биологической защиты.^81,82,87

BVDV у диких животных

Хотя источники свободного распространения BVDV-инфекций в дикой природе неизвестны, вероятным источником является контакт с домашним скотом. Это подтверждается отсутствием антител у оленей, которые не контактировали со скотом более 50 лет.⁸⁸ Значительно более высокие уровни серопревалентности были обнаружены у белохвостых оленей на ранчо, где присутствовал крупный рогатый скот, по сравнению с ранчо без крупного рогатого скота.⁸⁹ В другом исследовании, напротив, не обнаружена связь между серопревалентностью BVDV и плотностью крупного рогатого скота.⁹⁰ Подобные результаты были описаны в недавнем отчете из Миннесоты, где больший процент оленей был серопозитивен в регионе с более низкой плотностью крупного рогатого скота.⁹¹ Авторы этого отчета пришли к выводу, что использование крупного рогатого скота и тип управление им (например, молочное или мясное скотоводство) могут оказать существенное влияние на межвидовую передачу BVDV, так как, вероятно, происходит меньше контактов диких видов с домашним молочным скотом по сравнению с мясным скотом на выпасе.⁹¹ Вероятно, на передачу BVDV между домашним скотом и дикими животными влияют различные факторы, описаные для других патогенов, таких как туберкулез крупного рогатого скота.⁹² При наличии подходящих факторов окружающей среды и факторов управления стадом передача BVDV от крупного рогатого скота к оленям возможна, как это было продемонстрировано в эксперименте по их совместному содержанию.⁹³ В этом исследовании BVDV был эффективно передан от ПИ-коров белохвостому оленю, что привело к сероконверсии у всех взрослых оленей и рождению ПИ-детенышей у четырех из семи беременных особей.⁹³

Поддержание BVDV в популяции оленевых без присутствия крупного рогатого скота предполагалось из-за наличия антител у более 60% карибу, которые не контактировали с домашними жвачными животными более 25 лет.⁹⁴ Также было предположено наличие эндемических инфекций BVDV у северных оленей в популяциях Норвегии и США, о чем свидетельствуют высокие показатели серопревалентности.^95-97 Это подтверждается выявлением высокого уровня серопревалентности в популяциях антилоп Канна в Зимбабве, среди которых были ПИ и вирус-положительные особи.⁹⁸ Лишь ограниченное количество исследований посвящено изучению популяции вольных диких животных на наличие признаков BVDV или антигена BVDV. Anderson и Rowe⁹⁸ использовали ELISA с захватом антигена для выявления BVDV у подгруппы из 303 серонегативных животных во время серологического исследования в Зимбабве и обнаружили две BVDV-позитивных антилопы Канна. В Германии цитопатический BVDV был обнаружен в образцах селезенки от двух из 203 оленевых, и оба животных были серонегативными косулями.⁹⁹

В трех исследованиях с применением иммуногистохимии (ИГХ) или ELISA, было исследовано возникновение BVDV у вольноживущих оленевых в Соединенных Штатах, и результаты показывают, что в диких популяциях существуют ПИ-олени.^100–102 В Алабаме один из 406 образцов кожи от белохвостого оленя был положительным по ИГХ, и распределение антигенов было похоже на распределение у ПИкоров.¹⁰¹ Образец кожи одного из 5597 оленей в Колорадо был положительным по ИГХ, и этот результат был подтвержден обнаружением вирусной РНК в образцах кожи и лимфатических узлов.¹⁰⁰ В Индиане обнаружили двух положительных по BVDV белохвостых оленей из 745, обследованных с помощью антигензахвата ELISA с последующим выделением цитопатического и нецитопатического BVDV.¹⁰² До настоящего времени валидация (доказательство достоверности) тестов на BVDV для использования их на диких животных не проводилась, и это может иметь решающее значение, поскольку наблюдались значительные различия между ИГХ и ИФА с захватом антигенов при исследовании образцов кожи белохвостого оленя (Т. Пасслер и П. Вальц), неопубликованные наблюдения). В дополнение к этим исследованиям, изоляция BVDV была успешно проведена у косули в Венгрии, косули в Вайоминге и двух белохвостых оленей в Южной Дакоте.^97,103,104 Сообщается, что к дальнейшим исследованиям, приведшим к изоляции BVDV из тканей этих животных, ученых побудили клинические заболевания, в том числе истощение, слабость и смерть.

Существует мало информации о клинических последствиях у инфицированных BVDV диких животных, но судя по сообщениям клинические признаки сходны с таковыми у зараженного крупного рогатого скота. Экспериментальная инокуляция BVDV NY-1 четырем оленятам чернохвостого оленя и одному олененку белохвостого оленя, не привела к клиническим признакам, несмотря на симптомы виремии и выделения из носа.¹⁰⁵ Аналогичные результаты были получены у годовалого лося, которому инокулировали либо BVDV-1 Singer, либо BVDV-2 24515.¹⁰⁶ У двух молодых северных оленей после инокуляции вирусом BVDV Singer наблюдались рыхлый, кровянистый и слизистый кал, временный ламинит или коронит ( воспаление основы кожи венчика) , а при вскрытии были обнаружены легкие поражения.¹⁰⁷ У наивного молодняка белохвостых оленей развивалась умеренная гипертермия и отмечалось умеренное сокращение популяции лимфоцитов в ответ на BVDV-1 или BVDV-2; и у отдельных детенышей наблюдалась летаргия или кашель.^108,109 Подобно другим видам, инфекции BVDV у диких животных могут иметь серьезные последствия для репродуктивного здоровья. Экспериментальная инокуляция беременных белохвостых оленей может привести к репродуктивным нарушениям, включая резорбцию плода, мумификацию плода, мертворождение и аборт.^110,111

Синдромы клинических заболеваний

Инфекции, вызванные BVDV, могут приводить к широкому спектру клинических проявлений, поскольку исход инфекции зависит от триады стресс-факторов окружающей среды, связанных с хозяином, и вирусных характеристик.¹¹ Факторы, связанные с хозяином, включают: 1) иммунный статус и иммунокомпетентность, 2) беременность и 3) гестационный возраст плода на момент заражения. Вирусные характеристики, которые влияют на исход инфекции, включают биотип заражающего штамма и генотипические вариации, которые определяют вирулентность и антигенность. Заражение обоими видами BVDV может привести к широкому спектру клинических проявлений, но тяжелые острые проявления, тромбоцитопения и геморрагический синдром, как сообщалось в Северной Америке, были связаны только с BVDV-2.^4,5,113

Постнатальные инфекции у иммунокомпетентного крупного рогатого скота

Постнатальные инфекции у крупного скота, который способен иммунологически реагировать на инфекцию BVDV, называются «острыми» или «преходящими» инфекциями, а тяжесть клинических признаков зависит от заражающего штамма BVDV. После заражения восприимчивых животных миндалины и дыхательные пути становятся первыми зонами репликации BVDV. Впоследствии патоген распространяется во многие другие эпителиальные и лимфоидные ткани, что приводит к инфицированию кожных покровов, тканей желудочнокишечного, и респираторного тракта.^114,115 Большинство инфекций BVDV у иммунокомпетентного серонегативного крупного рогатого скота протекают субклинически.³ Однако, тщательное наблюдение за инфицированными животными обычно выявляет легкие признаки,такие как гипертермию, лейкопению и снижение молочной продуктивности. У пораженных животных вырабатываются нейтрализующие антитела.¹¹⁶ Симптоматические инфекции (с проявлением симптомов) чаще всего наблюдаются у крупного рогатого скота в возрасте 6–24 месяцев после ослабления колострального иммунитета, у телят, лишенных молозива, или у серопозитивного скота в результате заражения гетерологичным штаммом BVDV.¹¹⁷ Клинические признаки у пораженных животных включают гипертермию, летаргию, лейкопению, выделения из глаз и носа, эрозии и язвы в полости рта, притупление сосочков полости рта, диарею и снижение выработки молока. Более вирулентные штаммы BVDV могут также вызывать эпителиальные эрозии в межпальцевых пространствах, коронарных полосах (копытный венчик) , на сосках или вульве. Хотя BVDV-ассоциированная иммуносупрессия может привести к пневмонии, тахипноэ (учащенное дыхание) , наблюдаемое у остро инфицированных животных, вероятно, является результатом гипертермии и других внелегочных факторов.¹¹⁷ В 1990-х годах тяжелое острое течение BVD было описано в стадах в Соединенных Штатах и Канаде.^5,113 Вспышки характеризовались сверхострым течением и вызывали необычайно высокий уровень заболеваемости и смертности среди крс всех возрастов. Описанные клинические и посмертные признаки представляли в основном слизистую болезнь (фатальная форма BVD) , с тяжелой диареей, лихорадкой, язвами и эрозиями верхних отделов пищеварительного тракта.⁴ Гистопатологические данные включали резкий лимфоцитоз и лимфоидное истощение Пейеровых бляшек, некроз эпителия кишечных крипт и диффузные язвенные поражения в верхних отделах пищеварительного тракта. Внезапная смерть без предварительных клинических признаков, абортов и пневмонии также были выдающимися находками в некоторых пораженных стадах. Интересно, что видимые и гистопатологические посмертные изменения были более выражены и чаще наблюдались у старых животных, что противоречит большинству предыдущих описаний преходящих инфекций BVDV.⁴ Было установлено, что вирусные изоляты во всех сообщенных случаях тяжелого острого BVD отличаются от традиционных изолятов BVDV по генотипу и характеру связывания с моноклональными антителами ( антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, то есть произошедшими из одной плазматической клетки-предшественницы) , что указывает на обозначение BVDV-2. 5,15,118 Другой формой тяжелого острого BVD, связанного с BVDV-2, является геморрагический синдром, который характеризуется выраженной тромбоцитопенией. Геморрагический синдром наблюдается лишь у меньшей части животных с тяжелым острым BVD, способствуя расхождениям в клинической картине вспышки.¹¹⁷ Клинические признаки у крупного рогатого скота включают образование петехий и кровоподтеков в слизистой оболочке, носовое кровотечение, кровавую диарею, кровотечение из мест инъекций или травм, лихорадку и смерть.¹¹³ Отмеченная тромбоцитопения и лейкопения у пораженных животных сопровождается изменением функции тромбоцитов, и, таким образом количественные и качественные дефекты тромбоцитов способствуют наблюдаемому геморрагическому диатезу.¹¹⁹