Воспроизводство крупного рогатого скота

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

Помимо прямого воздействия на организм хозяина, BVDV подавляет количество и функцию различных врожденных и адаптивных иммунных компонентов, еще более повреждая ткани и способствуя инфицированию вторичными патогенами. BVDV-индуцированная иммуносупрессия особенно важна при полимикробных заболеваниях, таких как бычий респираторный комплекс откормочного скота и молочных телят. Заражение клеток врожденной иммунной системы может привести к нарушению функции и снижению количества циркулирующих лейкоцитов. У нейтрофилов, инфицированных BVDV была нарушена бактерицидная, хемотаксическая и антителозависимая клеточная цитотоксичность ( лизис клетками-киллерами клеток-мишеней, опсонизированных антителами) .¹²⁰ Инфицированные моноциты могут подвергаться апоптозу, и после инокуляции BVDV телятам наблюдается уменьшение количества моноцитов на 30–70%.^121– 123 Инфекция BVDV снижает способность антигенпрезентирующих клеток представлять антиген клеткам T-хелперам за счет снижения экспрессии рецепторов Fc и C3 и подавления молекул главного комплекса гистосовместимости 2 класса ( MHC-II) и B7.^{121,124–126} После заражения BVDV культивированных макрофагов наблюдалось штаммозависимое ингибирование их функции с пониженной способностью уничтожать бактериальные и грибковые патогены; однако значительное функциональное торможение вызывалось только вирулентными штаммами BVDV.¹²⁵

Как и в случае с врожденным иммунитетом, инфекции BVDV количественно и качественно влияют на адаптивные иммунные реакции. При заражении BVDV сокращается количество циркулирующих лимфоцитов, а лимфоциты в лимфоидных тканях истощаются, и степень этого истощения зависит от штамма.^121,127 Из субпопуляций Т- лимфоцитов наиболее резко истощаются CD8+ цитотоксические Т- лимфоциты, за которыми следуют CD4+ Т-хелперные клетки с небольшим снижением циркулирующих γ/δ Т-клеток.¹²⁸ В дополнение к истощению лимфоцитов, выраженными яввляются функциональные изменения клеток CD4+, а нецитопатические инфекции BVDV приводят к сдвигу иммунного ответа в сторону Th2 реакции с пониженным клеточно-опосредованным, но высоким уровнем гуморального иммунитета.^129–131 Вирулентные изоляты BVDV могут вызывать снижение экспрессии ГКГС-1 класса в инфицированных клетках, что влияет на функцию цитотоксических клеток CD8+; однако, это снижение, повидимому, является штамм-зависимым.¹²⁵

Гуморальный иммунитет к инфекции BVDV в значительной степени зависит от количества нейтрализующих антител и антигенной взаимосвязи заражающего штамма с первичным воздействием. Хотя, благодаря вакцинации против гетерологичных штаммов обеспечивается перекрестно-реактивная защита, и даже между BVDV 1 и 2 превосходная защита от инфекции, по-видимому, является результатом гомологичного воздействия.^132,133

Инфекции репродуктивных органов

В то время как BVDV-ассоциированное подавление иммунного ответа хозяина и респираторное заболевание являются причиной самых наибольших потерь в откормочных и стокерных хозяйствах (хозяйства, скупающие весной молодняк и выбракованных коров для нагула на дешевых пастбищных кормах и затем продающие их на откормочные фермы) , восприимчивые стада маток с телятами ( Cow–calf - хозяйства с маточным поголовьем, занимающиеся получением телят мясных пород на продажу) и молочные стада страдают от значительного экономического ущерба от репродуктивной недостаточности, вызванной BVDV. Репродуктивные потери в результате заражения BVDV могут происходить в течение всего периода стельности, а заражение BVDV во время осеменения может привести к снижению % оплодотворяемости и эмбриональным потерям.

У телок, экспериментально зараженных BVDV за 9 дней до осеменения, оплодотворяемость составила 44% по сравнению с 79% у контрольных животных.¹³⁴ В том же исследовании другие тёлки были заражены через 4 дня после искусственного осеменения (ИО), и 60% из них диагностированы стельными на 20 день; однако, к 79 дню был обнаружен значительный процент эмбриональных потерь, когда осталось только только 33% стельных животных. Негативные воздействия инфекции BVDV на фертильность были также зарегистрированы в полевых исследованиях, в ходе которых были обнаружены плохие показатели оплодотворяемости, ранние эмбриональные потери и аборты.^135–138 Напротив, телки, контактировавшие с ПИ-телятами в течение 220 дней, начиная за 50 дней до случного сезона, имели тот же уровень стельности, что и контрольные нетели без вирусного воздействия, в результате развития защитных иммунных реакций до осеменения.¹³⁹ Подчеркивая преимущества контролируемого случного сезона, это исследование продемонстрировало, что инфекции BVDV могут быть самоограничивающимися в определенных стадах, когда все животные защищены от BVDV во время беременности, и ПИ-телята не рождаются.¹³⁹

И мужские и женские половые железы и вся женская репродуктивная система являются пристанищем для репликации BVDV.¹⁴⁰ У постпубертатных телок, экспериментально инфицированных нецитопатическим BVDV, у двух животных вирус был выделен из желтого тела, и окрашивание антигена BVDV было обнаружено преимущественно в строме коры яичника. В этом исследовании длительное окрашивание антигена и связанный с ним хронический лимфоцитарный оофорит были обнаружены через 6-60 дней после интраназальной инокуляции.¹⁴¹ Аналогичным образом, экспериментальная инокуляция восприимчивых телок цитопатическим BVDV привела к хроническому оофориту в течение 5–61 дней после заражения, и BVDV был обнаружен в яичниках подгруппы телок, иммунизированных коммерческой вакциной, содержащей цитопатический BVDV.^142,143 Воспаление яичников может изменить концентрацию цитокинов в яичниках или разрушить тканевые макрофаги, таким образом нарушая нормальную динамику яичников, и хотя влияние BVDV на функцию яичников остается не полностью понятным, после заражения BVDV выявлялось изменение процесса образования фолликулов и ингибирование овуляции.¹⁴⁴ Уменьшение количества подчиненных фолликулов и замедление роста доминантных ановуляторных и овуляторных фолликулов наблюдались у телок, экспериментально инфицированных BVDV, но инфекция не приводила к изменениям периферического уровня эстрадиола или прогестерона.¹⁴⁴ Напротив, экспериментальное заражение нецитопатическим BVDV за 2 дня до эструса привело к значительному снижению концентрации эстрадиола в плазме, но не влияло на секрецию прогестерона или концентрации простагландина PGF2α в плазме.¹⁴⁵ Несмотря на то, что среднее количество фолликулов в каждой размерной категории не было затронуто у инфицированных BVDV суперовулированных телок, инфекция привела к отсутствию или задержке преовуляторного выброса лютеинизирующего гормона, уменьшению количества желтых тел и извлеченных яйцеклеток/ эмбрионов, а также оофориту с некрозом гранулезных клеток.^146–148 Изменение концентраций половых гормонов с потенциалом к разрушению овуляторных фолликулов с образованию компетентного желтого тела были также обнаружены у телок, экспериментально инокулированных за 9 дней до синхронизированной овуляции.¹⁴⁹

В совокупности эти исследования показывают, что преходящие инфекции BVDV могут мешать нормальной динамике яичников и приводить к кратковременному или длительному снижению репродуктивной способности.^148,150 Были предложены другие причины репродуктивных потерь, связанных с заражением BVDV во время осеменения, которые включают нарушение оси гипоталамус-гипофиз-гонады, дефицит гонадальных лейкоцитов и несовместимость среды яйцеводов и матки для эмбрионального развития.^140,150