Воспроизводство крупного рогатого скота

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

Инфекция BVDV была обнаружена в клетках яйцевода коров после внутривенной инокуляции нецитопатическим BVDV, а внутриматочное инфицирование цитопатическим BVDV привело к сальпингиту в течение 21-го дня.¹⁵¹ При промывании матки у подгруппы экспериментально инфицированных телок BVDV был выделен на 8 и 16 дни после заражения, демонстрируя потенциальный риск для развития эмбриона в среде матки.¹⁵² Распространенное инфицирование BVDV репродуктивной системы и снижение эффективности воспроизводства описаны у ПИ-коров. Также, у ПИ-коров были описаны обширное BVDVиммуноокрашивание и патологоанатомические нарушения, включая значительно уменьшенные фолликулярные структуры и гипоплазию яичников и фолликулов.¹⁵³ Помимо овариальных структур, включающих фолликулярный эпителий, клетки теки, яйценосный бугорок (участок многослойного эпителия в стенке зрелого фолликула, содержащий овоцит) , стромальные макрофаги и стенки мелких артерий, антиген BVDV у крс присутствует в эпителиальных клетках яйцевода, эпителии маточных желез и просвета матки, стенках артерий и гладких мышцах.^154,155 В то время как в одном исследовании ооциты в первичных и вторичных фолликулах не содержали антигена BVDV, по данным другого исследования приблизительно 20% ооцитов на всех стадиях развития фолликула содержали антиген BVDV.^145,155

Инфекции концепта

Инфекции BVDV могут оказывать вредное воздействие на стельность, а заражение до третьего триместра является наиболее пагубным. BVDV очень эффективно преодолевает плацентарный барьер, и инфекции плода распространены с любым биотипом.¹⁵⁶ У коров, экспериментально инфицированных через 4, 11, 18 и 30–34 дня после осеменения, частота случаев внутриутробного заражения повышалась и составила 33, 33, 86 и 100%, соответственно.¹⁵⁷ У овец, инфицированных BVDV на 18-й день беременности, вирус был обнаружен с помощью ПЦР с обратной транскрипцией (RT-PCR) и ИГХ в тканях плода примерно через 100 часов после заражения, а BVDV-позитивные клетки были более многочисленными в тканях плода, чем в материнских тканях.¹⁵⁸

Заражение плода происходит последовательно, начиная с инфицирования плодных оболочек в течение 72 часов, после чего за 7 дней инфицируется сердечная луковица и аорта плода с последующим распространением вируса на многие ткани плода к 10–14 дню.^158,159 По мере развития инфекции можно наблюдать дальнейшую диссеминацию (распространение) через ткани плода, при этом основным целевым органом инфекции BVDV является мозг плода.¹⁶⁰ В то время как вирусный антиген может быть обнаружен в большинстве тканей от ПИ-плодов гистопатологические же изменения в основном обнаруживаются в мозге, печени и селезенке.¹⁶¹ Инвазия в головной мозг плода может происходить по типу вторжения «троянского коня», при котором BVDV проникает в центральную нервную систему (ЦНС) внутри инфицированных предшественников микроглии.¹⁶²

На сегодняшний день механизм проникновения BVDV в плод плохо изучен. Заражение стельных коров нецитопатическим BVDV приводит к выраженной активации интерферон (IFN)стимулированных генов, таких как ISG15, в первую неделю после заражения, а концентрации в крови возвращаются к исходному уровню через 45 дней после заражения.^163,164 У нетелей с персистентно или транзитно инфицированными плодами, инфекция BVDV приводит к умеренным концентрациям в сыворотке крови IFN I типа, но эта противовирусная активность не способна предотвратить инфекцию плода.¹⁶⁴ Это может быть связано с неспособностью материнского IFN типа I и антител проникать в кровоток плода из-за гемато-плацентарного барьера.¹⁶⁴ Аналогичным образом, инфекция BVDV приводит к измеримым концентрациям IFN в крови плода, что выражено у плодов, инфицированных после окна восприимчивости к развитию персистирующей инфекции.¹⁶⁵ Хотя ответная выработка IFN также присутствуют у ПИ-плодов и в результате у ПИ-телят, эти реакции имеют более сдержанный и хронический характер и не способны устранить заражение BVDV при отсутствии специфических адаптивных иммунных ответов.^165,166

Исход инфекции у плода зависит от вирулентности и биотипа вируса, а также от гестационного возраста. Смерть плода и аборты могут произойти в любом гестационном возрасте, но чаще всего встречаются в первом триместре.¹⁵⁰ Гибель плода на ранних сроках может привести к его резорбции или мумификации (рис. 60.1), а изгнание плода может произойти в течение 50 дней после воздействия BVDV.¹⁶⁷

(a)

(b)