Воспроизводство крупного рогатого скота

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)

Из четырех нетелей, инфицированных в период между 29 и 41 днем стельности, у двоих наблюдался аборт и у двоих резорбция плода.¹⁶⁸ В то время как заражение в предимплантационной фазе (до 40-го дня беременности) приводит к массовым потерям стельности, плоды, которые выживают после инфицирования нецитопатическим BVDV от низкой до умеренной вирулентности на сроке примерно от 40 до 125 дней, становятся ПИ.^169,170 Персистентные инфекции могут возникать только с нецитопатическими штаммами BVDV, а экспериментальное заражение цитопатическими изолятами не приводило к рождению ПИ-телят.^170,171 Экспериментальная инокуляция серонегативного крупного рогатого скота нецитопатическим BVDV на 75-й день стельности приводит к персистирующей инфекции до 100% плодов, и этот гестационный возраст обычно используется для индуцирования персистирующей инфекции в научных исследованиях.^{164,166,172,173} Патофизиология персистирующей инфекции не совсем понятна, но это явление возникает у плодов до завершения развития иммунной системы, когда вирусные антигены распознаются как собственные антигены, что приводит к отрицательной селекции BVDV-специфических лимфоцитов.¹⁵⁰ Отрицательный отбор реагирующих CD4+ лимфоцитов высокоспецифичен, и замены одной аминокислоты в антигене BVDV может быть достаточно для стимуляции иммунных реакций в CD4+ лимфоцитах крупного рогатого скота.¹⁷⁴ Отсутствие иммунного ответа приводит к обширному распространению BVDV по тканям хозяина, и ПИ-скот выделяет BVDV со многочисленными секретами и экскретами, включая выделения из носа, мочу, сперму, молозиво, молоко и кал.¹⁷⁵

Инфицирование плода в период органогенеза (приблизительно 100– 150 дней беременности) может приводить к врожденным порокам развития, многие из которых связаны с аномальным развитием нервных тканей. Дефекты ЦНС включают гипоплазию мозжечка (рис. 60.2), гидранэнцефалию, гидроцефалию, порэнцефалию, микроэнцефалию, гипоплазию спинного мозга и различные изменения глаза, такие как катаракта, неврит зрительного нерва, дегенерация сетчатки и микрофтальмия.^150,176,177 Реже врожденная инфекция BVDV может вызывать гипомиелинизацию ЦНС, которую, по сообщениям, провоцируют оба вида BVDV.^178,179

В дополнение к аномалиям ЦНС врожденные инфекции BVDV могут приводить к брахигнатизму, остеопетрозу, аплазии тимуса, гипотрихозу, аномалиям волосяного покрова, легочной гипоплазии и задержке роста.^{150,175,176,180} Хотя аборты все еще возможны на более поздних сроках стельности, врожденные инфекции после завершения органогенеза и установления иммунокомпетентности приводят к эффективным иммунным реакциям и очищению от вируса. Такие телята рождаются с высокими титрами доколостральных сывороточных антител и обычно выглядят нормальными при рождении.¹⁵⁰ Тем не менее, одно исследование показало, что у телят, рожденных с преколостральными антителами против BVDV, чаще развивается тяжелое заболевание в течение первых месяцев жизни, что указывает на то, что поздние гестационные инфекции с BVDV могут быть не доброкачественными.¹⁸¹

Инфекции у персистентно зараженных животных (болезнь слизистой оболочки)

Хотя ПИ-телята могут дожить до репродуктивного возраста, многие рождаются слабыми, отстают в росте и умирают вскоре после рождения.¹¹² ПИ-крупный рогатый скот имеет на 50% больше риска выбыть из стада до первого года жизни, умереть или отправиться на убой из-за худосочности по сравнению с нормальными когортами, что может быть отчасти связано со слабым иммунным ответом и подверженностью оппортунистическим инфекциям.^188,183 Дополнительным риском для ПИ-крс является развитие фатальной болезни слизистой оболочки, которая развивается, когда животные, персистентно инфицированные нецитопатическим BVDV, становятся суперинфицированными цитопатическим штаммом. Тяжесть развивающихся клинических признаков зависит от гомологии между обоими штаммами, а само заболевание слизистой оболочки можно классифицировать как острое, хроническое или заболевание с отсроченным началом.¹⁸⁴

Острое заболевание слизистой оболочки возникает, когда суперинфицирующий цитопатический штамм находится в тесной антигенной гомологии со штаммом ПИ, что чаще всего является результатом мутаций, которые изменяют биотип штамма ПИ.¹⁸⁵ Из-за близкой гомологии обоих штаммов, острое заболевание слизистых (ОЗС) приводит к тому, что смертность достигает 100%.¹¹⁷ Поскольку ОЗС поражает только ПИ-крс, болезнь характеризуется низкой заболеваемостью, но очень высокой смертностью.¹¹⁷ Тем не менее, в группах коров с многочисленными ПИ-коровами, инфицированными аналогичными штаммами BVDV, были зарегистрированы вспышки ОЗС.¹⁸⁶ Клинические признаки включают лихорадку, анорексию, тахикардию, полипноэ, выделения из носа и профузную зловонную диарею со слизью, фибрином и кровью. Кроме того, на пищеварительном эпителии, коронарных артериях, препуции и вульве обычно присутствуют эрозии и язвы (рис. 60.3).¹¹⁷ Суперинфекции с гетерологичными цитопатическими штаммами могут привести к хроническим формам заболеваний слизистой оболочки, которые не являются смертельными, но приводят к хроническим клиническим признакам. Источником гетерологичных цитопатических штаммов обычно являются вакцинные штаммы в модифицированных живых вакцинах.¹⁸⁴ Клинические признаки включают анорексию, потерю веса, диарею, вздутие живота, хромоту и эрозивно-язвенные поражения на эпителиальных поверхностях.¹⁸⁴ Достаточная гетерология между штаммом ПИ и цитопатическим штаммом может вызвать иммунный ответ, который устраняет суперинфекцию, способствуя выздоровлению животного от заболевания слизистой оболочки, но не от персистентной инфекции.¹⁸⁴ В условиях эксперимента инкубационный период острого фатального заболевания слизистой оболочки составлял 7–14 дней.¹⁸⁷ Напротив, заболевание слизистой с отсроченным началом встречается у ПИкрупного рогатого скота спустя период от нескольких недель до месяцев после инокуляции цитопатическим штаммом.¹⁸⁸

Что касается хронического заболевания слизистой оболочки, то заболевание слизистой с отсроченным началом вызвано гетерологичным цитопатическим штаммом из внешнего источника, но клинические признаки заболевания проявляются после рекомбинации РНК между штаммом ПИ и гетерологичным цитопатическим штаммом. Эта РНК-рекомбинация и создает гомологичный цитопатический штамм, вызывающий фатальную болезнь слизистой оболочки.¹⁸⁹

Инфекции быков

Как персистентно, так и остро инфицированные быки выделяют BVDV со спермой, но продолжительность и уровень выделения гораздо больше у ПИ-Быков. У экспериментально инфицированных быков титры вируса в сперме колебались от 5 до 75 CCID50/мл, при этом изоляция вируса была одинаково эффективной из свежесобранной и разбавленной спермы.¹⁹⁰ В группе телок, экспериментально осемененных зараженной спермой от остро инфицированного быка, примерно 5% заболели системно.¹⁹¹ Хотя этот первоначальный уровень заражения был низким, этого было достаточно для дальнейшей передачи вируса восприимчивым телкам и поддержания BVDV в стаде.¹⁹¹ В полевых условиях ИО спермой от двух остро инфицированных быков привело к заболеванию 15,4% и 1,8% коров соответственно.¹⁹² Сперма от ПИ-быков может содержать большое количество BVDV (103–107 CCID50/мл).^193,194 Оплодотворение восприимчивых телок спермой ПИ-быков приводит к развитию у них персистентной инфекции.^193–195

Качество спермы у ПИ-быков на основании концентрации, подвижности и морфологии сперматозоидов колеблется от нормального до ненормального, с морфологическими аномалиями сперматозоидов и низкой концентрацией и подвижностью.¹⁹³ 196 Использование спермы ПИ-быков обычно негативно влияет на оплодотворяемость, что, вероятно, связано с сочетанием таких факторов, как низкокачественная сперма, плохая сохранность семени пораженных быков и влияние BVDV на репродуктивный тракт осемененных коров.^150,193,197

У остро инфицированных быков образование нейтрализующих антител приводит к вирусному клиренсу из большинства систем органов, однако, описаны хронические инфекции тканей семенников, несмотря на образование сывороточных антител.¹⁹⁸ Впервые этот феномен был описан у серопозитивного невиремического (есть антитела, но нет вируса в крови) быка, который постоянно выделял BVDV со спермой, что, как считается, является результатом острой инфекции BVDV до окончательного формирования функционального гемато-тестикулярного барьера.¹⁹⁹ Инсеминация серонегативных телок спермой быка, содержащей менее 2 × 103 CCID50/мл BVDV, привела к инфекции и сероконверсии.²⁰⁰ Также, экспериментально были получены локальные и пролонгированные инфекции семенников после интраназальной инокуляции и подкожной вакцинации перипубертатных быков BVDV.^201,202 Вирусная РНК была обнаружена в сперме спустя 2,75 лет после воздействия BVDV, а инфекционный BVDV изолировали из ткани семенника вплоть до 12,5 месяцев после воздействия BVDV.²⁰³ Внутривенное введение серонегативному теленку спермы от быка с пролонгированной тестикулярной инфекцией приводило к передаче ему инфекции.²⁰¹ Однако, этот результат не смогли повторить в других исследованиях, а искусственное или естественное осеменение не привело к передаче BVDV, что указывает на то, что хроническое присутствие BVDV в тканях семенников может иметь ограниченное эпидемиологическое значение в результате нейтрализации инфекционного вируса в эякуляте посредством гуморального иммунитета.^198,203

BVDV и полученные in vivo и in vitro эмбрионы

Потенциальное введение BVDV в системы получения эмбрионов in vivo и in vitro может происходить из трех источников: коров-доноров, коров-реципиентов и материалы животного происхождения, такие как эмбриональная бычья сыворотка, и для предотвращения передачи все три категории должны быть свободны от BVDV.²⁰⁴ Всемирная организация здоровья животных (OIE) заявляет, что «BVDV представляет собой особо серьезную опасность для эмбриотрансфера и изготовления биопрепаратов для других заболеваний из-за высокой частоты загрязнения партий фетальной телячьей сыворотки».²⁰⁵ Полученные in vivo эмбрионы могут подвергаться воздействию BVDV, если они были собраны у остро инфицированных или ПИ-коров, или если в средах для сбора эмбрионов, культивирования или криоконсервации использовались зараженные сыворотки.²⁰⁴ Однако, BVDV, по-видимому, представляет более серьезную угрозу в производстве эмбрионов, полученных in vitro, чем in vivo. Вирус может быть введен через полученные со скотобойни сыворотку или ооциты и соматические клетки, используемые в производстве эмбрионов in vitro. Следовательно, невыявленные инфекции нецитопатическими изолятами могут привести к амплификации (усилению) вируса в процессе созревания ооцитов in vitro, оплодотворения in vitro и культивирования эмбрионов in vitro.²⁰⁶ Кроме того, вирус легко прилипает к zona pellucida эмбрионов, полученных in vitro, что делает процедуры промывания эмбрионов и обработки трипсином даже менее эффективными, чем для эмбрионов, полученных in vivo.²⁰⁷