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Perché è importante contrarre malattie derivanti dall'esposizione agli aerosol con M. hyopneumoniae?
L'esposizione artificiale e controllata di scrofette a omogenati di tessuto polmonare con Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae) mediante aerosol è stato proposto come una Strategia di acclimatazione delle scrofette da rimonta sul campo, principalmente negli Stati Uniti. Il loro scopo è quello di ridurre la presenza di scrofette positive al parto e quindi prevenire l'infezione dei suinetti (Pieters e Fano, 2016). Inoltre, vengono comunemente implementati anche programmi di eliminazione del M. hyopneumoniae, che possono includere l'aerosolizzazione di un mezzo contenente tessuto polmonare positivo al patogeno per ottenere l'esposizione della popolazione prima dell'inizio del programma (McDowel et al., 2023). Pertanto, l'infettività e il decorso clinico della malattia derivante dagli aerosol di M. hyopneumoniae sono di interesse attuale.
Comprendere la dinamica della malattia associata all'esposizione a M. hyopneumoniae mediante aerosol
Sin dalla loro prima descrizione nel 1965, i modelli sperimentali di infezione da M. hyopneumoniae sono stati ampiamente utilizzati per studiare diversi aspetti della malattia, nonché per valutare l'efficacia di vaccini e antibiotici. La via di inoculazione più comunemente utilizzata per l'infezione è quella intratracheale, mentre l'aerosol è il metodo meno utilizzato nonostante la sua somiglianza all'infezione naturale (Garcia-Morante et al., 2017b).
L'esposizione artificiale al M. hyopneumoniae mediante aerosol imita la via di trasmissione più importante nell'infezione naturale
Al fine di sviluppare e caratterizzare un modello di aerosol per la riproduzione della polmonite da Mycoplasma nei suini, è stato condotto uno studio per determinare la patogenicità, la colonizzazione, la risposta immunitaria delle mucose e il decorso clinico della malattia da aerosol a dosi controllate di M. hyopneumoniae.
Progettazione sperimentale
Quattro gruppi di tre scrofette free da M. hyopneumoniae, ciascuno dei quali è stato esposto individualmente in una camera (Figura 1) ad aerosol di omogeneizzato polmonare diluito contenente il ceppo 232 di M. hyopneumoniae. Ogni gruppo è stato esposto a dosi diverse (Tabella 1).
- Sono state raccolte secrezioni nasali, laringee e tracheali profonde da ciascuna scrofetta a 0, 7, 14, 21 e 28 giorni dopo l'esposizione (dpe-days post-exposure).
- Sono stati raccolti campioni di sangue a 0 e 28 giorni dopo l'infezione per valutare la sieroconversione.
- Alla necroscopia:
- Sono state valutate le lesioni polmonari.
- Da ciascun gruppo di polmoni sono state raccolte le secrezioni bronchiali e il liquido di lavaggio broncoalveolare (BALF-bronchoalveolar lavage fluid).
Per valutare la produzione di IgG e IgA della mucosa, è stata effettuata una ELISA modificata sul BALF, secrezioni tracheali profonde e nasali.
Per valutare la carica batterica, è stata effettuata una PCR in tempo reale in campioni di secrezioni nasali, laringee, tracheali profonde e bronchiali.
Tabella 1. Gruppi sperimentali e condizioni di esposizione. L'esposizione all'aerosol è stata eseguita una volta in due giorni consecutivi (giorno 0 e 1) con il ceppo 232 di M. hyopneumoniae.
| Gruppo sperimentale | Titolo | Volume totale | Tempo di esposizione |
|---|---|---|---|
| DB/EC | 105 UCC/mL | 10 mL | 15-20 min/die |
| DB/EL | 105 UCC/mL | 20 mL | 30-35 min/die |
| DA/EC | 106 UCC/mL | 10 mL | 15-20 min/die |
| DA/EL | 106 UCC/mL | 20 mL | 30-35 min/die |
DB/EC= dose bassa/breve esposizione; DB/EL= bassa dose/lunga esposizione; DA/EC= dose elevata/esposizione breve; DA/EL= dose elevata/esposizione prolungata; UCC= unità di cambio colore.
Risultati
Lo stato di indenne (naive status) da M. hyopneumoniae è stato confermato in tutte le scrofette dall'assenza di anticorpi e dalla mancata rilevazione del patogeno prima dell'infezione. Successivamente, il M. hyopneumoniae è stato rilevato mediante PCR in tempo reale a partire da 7 dpe in diversi tipi di campioni.
- Tutte le scrofette coinvolte in questo studio erano infette e i carichi batterici medi nei diversi tipi di campione non differivano sostanzialmente tra i gruppi sperimentali.
- La presentazione clinica della malattia respiratoria variava a seconda della dose di esposizione di M. hyopneumoniae. La tosse era evidente nei gruppi trattati con dosi elevate, mentre era impercettibile o scarsamente rilevabile nei gruppi trattati con dosi basse (Figura 2).
- Tutte le scrofette nei gruppi trattati con dosi elevate hanno sviluppato polmonite da micoplasma, mentre l'incidenza e la gravità della polmonite sono state inferiori nei gruppi trattati con dosi basse.
- È stata osservata una risposta immunitaria umorale specifica locale consistente (IgA e IgG) nelle secrezioni tracheali profonde a partire dal 21° giorno di vita in poi, indipendentemente dal gruppo sperimentale.
La riproduzione del Mycoplasma è stata ottenuta con successo mediante aerosolizzazione
Poiché tutte le scrofette sono state esposte nelle stesse condizioni allo stesso ceppo di M. hyopneumoniae, i risultati attuali suggeriscono che la dose di inoculo ha influenzato l'esito clinico dell'infezione più della dinamica dell'infezione o della risposta immunitaria umorale della mucosa.
Le scrofette si sono infettate più o meno nello stesso periodo, indipendentemente dalla dose infettante.
Conclusioni e implicazioni
I modelli sperimentali della malattia sono uno strumento indispensabile per valutare la patogenesi, la dinamica della risposta immunitaria e l'efficacia e la sicurezza di potenziali terapie innovative. In questo studio, le manifestazioni cliniche e patologiche, l'infezione e l'instaurarsi della risposta immunitaria hanno dimostrato che La riproduzione del Mycoplasma pneumoniae può essere ottenuta con successo mediante aerosolizzazione, senza inferiorità rispetto ad altre vie di inoculazione più classiche, come l'inoculazione intratracheale. Questi percorsi richiedono inoltre che gli animali siano trattenuti e sono meno pratici sul campo.
La capacità di stabilire infezioni da M. hyopneumoniae tramite aerosol potrebbe consentire diversi tipi di esperimenti che altrimenti sarebbero impossibili o sarebbero ostacolati dall'uso di vie di inoculazione più artificiali. Inoltre, la mancanza di conoscenze sulla patogenesi della malattia naturale e l'uso di sistemi di nebulizzazione per programmi di acclimatazione o eliminazione del M. hyopneumoniae nelle scrofette, giustificano lo sviluppo di un Modello di Malattia mediante Aerosol.
