Streptococco Suis: stato metabolico ed omeostasi minerale. Cosa sappiamo?

Streptococcus suis (S. suis) é un patogeno endemico e zoonotico che non dispone di adeguate linee guida di prevenzione per i suinetti in svezzamento diverse dagli antibiotici. La patogenesi è principalmente associata alla colonizzazione del tratto respiratorio superiore e delle tonsille come via di ingresso nel sistema circolatorio (Segura et al., 2016), sebbene non sia esclusa un'infezione gastrointestinale (Swildens, 2009). La colonizzazione avviene alla nascita, durante la fase di svezzamento quando i suinetti si mescolano e durante gli episodi. I focolai sono spesso associati a coinfezioni e fattori di stress identificati come possibili fattori scatenanti, ma il processo naturale dell'infezione non è completamente noto e manca un modello sperimentale ripetibile che imiti i primi passi della malattia. La malattia è riconosciuta per presentare segni clinici neurologici associati a meningite con ridotta mobilità e frequentemente mortalità.

È noto da modelli umani e animali che la risposta infiammatoria nelle meningi è caratterizzata da una riduzione del contenuto di glucosio e da un aumento del lattato nel liquido cerebrospinale (CSF, cerebrospinal fluid). La presenza di infiammazione nella barriera emato-encefalica (BBB, brain blood barrier) ​​e nella barriera emato-cerebrospinale (sangue-CSF) compromette sistematicamente la funzione cerebrale, lo scambio ionico e l'omeostasi minerale (Bettinelli et al., 2012). In questo contesto, non sappiamo quale sarebbe la condizione nei suinetti naturalmente colpiti. Queste informazioni potrebbero aiutare a identificare i fattori di suscettibilità e definire strategie di supporto per la salute e il recupero del suinetto malato.

L'obiettivo di questa indagine era studiare diversi focolai sospetti di S. suis, nel nostro Centro Ricerche sui suini compresi i sub-obiettivi:

1. diagnosticare i focolai
2. valutare l'impatto relativo della malattia,
3. fornire nuove informazioni sulla fisiopatologia della malattia.

Il nostro allevamento di ricerca comprende ~160 scrofe produttive organizzate in lotti ogni 4-5 settimane, producendo circa 560 suini per lotto a circa 24 giorni di età allo svezzamento. La ricerca sull'alimentazione e gli studi sulla gestione sono condotti costantemente e simultaneamente in diverse aree tra cui scrofe in gestazione, scrofe in lattazione, suinetti e suinetti svezzati (alloggiati in box convenzionali con n = 3-6 suini/box o sistemi di alimentazione elettronici con n = 10-12 suinetti/box; grigliati totali in PVC).

Quando sono stati osservati segni clinici coerenti con la malattia da streptococco, sono stati prelevati campioni di sangue e tamponi tonsillari da 2 suini per box (uno da un suino malato e uno da un suino selezionato a caso). Successivamente, i suini malati sono stati trattati con ampicillina e desametasone per 3 giorni. I casi con disfunzione del sistema nervoso centrale sono stati associati a meningite e sono stati definiti come gravemente malati (inclusi perdita di equilibrio, atassia, paralisi, opistotono, tremore generalizzato e pedalata). Altri casi con segni non neurologici includevano abbattimento, arrossamento della pelle e zoppia, probabilmente associati a sepsi e artrite. I compagni di box selezionati casualmente erano considerati controlli. I campioni di sangue sono stati prelevati entro 5 minuti dal rilevamento dei segni clinici. Sangue e siero sono stati analizzati per gas e minerali. I tamponi tonsillari sono stati analizzati mediante qPCR per i sierotipi 2 (e/o 1/2), 7 e 9 di S. suis. I suinetti sono stati pesati al momento del campionamento, è stato ripetuto 7 giorni dopo e sono stati ricercati dati retrospettivi nei registri del nostro allevamento.

Lo studio ha incluso tre focolai principali nei lotti invernali (3,8% di incidenza), primaverili (5,3% di incidenza) e autunnali (9% di incidenza). Ogni focolaio è stato diagnosticato e confermato con S. suis sierotipo 2 (o 1/2) per presenza nei tessuti mediante coltura o presenza di DNA mediante qPCR nei tessuti (valvole cardiache, articolazioni, meningi) di suini sottoposti a eutanasia e morte improvvisa. Tuttavia, i suini che sono stati curati e sono sopravvissuti non sono stati diagnosticati. Inoltre, durante questo studio non sono stati campionati tutti i suini identificati con segni clinici; i casi rilevati durante il fine settimana o senza le risorse umane per un adeguato campionamento sono stati esclusi e trattati immediatamente.

Sono stati prelevati campioni da un totale di 56 suinetti, 28 dei quali sospettati di essere affetti da malattia da S. suis con segni clinici, di cui 20 classificati come gravemente malati (segni neurologici). I dati si riferiscono solo ai suini neurologicamente colpiti rispetto a quelli del gruppo di controllo (Figura 2 A e B).

I suini di controllo e quelli malati avevano peso ed età simili al momento del rilevamento dei segni clinici e non differivano retrospettivamente nel peso allo svezzamento o nell'incremento medio giornaliero tra lo svezzamento e il campionamento (P > 0,05), suggerendo che non esiste una chiara precondizione come animali estremamente in ritardo di crescita o con buone prestazioni. Durante i 7 giorni successivi al rilevamento della malattia, i suini hanno ridotto le loro prestazioni come previsto (P <0,05).

Retrospettivamente, è stato osservato un significativo effetto figliata/scrofa con una proporzione maggiore di suinetti fratelli nei suinetti affetti con segni neurologici rispetto ai controlli (P < 0,02), che è ben noto e indica l'effetto della scrofa sul trasferimento verticale dello stato di portatore, ma forse anche un fattore di suscettibilità. Le prestazioni della scrofa non hanno mostrato differenze tra i suini malati o con problemi neurologici e il gruppo di controllo, riducendo la prevedibilità dei potenziali fattori di rischio derivanti dalle prestazioni della scrofa (dati non mostrati). La prevalenza di S. suis sierotipo 2 era significativamente aumentata (P<0,04) nei suini gravemente malati (81%) rispetto ai suini di controllo (44%), in linea con i nostri risultati diagnostici.

Un profilo fisiopatologico generale è stato osservato nei parametri ematici dei suini malati con segni neurologici (Tabella 1), con un aumento del pH, della saturazione di O₂ e dell'incidenza di alcalosi, ma una riduzione della glicemia/siero, pCO₂, iCa, Ca, P, Mg, K e Na rispetto al controllo (P<0,05). L'alcalosi respiratoria osservata era probabilmente correlata all'acidificazione del liquido cerebrospinale (da accumulo di lattato) dovuta alla pleiocitosi (aumento della conta dei globuli bianchi nel liquido cerebrospinale). La meningite può causare la sindrome da deperimento di sali cerebrali, alterando il sistema simpatico, la diuresi e la funzione renale, il che spiega la perdita di minerali in questo studio.

Tabella 1. Principali differenze nell'analisi biochimica del sangue e nell'analisi dei minerali nel sangue o nel siero di suini malati con segni neurologici (n = 20) e controlli (n = 28).

Nei bambini con meningite, un basso livello di Na è associato ad un aumentato rischio di gravità della malattia e ad un aumento della mortalità (Chao et al., 2008), e un basso livello di Ca (totale e ionizzato) è comune nei bambini con grave malattia meningococcica. Il Mg interagisce con la secrezione di paratormone in risposta all'ipocalcemia e potrebbe contribuire alla scarsa omeostasi minerale nel presente studio.

Si può ipotizzare che l'intervento di minerali ed elettroliti, come attualmente corretto nei pazienti umani con meningite, possa anche essere utile nei suini, e sono necessarie ulteriori ricerche in questo senso utilizzando studi di infezione controllata piuttosto che l'attuale approccio di casi pratici.

In conclusione, la meningite nei suinetti malati (in maniera naturale) è stata associata a prestazioni medie, senza alcun tratto produttivo prima della malattia da evidenziare, a parte un effetto scrofa/figliata. I suinetti malati hanno mostrato alcalosi respiratoria, perdita di minerali e una maggiore prevalenza di S. suis sierotipo 2 (e/o 1/2).

Estratto dallo Studio: Metabolic insights and background from naturally affected pigs during Streptococcus suis outbreaks. Fabà L, Aragón V, Litjens R, Galofré-Milà N, Segura M, Gottschalk M, Doelman J. Translational Animal Science, Volume 7, Issue 1, 2023, txad126.