0
Enterotoksyczna Escherichia coli (ETEC) pozostaje główną przyczyną chorób i śmierci nowonarodzonych prosiąt oraz świeżo odsadzonych świń. Biegunka na ogół rozwija się w ciągu 3-10 dni po odsadzeniu (post-weaning diarrhea; PWD). Szczepy ETEC które są przyczyną PWD charakteryzują się dwoma czynnikami zjadliwości. Są to adhezyny i enterotoksyny, z których oba są niezbędne aby PWD pokazało się w postaci klinicznej. Wyizolowane ETEC od świń wytwarzają pięć różnych adhezyn (fimbie lub pile): K88 (F4), K99 (F5), 987P (F6), F41 (F7) i F18. Adhezyny fimbrii K88 i F18 występują w kilku formach antygenowych. Powszechnie występujące warianty K88, w tym fimbrialne K88ab, K88ac i K88ad. Adhezyny fimbrialne ukierunkowane są na konkretne receptory na powierzchni enterocytów jelita cienkiego, co umożliwia kolonizacje i wydzielanie toksyn. Dominującymi toksynami wytwarzanych przez szczepy ETEC powodujących PWD są: termolabilna enterotoksyna (LT), ciepłostała enterotoksyna typ A (STa), ciepłostała enterotoksyna typ B (STb) i/lub ciepłostała enterotoksyna 1 (EAST1). Enterotoksyna Stx2e (toksyna Shiga) jest znana jako czynnik choroby obrzękowej, i jest odpowiedzialny za występowanie zmian związanych z chorobą obrzękową u świń (patrz tabela 1).
Interesujące jest że podjednostka B LT (LTB) ma właściwości immunomodulujące i może zapoczątkować apoptozę (śmierć komórki) limfocytów T CD8-dodatnich, aktywację limfocytów B a także zmienić wydzielanie cytokin przez monocyty. Właściwości adiuwantowe LTB wykazano w badaniu gdzie zaobserwowano wysoki poziom ochrony przeciwko ETEC PWD u odsadzonych prosiąt zaszczepionych żywą szczepionką zawierającą geny dla LTB i K88ac w porównaniu do izogenicznego szczepu pozbawionego genu LTB. Szczep zawierający tylko LTB nie był skuteczny i nie wytworzył odpowiedniej odporności ochronnej. Toksyny STa i STb są małymi cząsteczkami i są uważane za słabo immunogenne, te antygeny samodzielnie nie są w stanie zaindukować odpowiedzi układu immunologicznego w stopniu niezbędnym do wytworzenia skutecznej ochrony przed PWD.
Tabela 1. Zestawienie czynników zjadliwości ETEC związane z PWD (reprodukcja z Zhang, 2014)..
| I. Adhezyny | Odniesienie | |
| Adhezyny fimbrialne | Morfologia (średnica) i podjednostki strukturalne (kDa) | |
| K88 (F4) | Włókienkowe (2.1 nm), FaeGa(27.6)/FaeCb(16.9) | Bakker et al., 1991 |
| K99 (F5) | Włókienkowe (4.8 nm), FanCa(16.5)/FanFb(31.5) | Isaacson, 1977; Bakker et al., 1991 |
| 987P (F6) | Fimbrialne (7.0 nm), FasAa(23.0)/FasFb(17.5)/FasGb(40) | Isaacson & Ritcher, 1981; Edwards et al., 1996 |
| F41 (F7) | Włókienkowe (3.2 nm), Fim41aa(29.5) | deGraaf, 1982 |
| F18 (F107; 2134P; CFA8813) | Włókienkowe (3-4 nm), FedAa(15.1)/FedFb(30.3) | Imberechts et al., 1996; Nagy et al., 1997 #17795; Smeds et al., 2001 |
| Adhezyni niefimbrialne | ||
| AIDA-I | Autotransporter protein, AidA (79.5c) | Benz & Schmidt, 1992; Benz & Schmidt, 2001 |
| ppa | Outermembrane protein, Paa (27.6) | Batisson et al., 2003 |
| EAE | Outermembrane protein, EaeA (94-97) | Jerse & Krapper, 1991 |
| II. Toksyny | Geny, białka toksyn | |
| LT | eltAB, 1:5 AB holotoksyna (86 kDa) | Sixma et al., 1991; Streatfield, 1992 |
| STa | estA, 18-aminokwasowy peptyd (2kDa) | Dreyfus et al., 1983 |
| STb | estB, 48-aminokwasowy peptyd (5.1 kDa) | Lee et al., 1983; Dreyfus et al., 1992 |
| EAST1 | astA, 38-aminokwasowy peptyd (4.1 kDa) | Nataro et al., 1987 |
| Stx2e | stx2e, 1:5 AB toksyna (70 kDa) | Pierard et al., 1991 |
a: główne podjednostki strukturalne
b: mniejsze strukturalne i/lub podjestnoski fimbrii
c: dojrzałe AIDA-I adhezyny wykryte jako 100 kDa przez SDS-PAGE
Nie wszystkie szczepy ETEC posiadają fimbrie F4 co częściowo wyjaśnia niektóre różnice obserwowane na fermach gdzie występuje PWD. Niemniej jednak szczepienie loch w okresie ciąży prowadzi do sekrecji specyficznych przeciwciał do siary oraz mleka i może chronić prosięta przed odsadzeniem przeciwko infekcjom ETEC. Po odsadzeniu prosięta pozbawione są przeciwciał obecnych w mleku co wydaje się być przyczyną zwiększonej wrażliwości zwierząt na infekcje jelitowe E.coli. W celu zapewnienia ochrony po odsadzeniu niezbędna jest aktywna odpowiedź immunologiczna błony śluzowej. Wytworzenie odporności dotyczy w szczególności błony śluzowej jelita cienkiego, zwłaszcza kępek Peyera. Warunkuje to powstanie antygenowo specyficznej odpowiedź w postaci przeciwciał IgA lub IgM właściwych dla F4. Jak widzimy na rysunku 1 organizm potrzebuje trochę czasu aby stężenie IgA wzrosło w odpowiedzi na jakiekolwiek patogen po odsadzaniu.
Ponieważ szczepy ETEC są zdecydowanie najczęstszą przyczyną PWD, ta grupa patogennych E.Coli była głównym obiektem zainteresowań w procesie powstawania szczepionek. Prace nad szczepionkami przeciwko PWD trwają od wielu lat, jednak jak wyjaśnia Zhang (2014) wciąż wyzwaniem jest opracowanie skutecznej i efektywnej kosztowo szczepionki przeciwko tej chorobie. Enterotoksyny determinują zjadliwość PWD i musza zostać włączone jako składniki szczepionki, nawet jeśli LT, STa i STb są potencjalne toksyczne i nie mogą zostać wykorzystane jako bezpieczne antygeny. W związku z tym skuteczna szczepionka przeciwko PWD musiałby wywołać anty-adhezyjną odporność przeciwko K88 (lub) fimbrii F18 a także odporność antytoksyczną przynajmniej przeciwko LT, STa i STb. Te fimbrie i toksyny są genetycznie i immunologicznie odmienne, a zatem odporność indukowana przez jedną fimbrie lub toksynę chroni jedynie przed ETEC posiadających takie same fimbrie lub wytwarzającej takie same toksyny. Nie ma krzyżowej odporności pomiędzy szczepami ETEC wykazujących ekspresje różnych fimbrii lub toksyn.
Rysunek 1. Poziom przeciwciał IgG i IgA w osoczu (mg/dL) w dniach 0, 4 i 11 po odsadzeniu. Stężenie IgA było wyższe (P<0.001) w dniu 11 po odsadzeniu niż w dniach 0 lub 4. (Świnie odsadzone w dniu 0 i narażone na kontakt E.coli F18 w dniach 1,2,3 po odsadzeniu. Osocze pobrane w dniu 0 przed przeniesieniem zwierząt do odchowalni (od Sugaharto et al., 2014).
Ponad to świnie o odmiennej genetyce wyrażają różne receptory, a te receptory są rozpoznawane i łączą się ze specyficznymi fimbriami wyrażanych przez różne szczepy ETEC. Przy doustnym podaniu szczepionki zawierającej fimbrie, tylko świnie u których wyrażony jest specyficzny receptor dla tych fimbrii wytworzą skuteczną odpowiedź immunologiczną. Mimo to skuteczna szczepionka przeciwko PWD powinna wywołać anty-adhezyjną odporność przeciwko K88 i/lub fimbrii F18 a także zawierać antytoksyny LA i ST. Metoda toxoidu wielu połączonych antygenów (MEFA)(zawierająca przeciwciała neutralizujące toksyny) pozwala na zawarcie w jednym produkcie wiele antygenów adhezyn i toksyn, tworząc szczepionkę o naprawdę szerokim spektrum ochrony przeciwko PWD. Jednakże wymagane są dalsze badania przed wprowadzaniem jej do sprzedaży.
W praktyce aby prosięta po odsadzaniu posiadały odpowiedni poziom aktywnych przeciwciał nabytych, powinny zostać zaszczepione 10-14 dni przed odsadzeniem. Istotne jest jednak aby poziom biernych przeciwciał siarowych u prosiąt ssących był na tyle wysoki aby chronić przed wystąpieniem biegunki noworodków, ale i na tyle niski aby nie interferowały z antygenami szczepionkowymi a w konsekwencji w tworzeniu specyficznych przeciwciał przeciwko PWD. Szczepienia pojedynczych zwierząt lub doustnie przy użyciu żywej szczepionki (np. dodawanie produktu szczepionkowego do paszy lub wody przy odsadzaniu) jest środkiem którym można zapewnić odporność.
