Afrykańskie guźce, dzicy krewniacy świni domowej, mają kontakt z wirusem ASF już od tysięcy lat. Wykształciły w odpowiedzi na niego wiele adaptacji i mechanizmów odporności, które obecnie chętnie są poznawane. W najnowszym eksperymencie naukowcy z Hiszpanii odkryli, że bakterie znajdujące się w jelitach i kale guźców można podać świniom i w efekcie częściowo ochronić je przed ASF.
Pierwszy nosiciel i siewca ASF
Afrykański pomór świń (ASF) występuje już obecnie na terenie ponad 50 krajów Afryki, Azji, Europii oraz, od niedawna, Oceanii. Chociaż dopiero teraz stał się globalnym problemem, nauce znany jest już od niemal 100 lat.
Po raz pierwszy opisano go w 1921 roku w Kenii, gdy zauważono nietypowe i gwałtowne zachorowania u świń domowych. Jednak choroba funkcjonowała w środowisku Afryki już przynajmniej od tysięcy lat – jej pierwszymi nosicielami i siewcami były guźce (Phacochoerus), dzikie świniowate żyjące w rodzinnych stadach, prowadzące głównie nocny tryb życia.
Zwierzęta te w dalszym ciągu przechodzą naturalne infekcje wirusem ASF, zakażając się zazwyczaj od kleszczy miękkich z rodzaju Ornithodoros. W nieco mniejszym stopniu w krążeniu wirusa w środowiska udział mają inne gatunki dzikich świni: Krewniacy świni domowej i dzika i ich rola w epidemii ASF.
U guźców ciężko spotkać ciężką formę choroby, dziesiątkującą stada jej udomowionych krewniaków. Rozciągnięta w czasie wspólna egzystencja guźców i wirusa ASF spowodowała, że zwierzęta wykształciły mechanizmy odporności, dzięki którym dobrze radzą sobie z groźnym patogenem.
Te właśnie sekrety obrony przed ASF starają się rozwikłać naukowcy. W poszukiwaniu rozwiązań w walce z ASF najlepiej bowiem przyjrzeć się gatunkowi, który walkę z chorobą toczy już od tysięcy lat.
W najnowszych badaniach odkryto, że odporność na wirusa można znaleźć nawet w jelitach i kale guźców – pod postacią unikatowych zbiorowisk bakterii.
W kupie siła
O znaczeniu mikrobiomu, pożytecznych bakterii żyjących w układzie pokarmowym ludzi i zwierząt słyszał już chyba każdy. Coraz to nowe badania dotyczące medycyny ludzkiej i zwierząt wiążą występowanie różnych bakterii z szeregiem złożonych chorób.
Naukowcy są obecnie zgodni co do tego, że odpowiedni skład mikrobiomu w układzie pokarmowym ma kluczowe znaczenie dla odporności organizmu i obrony przed wieloma chorobami zakaźnymi. Mechanizmy za tym stojące nie są jednak jeszcze oczywiste i wymagają dogłębnych analiz.
W najnowszych badaniach, których wyniki opublikowano w Nature Scientific Reports naukowcy z Hiszpanii postanowili sprawdzić, czy mikrobiom układu pokarmowego guźca i świni może mieć znaczenie w zwalczaniu ASF.
Zainteresował ich fakt, że dzikie guźce oraz świnie domowe mają znacznie różniący się kompozycją bakterii mikrobiom jelit.
Stwierdzili, że aby sprawdzić wpływ mikrobiomu na odporność na ASF, najprostszym i najlepszym rozwiązaniem będzie eksperyment wykorzystujący tzw. przeszczep kału (ładniej nazywany przeszczepem mikrobiomu jelit lub bakterioterapią fekalną).
Taki przeszczep polega na niczym innym jak podawaniu biorcy (w tym przypadku świni domowej) pobranego od dawcy (w tym przypadku guźca) kału - lub samych wyizolowanych z niego bakterii.
Chociaż brzmi obrzydliwie, przeszczep kału sprawdza się w budowaniu odporności i terapii wielu chorób u zwierząt – a nawet i u ludzi.
Przeszczep bakterii guźca
Aby sprawdzić, czy mikrobiom ma znaczenie w walce z ASF, hiszpańscy naukowcy w pierwszej kolejności podali świniom kał guźców, a następnie zakazili je zjadliwym lub łagodnym szczepem wirusa.
W badaniu wykorzystali czterdzieści 21-dniowych prosiąt, które podzielili na 4 grupy. Pierwszej grupie zwierząt podano doustnie próbki kału guźców, drugiej grupie zwierząt próbki kału świni domowych, trzeciej grupie neutralny płyn.
U czwartej grupy zwierząt w pierwszej kolejności za pomocą antybiotyków wyjałowiono florę jelit, a następnie podano próbki kału guźców.
Po 15 dniach od wykonania przeszczepów mikrobiomu od zwierząt pobrano próbki kału i zbadano je pod względem składu.
Pierwszym wnioskiem naukowców było stwierdzenie, że podanie zwierzętom kału guźców znacznie wpłynęło na zmianę mikrobiomu ich jelit. Przeszczepione bakterie od dzikiego kuzyna zagościły się bez problemu w jelitach prosiąt.
Kolejną ważną obserwacją było odnotowanie, że przeszczep mikrobiomu w żaden sposób nie zaszkodził zwierzętom. Prosięta obserwowano pod względem parametrów zdrowotnych oraz produkcyjnych i nie stwierdzono, aby bakterie guźców w jakiś sposób je zakłócały.
Czy mikrobiom guźca uchronił przed ASF?
Najciekawsza część eksperymentu miała miejsce na 30 dni od wykonania przeszczepu mikrobiomu. Podano wtedy prosiętom za pomocą iniekcji domięśniowej wirusa ASF – jego zjadliwy lub łagodny szczep.
Następnie zwierzęta codziennie monitorowano pod względem ogólnego stanu zdrowia i ewentualnych objawów infekcji.
Jak się okazało, mikrobiom guźca ochronił prosięta przed łagodną wersją wirusa.
W grupie prosiąt, którym przeszczepiono mikrobiom innych świni domowych, a następnie zakażono je łagodnym szczepem wirusa ASF, nie zaobserwowano zwiększonej odporności na patogen. Zwierzęta w książkowy sposób zapadły na łagodną formę afrykańskiego pomoru, prezentując typowe jego objawy.
W grupie prosiąt, którym przeszczepiono mikrobiom guźca, a następnie zakażono je łagodnym szczepem wirusa ASF zauważono natomiast zdecydowanie zwiększoną odporność na patogen. Tylko jedna świnia z tej grupy prezentowała objawy typowe dla łagodnej formy choroby.
U pozostałych zwierząt z tej grupy nie zauważono żadnych objawów infekcji, chociaż wykryto u nich przeciwciała na wirusa. Przeprowadzona na koniec eksperymentu sekcja również nie wykazała typowych dla choroby zmian w narządach.
Niestety ochronny mikrobiom guźca poległ w styczności ze zjadliwym szczepem wirusa ASF.
Zarówno prosięta z grupy kontrolnej, którym nie wykonano przeszczepu mikrobiomu, jak i prosięta, którym przeszczepiono mikrobiom guźca, w kontakcie z agresywnym szczepem wirusa rozwinęły objawy ostrej formy afrykańskiego pomoru świń.
Śmiertelność zaobserwowano jednak wyłącznie w grupie kontrolnej. U prosiąt z mikrobiomem guźca nie zauważono upadków na skutek choroby. Ze względów etycznych zwierząt nie obserwowano jednak dłużej niż to konieczne i poddano je eutanazji.
Wygląda więc na to, że chociaż bardzo pomocny w opieraniu się infekcji ASF, sam mikrobiom guźca nie jest wystarczający do obronienia organizmu przed najgroźniejszymi typami wirusa.
Tajemnice mikrobiomu wciąż do odkrycia
Opisane badanie dokłada wartościowej wiedzy na temat związku między mikrobiomem trzody chlewnej a jej odpornością.
Póki co ciężko jest jednak stwierdzić, czy przeszczep mikrobiomu mógłby być w praktyce wykorzystany do obrony zwierząt przed ASF.
Zdrowy rozsądek podpowiada, że taki prosty sposób uodparniania zwierząt mógłby zostać wykorzystany na niektórych obszarach Afryki, chroniąc przydomowe stada trzody chlewnej przed upadkami w wyniku kontaktu z łagodnymi szczepami ASF.
Przy obecnej oficjalnej polityce zwalczania chorób zwierząt na świecie ciężko jest jednak promować takie rozwiązania.
Jak wyjaśniają w swojej publikacji hiszpańscy naukowcy, podawanie zwierzętom kału innych osobników i gatunków było kiedyś intuicyjnie, tradycyjnie stosowaną praktyką na wielu fermach.
Zwiększała ona zdrowotność i przyrosty zwierząt, chociaż nie wiedziano dlaczego. Stosowanie tej metody znikło wraz z rozpowszechnieniem się ścisłych zasad higienicznych i bioasekuracji na komercyjnych gospodarstwach.
Obecnie ta wydawałoby się prymitywna metoda przeżywa swój renesans, za sprawą coraz lepszego zrozumienia znaczenia mikrobiomu.
Przykładowe inne przeprowadzone eksperymenty w tym temacie pokazały, że przeszczepy kału mogą być skuteczne w ochronie odsadzanych prosiąt przed wystąpieniem zakaźnych biegunek powodowanych przez różne patogenne bakterie.
Z pewnością możemy się spodziewać nowych odkryć, które przełożą się praktycznie na zdrowie zwierząt i bardziej opłacalną ich hodowlę.
Na podstawie:
Correa-Fiz F, Blanco-Fuertes M, Navas M J, et al. Comparative analysis of the fecal microbiota from different species of domesticated and wild suids. Sci Rep. 2019;9(1):13616. Published 2019 Sep 20. doi:10.1038/s41598-019-49897-1
