Nieinwazyjne strategie w monitorowaniu stanu zdrowia zwierząt. Badania nad przydatnością alternatywnych matryc w diagnostyce, epidemiologii i ocenie statusu immunologicznego na modelu świni domowej (Sus scrofa domestica)
Type
Project
Date Issued
2021
Discipline
veterinary science
Abstract (PL)
Zdrowie stada jest kluczowym i bardzo istotnym wyznacznikiem wydajności w każdym systemie hodowli zwierząt. Wczesna diagnoza jest niezwykle ważna i umożliwia szybkie rozpoznanie chorób oraz właściwe wprowadzenie programów kontroli i profilaktyki. Matryce alternatywne, takie jak wymazy z tarczy ryjowej (WTR), wymazy z gruczołu mlekowego (WGM) i płyn technologiczny (PT) zyskują rosnące znaczenie w zarządzaniu zdrowiem trzody chlewnej. WTR pobiera się przy pomocy gazy, którą przeciera się tarczę ryjową, zbierając wydzieliny z tarczy i nozdrzy. WGM zawierają wydzielinę z jamy ustnej i nosowej ssących prosiąt, zdeponowane na skórze wymienia lochy. PT zawiera przesącz z krwi i tkanek, pozyskanych w czasie kastracji i skracania ogonków prosiętom.
Nieinwazyjne pobranie materiału (WTR, WGM) lub wykorzystanie do celów diagnostycznych materiału, który dotychczas podlegał utylizacji (PT), zamiast matryc tradycyjnych (krew, wymazy z nosa) ma wiele zalet. Pobieranie matryc nieinwazyjnych może zredukować stres, jest tanie, nie zaburza dobrostanu zwierząt i pozwala na uzyskanie reprezentatywnych próbek. Pobieranie krwi wymaga zaangażowania przynajmniej dwóch osób, poskromienia zwierzęcia, generuje dodatkowy czas i prowadzi do wzrostu kosztów produkcji i zmniejszenia częstotliwości monitorowania statusu zdrowotnego stada. Wykorzystanie i implementacja nowych matryc do diagnostyki chorób świń z pewnością wymaga badań podstawowych, walidacji i porównania uzyskanych wyników ze złotymi standardami (testy referencyjne). Kolejnym ważnym elementem, wymagającym badań, jest analiza przydatności PF w ocenie statusu immunologicznego prosiąt. Aby mogły przeżyć, prosięta potrzebują ochrony, którą może zapewnić im matka poprzez odporność siarową (przeciwciała i inne elementy biorące udział w odpowiedzi immunologicznej). Cytokiny przekazane prosiętom wraz z siarą mogą odgrywać rolę ,,nauczyciela” w procesie dojrzewania układu immunologicznego. Zjawisko przekazywania cytokin tą drogą nie jest jednak jak dotąd dobrze udokumentowane. Aktualnie obszar związany z transferem innych niż przeciwciała elementów odporności nie jest dosyć dobrze poznany.
W projekcie przewidziane są: 1. weryfikacja możliwości wykorzystania PF w ocenie statusu immunologicznego prosiąt w oparciu o analizy wybranych parametrów immunologicznych z oceną korelacji z wynikami z surowicy prosiąt, siary i surowicy loch, a także z parametrami produkcyjnymi i statusem zdrowotnym do końca tuczu
Nieinwazyjne pobranie materiału (WTR, WGM) lub wykorzystanie do celów diagnostycznych materiału, który dotychczas podlegał utylizacji (PT), zamiast matryc tradycyjnych (krew, wymazy z nosa) ma wiele zalet. Pobieranie matryc nieinwazyjnych może zredukować stres, jest tanie, nie zaburza dobrostanu zwierząt i pozwala na uzyskanie reprezentatywnych próbek. Pobieranie krwi wymaga zaangażowania przynajmniej dwóch osób, poskromienia zwierzęcia, generuje dodatkowy czas i prowadzi do wzrostu kosztów produkcji i zmniejszenia częstotliwości monitorowania statusu zdrowotnego stada. Wykorzystanie i implementacja nowych matryc do diagnostyki chorób świń z pewnością wymaga badań podstawowych, walidacji i porównania uzyskanych wyników ze złotymi standardami (testy referencyjne). Kolejnym ważnym elementem, wymagającym badań, jest analiza przydatności PF w ocenie statusu immunologicznego prosiąt. Aby mogły przeżyć, prosięta potrzebują ochrony, którą może zapewnić im matka poprzez odporność siarową (przeciwciała i inne elementy biorące udział w odpowiedzi immunologicznej). Cytokiny przekazane prosiętom wraz z siarą mogą odgrywać rolę ,,nauczyciela” w procesie dojrzewania układu immunologicznego. Zjawisko przekazywania cytokin tą drogą nie jest jednak jak dotąd dobrze udokumentowane. Aktualnie obszar związany z transferem innych niż przeciwciała elementów odporności nie jest dosyć dobrze poznany.
W projekcie przewidziane są: 1. weryfikacja możliwości wykorzystania PF w ocenie statusu immunologicznego prosiąt w oparciu o analizy wybranych parametrów immunologicznych z oceną korelacji z wynikami z surowicy prosiąt, siary i surowicy loch, a także z parametrami produkcyjnymi i statusem zdrowotnym do końca tuczu
2. określenie możliwości wykrycia ważnych patogenów świń w próbkach WTR i WGM, np wirusa zepołu rozrodczo-oddechowego (PRRSV) i wirusa grypy świń (SIV) z oceną korelacji ze złotymi standardami i prawdopodobieństwa wykorzystania próbek WTR i WGM w badaniach epidemiologicznych
3. ocenę wpływu użytego materiału i procedury pobierania WTR i WGM na wyniki badań molekularrnych (typ gazy, objętość i skład roztworu, w którym umieszczany jest wymaz po pobraniu)
4. określenie możliwości wykrycia przeciwciał przeciwko SIV, wirusowi zapalenia wątroby typu E (HEV), epidemicznej biegunki świń (PEDV), Actionbacillus pleuropneumoniae , Erysipelothrix rhusipathiae, Haemophilus parasuis w próbkach PT (możliwość wykrycia przeciwciał przeciwko tym patogenom w PT nie jest znana do dzisiaj) wraz z oceną korelacji wyników PF i złotego standardu (surowica)
5. wstępna ocena sytuacji epidemiologicznej w odniesieniu do PEDV i HEV (ważny czynnik zoonotyczny) w polskich stadach świń, na temat której aktualnie niewiele wiadomo.
Materiał genetyczny patogenów w próbkach będzie wykrywany przy pomocy komercyjnych testów, wykorzystujących reakcję łańcuchową polimerazy (PCR), a przeciwciała przeciwko tym patogenom będą wykrywane z wykorzystaniem testów ELISA. Testy będą przeprowadzone zgodnie z zaleceniami producenta. Następnie zostanie przeprowadzona analiza statystyczna uzyskanych wyników.
Dzięki wykazaniu przydatności PT, WTR i WGM w diagnostyce laboratoryjnej i oraz PT w ocenie statusu immunologicznego prosiąt, monitoring zdrowia świń mógłby być prowadzony w szerszym zakresie, regularnie, nie generując dodatkowej pracy i kosztów. Uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę dla implementacji nowych strategii diagnostycznych do kontroli chorób świń w przyszłości.
Materiał genetyczny patogenów w próbkach będzie wykrywany przy pomocy komercyjnych testów, wykorzystujących reakcję łańcuchową polimerazy (PCR), a przeciwciała przeciwko tym patogenom będą wykrywane z wykorzystaniem testów ELISA. Testy będą przeprowadzone zgodnie z zaleceniami producenta. Następnie zostanie przeprowadzona analiza statystyczna uzyskanych wyników.
Dzięki wykazaniu przydatności PT, WTR i WGM w diagnostyce laboratoryjnej i oraz PT w ocenie statusu immunologicznego prosiąt, monitoring zdrowia świń mógłby być prowadzony w szerszym zakresie, regularnie, nie generując dodatkowej pracy i kosztów. Uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę dla implementacji nowych strategii diagnostycznych do kontroli chorób świń w przyszłości.
Abstract (EN)
The aim of the study is to determine usefulness of new, non-invasive matrices (nasal wipes (NWs), udder skin wipes (USWs) and processing fluid (PF)) in laboratory diagnostics, epidemiological studies and animal health monitoring and to assess the possibility of using PF in the piglets’ immune status evaluation, which has not been studied yet. The study will be performed on domestic pig as a model. NWs are collected with the use of gauze, which is wiped across the snout, collecting secretions from the snout and nares. USWs consists of secretion from the oral and nasal cavities in suckling piglets deposited on the skin of a sow`s udder. PF consists of blood and tissue fluids obtained during castration and tail-docking (piglet processing). Non-invasive sample collection (NWs, USWs) or the use of material that has been utilized so (PF) instead of traditional matrices (blood, nasal swabs) for diagnostic purposes has numerous advantages. Collection of non-invasive matrices would reduce the stress associated with sampling, is cost-effective, non-disturbing animal welfare and allows to collect representative samples. Blood sampling generates additional time, work, stress and leads to an increase in production costs and a decrease in the frequency of herd health monitoring. Another important element is evaluation of the possibility of using PF in assessing the piglets immune status. Currently the area associated with the transfer of non-antibody elements of immunity (cytokines, chemokines, acute phase proteins) is not well known. This study will include: - verification of the possibility of using PF to assess the piglets immune status based on analysis of the selected immunological parameters: Ig (IgG, IgM, IgA), cytokines and chemokines (IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α, IFN-α, IFN-γ), acute phase proteins (CRP, Hp, SAA, Pig-MAP, albumin) with the assessment of correlation with piglets serum, colostrum and mother serum results, as well as production parameters and health status until the slaughter
- determination of the possibility of detecting genetic material of important porcine viral pathogens in NWs, USWs, i.e. PRRSV and SIV with an assessment of correlation with serum/nasal swab results (gold standard) and the possibility of using NSs and USWs in epidemiological studies (prevalence, piglets role in circulation and persistence of tested viruses in the herd)
- development of optimal techniques for sampling (type of gauze used) and handling (volume and fluid type in which the gauze is placed) NWs and USWs samples
- determination of the possibility of detecting antibodies against swine influenza virus (SIV), hepatitis E virus (HEV), porcine epidemic diarrhea virus (PEDV), Actionbacillus pleuropneumoniae (App), Erysipelothrix rhusipathiae (Ery), Haemophilus parasuis (Hps) with the assessment of the correlation between the PF results and the gold standard – serum (the possibility of using PF in detecting antibodies against mentioned pathogens is not known to date)
- initial assessment of the scale of the problem and the seroprevalence of PEDV and HEV (an important zoonotic factor) in Polish pig herds (the epidemiological situation is currently little known). The study will be divided into 5 TASKS: 1) Evaluation of the possibility of using PF in piglets immune status assessment. 2) Evaluation of the possibility of using NWs and USWs in diagnostics, monitoring and analysis of SIV circulation in herds with endemic or acute outbreak of disease, including assessment of the piglets` role in the maintenance and circulation of SIV in herd. 3) Evaluation of the possibility of using NWs and USWs in diagnostics, monitoring and analysis of PRRSV circulation in pig herds, including assessment of the piglets role in the maintenance and circulation of PRRSV in the herd. 4) Evaluation of the possibility of detecting specific Ab against SIV, HEV, PEDV, App, Ery, Hps in PF samples. 5) Statistical analysis The collected samples will be tested using quantitative, real-time PCR tests and ELISA kits. The tests will be performed according to the manufacturers' recommendations. Future use and implementation of new diagnostic strategies for swine diseases surveillance requires validation and confirmation of the results obtained in comparison to reference tests.