Russian Federation
Russian Federation
Industrial animal husbandry faces the acute problem of maintaining animal health, including the prevention of infectious aggression. At the same time, the intensification of production, inevitably associated with the action of a large number of stress factors on animals, contributes to a decrease in the resistance of the livestock and an increase in the risk of developing infectious diseases, including the spread of opportunistic infections, which are often combined. This leads to a violation of several mechanisms of anti-infective protection and reduces resistance to less pathogenic microorganisms. The most common opportunistic infections in pigs are colibacillosis, pasteurellosis, salmonellosis, dysentery, mycoplasmosis (enzootic pneumonia), hemophilic polyserositis, enterococcal infection (streptococcosis), actinobacillary pleuropneumonia, etc., which are most often clinically manifested as associated viral-bacterial infections. Opportunistic infections are characterized by polynosology and polyetiology, they can occur latently, but as immunosuppression increases, they acquire dangerous forms of the course with atypical clinical manifestations or disseminated lesions. The damage caused by opportunistic infections to productive livestock is due to a decrease in productivity and reproductive function, as well as culling and death of animals. In order to limit the spread of infectious diseases (not only opportunistic ones) and minimize the use of antibacterial drugs, it is necessary to improve the protocols for vaccination and the use of antibiotics, and it is also necessary to develop a scientifically based methodology for increasing the resistance of animals (including the use of immunomodulators). At the same time, an obligatory element of complex measures is the creation and maintenance of optimal zootechnical and zoohygienic conditions for keeping animals, especially in the conditions of large livestock complexes.
opportunistic infections, antimicrobial drugs, antibiotic resistance, immunomodulators, vaccination, factory farming
Введение. Промышленное животноводство является неотъемлемой частью сельскохозяйственного производства, перед которым стоит задача продовольственного обеспечения многомиллиардного населения планеты [1, 2]. Разведение животных в промышленных масштабах сопряжено с множеством рисков (санитарно-гигиенических, экологических, морально-этичес–ких, общественно-политических и др.), предотвращение которых является обязательной составляющей рационального природопользования. В этих условиях важное значение имеет сохранение здоровья животных, а следовательно, и поддержание эпизоотического благополучия, что гарантирует минимизацию применения лекарственных препаратов в животноводстве и сохранение общественного здоровья.
В окружающей среде постоянно присутствует огромное количество микроорганизмов. Колонизируя организм животного, они формируют эндогенную микробиоту, необходимую для нормального функционирования отдельных систем и всего организма в целом. Отдельные микроорганизмы выступают в качестве экзогенного повреждающего фактора и являются возбудителями инфекционных болезней. Их патогенные свойства облигатны и обусловлены определенными факторами патогенности, реализующими свой потенциал в процессе взаимодействия с восприимчивым организмом. Каждый возбудитель определяет нозологическую самостоятельность вызываемой болезни, а болезнь, в свою очередь, определяет особенности биологического вида каждого возбудителя. Индуцируемый патогенными микроорганизмами инфекционный процесс специфичен и детерминирован [3].
Инфекционные болезни животных, вызываемые облигатными микробными патогенами, широко изучены, разработаны, и применяются эффективные меры их профилактики и ликвидации [4].
Особое место занимают условно-патогенные микроорганизмы, являющиеся частью эндоэкологической среды животного организма. Условная патогенность их означает способность вызывать патологический процесс лишь при определенных условиях, необходимых для реализации патогенетических потенций [5]. В то же время даже при наличии клинических признаков заболевания у животных выделение условно-патогенных микроорганизмов не является абсолютным доказательством их роли как первичных возбудителей. Если подобное стечение обстоятельств происходит в условиях массового содержания животных, то увеличение количества заболевших животных будет свидетельствовать о неблагополучии хозяйства [6]. Сложности диагностики таких заболеваний создают дополнительные проблемы, связанные с поддержанием ветеринарного благополучия в промышленных животноводческих предприятиях.
Необходимым условием реализации патогенного потенциала условно-патогенных микроорганизмов в настоящее время признается иммунокомпрометация организма, благодаря чему становится возможной транслокация симбионтов из естественных биотопов в различные органы и ткани животных (в первую очередь слизистые оболочки), где они выступают в роли индукторов глубоких иммунологических перестроек [7, 8]. Таким образом, именно персистентные характеристики, обеспечивающие «иммунорезистентность» микроорганизмов и их выживание при контакте с гуморальными и клеточными эффекторами антимикробной защиты хозяина, становятся патогенетически значимыми [9]. Кроме того, животные с ослабленным естественным иммунитетом и отсутствием или снижением количества антител к данному возбудителю подвергаются пассивному внедрению вызывающих инфекционные процессы экзогенных условно-патогенных микроорганизмов [7, 8]. В целом распространению инфекций способствует комплексное действие предрасполагающих и сопутствующих факторов: несоблюдение санитарно-гигиенических требований, нарушение технологии содержания и правил кормления животных без учета их возраста, физиологического состояния, времени года [10].
У сельскохозяйственных животных часто регистрируются болезни, вызываемые условно-патогенными микроорганизмами: отечная болезнь поросят; эшерихиоз (колибактериоз); пневмоэнтериты телят; транспортная лихорадка телят; послеродовые инфекционно-воспалительные заболевания коров (метропатии); комплекс «метрит-мастит-агалактия» свиней; некробактериоз крупного рогатого скота и др. [3, 11]. Поэтому неслучайно в XXI веке внимание инфекционистов оказалось приковано к данным болезням, которые получили название оппортунистических инфекций (от лат. opportunus – удобный, выгодный). Оппортунистические инфекции приобрели особую значимость в связи с большой концентрацией животных в сельскохозяйственных предприятиях, снижением общей резистентности животных, а также увеличением количества животных с иммунодефицитными состояниями различной этиологии, как первичными, так и вторичными. Установлено, что основными причинами увеличения удельного веса оппортунистических инфекций в популяциях являются ухудшение экологической обстановки, использование лекарственных средств с иммуносупрессивными свойствами, распространение заболеваний, сопровождающихся выраженными иммунологическими нарушениями и дисбалансом общего метаболизма [12]. Механизм эпизоотического процесса при заболеваниях этой группы может запускаться факторами, которые изменяют условия естественной жизнедеятельности популяции авирулентных микроорганизмов, живущих на поверхности кожного покрова и в открытых полостях облигатного хозяина [4].
Цель исследования – изучение причин распространения и мер профилактики оппортунистических инфекций у животных.
Результаты и их обсуждение. Современные методы лабораторных исследований позволили установить, что в этиологии оппортунистических инфекций у людей основную роль играют представители родов Staphylococcus, Streptococcus, Candida, Klebsiella, Escherichia, Enterobacter, Citrobacter, Serratia, Proteus, Peptostreptococcus, Hafnia, Providencia, Propionobacterium, Pseudomonas, Haemophilus, Branhamella, Acinetobacter, Moraxella, Vibrio, Bacteroides, Fusobacterium, Bacillus, Mycobacterium, Mycoplasma, Actinomyces, Cryptococcus, Pneumocysta [13]. Большая часть из них вызывает оппортунистические инфекции и у животных. Пути заражения при этом остаются такими же, как и при других инфекционных заболеваниях: аэрогенный (аэрозольный, воздушно-пылевой и капельно-ядрышковый), контактный, фекально-оральный (алиментарный, контактно-бытовой, водный), трансплацентарный, трансмиссивный (патогены передаются при участии насекомых) и гемоконтактный [14]. Некоторые возбудители, участвующие в патогенезе оппортунистических инфекций, способны преодолевать плацентарный барьер, вызывая у плода поражение желез внутренней секреции, печени и других органов и тканей. Синергизм патогенного действия этиологических агентов нередко обусловливает массовую гибель молодняка [10]. При этом оппортунистические инфекции часто протекают в сочетании с другими инфекционными болезнями [12].
Сравнивая оппортунистические инфекции и инфекции, вызванные облигатно-патогенными микробами, можно выделить ряд особенностей [12, 14–16 – с изменениями и дополнениями]:
- полинозологичность и полиэтиологичность, то есть, с одной стороны, одни и те же условно-патогенные микроорганизмы могут выступать возбудителями различных нозологических форм (например, бактерии рода Streptococcus могут стать причиной развития мастита, эндокардита, пневмонии, гломерулонефрита, сепсиса и др.), с другой стороны, одна и та же нозологическая форма может быть обусловлена разными условно-патогенными микроорганизмами;
- часто протекают латентно в виде эндогенно возникающих инфекций и могут приобретать хронический характер течения;
- по мере нарастания иммуносупрессии у макроорганизма условно-патогенные микроорганизмы вызывают выраженные инфекционные заболевания и протекают с опасной для пациента остротой, трудно поддаются лечению стандартными методами;
- могут вызывать атипичные клинические проявления или диссеминированные поражения.
Ущерб, причиняемый оппортунистическими инфекциями продуктивному животноводству, обусловлен снижением продуктивности и репродуктивной функции, а также выбраковкой и гибелью животных [10]. Высокая значимость потерь требует рационального подхода к организации лечебно-профилактических мероприятий в условиях промышленного животноводства. Риск многократно повышается при условии несоблюдения принципов рационального применения антимикробных препаратов. Это может привести к усугублению феномена антибиотикорезистетности среди микроорганизмов. Например, Streptococcus suis обладает генами устойчивости, которые способны переноситься как внутри вида, так и передаваться другим бактериальным видам [17, 18]. В одном из исследований было продемонстрировано, что изоляты от людей, домашней птицы и свиней содержат почти идентичные плазмиды, обусловливающие передачу генов резистентности от одного бактериального штамма к другому. Это было доказано на примере резистентности генетически неродственных изолятов E. coli к цефалоспоринам третьего поколения [19].
В рамках концепции промышленного свиноводства одной из первостепенных задач является контроль инфекционного благополучия поголовья. К наиболее распространенным оппортунистическим инфекциям у свиней относятся колибактериоз, пастереллез, сальмонеллез, дизентерия, микоплазмоз (энзоотическая пневмония), гемофиллезный полисерозит, энтерококковая инфекция (стрептококкоз), актинобацилярная плевропневмония и др., которые чаще всего клинически проявляются в виде ассоциированных вирусно-бактериальных инфекций [20].
При респираторных болезнях свиней в большинстве случаев присутствуют первичные агенты, поражающие дыхательную систему, например вирус репродуктивно-респираторного синдрома свиней (PRRSV), цирковирус свиней типа 2 (PCV2), вирус свиного гриппа (SIV), Mycoplasma hyopneumoniae, Bordetella bronchiseptica и Actinobacillus pleuropneumoniae, которых в последующем условно-патогенные микроорганизмы используют для реализации собственного патогенного потенциала (например, Pasteurella multocida, Streptococcus suis, Glaesserella parasuis, Actinobacillus suis и др.) [21–25]. Дополнительная опасность ассоциативно протекающих инфекций заключается в том, что они параллельно нарушают несколько механизмов антиинфекционной защиты, а это снижает резистентность к менее патогенным микроорганизмам [26].
С целью профилактики инфекционных заболеваний в условиях массового содержания животных на животноводческих комплексах принципиально важно проводить вакцинацию. Однако надо учитывать, что не от всех заболеваний существуют вакцины, кроме того, они не обеспечивают абсолютную защиту, но все же способны минимизировать выраженность признаков заболевания у отдельных животных и ограничить распространение заболевания в масштабах всего поголовья [27]. Идеальная вакцина должна вызывать «стерилизующий иммунитет» у вакцинированных животных, то есть контакт с патогеном не должен приводить к инфицированию, в то же время несовершенная вакцина может усилить передачу высоковирулентных патогенов [28].
При прогрессировании бактериальных заболеваний обязательным элементом лечения (а в некоторых случаях и профилактики) становится применение антимикробных лекарственных средств. К сожалению, глобальные масштабы их использования в животноводстве способствуют развитию антибиотикорезистентности, что является существенной угрозой общественному здоровью [29, 30]. Есть сведения, что пациенты, инфицированные устойчивыми к антибиотикам бактериями, не только подвержены риску ухудшения состояния здоровья, но и потребляют больше ресурсов здравоохранения [31]. Справедливость данного утверждения для ветеринарной медицины бесспорна. В настоящее время становится все более очевидным, что глобальный спрос на продовольствие будет только расти, а это является триггером интенсификация животноводства [32] и фармацевтического производства. Реализуемые программы по профилактике антибиотикорезистентности не позволяют пока кардинально решить данную проблему [33].
Одним из подходов, реализуемых при оппортунистических инфекциях и иммунодефицитах, способствующих их появлению, является применение иммуномодуляторов / иммуностимуляторов [34–39]. Достигаемая при этом компенсация дисфункции иммунной системы оптимизирует ситуацию и приводит патологически измененный иммунный ответ в физиологическую норму [40]. Однако эффективность и безопасность препаратов данной группы до сих пор в полной мере не изучены [36]. В целом это направление представляется перспективным, и при методологическом совершенствовании может рассматриваться как способ профилактики оппортунистических инфекций.
Заключение. Таким образом, несмотря на все достижения современной науки, в рамках действующих подходов по обеспечению глобальной продовольственной безопасности невозможно избежать возникновения инфекционных заболеваний, особенно в условиях крупных животноводческих комплексов. При этом у животных часто регистрируются смешанные инфекции, что сопряжено с избыточной антигенной агрессией на фоне иммуносупрессии. В связи с этим возрастает значение менеджмента, в том числе с целью своевременного выявления и устранения ветеринарных, зоотехнических, санитарно-экологических и других рисков. Актуальными являются совершенствование протоколов вакцинации и применения антибиотиков, разработка научно обоснованной методологии повышения резистентности животных (в том числе с применением иммуномодуляторов) для ограничения распространения инфекционных заболеваний и минимизации применения антибактериальных препаратов.
1. Lamm K.W., Randall N.L., Fluharty F.L., Critical issues facing the animal and food industry: a Delphi analysis. Translational Animal Scien¬ce. 2021; 5(1): txaa213.
2. Problema rezistentnosti chlenistonogih k insekticidnym i akaricidnym preparatam / T.V. Gerunov [i dr.] // Problemy veterinarnoy sanitarii, gigieny i ekologii. 2021. № 1 (37). S. 91–98.
3. Makarov V.V. Faktornye bolezni // Rossiyskiy veterinarnyy zhurnal. 2017. № 4. S. 22–27.
4. Dzhupina S.I. O faktornyh infekcionnyh boleznyah produktivnyh zhivotnyh // Nacional'naya Associaciya Uchenyh. 2015. № 8-3. S. 90–94.
5. Bondarenko V.M. Rol' uslovno-patogennyh bakteriy pri hronicheskih vospalitel'nyh processah razlichnoy lokalizacii. Tver': Triada, 2011. 88 s.
6. Obradovic M.R., Segura M., Segalés J., Gott-schalk M. Review of the speculative role of co-infections in Streptococcus suis-associated diseases in pigs. Vet Res. 2021; 52(1): 49.
7. Blohin A.A., Molev A.I. Ekosistemnaya koncepciya faktornoy patologii zhivotnyh // Voprosy normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii. 2012. № 4/2. S. 61–70.
8. Molev A.I., Blohin A.A. Tri slagaemyh patogeneza opportunisticheskih infekciy // Glavnye epizootologicheskie parametry populyacii zhivotnyh: sb. nauch. tr. FGBOU VPO NGSHA. N. Novgorod, 2015. S. 481–485.
9. Pashkova T.M. Ispol'zovanie sekretiruemyh faktorov persistencii mikroorganizmov dlya differenciacii shtammov, prognozirovaniya dlitel'nosti i tyazhesti techeniya endogennyh infekciy zhivotnyh (obzor) // Byulleten' Orenburgskogo nauchnogo centra UrO RAN. 2017. № 4. C. 2.
10. Salimov V.A. Faktornye bolezni zhivotnyh i prichiny ih vozniknoveniya // Rossiyskiy veterinarnyy zhurnal. 2006. № 2. C. 12–13.
11. Makarov V.V. Sapronozy, faktornye i opportunisticheskie infekcii (k istorii etiologicheskih vozzreniy v otechestvennoy epidemiologii i epizootologii) // Veterinarnaya patologiya. 2008. № 1 (24). S. 7–17.
12. Shkarin N.V., Saperkin V.P. Epidemiologicheskie osobennosti sochetannyh opportunisticheskih infekciy (obzor) // Medicinskiy al'manah. 2017. № 4 (49). S. 1–7.
13. Opportunisticheskie infekcii v sovremennoy medicine / O.A. Zavarohina [i dr.] // Science Time. 2016. № 4 (28). C. 299–303.
14. Dolgih T.I. Aktual'nye opportunisticheskie infekcii (voprosy epidemiologii, immunologii, laboratornoy diagnostiki i profilaktiki): dis. … d-ra med. nauk. Omsk, 2000. 258 s.
15. Shanson D.C. Opportunistic infections. In: Shanson D.C., editor. Microbiology in Clinical Practice (Second Edition). Butterworth-Heine-mann; 1989, Chapter 6. P. 151–167.
16. Riccardi N., Rotulo G.A., Castagnola E. Definition of Opportunistic Infections in Immuno¬compromised Children on the Basis of Etiologies and Clinical Features: A Summary for Practical Purposes. Curr Pediatr Rev. 2019; 15(4): 197–206.
17. Seitz M., Valentin-Weigand P., Willenborg J. Use of antibiotics and antimicrobial resistance in veterinary medicine as exemplified by the swine pathogen Streptococcus suis. Curr Top Microbiol Immunol. 2016; 398: 103–121.
18. Segura M., Aragon V., Brockmeier S.L., Geb-hart C., de Greeff A., Kerdsin A., O’Dea M.A., Okura M., Saléry M., Schultsz C., Valentin-Weigand P., Weinert L.A., Wells J.M., Gottschalk M. Update on Streptococcus suis research and prevention in the era of antimicrobial restriction: 4th International Workshop on S. suis. Pathogens. 2020; 9: 374.
19. de Been M., Lanza V.F., de Toro M., Scharringa J., Dohmen W., Du Y., Hu J., Lei Y., Li N., Tooming-Klunderud A., Heede-rik D.J., Fluit A.C., Bonten M.J., Willems R.J., de la Cruz F., van Schaik W. Dissemination of cephalosporin resistance genes between Escherichia coli strains from farm animals and humans by specific plasmid lineages. PLoS Genet. 2014; 10 (12): e1004776.
20. Brigadirov Yu.N., Kocarev V.N., Shaposhnikov I.T. K voprosu bolezney sviney faktorno-infekcionnoy prirody // Veterinarnyy vrach. 2017. № 4. S. 15–19.
21. Problemy infekcionnoy patologii sviney v sovremennyh usloviyah / A.A. Evglevskiy [i dr.] // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2014. № 2. S. 58–59.
22. Vidovoy sostav enterobiocenoza porosyat s diareynym sindromom v hozyaystvah Zapadno-Sibirskogo regiona / V.I. Pleshakova [i dr.] // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011. № 1 (1). C. 57–61.
23. Siplevich T.G., Pleshakova V.I. Mikroflora zheludochno-kishechnogo trakta porosyat pri primenenii kormovyh dobavok // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016. № 3 (23). C. 197–201.
24. Mikroflora pri poslerodovyh endometritah svinomatok na promyshlennom svinovodcheskom komplekse / N.V. Shul'gin [i dr.] // Vestnik KrasGAU. 2019. № 7 (148). C. 89–95.
25. Maes D., Boyen F., Devriendt B., Kuhnert P., Summerfeld A., Haesebrouck F. Perspectives for improvement of Mycoplasma hyopneumo-niae vaccines in pigs. Vet Res. 2021; 52, 67.
26. Brockmeier S.L., Halbur P.G., Thacker E.L. Porcine Respiratory Disease Complex. In: Brogden K.A., Guthmiller J.M., editors. Polymicrobial Diseases. Washington (DC): ASM Press; 2002. Chapter 13. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2481.
27. Opriessnig T., Mattei A.A., Karuppannan A.K., Halbur P.G. Future perspectives on swine viral vaccines: where are we headed?. Porc Health Manag. 2021; 7(1): 1.
28. Read A.F., Baigent S.J., Powers C., Kgosa-na L.B., Blackwell L., Smith L.P., Kennedy D.A., Walkden-Brown S.W., Nair V.K. Imperfect vaccination can enhance the transmission of highly virulent pathogens. PLoS Biol. 2015; 13: e1002198.
29. Simdzhi Sh., Dul R., Kozlov R.S. Racional'noe primenenie antibiotikov v zhivotnovodstve i veterinarii // Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya. 2016. T. 18, № 3. S. 186–190.
30. Iwu C.D., Korsten L., Okoh A.I. The incidence of antibiotic resistance within and beyond the agricultural ecosystem: A concern for public health. Microbiologyopen. 2020; 9(9): e1035.
31. World Health Organization. Antimicrobial resistance: Global report on surveillance. Geneva: Switzerland; 2014.
32. Tilman D., Balzer C., Hill J., Befort B.L. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture. Proc Natl Acad Sci USA. 2011; 108: 20260–20264.
33. Bertollo L.G., Lutkemeyer D.S., Levin A.S. Are antimicrobial stewardship programs effective strategies for preventing antibiotic resistance? A systematic review. Am J Infect Control. 2018; 46(7): 824–836.
34. Toptygina A.P., Bobyleva G.V., Aleshkin V.A. Immunomoduliruyuschaya terapiya pri lechenii opportunisticheskih infekciy // Infekciya i immunitet. 2011. № 1(4). S. 361–366.
35. Osobennosti i algoritmy immunokorrekcii / A.M. Zemskov [i dr.] // Allergologiya i immunologiya. 2016. T. 17, № 3. S. 180–185.
36. Gerunov T.V., Gerunova L.K., Fedorov Yu.N. Klassifikaciya immunomodulyatorov, predstavlennyh v gosudarstvennom reestre lekarstvennyh sredstv dlya veterinarnogo primeneniya // Veterinariya. 2017. № 10. S. 3–10.
37. Blecha F. Immunomodulators for prevention and treatment of infectious diseases in food-producing animals. Vet Clin North Am Food Anim Pract. 2001; 17(3): 621–633.
38. Byrne K.A., Loving C.L. and McGill J.L. Innate Immunomodulation in Food Animals: Evidence for Trained Immunity? Front. Immunol. 2020; 11:1099.
39. Gerunova L.K., Tarasenko A.A., Evseev N.A. Primenenie protivovirusnyh sredstv s immunomoduliruyuschimi svoystvami v lechenii zabolevaniy organov dyhaniya u zhivotnyh // Aktual'nye problemy veterinarnoy nauki i praktiki: mat-ly nac. nauch.-prakt. onlayn-konf. fakul'teta veterinarnoy mediciny IVMiB FGBOU VO Omskiy GAU. Omsk, 2020. S. 192–194.
40. Haitov R.M. Immunomodulyatory: mify i real'nost' // Immunologiya. 2020. T. 41, № 2. S. 101–106.
