Abstract
L’obiettivo di questo studio era quello di valutare l’efficacia di 3 formulazioni vaccinali contenenti proteine (FimH, leucotossina e piolisina), cellule batteriche inattivate (Escherichia coli, Fusobacterium necrophorum e Trueperella pyogenes), o entrambe le componenti, nella prevenzione delle malattie uterine post parto. Un trial clinico randomizzato è stato condotto in un allevamento da latte commerciale e 800 manze sono state assegnate ad uno di 4 differenti gruppi di trattamento: gruppo di controllo, vaccino 1 (batterina e subunità proteiche), vaccino 2 (batterina) e vaccino 3 (subunità proteiche ricombinanti), e a ciascuna bovina è stata fatta un’iniezione sottocutanea del rispettivo trattamento a 240 ± 3 giorni e a 270 ± 3 giorni di gestazione. La vaccinazione ha ridotto significativamente l’incidenza della metrite puerperale rispetto al controllo (9.1% vs 14.9%, rispettivamente; odds ratio 0.51). In particolare, è stato visto che il vaccino 3 riduceva l’incidenza della metrite puerperale rispetto al controllo (8.0% vs 14.9%, rispettivamente; odds ratio 0.46). L’attività riproduttiva delle vacche affette da metrite è migliorata in seguito alla vaccinazione e l’effetto del miglioramento è stato maggiore nelle vacche trattate con il vaccino 3. In linea generale, la vaccinazione ha diminuito la carica batterica vaginale totale ed ha fatto diminuire la carica vaginale di F. necrophorum a partire dal nono giorno di mungitura. La vaccinazione ha ridotto la percentuale di comparsa della metrite puerperale durante la prima lattazione delle vacche, portando ad una diminuzione dell’incidenza della malattia e ad un miglioramento dell’aspetto riproduttivo.
Introduzione
La metrite è una patologia importante che affligge l’allevamento da latte a livello globale a causa della sua elevata prevalenza (25-40%), delle perdite economiche ad essa associate e a causa dell’effetto che ha sul benessere degli animali. La metrite riduce il potenziale profitto degli allevamenti da latte a causa dei costi sostenuti per il trattamento, della compromissione delle performance riproduttive e dell’aumento degli abbattimenti involontari (Overton e Fetrow, 2008; Sheldon et al., 2008). Utilizzando metodi coltura-dipendenti, Escherichia coli, Trueperella pyogenes, Prevotella melaninogenica e Fusobacterium necrophorum, sono stati storicamente identificati come i principali batteri associati all’infezione uterina (Dohmen et al., 2000; Azawi, 2008). Tuttavia, recenti studi basati sulla metagenomica del microbioma uterino bovino in corso di metrite, hanno riscontrato quantitativi relativamente bassi di Escherichia coli e Trueperella pyogenes. Al contrario, un microbioma uterino disbiotico è stato associato ad una maggior presenza di specie appartenenti ai generi Bacteroides, Porphyromonas e Fusobacterium (Jeon e Galvão, 2018). Bicalho et al. (2017b) hanno evidenziato le più alte cariche batteriche stimate di Fusobacteria a 3 e a 7 DIM. Bicalho et al. (2012) hanno affermato che l’eziologia batterica delle malattie uterine post parto è dinamica e multifattoriale. Conosciamo molteplici fattori a livello di bovina che sono in grado di far incrementare le malattie uterine facilitando la contaminazione batterica del tratto riproduttivo (ad esempio, parto assistito, gemellarità, ritenzione placentare e natimortalità), che vengono associati ad una maggiore carica batterica totale (TBL) e ad una stima più alta della carica batterica di Fusobacterium e Bacteroidetes nel post parto.
In questo studio, è stato suggerito come E. coli fosse in grado di interrompere l’equilibrio naturale del microbiota uterino, facilitando la successiva infezione da parte di specie come Trueperella e Fusobacterium. Pertanto, anche specie presenti in quantitativi relativamente inferiori rivestirebbero un ruolo importante nella patogenesi della malattia e dovrebbero essere tenute in considerazione durante la valutazione di nuovi bersagli vaccinali. Le vacche da 1 a 3 DIM infettate da E. coli portatore di FimH erano maggiormente a rischio di sviluppare metrite e di avere una successiva infezione intrauterina causata da F. necrophorum a 8-10 DIM. Bicalho et al. (2010) hanno scoperto che la presenza del fattore di virulenza (FV) FimH di E. coli era correlata a metrite ed endometrite. Si è scoperto che il cento % degli isolati di T. pyogenes da casi di metrite era portatore del gene della piolisina (plo) (Santos et al., 2010). La lktA (leucotossina) del Fusobacterium necrophorum è il terzo FV legato alla metrite e coinvolto nell’azione patogena del batterio (Bicalho et al., 2012). La metrite puerperale viene comunemente trattata con antibiotici; tuttavia, una delle principali problematiche di salute pubblica è la diffusa comparsa di batteri patogeni resistenti agli antibiotici; quindi, il diffuso utilizzo di antibiotici negli alimenti per animali è fonte di crescente preoccupazione (Dolejska et al., 2011; Aust et al., 2013). Considerando questa morbilità, un vaccino efficace contro la metrite migliorerebbe il benessere degli animali, ridurrebbe le perdite economiche, limiterebbe probabilmente l’utilizzo degli antibiotici e frenerebbe la diffusione ambientale di batteri resistenti.
In precedenza, il nostro gruppo di ricerca ha sviluppato, prodotto e valutato 3 vaccini sottocutanei e 2 vaccini intra vaginali contenenti differenti combinazioni di batterine e di specifiche proteine FV, tra cui E. coli inattivato, T. pyogenes e F. necrophorum e proteine ricombinanti FimH, Plo e Lkt ( Machado et al., 2014). I vaccini sottocutanei sono risultati essere correlati ad una minore incidenza di metrite puerperale. Questo studio faceva affidamento su metodi coltura-dipendenti per ottenere stime di prevalenza dei batteri target per valutare gli effetti protettivi dei vaccini, ma non sono state evidenziate differenze nella percentuale di colture positive tra vacche vaccinate e vacche di controllo. Abbiamo ipotizzato che l’immunizzazione con i suddetti antigeni somministrati per via sottocutanea sarebbe capace di ridurre la carica batterica delle specie bersaglio, proteggendo così da forme più gravi di patologie uterine come la metrite puerperale. Ad oggi, la ricerca ha dimostrato che il microbioma di un soggetto antecedente all’immunizzazione potrebbe interferire con l’efficacia della vaccinazione nella prevenzione delle malattie (Brotman et al., 2014; Valdez et al., 2014). Tuttavia, secondo la nostra conoscenza, nessuno studio ha valutato l’effetto dell’immunizzazione sulla prevalenza di una specifica malattia in correlazione all’effetto del vaccino sul microbioma target. Pertanto, questo studio mirava a valutare l’effetto della vaccinazione fatta con vaccini (a base di batterine e a subunità) contenenti E. coli, T. pyogenes e F. necrophorum inattivati e i FV ad essi associati (FimH, Plo e Lkt) sulla modulazione del microbioma vaginale e sulla diminuzione della prevalenza delle patologie uterine nelle vacche da latte.
Recombinant protein subunit vaccine reduces puerperal metritis incidence and modulates the genital tract microbiome
E. B. S. Meira Jr.,1 R. D. Ellington-Lawrence,1 J. C. C. Silva,1 C. H. Higgins,1 R. Linwood,2 M. X. Rodrigues,1 L. Bringhenti,1 H. Korzec,1 Y. Yang,1 M. Zinicola,1 and R. C. Bicalho1*
1Department of Population Medicine and Diagnostic Sciences, Cornell University, Ithaca, NY 14853-6401
2Merck Animal Health, De Soto, KS 66018
*Corresponding author: rcb28@cornell.edu
J. Dairy Sci. 103:7364–7376
