Пересадка фекалий и профилактика болезней, связанных с цирковирусом свиней

Кишечный микробиом – термин, который используют, чтобы описать набор микробов, живущих в гастроинтестинальном тракте. Эти микробы отличаются крайним разнообразием, среди них: вирусы, бактерии, простейшие одноклеточные – протозоа, грибки и археи. Количество микробов в кишечнике, по описаниям, бывает эквивалентно числу клеток организма хозяина (Sender, Fuchs и др., 2016). Важно то, что кишечный микробиом играет, по крайней мере, три ключевые роли в организме хозяина, в числе которых: формирование защитного интестинального барьера; переваривание и метаболизирование нутриентов; регулирование иммунитета (Рис.1). На колонизацию микробами кишечника свиньи на первых неделях ее жизни влияет большое количество переменных, включая: вагинальный, кожный и фекальный микробиомы свиноматки или ремонтной свинки; потребление молока и корма; условия окружающей среды в станке и в помещениях; вирусные и бактериальные инфекции; противомикробные инфекции; стрессы при содержании и при перевозках. Все это может накладывать свой отпечаток на формирование микробиома свиньи на протяжении всей ее жизни (Niederwerder 2017). Взаимное влияние кишечных микробов друг на друга и баланс между ними имеют сложный характер и при состояниях здоровья или болезни изучены слабо. Тем не менее, появляется все больше доказательств того, что в исходе заболевания кишечные микробы играют главную роль.

Пересадка фекальной микробиоты (FMT=fecal microbiota transplantation) – это процесс, при котором фекалии забираются у здорового донора и пересаживаются больной особи. Так же, как при пересадке органов, цель FMT – улучшить здоровье реципиента. При FMT трансплантируются не только живые и мертвые микробы, но и частички корма, клетки из тонкого и толстого кишечников, а также продукты жизнедеятельности бактерий (Bojanova и Bordenstein 2016). Тем не менее, предполагается, что положительный эффект от FMT достигается за счет роста числа полезных микробов, повышения микробного разнообразия и стимулирования мукозного иммунитета (Niederwerder 2018)..

В медицине человека, FMT наиболее широко применяется в качестве терапевтического средства при рекуррентных Clostridium difficile-инфекциях, нечувствительных к антибиотикам (Gough, Shaikh и др., 2011). В то же время, с недавних пор FMT получило признание, как потенциальный метод лечения целого ряда других болезней человека, таких, как синдром раздраженного кишечника, колонизация антибиотико-резистентными патогенами, метаболический синдром и резистентность к инсулину (Bakker и Nieuwdorp 2017). Что касается животных, FMT или трансфаунация так же применяется при лечении нескольких заболеваний, например, заражение собачим парвовирусом у собак, пост-хирургические осложнения при левостороннем смещении сычуга у скота, лошадиный колит (Niederwerder 2018). Помимо терапевтического потенциала FMT при лечении животных, также изучалось профилактическое и иммуногенное применение FMT. Например, FMT изучали на предмет улучшения конверсии корма как в птицеводстве, так и в свиноводстве (Niederwerder 2018).

В моей лаборатории проведена работа по изучению применения кишечной микробиомы и FMT для профилактики и борьбы с болезнями, связанными с цирковирусом свиней (ЦВБС). ЦВБС экспериментально репродуцировался по полиинфекционной модели, в рамках которой использовали вирус репродуктивно-респираторного синдрома (РРССв) и цирковирус свиней 2 типа (ЦВС2). Коинфекции РРССв и ЦВС2 имеют широкое распространение и являются причиной значительных убытков для мирового свиноводства. Кишечный микробиом дает альтернативный инструмент для профилактики и борьбы с болезнями, вызываемыми этими коинфекциями. Наша первая работа показала, что повышенное многообразие кишечного микробиома имело ассоциацию с улучшением клинического исхода у поросят на доращивании, коинфицированных РРССв и ЦВС2 (Niederwerder, Jaing и др., 2016, Ober, Thissen и др., 2017). Улучшение клинических исходов было охарактеризовано тем, что свиньи имели меньше клинических симптомов и возросшие привесы.

В связи с устойчивым положительным влиянием многообразия микробиома на коинфекцию, раскрытым в нашей более ранней работе, недавно нами было также проведено изучение FMT - как средства профилактики ЦВБС (Niederwerder, Constance и др., 2018). А именно: был произведен забор фекалий у двух донорских свиноматок, обладающими несколькими параметрами крепкого здоровья и высокой продуктивности, включая: большие пометы, большое количество живорожденных, низкий отход поросят до отъема, отсутствие мумификаций плода и отсутствие в последнее время обработок противомикробными препаратами (антибиотиками). Десять пар однопометных поросят были разделены на две группы - FMT и контрольную. Материал для пересадки вводился поросятам в течение 7 дней подряд, до того, как их подвергли коинфекции РРССв и ЦВС2. Поросят, которым проводили пересадку фекалий, сравнивали с поросятами контрольной группы, которых подвергли псевдотрансплантации с использованием солевого раствора. Наши результаты продемонстрировали, что у животных, которым делали FMT, уменьшились клинические симптомы ЦВБС, снизилась репликация вирусов РРССв и ЦВС2, вырос привес, а также увеличилась продукция антител к обоим вирусам (Niederwerder, Constance и др., 2018).

Резюмируя, кишечные микробы и пересадка фекальной микробиоты являются впечатляющими инструментами, которые могут применяться для улучшения здоровья свиней и предупреждения болезней, например, тех, что связаны с инфекцией ЦВС2.