大肠杆菌能引起疾病被称之为什么(大肠杆菌引起的疾病病理研究及防治)(1)


只要提起猪,大肠杆菌引起的疾病就是一个公认的问题。20世纪60年代和70年代的早期研究已经阐明了可引起新生仔猪腹泻的大肠杆菌的致病机制,使得有效的控制母猪患病的疫苗得以发展。然而,母猪疫苗并不能预防断奶仔猪发生的腹泻和水肿病(ED)。


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据我们了解,通过更精确的诊断方法,越来越多有关大肠杆菌引发疾病的新进展已经使得致病菌株可以根据所存在的毒力因子得到更好的分类。由于耐药基因转移进入食物链的可能性,抗菌素耐药性往往会限制养殖户的治疗选择范围,并且会增加公共卫生危险。这些都促进了替代控制方法,如新型断奶仔猪疫苗的研究。

在世界各地,大肠杆菌是猪群中很多疾病,包括新生仔猪腹泻、断奶仔猪腹泻(PWD)、ED、败血症、多发性浆膜炎、大肠菌性乳房炎(CM)和尿路感染(UTI)的一个重要原因。

特别是由于发病率、死亡率和体重降低的增加,以及治疗、疫苗和饲料添加剂的成本增加,大肠杆菌引起的腹泻和ED可能导致显著的经济损失。大肠杆菌性PWD也被称为断奶仔猪肠型大肠杆菌病。因为胃和结肠系膜黏膜下层水肿往往是这个疾病的一个突出特点,所以ED也称为“肠水肿”和“内脏水肿”。大肠杆菌性PWD和ED可能独立发生,也可能在一次暴发中或在同一头猪中同时出现。在许多农场PWD呈地方性,它的流行随时间波动。

近年来,在猪身上发现了一个更为厉害的大肠杆菌感染,主要表现为断奶后2~3周发生突然死亡或严重腹泻。分离到的大肠杆菌通常能抵抗多种抗菌素。

产后泌乳障碍综合征(PPDS)或乳房炎、子宫炎、无乳综合征(MMA)导致猪饥饿,是一种产后产奶量降低的特征,复杂的能引起重大经济损失的疾病。其中乳房炎是最重要的一种,在感染母猪中最常分离到的细菌是大肠杆菌类细菌和占主导地位的大肠杆菌群。

正常无菌的尿路某部分一旦有细菌的定植,就会出现尿路感染(UTI)。UTI是一种可能有也可能没有临床或亚临床症状的疾病。就猪来说,特异性UTI是由猪放线菌引起的,这与非特异性的UTI不同,后者是由多种微生物引起的,往往非特异性的UTI为猪群特异性UTI感染提供了有利条件。

病因学

大肠杆菌是以德国儿科医生Theodor Es-cherich(1857-1911)的名字而命名的。大肠杆菌是属于肠杆菌科,需氧或兼性厌氧的革兰氏阴性杆菌。大肠杆菌属包括胃肠道的部分正常杆菌及引起猪肠道内外疾病的病原菌。

大肠埃希氏菌是革兰氏阴性杆菌,能运动,周身鞭毛长短不一,直径约1um。在固体培养基上,1d即可长成较大菌落,菌落表面平滑或粗糙。能产生F4(K88)或F18黏附素的肠毒素性大肠杆菌(ETEC)和水肿病大肠杆菌(EDEC)分离株,和某些能产生F6(987P)分离株在血琼脂上都具有溶血性。所有来自猪的其他ETEC都不具有溶血性。多种选择性培养基可以用于培养大肠杆菌。

物种鉴定主要依靠生化特性,但是并没有鉴别性生化试验可以使100%的菌株都呈现阳性反应。因此,应用市售诊断试剂盒需鉴定至少50个特性以获得高度准确性,新生仔猪大肠杆菌性腹泻由大肠杆菌引起的新生仔猪腹泻多发生在0~4日龄,这种菌被称为ETEC。新生仔猪从脱离母猪子宫到吃奶的期间,接触了产床、母猪的皮肤等严重污染的环境导致食入来自于母猪肠道菌群的细菌。这样,在一个卫生条件不好或污染的产仔系统中,环境中致病性大肠杆菌的增加都可能导致新生仔猪大肠杆菌性腹泻的暴发。

致病机理

在特定环境及宿主条件下,ETEC在宿主肠道内繁殖并通过特异的毒力因子导致腹泻。根据毒力因子的产生而确定大肠杆菌的分类来讨论发病机理。必须能黏附和定植于肠道黏膜以释放足够的肠毒素来引起腹泻。

影响新生仔猪的ETEC,能产生一个或多个定植在整个空肠和回肠部的F4(K88)菌毛,和多定植在空肠或回肠下部的F5(K99)、F6(987P)和F411菌毛。在出生的最初几天仔猪对F5(K99)和F6(987P)阳性的ETEC最敏感,随后抵抗力变强。这说明了,这种敏感性可能与随日龄增长而导致的肠上皮细胞受体数量减少,以及通过优先与黏液F6(987P)受体而非肠上皮细胞F6(987P)受体结合引起的定植抑制有关。

ETEC黏附在小肠黏膜上产生肠毒素,继而使小肠中水分和电解质的量发生改变,如果大肠不能将来自小肠的过多水分吸收,则会导致腹泻。过量的分泌导致脱水、代谢性酸中毒,最终死亡。新生仔猪ETEC多数菌株会产生热稳定肠毒素STa。

STa是小分子无免疫原性,在哺乳仔猪,ETEC引起疾病的严重程度取决于母猪乳汁的抗体滴度)。初乳中含有非特异性杀菌因子及特异性抗体(IgG和IgA)可以抑制致病性大肠杆菌在肠道的附着。如果母猪在产仔前未曾接触过致病性大肠杆菌,也不会在初乳中有特异性抗体,因而,仔猪就会对大肠杆菌易感。同样,如果个别仔猪由于受伤,缺少竞争力,母猪乳汁缺乏,乳头不足等原因不能获得初乳,也会对大肠杆菌易感。产房的低温环境也能影响疾病的严重程度。饲养于温度低于25℃条件下的猪肠管蠕动能力显著降低,结果细菌的排出及保护性抗体的分泌都降低。这些猪比饲养于30℃条件下的猪肠道内致病性大肠杆菌的数量多,腹泻更严重。

临床症状

同大肠杆菌病的临床症状和最常感染日龄段如下图。新生仔猪下痢可在仔猪出生2~3h后发生,可影响单个猪或整窝猪。初产母猪所产的仔猪比经产母猪所产的仔猪更易感。感染猪群的发病率变数很大,平均30%~40%,但一些猪群中可能高达80%。少量猪的感染可能非常迅速,以致于在没有出现腹泻时就已经死亡。

腹泻症状可能非常轻,无脱水表现或腹泻物清亮,呈水样。粪便颜色不一,从清亮到白色或程度不一的棕色。在较严重流行时,少量病猪可能呕吐,由于体液流进肠管可造成体重下降30%~40%并伴发脱水症状,腹肌系统松弛、无力,猪精神抑郁、迟钝,眼睛无光,皮肤蓝灰色,质地枯燥,水分丢失和体重下降,不久仔猪死亡。在慢性或不很严重时,猪的肛门和会阴部可能由于与碱性粪便接触而发炎。脱水不严重的病猪可能还饮水,治疗及时可以恢复,只是有一点长期病变。



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病理变化

肠道大肠杆菌感染很少有特异病变,大体病变包括脱水、胃扩张(可能包括未消化的凝乳),胃大弯部静脉梗死,局部小肠壁充血,小肠扩张。

F4阳性ETEC分离株感染时,在黏膜上皮细胞发现大肠杆菌,并多在空肠和回肠,而其他ETEC分离株感染时病变多在空肠和回肠后端。

一般仅在李氏隐窝处发现黏附细菌,或见于隐窝表面和绒毛顶端。有时也会观察到其他病变,包括固有层血管充血、肠腔出血、固有层中中性白细胞和巨噬细胞增加、肠管迁移以及绒毛萎缩。

诊断

新生仔猪ETEC感染应与引起同龄仔猪腹泻的普通感染区分开。这些病原包括A型和C型魏氏梭菌、传染性胃肠炎病毒(TGEV)、A型、B型和C型轮状病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒。在5d以上的哺乳仔猪,等孢球虫也必须考虑。粪便pH值测定可能有助诊断。因为肠道ETEC感染造成的分泌性腹泻液pH值为碱性,而由TGEV或轮状病毒引起代谢紊乱的腹泻液pH值多是酸性。

免疫

对大肠杆菌感染的免疫主要是体液免疫,初期靠初乳、母乳中的母源抗体,后期靠肠道局部的免疫反应。特异性抗体可以抑制细菌对小肠上皮细胞上受体的结合及对大肠杆菌产生的肠毒和细胞毒素的中和作用。

出生后第一周的初乳是仔猪免疫蛋白的主要来源。初乳中含高水平免疫球蛋白(IgG),在泌乳期间IgG水平很快下降,而IgA成为主要免疫球蛋白,并可保护肠道抵抗大肠杆菌的感染。免疫保护基于抗表面抗原特别是F4(K88)、F5(K99)、F6(987P)和F41菌毛黏附素抗体的存在,抗ETEC多糖荚膜抗体也具有保护作用。抗菌毛抗体和抗K抗体都可以阻止ETEC附着到肠上皮细胞。1种菌毛抗原如F5(K99)阳性的ETEC感染,不能交叉保护其他菌毛抗原如F4(K88)或F41阳性的ETEC感染,除非是由抗共同K抗原的抗体赋予的保护作用。

预防和控制

对于新生仔猪,通过口服或注射途径使用抗生素。通过细菌培养来确诊大肠杆菌感染和进行药敏试验都很重要,因为大肠杆菌分离株间的抗生素敏感性差异很大。近年来,体外的大肠杆菌对许多抗菌剂的抵抗力已大大增强。通常使用的抗生素包括头孢类抗生素、新霉素、恩诺沙星和增强磺胺类药剂。

口服含有葡萄糖的电解质替代溶液的补液疗法对脱水和酸中毒很有效。具有抑制肠毒素分泌作用的药物,控制肠道大肠杆菌感染的常用策略可产生以下结果的策略:


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肠道大肠杆菌感染和败血症最重要预防措施之一是保持仔猪足够的环境温度,无穿堂风及热传导差的地板,特别是对低于平均体重的仔猪,因为它们单位体重皮肤表面积大,进而失热快。

严格的生物安全措施应被用于预防将不同毒力大肠杆菌或其他感染性病原体引进猪群。猪群个体对它们没接触过的大肠杆菌菌毛抗原几乎没有免疫力。

产房内的良好环境有利于减少仔猪与大肠杆菌的接触,在一定程度上,可通过仔猪自身防御体系得以控制。产房要彻底清洁,避免猪群中窝间感染。对每批妊娠母猪实行全进全出制,产房严格消毒可减少环境中大肠杆菌的繁殖。

产房的设计是很重要的,因为它关系到母猪粪便的排泄问题。在过长的猪圈,大部分地板都排满了粪便,因而增加了严重污染的面积。理想的话,应调整猪圈,为仔猪提供一个比母猪稍短的猪圈。采用升高、漏缝地板的猪圈可以让粪便掉下,远离仔猪;采用这种地板的妊娠母猪群腹泻发生率明显比采用水泥地板的猪群低。

干燥温暖的环境可以降低有效湿度而提高大肠杆菌的存活率。它受通风率影响很大,如果温度过高,母猪会躺在水中散热,这样会不利于卫生。母猪应在22℃左右的温度条件下,为仔猪提供一个较暖和的爬行区是很必要的。确保较小仔猪的生活环境保持30~34℃恒温,这一点很重要。

母源性免疫是控制新生仔猪ETEC腹泻最有效的手段之一。最早的疫苗是将感染猪肠内容物在奶中培养后再饲喂给妊娠母猪,一般在产仔前一个月左右进行。这种方法较为有效,其免疫力可持续整个哺乳期,现仍在应用。

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