Biosafety of spray dried porcine plasma for different viruses of interest for the swine industry

Abstract

El productes de plasma dessecat per esprai (SDP) tenen un alt contingut proteic i són components útils per a moltes aplicacions, principalment com a productes valuosos per la nutrició animal. El plasma s'obté a partir de sang de porcs sans aptes pel consum humà. Durant l’obtenció, s’afegeixen anticoagulants i la sang s’emmagatzema en tancs refrigerats. Un cop a la planta de processament, la sang es centrifuga, per separar el plasma de la fracció cel∙lular. El plasma es deshidrata en un procés d'assecat per polvorització per produir un producte final en pols. El dispositiu assecador crea microgotes per aspersió del plasma a alta pressió, l’aigua s'evapora per l'entrada d'aire a 170‐250°C i una temperatura de sortida a 80°C. L'assecat per esprai o polvorització produeix diferents efectes simultanis de deshidratació, canvis de temperatura i altres efectes com canvis osmòtics, dany oxidatiu i desnaturalització proteica que podrien contribuir a explicar un procés encara poc entès d'inactivació microbiana. L'objectiu d'aquesta tesi va ser avaluar si el plasma porcí assecat per aerosol (SDPP), en forma de producte comercial i obtingut a partir de lots de milers de porcs y sotmès a tractament, podria transmetre o no alguns dels virus més resistents a altes temperatures y que per altra banda, de forma molt freqüent, afecten a la producció porcina. Atès que la majoria d'elles poden produir infeccions inaparents, fins i tot a l’edat de final d’engreix, el risc que es puguin trobar a a la sang de recollida d’escorxador no és menyspreable. En el primer estudi es va fer el seguiment de la transmissió del Parvovirus porcí (PPV) durant el subministra d’SDPP comercial, com a model de detecció de virus d'alta resistència tèrmica, en porcs susceptibles. Trenta‐sis porcs Landrace x Duroc deslletats (28 d d'edat) van ser alimentats amb dietes que contenien 0 o 8% SDPP. El lot d’SDPP utilitzat contenia anticossos (ABs) per PPV (títol 1: 400). Es varen prendre mostres de sang dels porcs els dies 0 i 63 per a determinar si l'alimentació SDPP havia causat el desenvolupament d'ABs contra PPV, Virus de la síndrome reproductiva i respiratòria (PRRSV) o el Virus de la malaltia d'Aujeszky (ADV). La inclusió de SDPP a la dieta va millorar el creixement dels porcs sense seroconversió contra els virus estudiats. L'objectiu del segon estudi fou avaluar si l’SDPP comercial que conté genoma del Circovirus porcí tipus 2 (PCV2) podia ser un vehicle de transmissió d'aquest virus. Es varen utilitzar garrins Landrace recent deslletats de truges no virèmiques i seleccionats per baixos títols d'ABs. En aquest estudi, l'absència d'ABs enfront PCV2 en porcs experimentals no era necessari ja que els anticossos materns són comuns a les granges comercials. L’SDPP es va incloure en les dietes d'assaig a 0 o 8%. El lot SDPP utilitzat a l'estudi contenia 2,47 x 105 còpies d'ADN de PCV2 / ml mesurats per PCR quantitativa en temps real (qrt‐PCR). Els porcs van ser mostrejats a dies 0, 10, 35 i 45 . No es va observar virèmia o seroconversió enfront PCV2 en porcs alimentats amb SDPP i tampoc no es va observar seroconversió a cap altre dels virus analitzats (PPV, el virus de la malaltia vesicular porcina i ADV). En el tercer estudi, l’SDPP que contenia ADN de PCV2 es va utilitzar per provar la potencial transmissió del PCV2 de porcs inoculats amb el PRRSV. El PRRSV és un virus amb efectes immunomoduladors que normalment facilita les infeccions concurrents. Vint‐i‐tres porcs Landrace de 3,5 setmanes d'edat distribuïts en un arranjament factorial 2 x 2 i assignats a corralines de nivell de bioseguretat 3 (BSL3) per evitar la contaminació creuada per PRRSV (ja que és un virus molt estès en la producció comercial). Les dietes contenien 0 o 8% SDPP. El lot comercial específic de SDPP utilitzat en aquest estudi contenia 7,56 x 105 còpies del genoma de PCV2 per gram. Els porcs varen ser mostrejats a 0, 14 i 28 dies després de l'exposició PRRSV. Tant els grups desafiats amb PRRSV com amb SDPP no varen donar lloc a la transmissió de PCV2. El quart estudi es va dirigir a avaluar si l’SDPP comercial podia estar involucrat en la transmissió del Virus de l'hepatitis E (VHE), una infecció viral freqüent entre la població de porcs i que ha estat reconegut com a zoonotic potencial. Es van trobar ABs enfront HEV en el 100% de les 84 mostres analitzades de diferents lots comercials d’SDPP d'origen espanyol, mentre que només el 22,4% de les mateixes mostres varen ser positives a l'ARN del VHE. En conseqüència, era un motiu de preocupació saber si SDPP pot contribuir a la transmissió del VHE per SDPP. Es varen analitzar mostres de sèrum d'estudis previs en els quals s'havien alimentat els porcs amb dietes comercials SDPP al 0 o 8% per detectar HEV. L’edat dels porcs va variar de 3 a 15 setmanes d’edat i la durada d'alimentació va ser entre 4 a 9 setmanes, depenent de l'experiment. En una de les mostres d’SDPP es va confirmar que contenia VHE ARN. No es va detectar seroconversió en cap dels animals pertanyents als diferents estudis, el que va portar a la conclusió que l’SDPP no representa un risc per a la transmissió del VHE. Es pot concloure que els resultats dels estudis abans esmentats van contribuir a aclarir que SDPP no sembla ser un vector de patògens i, per tant, és un ingredient d’alt contingut de proteïna natural segur i d'alta qualitat per al seu ús en l'alimentació animal.

El plasma desecado por aerosol (SDP) tiene un alto contenido proteico, que lo convierte en un componente útil para muchas aplicaciones, y de alto valor para la nutrición animal. El plasma se obtiene a partir de sangre de cerdos sanos, aptos para el consumo humano. Durante su obtención, se añaden anticoagulantes y la sangre se almacena en tanques refrigerados. Una vez en la planta de procesado, la sangre se centrifuga, para separar el plasma de la fracción celular. El plasma se deshidrata mediante un proceso de secado por pulverización en aerosol para producir un producto final en polvo. El dispositivo crea un espray de microgotas por aspersión del plasma a alta presión, el agua se evapora por la entrada de aire a 170‐250°C y una temperatura de salida de 80°C. El secado por pulverización produce distintos efectos simultáneos, incluyendo: deshidratación, cambios bruscos de temperatura y otros efectos tales como cambios osmóticos, estrés oxidativo y desnaturalitzación proteica que podrían contribuir a explicar un proceso aún poco entendido de inactivación microbiana. El objetivo de esta tesis fue el de evaluar si el plasma porcino desecado por aerosol (SDPP) en forma de producto comercial y obtenido a partir de lotes de miles de cerdos podría transmitir o no algunos de los virus más resistentes a altas temperaturas y que frecuentemente afectan a la producción porcina. Dado que la mayoría de ellos pueden producir infecciones inaparentes, incluso a la edad de final de engorde, el riesgo que puedan encontrarse en la sangre recogida en matadero no es despreciable. En el primer estudio se realizó un seguimiento de transmisión del Parvovirus porcino (PPV) durante el aporte de SDPP comercial en la dieta, como un modelo de detección de virus de alta resistencia térmica, en cerdos susceptibles. Treinta y seis cerdos Landrace x Duroc recién destetados (28 de edad) se alimentaron con dietas que contenían 0 o 8% SDPP. El lote de SDPP utilizado contenía anticuerpos (ABs) para PPV (título 1: 400). Se tomaron muestras de sangre de cerdos en el día 0 y 63 para determinar si la inclusión de SDPP en el alimento había causado el desarrollo de ABs frente PPV, el Virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRSV) o el Virus de la enfermedad de Aujeszky (ADV). La inclusión de SDPP en la dieta mejoró el crecimiento de los cerdos sin seroconversión frente a los virus estudiados. El objetivo del segundo estudio consistió en evaluar si el SDPP comercial que contenía genoma de Circovirus porcino tipo 2 (PCV2) podía ser un vehículo de transmisión de este virus. Se utilizaron lechones Landrace recién destetados de cerdas no virémicas y seleccionados por presentar bajos títulos de ABs. En este estudio, la ausencia de ABs frente PCV2 en cerdos experimentales no era una condición excluyente, ya que los anticuerpos maternos son un factor común en los cerdos de granjas comerciales. El SDPP se incluyó en las dietas de ensayo a 0 o 8%. El lote de SDPP utilizado en el estudio contenía 2,47 x 105 copias de ADN de PCV2 / ml medidos por PCR cuantitativa de tiempo real PCR (qrtPCR). Los cerdos fueron muestreados a 0, 10, 35 y 45 días. No se observó viremia o seroconversión frente PCV2 en los cerdos alimentados con SDPP y tampoco se observó seroconversión frente a ninguno de los otros virus analizados (PPV, el virus de la enfermedad vesicular porcina, y ADV). En el tercer estudio, el SDPP que contenía ADN de PCV2 se utilizó para probar la potencial transmisión del PCV2 en cerdos inoculados con el PRRSV. El PRRSV es un virus con efectos inmunomoduladores que normalmente facilita las infecciones concurrentes. Veintitrés cerdos Landrace de 3,5 semanas de edad fueron distribuidos en un diseño factorial 2 x 2 y asignados a corralinas BSL3 para evitar la contaminación cruzada por PRRSV (un virus ampliamente extendido en condiciones de producción comercial). Las dietas contenían 0 o 8% SDPP. El lote comercial específico de SDPP utilizado en este estudio contenía 7,56 x 105 copias del genoma de PCV2 por gramo. Los cerdos se muestrearon a 0, 14 i 28 d después de la exposición al PRRSV. Los grupos desafiados con PRRSV y alimentados con SDPP no dieron lugar a transmisión del PCV2. El cuarto estudio se dirigió a evaluar si el SDPP comercial estaba involucrado en la transmisión del Virus de la Hepatitis E (VHE), una infección viral frecuente entre la población de cerdos que ha sido reconocido como un virus con potencial zoonótico. Se encontraron ABs frente a HEV en el 100% de las 84 muestras analizadas de distintos lotes comerciales de SDPP de origen español, mientras que solo el 22,4% de las mismas muestras fueron positivas por ARN del VHE. En consecuencia, era un motivo de preocupación conocer si el SDPP puede contribuir a la transmisión del el VHE. Se analizaron muestras de estudios previos en los que se habían alimentado los cerdos con dietas comerciales con SDPP al 0 o 8% para detectar HEV. La edad de los cerdos varió entre 3 a 15 semanas de edad y la duración de la alimentación fue entre 4 a 9 semanas, dependiendo del experimento. Una de las muestras de SDPP se confirmó que contenía ARN del VHE. No se detectó la seroconversión en ninguno de los animales pertenecientes a los distintos estudios, lo que condujo a la conclusión que el SDPP no representa un riesgo para la transmisión del VHE. Se concluyó que los resultados de los estudios mencionados contribuyeron a aclarar que el SDPP no parece ser un vector de los agentes patógenos estudiados y, por lo tanto, según los estudios realizados se trata de un ingrediente natural seguro de alta calidad con un alto contenido de proteínas para su uso en nutrición animal.

Spray dried plasma (SDP) products have high protein contents and, therefore, are useful components for many applications, mainly as valuable products for animal nutrition. Plasma is obtained from blood of healthy pigs fit for slaughter for human consumption. Blood is pooled from many animals, collected in tanks with anticoagulant and chilled. In the processing plant, blood is centrifuged to separate the plasma from cellular fraction and dehydrated by a spray‐drying process to produce a powered ingredient. The spray dryer device creates micro‐drops and evaporates water by inlet air at 170‐250°C and outlet temperature at 80°C. Spray‐drying produces concurrent effects of dehydration, changes of temperature and others effects such as osmotic changes, oxidative damage, and protein denaturizing stress that could contribute to explain a poorly understood process of microbial inactivation. The objective of this thesis was to evaluate if commercial spray dried porcine plasma (SDPP) obtained from batches of thousands of pigs could transmit or not some of most common high heat resistant viruses that affect swine production. Since most of them may produce unapparent infections at slaughter age, the risk to be found in collected blood at slaughterhouse is not negligible. In the first study, Porcine parvovirus (PPV) transmission throughout commercial SDPP, as model of high thermally resistant virus, was explored in susceptible naïve pigs. Thirty‐six Landrace × Duroc weanling pigs (28 d of age) were fed with diets containing either 0 or 8% SDPP. The SDPP lot used contained antibodies (ABs) to PPV (titer 1:400). Blood samples were collected from pigs on d0 and 63 to determine whether feeding SDPP caused development of ABs against PPV, Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) or Aujezsky disease virus (ADV). Inclusion of SDPP in the diet improved growth of pigs without seroconversion against studied viruses. The objective of the second study was to assess if commercial SDPP containing Porcine circovirus type 2 (PCV2) genome may be a vehicle of transmission for this virus. Weaned Landrace piglets from non viremic sows and selected for low ABs titres were used. In this study, absence of ABs against PCV2 in experimental pigs was not required because maternal antibodies are widespread in commercial farms. SDPP were included in the test diets at 0 or 8%. The SDPP lot used in the study contained 2.47 x 105 PCV2 DNA copies/ml measured by quantitative real time PCR (qPCR). Pigs were sampled at 0, 10, 35 and 45 d. No viremia or seroconversion against PCV2 was observed in pigs fed with SDPP and also no seroconversion to other virus analyzed (PPV, ADV and Swine vesicular disease virus, SVDV) was observed. In the third study, SDPP containing PCV2 DNA was used to test the potential transmission of PCV2 to pigs challenged with PRRSV. PRRSV is a virus with immunomodulatory effects that usually facilitates concurrent infections. Twenty‐three Landrace pigs of 3.5 weeks (w) of age were distributed in a 2 x 2 factorial arrangement and allocated in BSL3 boxes to avoid PRRSV cross‐contamination (since it is a widely spread virus under commercial production conditions). The diets contained 0 or 8% SDPP. The specific commercial lot of SDPP used in this study contained 7.56 x 105 PCV2 genome copies per gram. Pigs were sampled at 0, 14 and 28 d post PRRSV challenge. PRRSV challenged groups and SDPP groups, did not result in PCV2 transmission. The fourth study was addressed to assess if commercial SDPP was involved in the transmission of Hepatitis E virus (HEV), a prevalent viral infection within the pig population that has been recognized with zoonotic potential. HEV ABs were found in 100% of 84 samples of different commercial SDPP lots from Spanish origin, while only 22.4% of the same samples were positive for HEV RNA. Accordingly, it was of concern to know if SDPP may contribute to HEV transmission by SDPP. Serum samples from previous studies in which naïve pigs were fed with commercial SDPP diets at 0 or 8% were analysed to detect HEV. Age of pigs ranged from 3 to 15w of age and the feeding duration was between 4 to 9w, depending on the experiment. One of the lots of SDPP was confirmed to contain HEV RNA. HEV seroconversion was not detected in any of the animals belonging to the different studies, leading to the conclusion that SDPP does not represent a risk for HEV transmission. It can be concluded that the results of the above mentioned studies contributed to clarify that SDPP seems not to be a vector for pathogens and, therefore, it is a natural, safe, high‐quality ingredient with high protein contents for use in animal nutrition.