Epidemiological Features of natural Mycoplasma hyopneumoniae infection in pigs in Spain

Abstract

En aquesta Tesis, s'ha estudiat per una banda, 1) la dinàmica de infecció de Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae) a nivell de granja i la seva relació amb els diferents sistemes de producció i 2) la correlació entre la detecció d'aquest patogen a diferents nivells del tracte respiratori (cavitat nasal, tonsil.la, i bronqui) amb la seroconversió, i presència de lesions macroscópiques i microscópiques suggestives de la Pneumònia Enzoòtica (PE) a nivell de casos clínics i nivell d'animals de camp. <br/>Del estudi de la dinàmica de infecció en vam concloure que característiques inherents de cada granja tenien un efecte molt important en el patró de circulació de M.hyopneumoniae. Fins i tot dins d'una mateixa granja, es podien trobar dinàmiques de infecció diferents entre diferents lots d'animals, repercutint en diferents graus i moments d'aparició de les lesions. A més a més, el tipus de producció utilitzat (1-2 llocs versus 3 llocs) també influenciava la dinàmica de infecció del patogen. Els resultats obtinguts en les granges en 3 llocs, clarament donen suport a la característica tardana aparició del complex respiratori porcí en els sistemes de producció en múltiples fases. De fet, la colonització en transició era menor i més tardana en els sistemes en 3 llocs comparats amb en 1-2 llocs. A més a més, en els sistemes de producció en múltiples fases, s'observava un increment molt brusc de la proporció d'animals infectats associat a brot respiratoris tardans.<br/>Malgrat que la infecció per M.hyopneumoniae es va detectar en totes les granges, aquest patogen no estava sempre involucrat en els problemes respiratoris observats. De fet, es van observar garnges infectades clínica i subclínicament per M.hyopneumoniae Aquest fet pot ser important en el moment de prendre decisions sobre les estratègies de prevenció i control de malalties. Els seroperfils no van resultar ser discriminatius per determinar el paper del agent en els problemes respiratoris observats. Els bacterioperfils van ser més útils per determinar el paper del patogen, ja que l'aparició de la simptomatologia clínica estava estretament lligada a un increment de la proporció d'animals infectats (basat en la detecció de M.hyopneumoniae en hisops nasals). Tot i no ser discriminatiu, la proporció d'animals seropositius va ser major també en les granges afectades clínicament que en les subclinicament. <br/>La seroconversió en front a aquest agent ha estat descrita com lenta, retardada i molt variable. Ens els estudis de camp presentats en aquesta Tesis, la seroconversió també va ser variable. Sembla ser, que la seroconversió estava més relacionada amb la detecció de M.hyopneumoniae en els hisops bronquials que en els nasal o tonsil.lars, i a la vegada amb el percentatge d'animals amb els hisops bronquials positius.<br/>Tal i com s'esperava, l'hisop bronquial va ser el millor en predir la presencia de lesions macroscópiques i microscópiques de PE coincidint amb els treball prèviament publicats. Sorprenentment, la proporció relativa de detecció de M.hyopneumoniae en hisops nasals va ser menor en l'estudi de camp que en l'estudi on les mostres de diagnòstic. La major proporció d'hisops positius en els animals de diagnòstic es podria explicar per: un increment de l'excreció de M. hyopneumoniae degut a situacions estressants (tal com el transport) o el increment de la multiplicació de les bactèries després d'unes hores de la mort de l'animal. <br/>Els resultats d'aquesta Tesis, han demostrat que M. hyopneumoniae es pot detectar en tonsil.la, on no hi ha cèl·lules epitelials. Malgrat el mostreig d'hisops tonsil.lar en animals vius es possible però molt laboriós, pot esdevenir un lloc de mostreig més adequat per monitorejar la infecció per M.hyopneumoniae a nivell de granja. <br/>Per altre banda, el resultats obtinguts, demostren que quan l'hisop bronchial és positiu, la probabilitat de tenir lesions macroscópiqes i microscópiques compatibles amb PE és alta. Tanmateix, la presencia d'aquestes lesions no sempre implica la detecció de M.hyopneumoniae en bronqui, ja que poden ser causades per altres patògens com pot ser SIV.

The research presented in this Thesis assessed 1) the dynamics of infection of M. hyopneumoniae at a herd level and its relationship with production systems and 2) its detection in three respiratory levels (nasal cavities, tonsil and bronchi), taking into account the presence of seroconversion and macroscopic and microscopic lung lesions suggestive of Enzootic Pneumonia (EP)<br/>The studies on infection dynamics showed that the factor with greatest effect on M. hyopneumoniae circulation pattern was the farm. Even within a farm, significant differences in the dynamics of infection between different batches were observed, which were also related with different degrees and timings of M. hyopneumoniae -related lesions appearance.<br/>Moreover, the type of production system (1/2-site versus 3-site herds) was another factor that influenced M.hyopneumoniae infection dynamics. Results of our field trial in regards M.hyopneumoniae, involving 12 Spanish herds clearly support the characteristic late appearance of Porcine Respiratory Disease Complex (PRDC) in multisite production systems. M. hyopneumoniae colonization in nurseries was lower and occurred later in time in 3-site versus in 1/2-site production systems. Moreover, an abrupt increase in the proportion of infected animals, associated with late respiratory outbreaks was seen in the multisite production systems. <br/>Although M. hyopneumoniae infection was detected in all farms, it was not always involved in the respiratory disease. An important contribution of this work is that, although seroconversion and M. hyopneumoniae infection were detected in all herds, clinical and subclinical infections were described. This is important for decision making on the control strategies to implement at the farm. Serumprofiles were not discriminative to determine the involvement of M. hyopneumoniae in a clinical outbreak. Bacteriumprofiles were more useful in determining M. hyopneumoniae involvement in respiratory disease, since an increase of the proportion of infected pigs (based on detection of M. hyopneumoniae in nasal swabs) was clearly related with appearance of the clinical outbreak. Although not discriminative, the proportion of seropositive pigs was also greater in clinically than in subclinically infected herds. <br/>Dynamics of serocoversion against M. hyopneumoniae was another issue addressed in both, transversal and longitudinal field trials. Several authors have described the time of seroconversion under field conditions as slow, delayed and vaery variable. In field studies presented here time of seroconversion was also variable. Seroconversion was more related to detection of M. hyopneumoniae in bronchial swabs rather than in nasal or tonsillar swabs, and to the detection of a higher percentage of pigs with a positive nPCR bronchial swab. <br/>As expected, bronchial swabs were the best predictors of presence of microscopic and gross EP lesions coinciding with previously published studies. However, to sample bronchial swabs from live animals is not possible. Surprisingly, the relative proportion of nasal detection was lower in the field study than in the study using pigs received at the diagnostic laboratory. An increase of M.hyopneumoniae shedding in nasal cavities due to stressful situations (such as transport) or due to increase multiplication of bacteria after the animal's death have been proposed as potential explanations for a larger proportion nPCR positive nasal samples obtained in diagnostic samples.<br/>Results of this study demonstrated that detection of M.hyopneumoniae in tonsil where no ciliated epithelial cells exists, is possible. Although tonsillar sampling in live animals is more laborious than nasal samplings, it is possibly more adequate to monitor M. hyopneumoniae detection at a farm level. <br/>Results obtained in this Thesis and from previous works, showed that when bronchial swabs are positive the probability to show EP-compatible microscopic lesions in the animal is high. However, presence of EP-compatible lesions does not always imply M. hyopneumoniae detection in bronchi, and that may be caused by other pathogens such as SIV.