New insights into the epidemiology of postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS)

Abstract

La síndrome d'aprimament post-deslletament (SAPD) és considerada com una malaltia porcina d'origen multifactorial en la qual el Circovirus porcí tipus 2 (CP2) és l'agent infecciós essencial. L'objectiu de la present tesi doctoral era expandir el coneixement en l'epidemiologia de la infecció per CP2 i el SAPD a través de la realització d'estudis de cas-control a nivell de camp. De manera general, es va investigar la potencial influència de la genètica del CP2, el moment d'infecció del CP2, els anticossos contra CP2 derivats de la immunitat maternal i la resposta humoral dels porcs contra el CP2, en la presentació de la SAPD.<br/>En el primer estudi (estudi I) es van estudiar seqüències de PCV2 de porcs amb diferent condició clínica i patològica. Els resultats van confirmar l'existència de dos genogrups principals i es va proposar la definició de dos genotipus de CP2 (1 i 2). La metodologia suggerida per definir els genotipus està basada en la distribució de la relació p-distància/freqüència de les seqüències de CP2 conjuntament amb anàlisis filogenètics de CP2. Es va observar que el genotipus 1 era predominant en porcs de granges afectades per SAPD. Contràriament, totes les seqüències obtingudes de granges no afectades per la SAPD corresponien al genotipus 2. Així, es va suggerir que el genotipus 1 de CP2 podria ser potencialment més patogènic que el genotipus 2. Addicionalment, es va descriure la presència dels dos genotipus en el mateix moment en porcs individuals procedents de granges afectades per la SAPD.<br/>La present tesi doctoral es va desenvolupar dins del marc del projecte de la Unió Europea (UE) titulat Control de les malalties associades al Circovirus porcí (MACP): Cap a la Millora en la Qualitat i Seguretat Alimentàries (www.pcvd.org), la qual era finançada pel 6è programa marc de la UE. El consorci de la UE d'aquest porjecte va publicar la carta presentada com a addendum de l'estudi I. En aquesta carta es va donar suport a la definició de genotipus proposada, a la vegada que es va proposar la nomenclatura de genotipus a de CP2 (CP2a) i genotipus b (CP2b), corresponent als genotipus 2 i 1, respectivament, per tal d'evitar confusions amb la ja existent diferenciació entre PCV2 i PCV1. <br/>En el segon estudi (estudi II) es van comparar dues tècniques de PCR quantitativa (qPCR) de PCV2. Els resultats mostraven una associació lineal significativa entre les dues tècniques, i un biaix sistemàtic de 1.4 log10 copies of CP2 per mil·lilitre de mostra. Aquesta diferència indicava que la tècnica del laboratori danès generava un resultat sistemàticament més elevat que el generat a través de la tècnica del laboratori espanyol. A més, la tècnica del laboratori danès mostrava major sensibilitat que la tècnica del laboratori espanyol. <br/>En els treballs III i IV es van realitzar estudis longitudinals de tipus cas-control en granges afectades per la SAPD de Dinamarca i Espanya tot utilitzant dissenys similars. Es van observar patrons similars en la dinàmica d'infecció per CP2 tant a Espanya com a Dinamarca, amb un retard en l'edat de presentació de la SAPD a Espanya en comparació a Dinamarca. El diagnòstic individual de la SAPD es va confirmar, mitjançant tests laboratorials, en només la meitat dels porcs en els quals hi havia la sospita clínica. Globalment, els resultats van mostrar que la quantitat de CP2 incrementava concomitantment a la caiguda dels nivells d'anticossos maternals, assolint valors màxims de càrrega vírica en el moment d'aparició dels símptomes clínics. De manera interessant, la reacció de fase aguda (RFA) en porcs afectats per la SAPD s'observava paral·lelament a l'evolució de la virèmia per CP2, suggerint que el CP2 és el principal responsable de l'estat d'inflamació sistèmica que pateixen els porcs afectats per aquesta malaltia. Col·lectivament, els porcs afectats tenien quantitats de CP2 i concentracions de porc-MFA i HPT superiors en sang, excretaven càrregues víriques superiors tant per via nasal com a través de les femtes, i tenien nivells inferiors d'anticossos maternals enfront al CP2 que els porcs que no estaven afectats per la SAPD. Addicionalment, es va observar una menor resposta humoral en els porcs afectats per la SAPD provinents d'Espanya a les 11 setmanes de vida (abans de l'aparició dels símptomes clínics) i en el moment de la necròpsia, suggerint que aquesta circumstància era podria associar-se com a causa més que no pas una conseqüència de la malaltia. D'altra banda, la falta de sensibilitat i/o especificitat observades de les tècniques de qPCR i/o de serologia suggereixen que aquestes tècniques no poden substituir la histopatologia més la detecció de CP2 en teixits per l'establiment del diagnòstic individual de la SAPD. Malgrat això, els resultats indicaven que la qPCR podria ser potencialment útil per diagnosticar la SAPD a nivell poblacional. Addicionalment, els resultats obtinguts donaven suport a la idea que, malgrat que les PFA són marcadors inespecífics d'inflamació, aquestes proteïnes podrien ser marcadors útils de salut, esdevenint una eina potencialment útil per monitoritzar el desenvolupament de la SAPD en estudis epidemiològics o per la valoració de l'eficàcia de vacunes de CP2 a nivell de camp.

Postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS) is considered a multifactorial pig disease in which Porcine circovirus type 2 (PCV2) is the essential infectious agent. The present thesis aimed to expand the epidemiological knowledge on PCV2 infection and PMWS through the realization of case-control field studies. Mainly, the potential influence of PCV2 genetics, the timing of PCV2 infection, the PCV2 maternal derived humoral immunity and the pig humoral response against PCV2 infection in PMWS presentation were investigated.<br/>In the first study consisted in the sudy of PCV2 sequences obtained from pigs with different clinical and pathological conditions. Results further confirmed the existence of two main genogroups and the definition of two PCV2 genotypes (1 and 2) was proposed. The suggested methodology to define PCV2 genotypes is based on the p-distance/frequency distribution of PCV2 sequences together with PCV2 phylogenetic analyses. Genotype 1 was shown to be predominant within pigs coming from PMWS affected farms, while all sequences obtained from non-PMWS affected farms corresponded to genotype 2. Consequently, it was suggested that PCV2 genotype 1 might potentially be more pathogenic than PCV2 genotype 2. In addition, infection of single pigs from PMWS affected farms harbouring both genotypes at the same time was described. <br/>The present thesis was developed within the European Union (EU) project entitled Control of Porcine Circovirus Diseases (PCVD): Towards Improved Food Quality and Safety (www.pcvd.org), which was funded by the EU Sixth Framework Programme. The EU consortium on PCVD published the letter here presented as an addendum of study I. In this letter it was supported the genotype definition, but it was also proposed the nomenclature of PCV2 genotype a (PCV2a) and genotype b (PCV2b), corresponding to genotypes 2 and 1, respectively, in order to avoid potential confusions with the already existent PCV2 and PCV1. <br/>In the second study (Study II) two different real-time quantitative PCR (qPCR) assays were compared. Results showed a significant linear association between the assays, and a systematic difference of 1.4 log10 copies of PCV2 per millilitre of sample. This difference indicated that the assay from the Danish laboratory yielded a higher output than the assay from the Spanish laboratory. Moreover, the Danish assay had higher sensitivity than the Spanish one. <br/>In studies III and IV, longitudinal case-control studies were performed in PMWS affected farms from Denmark and Spain using similar designs. Similar PCV2 infection dynamic patterns were observed in Spain and Denmark, with a delay in PMWS age-presentation in Spain compared to the one in Denmark. Results showed that PCV2 load increased concomitantly to maternal antibody level waning, reaching the maximum viral load concurrently with the development of clinical signs. Interestingly, the acute phase response (APR) in PMWS affected pigs occurred in parallel to PCV2 viremia, suggesting that PCV2 is the main responsible for the systemic inflammatory status suffered by diseased pigs. As a collective, PMWS affected pigs harboured higher PCV2 loads and higher Pig-MAP and HPT concentrations in sera, shed higher viral loads through both nasal secretions and faeces, and had lower level of maternal antibodies against PCV2 than non-PMWS affected pigs. Furthermore, an impaired humoral response was observed in PMWS affected pigs from Spain at 11 weeks of age (prior to the appearence of clinical signs) and at the moment of necropsy, suggesting that this circumstance might be more a cause rather than a consequence of the disease. On the other hand, the lack of sensitivity and/or specificity observed from qPCR and/or serological techniques suggests that those techniques are not able to substitute histopathology plus detection of PCV2 in tissues for the individual PMWS diagnosis. However, results indicated that qPCR might potentially be a reliable technique to diagnose PMWS on a population basis. Additionally, obtained results supported the idea that although APPs are unspecific markers of inflammation, they might be useful indicators of health, becoming a potentially interesting tool to monitor PMWS development in epidemiological studies or in the assessment of the efficacy of PCV2 vaccines in the field.