Expanding knowledge on Mycoplasma hyopneumoniae gilt acclimation, vaccination and genetic variability

Abstract

Esta Tesis Doctoral está constituida por tres estudios. El primer estudio consistió en identificar las estrategias actuales de adaptación de la reposición frente M. hyopneumoniae utilizadas en las granjas porcinas de Europa. Para alcanzar este objetivo, se diseñó un cuestionario centrado en las diferentes características de la explotación, la reposición y el proceso de adaptación. Los resultados obtenidos indicaron que la vacunación frente M. hyopneumoniae con múltiples dosis, fue la estrategia más utilizada, sola o en combinación con otros métodos, para la adaptación de la reposición frente a este patógeno en Europa. No obstante, el efecto de la vacunación de la reposición se desconocía. Para conocer el efecto de la vacunación de la reposición frente a M. hyopneumoniae, se evaluaron diferentes programas vacunales en el segundo estudio de esta Tesis. Para ello, se seleccionaron 180 cerdas negativas frente a M. hyopneumoniae en la unidad de adaptación de una granja positiva a M. hyopneumoniae y se distribuyeron según el programa vacunal en tres grupos: (A) cuatro dosis de una vacuna comercial contra M. hyopneumoniae a las 2, 4, 6 y 8 semanas tras la entrada (spe) en la adaptación, (B) dos dosis de vacuna a las 2 y 6, y dos inyecciones de solución salina tamponada con fosfato (PBS) a las 4 y 8 spe, y (C) cuatro dosis de PBS a los mismos tiempos. Los grupos vacunados (A y B) mostraron una proporción significativamente más baja de nulíparas excretoras y niveles de anticuerpos más elevados en comparación con el grupo no vacunado. No se encontraron diferencias significativas entre los protocolos de vacunación con cuatro o dos dosis en términos de excreción y niveles de anticuerpos Respecto a los lechones al destete, todos fueron negativos a M. hyopneumoniae por PCR en tiempo real, independientemente del programa de vacunación administrado a sus madres. Por otro lado, la proporción de lechones seropositivos y los niveles de anticuerpos fueron mayores en los lechones provenientes de los grupos vacunados. Este estudio demostró por primera vez que la vacunación de la reposición frente a M. hyopneumoniae puede ser una herramienta eficaz para reducir la presión de infección y la variabilidad de M. hyopneumoniae en lotes de reposición, así como proporcionar una inmunidad humoral a largo plazo para la reposición y sus lechones. El tercer estudio de esta Tesis tuvo como objetivo evaluar la variabilidad genética de M. hyopneumoniae en cerdos no vacunados y vacunados que presentaban lesiones pulmonares asociadas a M. hyopneumoniae en los mataderos. Asimismo, se evaluó la variabilidad genética de las vacunas comerciales frente a M. hyopneumoniae utilizadas en las granjas vacunadas. Para lograr este objetivo, se seleccionaron diez granjas de cerdos de engorde vacunadas y diez no vacunadas, positivas a M. hyopneumoniae. En el matadero, se evaluaron las lesiones pulmonares compatibles con M. hyopneumoniae de un lote por granja y se recogieron muestras de los tres pulmones con la lesión más extensa. Las muestras positivas a M. hyopneumoniae por PCR se genotiparon contando el número variable de repeticiones en tándem (del inglés, variable number of tandem repeats) en dos (P97, P146) o cuatro genes (P97, P146, H1 y H5) y se les asignó un perfil de tipificación (TP) de M. hyopneumoniae. Se detectó una elevada variabilidad entre granjas, mientras que la variabilidad dentro de las granjas fue limitada usando dos o cuatro genes. Curiosamente, Cuanto mayor fue el número de genes estudiados, mayor variabilidad. No obstante, se detectó un TP por pulmón y los TPs detectados en cerdos de granjas vacunadas fueron diferentes de la cepa vacunal utilizada en la granja.

The present PhD Thesis consisted of three studies. The first study sought to identify the current gilt acclimation strategies against M. hyopneumoniae performed in European pig farms. To reach that goal, a questionnaire focused on different features of the recipient herd, incoming replacements and acclimation process, was designed. Obtained results indicated that the most common strategy used for M. hyopneumoniae gilt acclimation was vaccination based on multiple doses programs. However, the effect of such process was unknown. In order to know the effect of vaccination against M. hyopneumoniae during the acclimation period in gilts and their piglets, different gilt vaccination schedules were evaluated in the second study of this Thesis. One hundred-eighty gilts were distributed according to the vaccination program into three groups: (A) four doses of a commercial vaccine against M. hyopneumoniae at 2, 4, 6 and 8 weeks post entry (wpe) into acclimation unit, (B) two vaccine doses at 2 and 6, and two doses of phosphate-buffered saline (PBS) at 4 and 8 wpe, and (C) four doses of PBS at the same time points. Vaccinated groups (A and B) showed significantly lower proportion of shedding gilts and higher levels of antibodies compared to the non-vaccinated group after acclimation. However, no significant differences in terms of shedding or levels of antibodies were found between vaccination programs with four or two doses. Sampled piglets at weaning were M. hyopneumoniae negative by real time PCR (rt-PCR) independently of gilt vaccination program administered. In contrast, the proportion of seropositive piglets and levels of antibodies were higher in those coming from vaccinated groups. The present work represents the first attempt to demonstrate that gilt vaccination against M. hyopneumoniae can be an effective tool to reduce the infectious pressure and bacterium variability into replacement batches, as well as provide a long-term humoral immunity to gilts and their offspring. The third study aimed to evaluate the M. hyopneumoniae genetic variability in non-vaccinated and vaccinated pigs showing M. hyopneumoniae-like lung lesions at slaughterhouses, as well as in the vaccines used in each vaccinated farm. To achieve this objective, ten vaccinated and ten non-vaccinated fattening farms positive to M. hyopneumoniae were selected. At slaughterhouse, M. hyopneumoniae-like lung lesions from one batch were scored and three lungs showing the most extensive lesion were collected per batch. Positive samples were genotyped by counting the variable number of tandem repeats of two (P97, P146) or four loci (P97, P146, H1 and H5), and a M. hyopneumoniae typing profile (TP) was assigned. High inter- and limited intra-farm M. hyopneumoniae genetic variability among non-vaccinated and vaccinated fattening farms in Spain using two and four loci. Interestingly, the higher the number of tested loci, the higher the variability. Despite this, only one TP was detected per sample and the TPs detected in pigs from vaccinated farms were different from the strain of the corresponding vaccine used. Furthermore, this study provides novel and interesting data for future discussion regarding the influence of the number of loci tested on the M. hyopneumoniae genetic variability.