Состояние естественной резистентности и иммунологической реактивности у новорожденных телят при колибактериозе

Государственный Аграрный Университет Молдовы

На правах рукописи

ЖOCAH Николай Степанович

УДК 619:619. 98-092:636.2-053.2

СОСТОЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ И ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ У НОВОРОЖДЕННЫХ ТЕЛЯТ ПРИ КОЛИБАКТЕРИОЗЕ

16.00.03 – ветеринарная микробиология и вирусология

Диссертация

на соискание ученной степени доктора ветеринарных наук

Научный консультант – Скутару Иван Гаврилович, доктор-хабилитат ветеринарных наук, профессор

Кишинев 1998

 

Содержание:

Список условных сокращений……………………………6

ВВЕДЕНИЕ....................................................................... 7

РАЗДЕЛ I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...................................... 17

1.1. Краткие сведения о колибактериозе телят........... 17

1.2. Специфическая иммунологическая реактивность телят в постнатальный период....................................... 43

1.3. Неспецифическая иммунологическая реактивность новорожденных телят......................................... 53

1.4. Получение и применение лактоглобулинов.......... 57

заключение................................................................ 64

РАЗДЕЛ 2 РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 66

2.1. Материалы и методы исследований..................... 66

2.2. Изучение специфической иммунологической реактивности телят в постнатальный период...... 89

2.2.1. Уровень иммуноглобулинов в сыворотке крови телят до приема молозива и через 24ч после рождения и взаимосвязь между концентрацией иммуноглобулинов и проявлением синдрома нарушения пищеварения. 90

2.2.2. Количественная характеристика абсорбции колостральных иммуноглобулинов новорожденными телятами. ....................................................... 94

2.2.3. Уровень колостральных иммуноглобулинов в сыворотке крови новорожденных телят через 6, 24 и 48 ч после рождения...................................................... 100

2.2.4. Количественное определение колостральных иммуноглобулинов в сыворотке крови и в фецес неонатальных телят....................................... 102

2.2.5. Концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови и секрете молочной железы коров...................... 103

2.2.6. Содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови коров и новорожденных телят........................ 105

2.2.7. Уровень антител против О-антигенов Е. coli в нормальном коровьем молозиве, молоке и сыворотке крови новорожденных телят........................... 110

2.2.8. Уровень антител против К-антигенов Е. coli в нормальном коровьем молозиве, молоке и в сыворотке крови новорожденных телят........................... 120

2.2.9. Протективный механизм молозива при колибактериозе новорожденных телят..................................... 131

2.2.10. Факторы, влияющие на выживание новорожденных телят............................................................ 134

2.2.11. Клиническая оценка эффективности вакцинации коров для профилактики колибактериоза телят......... 137

ВЫВОДЫ....................................................................... 145

РАЗДЕЛ 3 ИЗУЧЕНИЕ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ НОВОРОЖДЕННЫХ ТЕЛяТ........................................................................... 147

3.1. Биохимический анализ крови новорожденных телят. 147

3.2. Коррекция кислотно-основного баланса при диареи неонатальных телят......................................... 154

3.3. Изменение фагоцитарныхных показателей у новорожденных телят в зависимости от клинического статуса............................................................ 158

3.4. Бактерицидная активность сыворотки крови новорожденных телят....................................... 171

3.5. Комплементарная активность сыворотки крови новорожденных телят....................................... 178

3.6. Лизоцимная активность сыворотки крови......... 184

3.7. Пропердиновая активность сыворотки крови..... 189

ВЫВОДЫ....................................................................... 193

РАЗДЕЛ 4 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ КОЛИБАКТЕРИОЗЕ НОВОРОЖДЕННЫХ ТЕЛЯТ... 194

4.1. Эффективность применения колостральной сыворотки и лактоглобулина для коррекции иммунодефицита неонатальных телят......................................... 194

4.2. Эффективность лактоглобулина и ретинола применяемых с целью коррекции иммунодефицита новорожденных телят................................................................ 198

4.3. Применение хлорпромазина и Т-активина для лечения телят, больных колибактериозом....................... 203

ВЫВОДЫ....................................................................... 209

5. Обсуждение результатов исследований..... 210

6. ВЫВОДЫ................................................................... 222

7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ........................... 228

СПИСОК условных сокращений

агт – агглютинационный тест

ант – антиглобулиновый тест

атф – аденозинтрифосфат

днк – дезоксирибонуклеиновая кислота

мпа – мясо-пептонный агар

мпб – мясо-пептонный бульон

мппб – мясо-пептонный печоночный бульон

ра – реакция аглютинации

рнк – рибонуклеиновая кислота

рн – отрицательный логарифм концентрации водородных ионов

сда – синдром дефицита антител

tl – термолабильная фракция E. coli

ts – термостабильная фракция E. coli

фэк-м – фотоэлектрокаллориметр

цамф – циклический 3’5’ - аденозинмонофосфат

ВВЕДЕНИЕ

Успешное развитие животноводства во многом зависит от направленного выращивания молодняка, сочетающего высокую продуктивность с устойчивостью организма к заболеваниям.

Результаты многочисленных исследований состояния естественной резистентности организма сельскохозяйственных животных свидетельствует о том, что защитные силы являются динамичным показателем, и определяется как генетическими особенностями организма, так и воздействием различных факторов окружающей среды. Это обстоятельство позволяет направленно влиять на формирование и проявление защитных сил организма. Обеспечение животным благоприятных условий содержания, максимально отвечающих биологическим особенностям организма, сложившимся в процессе эволюционного развития, способствует более быстрому формированию и лучшему проявлению его защитных сил. Вместе с тем, неблагоприятное воздействие окружающей среды приводит к ослаблению устойчивости организма, защитные силы его проявляются недостаточно, что усиливает опасность возникновения и распространения инфекционных заболеваний. Следовательно, инфекционные болезни могут возникнуть только в результате нарушения нормальной реактивности, ослабления защитных свойств организма.

На фоне нарушения нормальной реактивности и ослабления защитных свойств организма возникают массовые желудочно-кишечные заболевания новорожденных животных, особенно телят. Среди них, колибактериоз телят относится к числу наиболее широко распространенных инфекционных болезней молодняка и регистрируется во всех развитых странах мира, в том числе в хозяйствах Республики Молдова.

Вследствие этого, актуальность изучения данного заболевания стала не меньшей, а наоборот возросла. Это связано с резистентностью энтеротоксических штаммов Е. coli к большинству доступных химиотерапевтических средств. Данная резистентность имеет внехромосомальный характер, она детерминируется плазмидами (R) и в связи с этим постепенно охватывает все большее число штаммов энтеротоксических и определяется, как «заразная комплексная резистентность к антибиотикам». Кроме того, продуцируемые эшерихиями экзо- эндо- и энтеротоксин способны воздействовать самостоятельно, что затрудняет использование средств специфической защиты и профилактики. Очень сложное многогранное и далеко не изученное воздействие возбудителя на иммунную систему организма хозяина приводящее к крайне низкой его сопротивляемости.

Биологическая активность энтеротоксинов проявляется в виде нарушения равновесия между процессами секреции электролитов в кишечнике. Колонизация энтеротоксических штаммов Е. coli посредством специфических фимбрий в энтероциты, дает возможность проникновения в них молекул энтеротоксинов, которые нарушают состояние равновесия между объемами электролитов, перемещаемых из кровеносных сосудов в кишечник и в обратном направлении, это же равновесие является результатом роста секреции жидкостей эпителием кишечных крипт и торможения их резорбции клетками эпителия кишечных ворсинок.

Таким образом, вследствие продуцирования кишечной палочкой (Е. coli) энтеротоксина происходит стимуляция аденилаткиназы энтероцитов, что вызывает трансформацию АТФ в циклический 3’,5’-аденозинмонофосфат (АМФ). Одновременно изменяется функция энтероцитов, которые вместо абсорбции питательных веществ, элиминируют свободную воду и минеральные вещества из клетки в кишечник, что приводит к резкому обезвоживанию и деструктивным изменениям ворсинок эпителия [E. Salajka, 1980]. Следовательно, колонизация слизистой кишечника патогенными Е. coli имеет основное значение для развития болезни. Смертельные исходы в ходе острой формы колибактериоза у новорожденных телят являются следствием существенных нарушений электролитного равновесия и дегидратации.

Актуальность темы. Снижение заболеваемости и предупреждение гибели народившегося молодняка является одной из главных задач, стоящих перед ветеринарной наукой и практикой.

Одной из главных причин, тормозящих полное сохранение нарождающегося молодняка — массовые желудочно-кишечные заболевания новорожденных животных, особенно телят. Эти заболевания имеют широкое распространение, наносят значительный экономический ущерб и вызывают большой отход телят, который составляет в странах мира от 3,1 до 31,0 %, а в бывшем СССР средний отход среди заболевших телят за ряд лет составил 18-21 % [Г. В. Гнатенко, 1968; Л. К. Волынец, 1975; А. В. Драгомир, Е. А. Драгомир, A.Ф. Карышева, Ф. В. Спатарь, 1985; А. А. Гутковский, 1989; Ю. С. Кабанков, С. Ф. Армашу, 1991].

Среди заболеваний новорожденных телят колибактериоз занимает одно из ведущих мест. Он относится к числу острых заболеваний, чаще всего протекающее с признаками диареи, интоксикации, септицемии, расстройства сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. В возникновении, развитии и исходе заболевания реактивность организма играет первостепенную роль [С. Н. Преображенский, Н. И. Блинов, Н. В. Ершова, Г. В. Вышинский, 1974; И. М. Архангельский, 1976; В. С. Бузлама, С. М. Сулейманов, В. Н. Долгополов, Н. Н. Коновалов, М. Н. Рецкий, И. С. Толкачев, 1978; П. А. Емельяненко, 1979; Э. С. Коган, 1981; В. Я. Мозгис, 1982; В. М. Асламов, 1983; М. А. Костына, 1984; R. Morar, 1985; А. Н. Голиков, 1989; И. М. Карпуть, А. Г. Ульянов, 1990; Е. А. Маринин, Т. Т. Ворошилова, 1993; П. П. Игнатьев, Г. Ч. Бондаренко, 1994; T. E. Besser, C. C. Gay, 1994; A. S. Sheikh, P. S. Bradford, S. C. James, B. Patricia, B. F. Thomas, H. Richard, D. Gregore, D. R. Lin, W. Bert, 1995; Д. Н. Масюк, 1997].

Защитные силы животных являются основными показателями, обеспечивающими устойчивость организма новорожденных телят к факторам внешней среды и их тестирование позволяет определять иммунный статус.

Неблагоприятное воздействие окружающей среды приводит к ослаблению устойчивости организма и усиливает опасность возникновения и распространения различных заболеваний, в том числе инфекционных. В связи с этим академик А. А. Богомолов отмечал, что инфекционные болезни могут возникнуть только в результате нарушений нормальной реактивности, ослабления защитных свойств организма [С. И. Плященко, В. Т. Сидоров, А. Ф. Трофимов, 1990].

Несмотря на то, что в профилактике колибактериоза телят достигнуты определенные успехи, однако эта проблема еще далеко от своего полного решения. Лекарственные препараты, используемые с этой целью, не вызывают коррекцию иммунного статуса. Кроме того, реализация существующих способов профилактики колибактериоза телят затруднена из‑за отсутствия экспресс-индикации К-антител в колостральной сыворотке коров.

Изучение иммунологической реактивности организма новорожденных телят, таким образом, приобретает актуальное значение для понимания патогенеза заболевания, для рациональной патогенетической терапии.

Связь работы с научными программами. Тема диссертационной работы была частью проблемы ветеринарной медицины Республики Молдова «Разработка методов и средств профилактики и борьбы с болезнями животных».

Цель работы. Цель работы состоит в экспериментальном и теоретическом обосновании неспецифической и специфической реактивности новорожденных телят при колибактериозе, разработке иммунологически обоснованных рациональных способов коррекции иммунного статуса и ингибирования циклического аденозинмонофосфата (сАМР) посредством «анти-секреторного фактора».

Для реализации данной цели мы поставили следующие задачи:

1.  Определить уровень антител против О- и К-антигенов Е. coli в нормальном коровьем молозиве, молоке и в сыворотке крови новорожденных телят.

2.  Изучить количественную характеристику абсорбции колостральных иммуноглобулинов классов G, М и А новорожденными телятами.

3.  Выявить роль кислотно-основного баланса в течение инфекционного процесса при колибактериоза телят.

4.  Установить величину взаимосвязи между показателями неспецифической реактивности; (фагоцитарная реакция, бактерицидная, лизоцимная, комплементарная и пропердиновая активность) у здоровых, больных и павших новорожденных телят.

5.  Разработать способы коррекции иммунного статуса новорожденных телят и ингибирования циклического аденозинмонофосфата (сАМР) посредством «антисекреторного фактора».

Научная новизна полученных результатов.

Новизна работы заключается в том, что впервые к изучению заболевания колибактериоза телят проявлен новый, комплексный подход. В результате комплексно проведенных исследований изучена специфическая и неспецифическая реактивность организма новорожденных телят.

Впервые изучен уровень антител против К-антигенов в нормальном коровьем молозиве, молоке и в сыворотке крови новорожденных телят.

Доказано, что клинический статус новорожденных телят находится в прямой зависимости от сывороточной концентрации иммунных глобулинов и их катаболической эффективности, увеличение уровня иммуноглобулинов М и А в сыворотке крови клинически здоровых животных в среднем в 5,7 и 3,4 раза, по сравнению с павшими указывает на их защитную функцию. Выявлено нарушение кислотно-щелочного равновесия при диареи неонатальных телят. Доказано, что сопутствующими ацидозу были отклонения в уровнях сывороточных хлоридов натрия, кальция и калия. Применение электролитного раствора корректировало указанные аномалии.

Установлена взаимосвязь между фагоцитарными показателями и бактерицидной активностью сыворотки крови, между фагоцитарной активностью и уровнем пропердина, между уровнем пропердина и лизоцимной активностью, между уровнем комплемента и фагоцитарной активностью у здоровых, больных и павших телят.

Обоснованы и испытаны лекарственные препараты, корректирующие иммунный статус новорожденных телят и ингибирующие циклический аденозинмонофосфат (сАМР) посредством «анти-секреторного фактора».

Практическая значимость полученных результатов. На основании результатов исследований определен уровень антител против О- и К-антигенов Е. coli. Изучена количественная характеристика абсорбции колостральных иммуноглобулинов новорожденными телятами.

Материалы дают информацию о содержании иммуноглобулинов G, M и А в сыворотке крови и в фекалиях телят больных колибактериозом, а также об экспресс методах для определения иммунного статуса новорожденных телят.

Для коррекции иммунного статуса испытан лактоглобулин совместно с ретинолом. Испытан хлорпромазин совместно с Т-активином для ингибирования циклического аденозинмонофосфата.

Результаты исследований позволяют дать теоретически обоснованные рекомендации по коррекции специфической реактивности организма новорожденных телят, для понимания патогенеза заболевания и для рациональной патогенетической терапии, так как в возникновении, развитии и исходе заболевания реактивность организма играет первостепенную роль.

Основные результаты исследований используются в учебной и научно-исследовательской работе и в практической деятельности ветеринарных специалистов хозяйств Республики Молдова.

Для ветеринарной наук и практики предложены:

I.     Методические рекомендации по применению колостральной сыворотки и лактоглобулина для коррекции иммунодефицита неонатальных телят. Одобрены научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Молдова. Изданы: Молдагроинформреклама, Кишинев, 1992.

II.    Методические рекомендации – Экспресс-метод индикации антиген-агглютининов против К-антигена Е. coli в колостральной сыворотке коров и в сыворотке крови новорожденных телят. Одобрены Научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства и продовольствия республики Молдова, Кишинев, 1994.

Разработаны способы:

I.     Коррекция иммунодефицита неонатальных телят. (Brevet de invenţie, n 345), Republica Moldova.

II.    Лечение телят больных колибактериозом (Brevet de invenţie, nr. 409), Republica Moldova.

III.   Результаты исследований включены в тексты лекций и реализуются на лабораторно-практических занятиях со студентами ветеринарного и зооинженерного факультетов Государственного аграрного университета Республики Молдова.

Личный вклад соискателя. Автором самостоятельно выполнен весь объем экспериментальных исследований. Биохимический анализ крови проводили на венгерской лабораторной установке «Контифло».

Апробация результатов диссертации. Результаты научных исследований доложены и одобрены на состоявшемся в октябре 1972 г. в г. Москве Пленуме отделения ветеринарии ВАСХНИЛ по проблеме лечения и профилактики болезней молодняка сельскохозяйственных животных; на научной конференции профессорско-преподавательского состава Одесского сельскохозяйственного института (Одесса, 1974); на научной конференции по вопросам повышения продуктивности сельскохозяйственных животных в условиях Северного Казахстана (Целиноград, 1976), на Республиканской научной конференций профессорско-преподавательского состава и аспирантов Кишиневского сельскохозяйственного института им. М. В. Фрунзе (Кишинев 1977); на 3-х конференциях профессорско-преподавательского состава научно-исследовательской конференции Кишиневского сельскохозяйственного института (Кишинев, 1979, 1980, 1982); на Республиканской научно-производственной конференции (Кишинев, 1981); на Республиканской научно-практической конференции «Технические проблемы продовольственной программы» (Кишинев, 1984); на Всесоюзной научно-производственной конференции «Вопросы интенсификации и научно-обоснованного ветеринарного обслуживания промышленного животноводства» (Кишинев, 1987); на заседаниях Ученого совета ветеринарного факультета Государственного аграрного университета Республики Молдова. (1988-1998 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 37 работ в трудах ВАСХНИЛ, межвузовских сборниках и республиканских изданиях, в том числе 2 учебника (учебные пособия), 1 монография, 29 научных статей, 2 патента, 1 рацпредложение, 2 методические рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 229 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложения. Работа содержит 88 таблиц и 11 рисунков. Список литературы включает 410 источников, в том числе 212 иностранных.

РАЗДЕЛ I  ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Краткие сведения о колибактериозе телят

1.1.1. Историческая справка. Учение о роли в патологии новорожденных телят кишечных палочек (Bact. сoli, позже названной Eschеrichia coli, 1939), обнаруженных Обихом [C. О. Jensen, 1897], а позже Эшерихом [Th. Escherich, 1885] прошло длительную историю становления.

Морские свинки и кролики после заражения кишечной палочкой погибали через несколько часов, а иногда через 2 дня, при наличии сильного поноса и повышенной температуры [Th. Escherich, 1885]. Болезнетворное действие микроба проявлялось как при интраперитонеальном, так и при подкожном заражении.

Датский ученый C. O. Jensen, 1897 первый обратил внимание на кишечную палочку как на возбудителя поносов у новорожденных животных. Его исследования позволили предположить об аналогичной причине диспепсических расстройств у детей.

По данным многочисленных исследователей среди массовых желудочно-кишечных заболеваний новорожденных телят значительный удельный вес занимают инфекционные заболевания, из которых наибольшее распространение имеет коли-инфекция [П. Алтухов, 1904; М. К. Апалев, 1908; Th. Smith, M. L. Orcutt, 1925; Ф. Гутира, И. Марек, Р. Маннингер, И. Мочи, 1961; Т. П. Руденко, 1963; О. С. Андреева, 1966; Д. Келмен, 1967; Е. П. Чиркова, 1968; Я. Е. Коляков, С. С. Гительсон, Л. С. Каврук, 1970; Л. Н. Головнев, 1970; S. Craven, 1970; C. C. Gaу, 1971; H. Feу, 1972; T. Gossling, K. A. Mckaу, 1974; H. W. Moon, 1974; S. D. Acres, C. J. Laing, O. M. Radostis, 1975; А. В. Голиков, А. С. Вовк, А. Т. Марчук, В. Т. Ширяева, 1976; J. Tyler, 1976; Л. К. Волынец, 1978; Г. Пашкявичус, 1978; Я. Е. Коляков, 1978; Ю. В. Алексеев, 1979; J. E. C. Bellamу, S. D. Acres, 1979; J. Hutchinoson, 1979; H. W. Smith, M. B. Huggins, 1979; E. Salajka, 1980; М. А. Сидоров, 1981; H. Feу, 1981; Дж. Х. Б. Рой, 1982; C. C. Gaу, S. M. Parish, T. C. McGuire, 1982; В. А. Аликаев, В. В. Матюшин, 1983; Г. В. Гнатенко, Л. Т. Тупица, 1984; М. А. Сидоров, 1984; В. А. Гушул, Л. А. Афанасьев, Т. П. Мантрова, 1984; M. E. Amstutz, 1985; J. A. Morris, W. J. Sojka, 1985; В. Г. Зароза, 1985; И. И. Фельдман, 1985; Я. Антал, Р. Благо, Я. Булла, 1986; В. И. Девликамов, М. А. Сидоров, 1986; L. Okerman, 1987; M. M. Levine, 1987; К. С. Ливанов, 1988; Г. Л. Дворкин, 1989; З. М. Бедоева, 1990; В. Г. Зароза, 1991; В. А. Ушкалов, 1992; Г. К. Волков, В. Д. Баранников, 1997; ].

1.1.2. Возбудитель болезни. Изучение энтеропатогенной роли кишечной палочки для человека и животных начинается сразу же после открытия ее Обихом Цит. по Jensen C. O., (1897), позже Эшерихом [Th. Escherich, 1885] и, особенно Иенсеном [C. O. Jensen, 1897].

В 1897 году C. O. Jensen, 1897 отметил, что в органах и кишечнике телят, павших от кровавого поноса, находится большое количество микробов подобных тем, которые были открыты Эшерихом. Иенсен установил, что достаточно новорожденному теленку дать вместе с молоком 5-6 мл бульонной культуры Е. coli, выделенной из трупов телят, павших от поноса, чтобы вызвать смертельную болезнь.

Возможность эндогенного возникновения колибациллеза у телят путем скармливания им креолина, пиоктанина и формалина, вызывавших у телят острый энтерит и последующее проникновение Е. coli в общий кроваток экспериментально подтвердил C. O. Jensen, 1905. Из органов павших в этих случаях животных выделяли бактерии кишечной палочки, способные вызвать заболевание при пероральной даче их здоровым телятам без введения раздражающих веществ. На этом основании Иенсен считал, что дизентерию, «белый понос», может вызвать любая кишечная палочка, если по каким либо причинам резко снижается резистентность организма новорожденного. Иенсен первый приготовил вначале моно валентную сыворотку а затем поливалентную гипериммунную колисыворотку и с успехом ее применил для профилактики «белого поноса».

Мнение Иенсена разделяли и русские исследователи [П. Алтухов, 1904; М. К. Апалев, 1908].

Иенсен указывал, что гибель новорожденных телят, может быть как в результате септической формы колибациллеза, так и в результате тяжелого гастроэнтерита с явлениями интоксикации, без проникновения возбудителя в кровяное русло. Автор не обнаружил различия в культурально-биохимических свойствах у штаммов, выделенных от поносящих телят, и штаммов, выделанных от здоровых животных того же возраста.

Количественные и качественные соотношение разных серогрупп Е. coli в содержимом кишечника мало чем различаются у больных и здоровых телят [W. J. Sojka, 1971].

В настоящее время для дифференциации энтеропатогенных штаммов и непатогенных используют классический тест на изолированных петлях кишечника кролика, поросенка, теленка [E. Salajka, 1980].

В последнее время опубликовано значительное количество работ, в которых подробно дается характеристика купьтурально-морфологических и биохимических свойств Е. coli выделенных от новорожденных телят, как больных, так и здоровых [C. O. Jensen, 1897; О. С. Андреева, 1966; Е. П. Чиркова, 1968; А. Ф. Пилуй, В. А. Ленькова, В. В. Медведьев, 1974; L. L. Myers, P. A. Guinee, 1976; Я. Е. Коляков, 1978; Л. К. Волынец, 1978; J. Hutchinson, 1979; М. А. Сидоров, 1980; S. Tzipori, 1981; H. Brade, C. Galanos, 1983; И. И. Тарасов, 1984; Б. М. Анохин, 1985; А. В. Драгомир., Е. А. Драгомир., А. Ф. Карышева, Ф. В. Спатарь,1985; И. И. Фельдман, 1985; В. Тилга, Н. Кампус, 1986; У. Риихикоски, 1986; H. W. Ewing, 1986; М. А. Сидоров, 1987; Н. А. Соколова, О. А. Полякова, Н. И. Евглевская, 1987; К. С. Ливанов, 1988; I. Blanco, E. A. Gonzalez, S. Garcia, 1988; Н. Н. Жосан, 1989; А. А. Гутковский, 1989; B. H. Janke, D. H. Francis, J. E. Collins, 1990; В. Г. Зароза, 1991; Ю. С. Кабанков, С. Ф. Армашу, 1991; G. Galiero, M. Palladino, O. Lai, C. G. Goffredi, 1995; А. В. Куликовский, А. Н. Панин, В. В. Соснина, 1997].

Согласно последним международным классификациям кишечных бактерий (9-ое издание определителя бактерий Берги) род Escherichia представлен одним видом Escherichia coli, который в свою очередь делится на серо-ферментативные типы.

Е. coli представляет собой бактерию или кокобактерию размером 1-4 мкм/0,4-0,6 мкм. Под влиянием внешних факторов эшерихии трансформируются в нитевидные формы длиной до 8-10 мкм. Спор не образуют. Перитрихи, но некоторые штаммы не имеют жгутиков (атрихи). Под воздействием антибиотиков и других факторов образуются гранулярные формы (L-форма), представленные сферическими элементами различной величины (5-20 мкм). Большинство серотипов, изолированных от здоровых животных не образуют капсулу. Изолированные серотипы от больных животных могут быть как капсулообразующими (серотипы 08, 09 и 0101), так и не образующими капсулу.

Красятся всеми анилиновыми красками. Грам-негативные.

Е. coli обладают ресничками (пили), которые представляют рецепторы, посредством которых происходит абсорбция на бактериальной клетке РНК-содержащих фагов, а также осуществляется проникновение РНК фага в микробную клетку. В процессе конъюгации через реснички (пили), выполняющие роль коньюгационного мостика (канала) происходит передача ДНК от клетки донора к клетке реципиенту. Фимбрии (реснички, пили) обладают адгезивными свойствами с помощью которых эшерихии прикрепляются на эпителиальных клетках пищеварительного тракта.

Способность Е. coli образовывать фимбриальные адгезины определяют в капельной РА с моноспецифическими антиадгезивными сыворотками К99, F41, Аtt25, 987Р, К88ав, К88ас, К88аd [О.А. Полякова, Н. И. Евглевская, Н. А. Соколова, 1986; Ю. А. Маллахов, О. А. Тугаринов, М. К. Пирожков, Т. И. Исхакова, 1993].

Е. coli ‑ аэроб или факультативный анаэроб. Оптимальная температура роста 37,5° С, рост и размножение бактерий может происходить в пределах 15-45° С, оптимум рН 7,0, но культивировать возможно и при значительных изменениях рН среды.

Культивируют, как на обычных (МПБ, МПА), так и на дифференцнально-днагностических средах (Эндо, Левина). В МПБ рост эшерихий характеризуется равномерным помутнением среды без осадка или с образованием незначительного осадка легко разбивающегося при встряхивании. В старых культурах образуется иногда пристеночное кольцо и очень редко пленка. Форму «R» бактерий продуцируют культуры образующие, осадок, а МПБ остается почти прозрачным.

На МПА форма «S» бактерий образуют округлые колонии, слегка выпуклые, непрозрачные с ровными краями. Форма «R» представлена сухими колониями, сплющенными, плотно прилегающими к среде с неровными краями. Размер колоний варьирует в пределах 2-10 мм.

На среде Эндо кишечная палочка растет в виде малиново-красных колоний с металлическим блеском или без него, а на среде Левина (агар с эозином и метиленовой синькой) в виде темно-фиолетовых или черных колоний.

Кишечная палочка не требовательна к питательной среде и способна размножаться даже в изотоническом растворе хлорида натрия [Я. Е. Коляков, С. С. Гительсон, Л. С. Каврук, 1990].

1.1.3. Биохимические свойства. Одним из ведущих дифференциальных признаков кишечной палочки, отличающих ее от бактерий других родов семейства Enterobacteracea является сбраживание лактозы с образованием кислота и газа [И. В. Голубева, 1985].

Кишечная палочка способна ферментировать многие сахара и многоатомные спирты, глюкозу, маннит, дульцит, сахарозу, арабинозу и др., но, как правило, не изменяет адонита и инозита. При сбраживании углеводов образуется пируват, превращающийся в молочную, уксусную и муравьиную кислоты. Глюкоза, лактоза, маннит сбраживаются с образованием кислоты и газа. Сахароза и дульцит ферментируются непостоянно.

Кишечная палочка не усваивает цитраты, не разжижает желатину, выделяет индол и не образует сероводород, дает положительную реакцию с метилротом и отрицательную Фогес-Проскауэра (не образует ацетилметилкарбинол), редуцирует нитраты в нитриты, непостоянно декарбоксилирует лизин и орнитин. Она не обладает фенилаланиндезаминазой и цитохромоксидазой, являющейся окислительным ферментом. Не растет на средах с цианистым калием [H. Fey, 1972; А. А. Гутковский, Г. Л. Дворкин, 1989; В. Г. Зароза, 1991; Ю. С. Кабанков, С. Ф. Армашу, 1991].

1.1.4. Антигенная структура. Дифференциация патогенных Е. coli от непатогенных стало возможным благодаря детальному изучению антигенной структуры бактерий рода Escherihia [Th. Smith, M. L. Orcutt, 1925; H. Knipschildt, 1945; F. Kaufman, 1966; H. Fey, 1972; G. Orskov, F. Orskov, 1984; А. А. Гутковский, Г. Л. Дворкин, 1989; Ю. С. Кабанков, С. Ф. Армашу, 1991].

В 1948 году была опубликована первая классификация Кауфмана-Книпшильдта-Вэлна, которая послужила основанием к международной классификации. [H. Fey, 1972].

Е. coli имеет сложную антигенную структуру. Различают соматический О-антиген, поверхностный (оболочечный) К-антиген и жгутиковый Н-антиген [H. Knipschildt, 1945; F. Kaufman, 1966; H. Fey, 1972; G. Orskov, F. Orskov, 1984].

В настоящее время по О-антигену эшерихии подразделяются на 180 серогрупп, по К-антигену на 104 и по Н-антигену на 56 серогрупп. Установлено 18 фимбриальных адгезинов (пили-антигены) [В.Г.Зароза, 1988, 1991].

Соматический О-антиген Е. coli термостабильный, резистентный к нагреванию при 100° С в течении 2,5 ч. Он представляет собой полисахариднопротеинолипидный комплекс.

К-антиген имеет полисахаридную природу и состоит из трех компонентов, обозначенных буквами L, В, А. Для типизации культуры по О-антигену ее прогревают при температуре от 100 до 121°С. L- и В-антигены обладают сходной термостабильностью. Антигенная способность штамма, обладающего В-антигеном не полностью разрушается при нагревании при 100° С в течение 2,5 ч. Более строгая дифференцнация между L- и В-антигенами происходит, когда культуру нагревают при 121°С. А-антиген сохраняет агглютинабильные и антигенные свойства после нагревания культуры при 100° С, но эти свойства утрачиваются при 121° С, через 2,5 ч. [Я. Е. Коляков, С. С. Гительсон, Л. С. Каврук, 1970; H. Fey, 1972; А. А. Гутковский, Г. Л. Дворкин, 1989; В. Г. Зароза, 1991]

Штамм Е. coli может обладать более чем одним типом К-антигена [G. Orskov, F. Orskov, 1984].

Жгутиковый Н-антиген термолабильный, обладает антигенными и агглютиногенными свойствами при нагревании до 60°С, эти свойства утрачиваются при 100° С. Химический состав антигена-Н белковой природы [Th. Smith, M. L. Orcutt, 1925].

Адгезивные антигены Е. coli имеют первостепенное, значение, поскольку они позволяют микроорганизмам конкурировать с бактериями коменсалами при паразитировании в организме животных.

Известно 7 типов специфических адгезивных антигенов: К99, К88, 987Р, СFА1, СFА2 и F7, Аtt25 [В. Г. Зароза, 1988; А. Н. Головко, 1997].

Адгезивный антиген К99 впервые описан в 1975 г. он характерен для кишечных палочек, энтеропатогенных для телят и ягнят, по некоторым сообщениям и для поросят, жеребят, козлят [F. Orskov, G. Orskov, H. W. Smith, W. J. Sojka, 1975; S. Tzipori, 1981].

В адгезивном антигене К99 в зависимости от иммунофоретической активности его фракций различают анионный и катионный компоненты. Первый содержится только в серотипах Е. coli О9, О101, а второй в серотипах Е. coli О8, О9, О20, О64, О101. Серотипы Е. coli с анионным компонентом вызывает агглютинацию эритроцитов овец, морских свинок и лошадей, а с катионным компонентом только эритроцитов лошадей.

При заболевании телят диареей Е. coli К99 обычно заселяют медиальный и каудальный сегменты тонкого кишечника. Энтеротоксигенные Е. coli с этим антигеном обычно вызывают диарею у 1-2-дневных телят и 1-4-дневных ягнят [H. W. Moon, S. C. Whipp, S. M. Skartvedt, 1976].

Адгезивный антиген К88 впервые описан в 1961г. По иммунофоретической подвижности адгезивный антиген К88 имеет три варианта: К88ав, К88ас и К88ад. [C. J. Murray, 1987].

Е. coli с адгезивным антигеном К88 вызывает в 71% случаев диарею у новорожденных поросят. [J. A. Morris, W. J. Sojka, 1985].

Адгезивные антигены 987Р и F41 впервые описаны в 1977г. и в настоящее время признаны энтеротоксигенными для поросят [B. Nagy, Gy. Nagy, 1982]. Характерная особенность культур Е. coli с адгезивпым антигеном 987Р ‑ отсутствие способности агглютинировать эритроциты. Этот антиген не сочетается с К88, обладает более выраженными, чем К88 колонизирующими и адгезивными свойствами и встречается иногда у телят. Адгезивный антиген F41 в отдельных случаях у Е. coli может сочетаться с адгезивным антигеном К99 [J. A. Morris, W. J. Sojka, 1985].

Адгезивные антигены СFА1, СFА2, и F7 впервые описаны в 1975 (СFА1, СFА2) и в 1980 ‑ F7 .Все эти антигены характерны для кишечных палочек, энтеротоксигенных для человека. Данные типы адгезивных антигенов термолабильны, обладают выраженной специфичностью, агглютинируют у человека эритроциты крови группы А [S. Tzipori, 1981].

Адгезивные антигены Е. coli закодированы в плазмидах, которые относятся к молекулам ДНК (независимо от хромосомы бактериальной клетки) и обладают способностью к репликации. При скрещивании бактерий-доноров с другими реципиентами плазмиды легко им передаются т.е. обладают трансмиссивностью [М. А. Сидоров, М. А. Соколова, 1982; J. A. Morris, W. J. Sojka, 1985].

Взаимосвязь адгезивных и соматических антигенов. При диареи телят энтеротоксигенные Е. coli с адгезивным антигеном К99 в 47 % случаев относятся к О-группе 101, а в остальных случаях к О-группам 64, 8, 9, 20. При холероподобных заболеваниях детей у энтеротоксигенных Е. coli адгезивный антиген СFА1 коррелирует с соматическим антигеном 78, а антиген СFА2 с О-группами 6 и 8 [B. Nagy, Gy. Nagy, 1982]. При диареи поросят энтеротоксигенные Е. coli с адгезивным антигенами К88, 987Р, К99 присутствуют у Е. coli О-групп 9, 20, 141, 101, 149, причем Е. coli О101 чаще всего синтезируют антиген К99 [M. Awad-Masalmeh, H. W. Moon, P. L. Runnels, R. A. Schneider, 1982].

1.1.5. Токсины. Несмотря на многочисленные исследования в области изучения биологии кишечной палочки, все еще недостаточно ясно, за счет каких именно свойств патогенных серотипов Е. coli обусловливается их энтеропатогенность и способность, в отличие от непатогенных кишечных палочек, вызывать заболевания у новорожденных телят [Ю. П. Вертиев, 1987].

Поэтому изучение токсических компонентов Е. coli имеет большое значение в расшифровке патогенности кишечной палочки.

Уже вскоре после открытия кишечной палочки отдельные исследователи отличали у данного микроба наличие токсических свойств [P. H. Romer, H. Much, 1906].

На основании наблюдений при заражении культурой кишечной палочки, установлено наличие у данного микроба двух типов токсических веществ: 1) вызывающих токсикоз и 2) обусловливающих энтерит [А. И. Улендеев, В. И. Оленин, О. Г. Тихонова, 1971; И. В. Голубева, 1985; Ю. В. Езепчук, 1985].

Впервые присутствие токсина в фильтратах бульонных культур кишечной палочки было отмечено А. Г. Радзинским [Д. Э. Беленький, 1932]; Его наблюдения в дальнейшем подтвердил Д. М. L. Barber, 1978, который установил, что кишечная палочка продуцирует два токсина ‑ экзотоксин, появляющиеся в бульонной культуре уже в течение первых суток роста и эндотоксин, накапливающийся в тех же культурах позднее, в результате аутолиза микробных тел.

Токсичность суточных фильтратов бульонных культур исчезла после прогревания их при 56°С в течение 30 мин [Д. Э. Беленький, 1932]. Прогревание же «старых» фильтратов (из 20-40 суточных культур) при 56°С не приводило к потере их токсичности.

Более детальное изучение экзотоксинов Е. coli проводилось И. В. Голубевой, 1985. Автор исследовала экзотоксины в фильтратах бульонных культур 130 штаммов Е. coli. Ею были установлены различия в антигенных и иммуногенных свойствах экзо- и эндотоксинов. Величина смертельной дозы термолабильного колитоксина зависела от силы токсина каждого штамма, индивидуальной чувствительности животных и способа введения токсина. Наиболее характерные патологоанатомические изменения, вызываемые экзотоксином, автор обнаружила в нервных клетках спинного мозга.

Наличие у Е. coli экзо- и эндотоксинов было подтверждено многочисленными учеными: [В. Л. Елин, 1957; Т. П. Руденко, 1963; О. С. Андреева, 1966; K. Garson, E. Bull, 1970; А. И. Улендеев, 1971; H. Fey, 1971b; C. Wray, J. R. Thomlinson, 1972; H. Fey, 1972; J. W. Boyd, J. R. Baker, A. Leyland, 1974;Л. К. Волынец, 1975; E. T. Anderson, L. S. Young, W. L. Hewitt, 1978; Дж. Х. Б. Рой, 1982; J. Blanu, J. H. Parvu, O. Ivanciu, 1983; W. H. Ewing, 1986; А. А. Гутковский, Г. Л. Дворкин, 1989; Л. Сланина, 1989; В. А. Ушкалов, 1992].

Эндотоксины Е. coli представлены полисахаридо-липидо-протеиновым комплексом, ассоциирующимся с О-антигеном, который интегрирован в кишечную стенку и сому. Это основной токсин общий для патогенных и апатогенных грам-негативных микроорганизмов. Эндотоксиновый комплекс может быть экстрагирован из бактерий в количестве 5-10 % в который входят: полисахариды 45-60 %, липид А 5-15 %, протеин 15-20 % и липиды 10% [Д. Э. Беленький, 1932; C. Wray, J. R. Thomlinson, 1972].

Эндотоксины обладает важным биологическим эффектом в течение инфекционного процесса, вызванного грам-негативными микроорганизмами, иммунотерапия и иммунопрофилактика в данном случае являются чрезвычайно необходимы [C. Wray, J. R. Thomlinson, 1972; I. Kim, D. W. Watson, 1978; D. C. Morrison, R. J. Ulevitch, 1978; E. Neter, 1983]. Но защита против эндотоксина не возможна О-антителами, что достигается защитой против экзотоксинов, продуцируемых грам-позитивными микроорганизмами [H. Fey, 1972].

Антисыворотка против эндотоксинов, полученная при О-антигенной стимуляции обладает нейтрализующим антитоксическим эффектом по отношению к данному штамму [S. Lariviere, R. Lallier, M. Morin, 1979]. Несмотря на этот обнадеживающий факт, эндотоксины грам-негативных бактерий не могут быть нейтрализованы сходным образом как токсины клостридий. В связи с этим антиэндотоксическая сыворотка не обладает терапевтическим и профилактическим действием по сравнению с дифтерийным токсином [H. Fey, 1971а; H. Fey, 1971b;].

Энтеротоксин Е. coli представляет собой токсический комплекс, продуцируемый внеклеточно бактериальной клеткой. Энтеротокоин стимулирует возникновение диареи, вследствие чего нарушает водно-минеральный статус. Основным методом, позволяющим идентифицировать штаммы продуцирующие энтеротоксин является метод «кишечной лигатуры» [И. В. Голубева, 1985; M. Decun, 1986; А. А. Гутковский, Г. Л. Дворкин, 1989]. Энтеротоксигенные эшерихии пролиферируют в кишечник ворсинки и вызывают большое накопление полостной жидкости и диарею.

Энтеротоксины Е. coli состоят из двух фракций: