2. Barrow P.A.: Salmonella infections: immune and non- -immune protection with vaccines. Avian Pathol. 2007, 36, 1–13.
3. Gast R.K.: Serotype-specific and serotype independent strategies for preharvest control of food-borne Salmo- nella in poultry. Avian Dis. 2007, 51, 817–828.
4. Tan S., Gyles C.L., Wilkie B.N.: Evaluation of an aroA mu- tant Salmonella typhimurium vaccine in chickens using modified semisolid Rappaport Vassiliadis medium to mo- nitor faecal shedding. Vet. Microbiol. 1997, 54, 247–254.
5. Cooper G.L., Venables L..M, Woodward M.J., Hormaeche C.E.: Vaccination of chickens with strain CVL30, a gene- tically defined Salmonella enteritidis aroA live oral vac- cine candidate. Infect. Immun.1994, 62, 4747–4754.
6. Dórea F.C., Cole D.J., Hofacre C., Zamperini K., Mathis D., Doyle M.P., Lee M.D., Maurer J.J.: Effect of Salmo- nella vaccination of breeder chickens on contamination of broiler chicken carcasses in integrated poultry opera- tions. Appl. Environ. Microbiol. 2010, 76, 7820–7825.
7. Gantois I., Ducatelle R., Timbermont L., Boyen F., Bohez L., Haesebrouck F., Pasmans F., van Immerseel F.: Oral im- munisation of laying hens with the live vaccine strains of TAD Salmonella vac E and TAD Salmonella vac T redu- ces internal egg contamination with Salmonella Enteri- tidis. Vaccine. 2006, 24, 6250–6255.
8. Springer S., Lindner T., Ahrens M., Woitow G., Prandi- ni F., Selbitz H.J.: Duration of immunity induced in chic- kens by an attenuated live Salmonella Enteritidis vacci- ne and an inactivated Salmonella Enteritidis/Typhimu- rium vaccine. Berl.Munch. Tierarztl. Wochenschr. 2011, 124, 89–93.
9. Silva E.N., Snoeyenbos G.H., Weinack O.M., Smyser C.F.:
Studies on the use of 9R strain of Salmonella Gallinarum as a vaccine in chickens. Avian Dis. 1981, 25, 38–52.
10. Methner U., Barrow P.A., Berndt A., Rychlik I. Salmonella enteritidis with double deletion in phoPfliC – a potential live Salmonella vaccine candidate with novel characteri- stics for use in chickens. Vaccine, 2011, 29, 3248–3253.
11. Nandre R.M., Matsuda K., Chaudhari A.A., Kim B., Lee J.H.: A genetically engineered derivative of Salmonella Enteritidis as novel live vaccine candidate for salmonel- losis in chickens. Res. Vet. Sci. 2012, 93, 596–603.
12. Penha Filho R.A., de Paiva J.B., da Silva M.D., de Almeida A.M., Berchieri A. Jr: Control of Salmonella Enteritidis and Salmonella Gallinarum in birds by using live vaccine
candidate containing attenuated Salmonella Gallinarum mutant strain. Vaccine. 2010, 28, 2853–2859.
13. Matulova M., Havlickova H., Sisak F., Rychlik I.: Vacci- nation of chickens with Salmonella Pathogenicity Island (SPI) 1 and SPI2 defective mutants of Salmonella enteri- ca serovar Enteritidis. Vaccine. 2012, 30, 2090–2097.
14. Clifton-Hadley F.A., Breslin M., Venables L.M., Sprigings K.A., Cooles S.W., Houghton S., Woodward M.J.: A labo- ratory study of an inactivated bivalent iron restricted Sal- monella enterica serovars Enteritidis and Typhimurium dual vaccine against Typhimurium challenge in chickens.
Vet. Microbiol. 2002, 89, 167–179.
15. Woodward M.J., Gettinby G., Breslin M.F., Corkish J.D., Houghton S.: The efficacy of Salenvac, a Salmonella en- terica subsp. Enterica serotype Enteritidis iron-restricted bacterin vaccine, in laying chickens. Avian Pathol. 2002, 31, 383–392.
16. Bouzoubaa K., Nagaraja K.V., Newman J.A., Pomeroy B.S.: Use of membrane proteins from Salmonella galli- narum for prevention of fowl typhoid infection in chic- kens. Avian Dis. 1987, 31, 699–704.
17. Khan M.I., Fadl A.A.: Venkitanarayanan K.S.: Reducing colonization of Salmonella enteritidis in chicken by tar- geting outer membrane proteins. J. Appl. Microbiol. 2003, 95, 142–145.
18. De Buck J., Van Immerseel F., Haesebrouck F., Ducatelle R: Protection of laying hens against Salmonella enteriti- dis by immunization with type 1 fimbriae. Vet. Microbiol.
2005, 105, 93–101.
19. Kuczkowski M., Wieliczko A., Kisiela D., Mazurkiewicz M., Ugorski M.: Cellular response and protective effect in hens immunised with Salmonella Enteritidis recom- binant fimbrial SefA, FimA and AgfA protein. Bull Vet Inst. Pulawy. 2004, 48, 375–382.
20. Nagarajan A.G., Balasundaram S.V., Janice J., Karnam G., Eswarappa S.M., Chakravortty D.: SopB of Salmonella en- terica serovar Typhimurium is a potential DNA vaccine candidate in conjugation with live attenuated bacteria.
Vaccine. 2009, 27, 2804–281.
21. Buckley A.M., Wang J., Hudson D.L., Grant A.J., Jones M.A., Maskell D.J., Stevens M.P.: Evaluation of live-at- tenuated Salmonella vaccines expressing Campylobac- ter antigens for control of C. jejuni in poultry. Vaccine.
2010, 28, 1094–1105.
22. Layton S.L., Morgan M.J., Cole K., Kwon Y.M., Dono- ghue D.J., Hargis B.M., Pumford N.R.: Evaluation of
Salmonella-vectored Campylobacter peptide epitopes for reduction of Campylobacter jejuni in broiler chic- kens. Clin Vaccine Immunol. 2011, 18, 449–454.
23. Avakian A.P., Poston R.M., Kong F.K., Van Kampen K.R., Tang D.C.: Automated mass immunization of poultry: the prospect for nonreplicating human adenovirus-vectored in ovo vaccines. Expert Rev Vaccines. 2007, 6, 457–465.
24. Łaniewski P., Kuczkowski M., Chrząstek K., Woźniak A., Wyszyńska A., Wieliczko A., Jagusztyn-Krynicka E.K.: Evaluation of the immunogenicity of Campylobac- ter jejuni CjaA protein delivered by Salmonella enterica sv. Typhimurium strain with regulated delayed attenu- ation in chickens. World J Microbiol Biotechnol. 2014, 30, 281–292.
25. Krieg A., Yi A., Matson S., Waldschmidt T., Bishop G., Teasdale R., Koretzky G., Klinman D.: CpG motifs in bac- terial DNA trigger direct B-cell activation. Nature. 1995, 374, 546–549.
26. Mackinnon K.M., He H., Swaggerty C.L., McReynolds J.L., Genovese K.J., Duke S.E., Nerren J.R., Kogut M.H.:
In ovo treatment with CpG oligodeoxynucleotides decre- ases colonization of Salmonella enteriditis in broiler chic- kens. Vet. Immunol. Immunopathol. 2009, 127, 371–375.
27. Taghavi A., Allan B., Mutwiri G., Van Kessel A., Willson P., Babiuk L., Potter A., Gomis S.: Protection of neonatal broiler chicks against Salmonella Typhimurium septice- mia by DNA containing CpG motifs. Avian Dis. 2008, 52, 398–406.
28. Wang Y., Shan C., Ming S., Liu Y., Du Y., Jiang G..: Immu- noadjuvant effects of bacterial genomic DNA and CpG oligodeoxynucleotides on avian influenza virus subtype H5N1 inactivated oil emulsion vaccine in chicken. Res Vet Sci. 2009, 86, 399–405.
29. Chrząstek K. Wieliczko A.: Impact of CpG oligodeoxy- nucleoide stimulation on percentage of T and B cells in chicken. PJVetSci. 2013, 16, 551–554.
Dr Maciej Kuczkowski, Zakład Chorób Ptaków, Zwie- rząt Egzotycznych, Futerkowych i Laboratoryjnych, Wy- dział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet Przyrodni- czy we Wroc ławiu, pl. Grunwaldzki 45, 50-366 Wrocław, e-mail: maciej.kuczkowski@up.wroc.pl
A rtykuł opracowano głównie na podsta- wie referatu wygłoszonego przez F. A.
Zuckermanna na 23. Kongresie IPVS, któ- ry odbył się w dniach 8–11 czerwca 2014 r.
w Cancun, w Meksyku.
Podstawowe dane o PRRS
Zespół rozrodczo-oddechowy świń (por- cine reproductive and respiratory syndro- me – PRRS) jest chorobą powodującą bar- dzo duże straty. Uznawany jest obecnie za jedną z najważniejszych zakaźnych chorób
świń, obok afrykańskiego pomoru świń (ASF) i epidemicznej biegunki świń (PED).
Zespół rozrodczo-oddechowy świń w postaci wyrażającej się zaburzeniami w rozrodzie, charakteryzuje się ronieniem oraz rodzeniem martwych lub słabych pro- siąt. W postaci oddechowej PRRSV atakuje prosięta bardziej dotkliwie niż starsze świ- nie. Prosięta i warchlaki wykazują spowol- niony rozwój. Obserwuje się zmniejszoną efektywność wykorzystania paszy i mniej- sze przyrosty masy ciała, występuje zapale- nie dróg oddechowych i płuc, które może
Wrodzone i nabyte mechanizmy
odporności świń na zakażenie wirusem zespołu rozrodczo-oddechowego świń (PRRSV)
Zygmunt Pejsak, Marian Truszczyński
z Zakładu Chorób Świń Państwowego Instytutu Weterynaryjnego – Państwowego Instytutu Badawczego w Puławach
Innate and adaptive immunity in porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) infection in swine
Pejsak Z., Truszczyński M., Department of Swine Diseases, National Veterinary Research Institute, Pulawy This article is based on the leading lecture of A. Zuck- ermann entitled “Innate and adaptive immunity re- sponse of swine to PRRSV”, presented during the 23
rdIPVS Congress in Cancun, Mexico, June 2014.
Here, the mechanisms involved in the immune re- sponses against porcine reproductive and respirato- ry syndrome virus (PRRSV) were characterized, indi- cating the difficulties in developing efficacious vac- cine. Definitions of anti-PRRS protective immunity and innate immunity mechanisms to PRRSV infec- tion were formulated. Following this, new approach- es to improve the stimulation of protective immunity to PRRSV were presented. Important aspects for de- veloping vaccine(s) against PRRS were stressed: nov- el adjuvants that can be used and the propagation of vaccine strain G16X of PRRSV in porcine alveolar macrophages instead of simian cell lines.
Keywords: PRRS, protective immunity, vaccines efficacy.
Prace poglądowe
32
Życie Weterynaryjne • 2015 • 90(1)mieć ciężki przebieg w wyniku dołączają- cych się innych patogenów, zwłaszcza drob- noustrojów warunkowo chorobotwórczych.
Śmiertelność prosiąt jest wysoka (1, 2).
Czynnik etiologiczny PRRSV jest wi- rusem RNA, który należy do rodziny Ar- teriviridae. Wirus replikuje się w makro- fagach (3, 4). Charakteryzuje się znaczną genetyczną zmiennością, co prowadzi do pojawiania się licznych wariantów (5, 6, 7, 8). Wśród szczepów PRRSV rozróżnia się dwa główne genotypy, określone jako typ 1, wcześniej określany jako genotyp europej- ski (European type PRRSV), i typ 2, wcze- śniej nazywany genotypem północnoame- rykańskim (North American type PRRSV).
W Europie wśród szczepów terenowych przeważa typ 1. W Ameryce Północnej i Azji genotypem dominującym jest typ 2 PRRSV. W obrębie typu 2 PRRSV rozróż- niono 9 linii genetycznych (9). Analiza sy- tuacji w zakresie zakażeń PRRSV w USA wykazała, że sytuacja epidemiologiczna jest ściśle związana z transportem świń pomiędzy rożnymi regionami geograficz- nymi. Stwierdzono, że transport zakażo- nych świń z Kanady doprowadził do roz- powszechnienia w środkowo-zachodnich stanach USA wcześniej tam nie występu- jących i bardziej patogennych linii gene- tycznych PRRSV, które stopniowo stały się dominujące w tym regionie.
W warunkach eksperymentalnych do- stępna obecnie zmodyfikowana, czyli ate- nuowana, żywa szczepionka przeciw szcze- pom PRRSV, określonym jako Canadian-like indukowała u świń wystarczającą ochronę przed zakażeniem szczepem, który był ho- mologiczny ze szczepem szczepionkowym (10, 11). Zapewniała natomiast tylko czę- ściową ochronę przeciw zakażeniom wy- wołanym przez liczne terenowe, genetycz- nie odmienne szczepy PRRSV (12, 13, 14, 15). Stały wzrost liczby przypadków PRRS notowany w ostatnich latach w populacji świń w USA, pomimo stosowania wspo- mnianej szczepionki, a także wyniki do- świadczalnych szczepień i eksperymental- nych zakażeń wskazują, że poziom odpor- ności ochronnej zapewniany przez dostępne w USA szczepionki atenuowane jest niewy- starczający do przeciwdziałania stratom ekonomicznym. Za główną przyczynę nieza- dowalającej skuteczności szczepionki uzna- no pojawianie się wariantów typu 2 PRRSV o wyraźnie odmiennych właściwościach im- munogennych w stosunku do szczepu wy- stępującego we wspomnianej szczepionce.
Nabyta odporność ochronna przeciw wirusowi
zespołu rozrodczo-oddechowego Skuteczna szczepionka powinna przeciw- działać konsekwencjom zakażenia PRRSV.
Powinna zatem hamować rozwój wiremii
oraz zmniejszać jej intensywność i czas trwania (16, 17). Powinna też przeciwdzia- łać obniżaniu przyrostów masy ciała, zabu- rzeniom układów oddechowego i rozrod- czego oraz siewstwu wirusa (14, 18, 19).
Na złożoność problemu odporności przeciwzakaźnej wskazują badania van der Lindena i wsp. (20), w których stwier- dzono u zakażonych zwierząt brak korela- cji między wiremią i objawami kliniczny- mi po zakażeniu dwóch różnych wiekowo grup świń. W badaniach wyższy poziom wiremii z wyższym mianem wirusa zaob- serwowano u warchlaków w wieku 2 mie- sięcy, w porównaniu do osobników star- szych, w wieku 6 miesięcy, u których rozwi- jały się bardziej ostre, wyraźnie zaznaczone objawy kliniczne. Trudności w wyjaśnianiu biologii PRRSV, w tym mechanizmów cho- robotwórczości, łączone są ze znacznego stopnia różnorodnością i odmiennymi wła- ściwościami biologicznymi następujących po sobie generacji szczepów tego drobno- ustroju. Niekiedy prowadzi to do mało po- wtarzalnych wyników badań w tych samych grupach badawczych (14, 15, 19). Stwarza to dodatkowe trudności w uzyskaniu sku- tecznej szczepionki przeciw PRRS.
W przypadku zakażeń wirusem choro- by Aujeszkyego wykazano pozytywną za- leżność między odpornością a intensywno- ścią odpowiedzi, wyrażającej się produkcją IFN-γ, jak też poziomem przeciwciał neu- tralizujących wirus (21, 22, 23). Natomiast w odniesieniu do PRRSV trudniej ustalić związek między odpornością ochronną oraz humoralną i/lub komórkową immu- nologiczną odpowiedzią adaptacyjną (czyli nabywaną), pobudzoną przez immuniza- cję w odniesieniu do oddechowej postaci choroby (24). W konsekwencji identyfi- kacja mechanizmów immunologicznych, odpowiedzialnych za odporność ochron- ną przeciw zakażeniom PRRSV wyma- ga badań monitorujących tak humoralną, jak też komórkową odpowiedź immuno- logiczną po podaniu szczepionki (24, 25).
Jednocześnie konieczna jest ocena natęże- nia zaburzeń w rozrodzie i układzie odde- chowym, z zapaleniem płuc włącznie wy- wołanych przez PRRSV. Dopiero na pod- stawie wyników takiej analizy możliwa jest ocena efektywności szczepień.
Badania Osorio i wsp. (26) wykazały, że przeciwciała neutralizujące wirus są zdolne warunkować odporność przeciw wywołanym przez PRRSV zaburzeniom w rozrodzie loch. Dodać jednak należy, że wiele problemów związanych z mechani- zmami odporności przeciw objawom kli- nicznym PRRS pozostaje w chwili obec- nej niewyjaśnionych, co uzasadnia, zda- niem Zuckermanna (27), kontynuowanie tego rodzaju prac badawczych, istotnych w doskonaleniu skuteczności szczepionki przeciw PRRS.
Znaczenie mechanizmów odporności wrodzonej w zakażeniu PRRSV
Jedną z charakterystycznych cech zakażeń PRRSV przyczyniających się do opóźnio- nego rozwoju swoistej komórkowej od- powiedzi immunologicznej jest brak od- powiedzi ze strony IFN-α na zakażenie.
Zazwyczaj zakażone przez wirus komór- ki wydzielają IFN typu I, do którego należy też IFN-α. Cytokina ta oddziałuje na sub- populacje nieuczulonych (dziewicze) lim- focytów T, promując ich konwersję w spe- cyficzne dla wirusa komórki wydzielające IFN-γ (28, 29, 30, 31, 32). W przeciwień- stwie do tego odpowiedź IFN-α na ekspo- zycję ze strony PRRSV prawie nie istnie- je. Wytwarzanie IFN-α w płucach świń zakażonych PRRSV albo w ogóle nie jest wykrywalne, albo jest 160 razy niższe niż indukowane przez inny patogen świń, to jest oddechowy koronawirus (PRCV; 33, 34). Brak efektywnej stymulacji produkcji IFN-α przez PRRSV może mieć znaczący wpływ na mechanizmy adaptacyjnej (czyli nabywanej) odpowiedzi immunologicznej gospodarza ze względu na fakt, że IFN-α stymuluje ekspresję genu IFN-γ i tym spo- sobem kontroluje dominujący szlak rozwo- ju odporności nabytej, prowadzący do po- budzania limfocytów T (32, 35). Kluczo- wą rolę we wczesnych etapach wzbudzania nabytej odpowiedzi immunologicznej od- grywają komórki dendrytyczne. Poprzez prezentację antygenów mają one zdolność pobudzania dziewiczych limfocytów T, co prowadzi do polaryzacji ich funkcji i uru- chomienia specyficznej nabytej odpowiedzi immunologicznej skierowanej przeciwko konkretnemu patogenowi (36). Z kolei ak- tywność właściwej populacji komórek den- drytycznych zależy od wydzielania IFN-α przez ich subpopulację – komórki plazmo- cytoidalne, która ma efekt autokrynny, czy- li autowydzielniczy – stymuluje dojrzewa- nie komórek dendrytycznych i dalsze etapy uczulania limfocytów T oraz ich transfor- mację do komórek wydzielających IFN-γ (IFN-γ-SC). Prawdopodobnie PRRSV jest słabym induktorem produkcji IFN-α przez komórki dendrytyczne, przeciwnie niż to ma miejsce w przypadku wirusa TGE (37, 38). Bezpośrednie sprawdzenie skutku in- terakcji PRRSV z komórkami dendrytycz- nymi świń prawdopodobnie dostarczy waż- nych informacji na temat immunobiologii tego wirusa, szczególnie dlatego, że jest on wrażliwy na przeciwwirusowe efekty IFN-α (39). Zagadnienie to wymaga jed- nak dalszych badań.
Posługując się modelami mysimi oceny odporności przeciwwirusowej, wykazano, że przy braku produkcji IFN-α/β, cytoki- na IL12 (40) może zwiększać pod wpły- wem PRRSV produkcję swoistej cytokiny IFN-γ przez komórki T (29). W związku Prace poglądowe
33
Życie Weterynaryjne • 2015 • 90(1)
z tym dwa alternatywne szlaki (IL-12 lub typ I IFN – zależny) mogą determinować czynną odpowiedź komórkową limfocy- tów T pomocniczych (Th1) z potencjal- nymi przeciwwirusowymi efektami (31).
Wykrycie u świń po zakażeniu PRRSV mRNA IL-12 w zakażonych makrofagach oraz w płucach wzbudziło nadzieję na wy- korzystanie tego zjawiska w immunopro- filaktyce (41). Niestety w badaniach in vi- tro wykazano, że PRRSV jest słabym sty- mulatorem produkcji IL-12.
Próby poprawy pobudzania odporności przeciwzakaźnej na PRRSV
W celu kompensowania nieadekwatnej od- porności wrodzonej w wyniku zakażenia świni przez PRRSV dla poprawy skuteczno- ści szczepień użyte zostały nowe adiuwan- ty. Testowano m.in. interleukinę IL-12 po- daną w żywej lub zabitej szczepionce, co powodowało zwiększoną stymulację lim- focytów (42). Podobnie iniekcja IFN-α po- dana w postaci plazmidu z wbudowanym genem kodującym IFN-α (pINA) wywie- rała efekt adiuwantu na indukowaną dro- gą immunizacji odpowiedź IFN na PRRSV (24). Podkreślić jednak należy, że w wyni- ku tych zabiegów nie obserwowano żad- nej znaczącej zmiany w rozwoju humoral- nej odpowiedzi immunologicznej. Dlate- go w przypadku szczepień przeciw PRRS, mimo że obserwuje się szybkie wytwarza- nie swoistych przeciwciał, pojawienie się przeciwciał neutralizujących jest opóźnio- ne (25, 43, 44). Natomiast w referowanej przez Zuckermanna (27) pracy przy cyto- waniu wyników Meiera i wsp. (24) wyka- zano, że dostarczenie IFN-α cDNA ma sil- niejszy i dłużej i utrzymujący się efekt w za- kresie odpowiedzi komórkowej.
Oprócz prób zwiększania skuteczno- ści szczepionki przy użyciu nowych adiu- wantów Zuckermann (27) podkreślił, że zadowalające efekty można uzyskać dzię- ki namnażaniu wirusa szczepionkowego nie w komórkach małp, a w makrofagach płucnych świń (45).
Kolejną istotną informacją były dane o uzyskaniu przez zespół Zuckerman- na (27) szczepu szczepionkowego G16X, który ma zdolność indukowania znaczą- cej odpowiedzi IFN-α in vivo i stymulu- je rozwój wysokiego poziomu odporności ochronnej przeciw wysoce zjadliwym izo- latom PRRSV typu 2, które są genetycznie heterologiczne w stosunku do szczepionki, co stwarza nadzieję, że uda się zwiększyć skuteczność szczepionki na zakażenie he- terologicznymi wariantami PRRSV. W ba- daniach tych nowy, żywy szczep szczepion- kowy G16X, który został wyprowadzony z niezjadliwego terenowego szczepu wiru- sa PRRS, należącego do linii genetycznej 5, był zdolny zapewnić uodpornianemu
zwierzęciu wystarczający poziom ochron- nej odporności przeciw genetycznie hete- rologicznemu i wysoce zjadliwemu izola- towi NADC20, który jako nietypowy izo- lat należy do linii genetycznej 8 PRRSV, jak również przeciw linii genetycznej 1, podobnego do kanadyjskiego (Canadian like) szczepu, który był izolowany z epizo- otii, która miała miejsce w 2011 r. w sta- dzie hodowlanym zlokalizowanym w USA (F. A. Zuckermann, dane niepublikowane).
Podsumowując, można stwierdzić, że mimo wielokierunkowych, intensywnych prac nad uzyskaniem szczepionki chronią- cej przed skutkami zakażenia świń różny- mi szczepami PRRSV, do dzisiaj nie opra- cowano w pełni satysfakcjonującego pre- paratu. Nie do końca poznane właściwości biologiczne PRRSV mogą przez wiele lat uniemożliwiać opracowanie szczepionki spełniającej takie oczekiwania.
Piśmiennictwo
1. Thacker B.: Clinical manifestations of PRRS virus. W:
Zimmerman J., Yoon K.J.: (edit.). PRRS Compendium.
2nd Edition. National Pork Board, Des Moines, IA, USA, 2003, 7–16.
2. Zimmerman J.J., Benfield D.A., Dee S.A., Murtaugh M.
P., Stadejek T., Stevenson G.W., Torremorell M.: Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus (Porcine Arterivirus). W: Zimmerman J., Karriker L., Ramírez A., Schwartz K., Stevenson G. W. (edit..): Diseases of Swine.
10th Edition. Wiley-Blackwell, 2012, pp. 461–486.
3. Wensvoort G., Terpstra C., Pol J.M.A.: Mystery swine di- sease in the Netherlands: the isolation of Lelystad virus.
Vet. Q 1991, 13, 121–130.
4. Collins J.E., Benfield D.A., Christianson W.T., Harris L., Hennings J.C., Shaw D.P., Goyal S. M., McCullough S., Morrison R.B., Joo H.S., Gorcyca D., Chladek D.: Isola- tion of swine infertility and respiratory syndrome virus (isolate ATCC VR-2332) in North America and experi- mental reproduction of the disease in gnotobiotic pigs.
J. Vet. Diagn. Invest. 1992, 4, 117–126.
5. Murtaugh M.P., Faaberg K.S., Laber J., Elam M., Kapur V.: Genetic variation in the PRRS virus. Adv. Exp. Med.
Biol. 1998, 440, 787–794.
6. Key K.F., Haqshenas G., Guenette D.K., Swenson S.L., Toth T.E., Meng X.J.: Genetic variation and phylogene- tic analyses of the ORF5 gene of acute porcine reproduc- tive and respiratory syndrome virus isolates. Vet. Micro- biol. 2001, 83, 249–263.
7. Goldberg T.L., Lowe J.F., Milburn S.M., Firkins L.D.: Qu- asispecies variation of porcine reproductive and respira- tory syndrome virus during natural infection. Virology 2003, 317, 197–207.
8. Stadejek T., Oleksiewicz M. B., Potapchuk D., Podgorska K.: Porcine reproductive and respiratory syndrome virus strains of exceptional diversity in eastern Europe support the definition of new genetic subtypes. J. Gen. Virol. 2006, 87, 1835–1841.
9. Shi M., Lam T.T., Hon C.C., Hui R.K., Faaberg K.S., Wen- nblom T., Murtaugh M.P., Stadejek T., Leung F.C.: Mole- cular epidemiology of PRRSV: a phylogenetic perspecti- ve. Virus. Res. 2010, 154, 7–17.
10. Lager K.M., Mengeling W.L., Brockmeier S.L.: Duration of homologous porcine reproductive and respiratory syn- drome virus immunity in pregnant swine. Vet. Microbiol.
1997, 58, 127–133.
11. Lager K.M., Mengeling W.L., Brockmeier S.L.: Homolo- gous challenge of porcine reproductive and respiratory syndrome virus immunity in pregnant swine. Vet. Micro- biol. 1997, 58, 113–25.
12. Osorio F.A., Zuckermann F.A., Wills R., Christian S., Ga- leota J., Doster A.: PRRSV: Comparison of commercial vaccines in their ability to induce protection against cur- rent PRRSV strains of high virulence. Proc. A. D. Leman Conf. 1998, 25, 176–182.
13. Lager K.M., Mengeling W.L., Brockmeier S.L.: Evalu- ation of protective immunity in gilts inoculated with the NADC-8 isolate of porcine reproductive and respiratory
syndrome virus (PRRSV) and challenge-exposed with an antigenically distinct PRRSV isolate. Am. J. Vet. Res. 1999, 608, 1022–1027.
14. Mengeling W.L., Lager K.M., Vorwald A.C., Clouser D.F.:
Comparative safety and efficacy of attenuated single-stra- in and multi-strain vaccines for porcine reproductive and respiratory syndrome. Vet. Microbiol. 2003, 93, 25–38.
15. Mengeling W.L., Lager K.M., Vorwald A.C., Koehler K.J.:
Strain specificity of the immune response of pigs follo- wing vaccination with various strains of porcine repro- ductive and respiratory syndrome virus. Vet. Microbiol.
2003, 93, 13–24.
16. Van Woensel P.A., Liefkens K., Demaret S.: Effect on vi- raemia of an American and a European serotype PRRSV vaccine after challenge with European wild-type strains of the virus. Vet. Rec. 1998, 142, 510–512.
17. Verheije M. H., Kroese M. V., van der Linden I. F., de Bo- er-Luijtze E.A., van Rijn P. A., Pol J. M., Meulenberg J. J., Steverink P. J.: Safety and protective efficacy of porcine reproductive and respiratory syndrome recombinant vi- rus vaccines in young pigs. Vaccine 2003, 21, 2556–2563.
18. Nodelijk G., de Jong M. C., van Leengoed L. A., Wensvo- ort G., Pol J. M., Steverink P. J., Verheijden J. H.: A qu- antitative assessment of the effectiveness of PRRSV vac- cination in pigs under experimental conditions. Vaccine 2001, 19, 3636–3644.
19. Labarque G., Van Gucht S., Van Reeth K., Nauwynck H., Pensaert M.: Respiratory tract protection upon challen- ge of pigs vaccinated with attenuated porcine reproduc- tive and respiratory syndrome virus vaccines. Vet. Micro- biol. 2003, 95, 187–197.
20. Van der Linden I. F. A., Voermans J. J. M., van der Linde- -Bril E. M., Bianchi A. T. J., Steverink P. J. G. M.: Virolo- gical kinetics and immunological responses to a porcine reproductive and respiratory syndrome virus infection of pigs at different ages. Vaccine 2003, 21, 1952–1957.
21. Zuckermann F.A., Husmann R.J., Schwartz R., Brandt J., Mateu de Antonio E., Martin S.: Interleukin-12 enhan- ces the virus-specific interferon gamma response of pigs to an inactivated pseudorabies virus vaccine. Vet. Immu- nol. Immunopath. 1998, 63, 57–67.
22. Zuckermann F.A., Martin S., Husmann R.J., Brand J.: Use of interleukin 12 to enhance the cellular immune response of swine to an inactivated herpesvirus vaccine. Adv. Vet.
Med. 1999, 41, 447–461.
23. Van Rooij E.M., De Bruin M.G., De Visser Y.E., Middel W.G., Boersma W.J., Bianchi A.T.: Vaccine-induced T cell- -mediated immunity plays a critical role in early protec- tion against pseudorabies virus (suid herpes virus type 1) infection in pigs. Vet. Immunol. Immunopathol. 2004, 99, 113–125.
24. Meier W.A., Husmann R.J., Schnitzlein W.M., Osoio F.A., Lunney J. K., Zuckermann F.A.: Cytokines and synthetic double-stranded RNA augment the T helper 1 immune response of swine to porcine reproductive respiratory syndrome virus. Vet. Immunol. Immunopath. 2004, 102, 299–314.
25. Meier W.A., Galeota J., Osorio F.A., Husmann R.J., Schnit- zlein W.M., Zuckermann F.A.: Gradual development of the interferon-gamma response of swine to porcine re- productive and respiratory syndrome virus infection or vaccination. Virology 2003, 309, 18–31.
26. Osorio F. A., Galeota J. A., Nelson E., Brodersen B., Do- ster A., Wills R., Zuckermann F., Laegreid W. W.: Passi- ve transfer of virus-specific antibodies confers protection against reproductive failure induced by a virulent strain of porcine reproductive and respiratory syndrome virus and establishes sterilizing immunity. Virology 2002, 302, 9–20.
27. Zuckermann F.A.: Innate and adaptive immunity respon- ses of swine to PRRSV. Proc. of the 23rd IPVS Congress, Cancun, Mexico, June 8–11, 2014, 47–53.
28. Cella M., Facchetti F., Lanzavecchia A., Colonna M.: Pla- smacytoid dendritic cells activated by influenza virus and CD40L drive a potent TH1 polarization. Nat. Immunol.
2000, 1, 305–310.
29. Cousens L.P., Peterson R., Hsu S., Dorner A., Altman J.D., Ahmed R., Biron C.A.: Two roads diverged: interferon al- pha/beta-and interleukin 12-mediated pathways in pro- moting T cell interferon gamma responses during viral infection. J. Exp. Med. 1999, 189, 1315–1328.
30. Kadowaki N., Antonenko S., Lau J. Y., Liu Y.J.: Natural in- terferon alpha/beta-producing cells link innate and ada- ptive immunity. J. Exp. Med. 2000, 192, 219–226.
31. Biron C.A.:. Interferons alpha and beta as immune regu- lators-a new look. Immunity 2001, 14, 661–664.
32. Levy D.E., Marie I., Prakash A.: Ringing the interferon alarm: differential regulation of gene expression at the interface between innate and adaptive immunity. Curr.
Opin. Immunol. 2003, 15, 52–58.
Prace poglądowe
34
Życie Weterynaryjne • 2015 • 90(1)33. Buddaert W., Van Reeth K., Pensaert M.: In vivo and in vitro interferon (IFN) studies with the porcine reproduc- tive and respiratory syndrome virus (PRRSV). Adv. Exp.
Med. Biol. 1998, 440, 461–467.
34. Van Reeth K., Labarque G., Nauwynck H., Pensaert M.:
Differential production of proinflammatory cytokines in the pig lung during different respiratory virus infections:
correlations with pathogenicity. Res. Vet. Sci. 1999, 67, 47–52.
35. Cousens L.P., Orange J.S., Su H. C., Biron C.A.: Interfe- ron-alpha/beta inhibition of interleukin 12 and interfe- ron-gamma production in vitro and endogenously during viral infection. Proc. Natl. Acad. Sci. 1997, 94, 634–639.
36. Kapsenberg M. L.: Dendritic-cell control of pathogen-driven T-cell polarization. Nat. Rev. Immunol. 2003, 3, 984–993.
37. Charley B., Lavenant L.: Characterization of blood mo- nonuclear cells producing IFN alpha following induction by coronavirus-infected cells (porcine transmissible ga- stroenteritis virus). Res. Immunol. 1990, 141, 141–151.
38. Nowacki W., Cederblad B., Renard C., La Bonnardiere C., Charley B.: Age-related increase of porcine natural
interferon alpha producing cell frequency and of inter- feron yield per cell. Vet. Immunol. Immunopathol. 1993, 37, 113–122.
39. Albina E., Carrat C., Charley B.: Interferon-alpha respon- se to swine arterivirus (PoAV), the porcine reproducti- ve and respiratory syndrome virus. J. Interferon Cytokine Res. 1998, 18, 485–490.
40. Orange J.S., Biron C.A.: An absolute and restricted requ- irement for IL-12 in natural killer cell IFN-gamma pro- duction and antiviral defense. Studies of natural killer and T cell responses in contrasting viral infections. J. Immu- nol. 1996, 156, 1138–1142.
41. Thanawongnuwech R., Young T.F., Thacker B.J., Thacker E.L.: Differential production of proinflammatory cyto- kines: in vitro PRRSV and Mycoplasma hyopneumoniae co-infection model. Vet. Immunol. Immunopathol. 2001, 79, 115–127.
42. Wee G.J., Cao M.J., Liu W., Kwang J.: Efficacy of porcine reproductive and respiratory syndrome virus vaccine and porcine interleukin-12. Vet. Therapeutics 2001, 2, 112–119.
43. Labarque G.G., Nauwynck H.J., Van Reeth K., Pensaert M.B.: Effect of cellular changes and onset of humoral im- munity on the replication of porcine reproductive and re- spiratory syndrome virus in the lungs of pigs. J. Gen. Vi- rol. 2000, 81, 1327–1334.
44. Ostrowski M., Galeota J.A., Jar A.M., Platt K.B., Osorio F.A., Lopez O.J.: Identification of neutralizing and non- neutralizing epitopes in the porcine reproductive and re- spiratory syndrome virus GP5 ectodomain. J. Virol. 2002, 76, 4241–4250.
45. Calzada-Nova G., Husmann R., Schnitzlein W., Zucker- mann F.A.: Effect of the host cell line on the vaccine effi- cacy of an attenuated porcine reproductive and respira- tory syndrome virus. Vet. Immunol. Immunopathol. 2012, 148, 116–125.
Prof. dr hab. Zygmunt Pejsak, Państwowy Instytut Weteryna- ryjny – Państwowy Instytut Badawczy, al. Partyzantów 57, 24–100 Puławy, e-mail: zpejsak@piwet.pulawy.pl.
P rocesy fizjologiczne w mniejszym lub większym stopniu podlegają sterowa- niu fazami czasu, który warunkuje wpły- wy czynników zewnętrznych, podlegają- cych okresowym zmianom. Wyróżnia się zatem różne rytmy biologiczne (dobowe, miesięczne, sezonowe, roczne) regulujące rozmaite czynności życiowe, w tym roz- ród, na bazie struktur umiejscowionych w ośrodkowym układzie nerwowym, zwa- nych zegarem biologicznym (1). W natu- rze zachowanie gatunku jest możliwe, je- żeli procesy rozrodcze przebiegają w taki sposób, aby odchów potomstwa odbywał się w korzystnych warunkach środowisko- wych, zarówno pod względem klimatycz- nym, jak i żywieniowym. W związku z róż- ną długością ciąży poszczególne gatunki zwierząt przejawiają aktywność płciową w odpowiednich porach roku, zwanych sezonem rozrodczym. W procesie udo- mowienia zwierząt i selekcji hodowlanej niektóre gatunki lub rasy zwierząt utraci- ły całkowicie bądź częściowo sezonowość rozrodczą, podczas gdy inne ją zachowa- ły. Zwierzęta sezonowe reagują na zacho- dzące w środowisku zmiany wzbudzeniem lub wyciszeniem aktywności gonad. Głów- nym czynnikiem środowiskowym odpo- wiedzialnym za te zmiany jest długość dnia świetlnego – fotoperiod. W zależności od aktywizującego lub hamującego wpływu tego czynnika rozróżnia się gatunki zwie- rząt dnia długiego (czynne płciowo wio- sną i latem) lub dnia krótkiego (czynne
płciowo późnym latem i jesienią). Część roku poza sezonem rozrodczym wiąże się z zanikiem cyklu rujowego u samic, dlatego też jest nazywana okresem spokoju płcio- wego (anoestrus). W tym czasie również u samców tych gatunków zwierząt obser- wuje się w mniejszym lub większym stop- niu spadek zdolności rozrodczych. Media- torem pośredniczącym w przekazywaniu sygnałów świetlnych jest melatonina, hor- mon wydzielany przez szyszynkę, a będą- cy pochodną tryptofanu i serotoniny. Na- silone wydzielanie melatoniny odbywa się w porze nocnej, podczas gdy w czasie dnia spada. Im dłuższa zatem jest noc, tym wię- cej melatoniny wydziela szyszynka, nato- miast podczas długiego dnia dobowe wy- dzielanie hormonu się zmniejsza. Działa- nie chronobiologiczne melatoniny polega na oddziaływaniu na narządy docelowe zależnie od pory roku, związanej z długo- ścią fotoperiodu. Osobliwością biologicz- ną jest to, że o ile u pewnych gatunków kręgowców hormon szyszynki blokuje oś podwzgórzowo-przysadkowo-gonadową, powodując ustanie czynności rozrodczych, to u innych ją stymuluje, co przejawia się aktywnością płciową.
Melatonina produkowana przez szy- szynkę jest doprowadzana drogą krwi do mózgu, gdzie pośredniczy w sterowaniu czynnościami rozrodczymi w zależno- ści od długości dnia świetlnego. Ponad- to jest ona obecna w płynie mózgowo- -rdzeniowym, do którego przedostaje się
prawdopodobnie bezpośrednio z szyszyn- ki przez tylny uchyłek trzeciej komory mó- zgu znajdujący się w sąsiedztwie gruczo- łu (2). Jak wspomniano wcześniej, wpływ melatoniny na rozród jest odmienny u po- szczególnych gatunków. W tym artyku- le przedstawione są informacje dotyczą- ce działania hormonu u różnych gatun- ków zwierząt i możliwości wykorzystania go w sterowaniu reprodukcją.
Gryzonie
Zwierzęta laboratoryjne, zwłaszcza gryzo- nie, są wykorzystywane do badań nad wpły- wem długości dnia za pośrednictwem me- latoniny na procesy fizjologiczne. Wnioski
Fotoperiod i melatonina
w rozrodzie ssaków: gryzonie, króliki, koty
Andrzej Max
z Katedry Chorób Małych Zwierząt z Kliniką Wydziału Medycyny Weterynaryjnej w Warszawie
The role of photoperiod and melatonin in rodents, rabbits and cats reproduction Max A., Department of Small Animal Diseases with Clinic, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences – SGGW
This review aims at the presentation of some impor- tant aspects influencing mammalian reproduction.
Environment appears to play a crucial role in the reg- ulation of reproductive functions in different animal species. Response to the day-length, or photoperi- od, is one of mechanisms influencing gonadal activ- ity in seasonally breeding species. The pineal gland synthesizes and secretes melatonin, a hormone that communicates information about photoperiod to the brain. In various species artificial light programs or administration of exogenous melatonin can stimulate or suppress hypothalamic-pituitary-gonadal axis on a species-dependent way. This article presents the data focusing on possible influence of photoperi- od and melatonin on reproductive cycle in rodents, rabbits and cats.
Keywords: photoperiod, melatonin, reproduction, rodents, rabbit, cat.
Prace poglądowe
35
Życie Weterynaryjne • 2015 • 90(1)
