Wybrane aspekty patogenezy i leczenia ostrej postaci Escherichia coli mastitis u krów

Escherichia coli, Klebsiella spp. i Enterobacter spp. tworzą grupę tzw. coliform mastitis. Są to drobnoustroje środowiskowe, pałeczki Gram-ujemne, fermentujące laktozę i wykorzystujące ją jako źródło energii. Cechują się też zdolnością do przeżycia w prawie beztlenowych warunkach. Populacja E. coli może ulegać podwojeniu co 20 minut (1, 2). Bakteria ta nie kolonizuje gruczołu mlekowego, ale pozostaje w świetle kanału i zatoki strzykowej oraz zatoki mlecznej, a nasilenie objawów klinicznych związane jest z ilością uwalnianego lipopolisacharydu (LPS, endotoksyny) podczas wzrostu i lizy komórek bakteryjnych (1). W gruczole mlekowym po wniknięciu E. coli odpowiedź organizmu w postaci reakcji zapalnej nie zostaje zainicjowana dopóki populacja bakterii nie osiągnie określonego progu (3). W warunkach terenowych E. coli mastitis może być zdiagnozowane około 12 godz. od początku zakażenia. W tym czasie pojawiają się objawy kliniczne. Podobnie w przypadku indukowanego E. coli mastitis pierwsze miejscowe objawy pojawiają się około 8 godzin po inokulacji bakterii, a objawy ogólne 4 godziny później. Blisko 25% krów z ostrym przebiegiem coliform mastitis pada lub jest brakowana. Bakteriemia najczęściej stwierdzana jest w okresie poporodowym (4). Typowe E. coli mastitis cechuje się nagłym początkiem, utratą wydzielniczości przez ćwiartkę objętą zapaleniem, obrzękiem i bolesnością chorej ćwiartki oraz wzrostem temperatury ciała. Ciężki przebieg obserwowano najczęściej u krów w okresie okołoporodowym, częściej u wieloródek niż u pierwiastek. Granulocyty obojętnochłonne (neutrofile) są kluczowymi komórkami chroniącymi gruczoł mlekowy przed zakażeniem. Ich liczba we krwi i mleku oraz stan funkcjonalny decydują o przebiegu E. coli mastitis. Funkcja neutrofilów we krwi ulega osłabieniu u krów po czwartym wycieleniu. W tym czasie wytwarzają one mniejsze ilości reaktywnych form tlenu (reactive oxygen species – ROS). Podobnie wybuch tlenowy neutrofilów różni się istotnie między pierwiastkami i wieloródkami. Wykazano, że przebieg eksperymentalnie indukowanego E. coli mastitis w okresie poporodowym jest negatywnie skorelowany ze zmniejszeniem produkcji ROS i obniżeniem chemotaksji neutrofilów (5). Szybki napływ neutrofilów do gruczołu mlekowego ma istotne znaczenie w zwalczaniu zakażenia. Przedostanie się drobnoustrojów do wnętrza wymienia powoduje aktywację tych komórek, a stan ten jest efektem kontaktu z czynnikami chemotaktycznymi, wytwarzanymi zarówno przez organizm gospodarza, jak i mikroorganizmy. Zakażenia gruczołu mlekowego pałeczką E. coli cechują się spontaniczną eliminacją tych bakterii. Szybki spadek liczby bakterii w mleku ma miejsce w ciągu 8–24 godz. po zakażeniu. Po eksperymentalnie wywołanym E. coli mastitis u pierwiastek liczba krwinek białych we krwi, temperatura ciała, liczba komórek somatycznych w mleku oraz wszystkie objawy świadczące o dezintegracji bariery krew/ mleko wracały do normy w ciągu 24–72 godzin po inokulacji E. coli P4:O32 (6). Uwalniana endotoksyna (LPS) aktywuje przede wszystkim monocyty i makrofagi oraz aktywuje dopełniacz, co przyczynia się do rozwoju lokalnego odczynu zapalnego i eliminacji bakterii. Endotoksyna wywołuje też objawy ogólne, takie jak gorączka, spadek apetytu i zmniejszenie motoryki żwacza. Endotoksyna znajduje się w ścianie bakterii Gram-ujemnych. Endotoksyny stanowią element wzorców molekularnych związanych z patogenami (patogen associated molecular pattern – PAMP) i wiązane są przez receptory obecne na komórkach obronnych. Endotoksyna w kompleksie z białkiem wiążącym lipopolisacharyd (lipopolysaccharide binding protein – LBP) wiąże się z receptorem CD14, obecnym między innymi na makrofagach, monocytach i neutrofilach. Reakcja ta powoduje wytwarzanie i uwalnianie mediatorów odczynu zapalnego. Komórkowe rozpoznanie endotoksyny odbywa się też za pośrednictwem błonowych receptorów TLR 4 (Toll-like receptors). Receptory Toll-podobne należą do receptorów rozpoznających wzorce patogenności (pattern recognition receptors – PRR). Uznaje się, że wskaźnikiem rozpoznania LPS przez komórki gospodarza jest obecność cząsteczki CD14 (zarówno w postaci błonowej, jak i rozpuszczalnej) i białka ostrej fazy – LBP (7). Głównymi komórkami usuwającymi zarówno bakterie, jak i endotoksyny z gruczołu mlekowego są neutrofile. Czynnikiem wpływającym na przebieg E. coli mastitis w okresie poporodowym jest też aktywność hydrolazy acyloksyacylowej (AOAH), enzymu biorącego udział w detoksykacji LPS. Hydrolaza acyloksyacylowa zlokalizowana jest w ziarnistościach azurofilnych neutrofili (8). Stan zapalny wiąże się też z zewnątrzkomórkową kwasicą, będącą wynikiem: 1) hipoksji – niedotlenienia tkanek objętych zapaleniem i metabolicznej aktywności komórek zapalnych, co prowadzi do glikolizy i gromadzenia kwasu mlekowego oraz spadku pH; 2) masowego napływu neutrofili i makrofagów oraz uwalniania protonów podczas wybuchu tlenowego; 3) akumulacji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych wytwarzanych przez bakterie (9). W prognozowaniu skuteczności leczenia E. coli mastitis istotnym czynnikiem jest czas zachorowania. Zachorowania na początku laktacji (1–2 miesiąc po porodzie) cechują się cięższym przebiegiem i niższym wskaźnikiem wyleczeń w porównaniu z E. coli mastitis występującym w okresie późniejszym. Wykazano też, że ciężkie przypadki, z objawami ogólnymi utrzymującymi się 3–5 dni są mało podatne na antybiotykoterapię. Dotyczy to Wybrane aspekty patogenezy i leczenia ostrej postaci Escherichia coli mastitis u krów