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Abstract

La ricerca sulla zoppia nei piccoli ruminanti, causata dal Dichelobacter nodosus, ha portato allo sviluppo di vaccini e alla loro applicazione per il controllo, il trattamento e l’eradicazione della malattia negli ovini.

I vaccini contro la zoppia si sono evoluti nel corso dei decenni per contenere antigeni fimbriali ricombinanti monovalenti a cellule intere, ricombinanti multivalenti e infine antigeni fimbriali ricombinanti mono o bivalenti.

Inizialmente i vaccini a cellule intere realizzati contro i pochi sierogruppi noti di D. nodosus si sono rivelati inefficaci nel controllo della malattia sul campo, il che è stato attribuito alla presenza di altri sierogruppi non identificati e anche all’uso di adiuvanti inefficienti.

Le fimbrie o pili, che sono la base della variazione antigenica, sono risultate essere i principali antigeni protettivi e anche curativi, ma non sono crossprotettivi tra i diversi sierogruppi. I vaccini multivalenti che incorporano tutti i sierogruppi noti si sono dimostrati di efficacia limitata a causa del fenomeno della competizione antigenica.

Recenti studi in Nepal, Bhutan e Australia hanno dimostrato che la vaccinazione specifica per l’epidemia, che prevede il targeting di sierogruppi identificati con vaccini fimbriali ricombinanti mono o bivalenti, può essere molto efficace negli ovini e nei caprini.

Quando in un gregge sono presenti più sierogruppi, la competizione antigenica può essere superata prendendo di mira in sequenza i sierogruppi con diversi vaccini bivalenti ogni 3 mesi.

Un antigene comune che conferirebbe l’immunità a tutti i sierogruppi sarebbe l’immunogeno ideale, ma gli studi iniziali non hanno avuto successo in questo settore. Fino a quando non saranno disponibili antigeni universali, i vaccini fimbriali mono o bivalenti specifici per il gregge saranno probabilmente lo strumento più efficace per il controllo e l’eradicazione della zoppia negli ovini e nei caprini.

La ricerca futura sui vaccini contro la zoppia dovrebbe concentrarsi sul miglioramento della durata della profilassi incorporando immunomodulatori o adiuvanti nuovi ed emergenti con veicoli di somministrazione modificati, scoprendo un antigene comune e comprendendo i meccanismi dell’immunità acquisita.

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INDICE

• Introduzione
• Identificazione della diversità negli antigeni di D. nodosus
• Le fimbrie sono gli immunogeni chiave
• Epitopi protettivi e potenziale per i vaccini peptidici
• Primi vaccini contro la zoppia
• I primi vaccini commerciali contro la zoppia
• Vaccini multivalenti contro la zoppia a cellule intere
• Sviluppo di vaccini ricombinanti
• Vaccini fimbriali ricombinanti commerciali multivalenti
• Competizione antigenica nei vaccini multivalenti contro la zoppia
• Adiuvanti utilizzati nei vaccini contro la zoppia: sicurezza ed efficacia
• Massimizzare la risposta umorale ai vaccini
• Identificare la protezione misurando gli anticorpi
• Meccanismi di immunità agli antigeni di D. nodosus
• Effetto del trattamento del vaccino
• Valutazione della vaccinazione contro la zoppia specifica per l’epidemia in Nepal e Bhutan
• Prove di vaccinazione fimbriale specifiche per focolaio in Australia
• Vaccini contro la proteasi
• Utilizzando la resistenza genetica
• Identificazione di antigeni aggiuntivi
• Conclusione

Introduzione

La zoppia è una malattia complessa causata dall’interazione dell’agente eziologico essenziale Dichelobacter nodosus e dei batteri simpatrici, nel complesso ambiente dei tessuti epidermici dello zoccolo e del sistema immunitario dell’ospite. D. nodosus non è in grado di invadere i piedi sani da solo. L’infezione da D. nodosus è preceduta e accompagnata da macerazione e colonizzazione della cute interdigitale da parte di Fusobacterium necrophorum.

I ceppi di D. nodosus differiscono per virulenza e capacità di causare malattie. Le interazioni tra l’ospite, l’ambiente e l’agente patogeno determinano la gravità della malattia che si esprime come uno spettro di entità cliniche che vanno da benigne, in cui le lesioni sono dermatiti interdigitali autolimitanti, ad altamente virulente in cui si verifica un grave sottoscorrimento dello zoccolo.

Tre forme cliniche di zoppia sono state accettate a scopo descrittivo e sono: virulenta, intermedia e benigna. Questi termini sono usati anche per descrivere i ceppi di D. nodosus in base al loro potenziale di causare le rispettive forme cliniche in animali esposti e suscettibili.

D. nodosus è un parassita obbligato, vive solo nelle zampe malate degli animali e sopravvive solo da 7 a 14 giorni nelle feci, nel suolo o nei pascoli.

La trasmissione della zoppia avviene solo in ambienti caldi e umidi. La zoppia virulenta può rimanere endemica negli allevamenti infetti per mesi o anni ed è una malattia economicamente significativa degli ovini nella maggior parte dei paesi. Il costo annuo stimato della zoppia virulenta nel 2005-2006 per l’Australia è stato di 18,4 milioni di dollari e per la Gran Bretagna di 24 milioni di sterline.

Convenzionalmente, la diagnosi e la differenziazione delle forme di zoppia si ottiene mediante l’esame clinico degli animali affetti e la caratterizzazione in vitro dei ceppi di D. nodosus isolati da tali animali. Sulla coltura anaerobica in vitro su terreni di agar per zoccoli le colonie di D. nodosus mostrano alcune caratteristiche morfologiche tipiche, che consentono loro di differenziarsi dalle altre colonie batteriche.

D. nodosus sono grandi bastoncelli Gram negativi non sporanti che misurano da 0,6 a 0,8 um di larghezza e da 3 a 10 um di lunghezza. Sono dritti o leggermente curvi e hanno un caratteristico pomello come un allargamento alle estremità. Hanno sottili appendici filamentose non flagellari sulla superficie cellulare note come pili o fimbrie.

Sulla base dell’antigenicità fimbriale, ci sono 10 sierogruppi principali (A-I e M) di D. nodosus nell’ambiente australiano e all’interno di questi sierogruppi è stata osservata un’ulteriore eterogeneità sotto forma di sierotipi. Il sistema australiano di classificazione di D. nodosus si basa su un test di agglutinazione su vetrino con antisieri non assorbiti e PCR. Metodi alternativi di tipizzazione sono stati utilizzati in Gran Bretagna e negli Stati Uniti d’America utilizzando antisieri assorbiti.

Idealmente, il controllo e la gestione della zoppia dovrebbero essere principalmente mirati a livello di gregge/azienda agricola o regionale. L’acconciatura degli zoccoli troppo cresciuti, l’esposizione di lesioni insufficienti e l’immersione dei piedi in soluzioni antisettiche come formalina, solfato di zinco o solfato di zinco con detergenti anionici sono i metodi comunemente usati per il trattamento e il controllo.

Gli antibiotici ad ampio spettro possono anche essere utilizzati efficacemente nel trattamento e nel controllo dei casi di zoppia, ma i limiti sono i costi per trattamenti ripetuti a livello di gregge.

Per il controllo e l’eradicazione della malattia, il trattamento selettivo e lo smaltimento degli animali colpiti possono essere efficacemente utilizzati durante il periodo di non trasmissione. I programmi di eradicazione hanno maggiori probabilità di successo se la prevalenza dell’infezione all’inizio è del 5% o meno.

L’eradicazione dipende da una diagnosi accurata, dalla riduzione della prevalenza se inizialmente elevata, dall’eliminazione dell’infezione (attraverso una combinazione di strategie di trattamento e di controllo) e quindi dalla sorveglianza per valutare il successo delle strategie in atto.

Oltre ai metodi di controllo ed eradicazione sopra menzionati, gli ovini e i caprini possono essere immunizzati e trattati per la zoppia utilizzando un vaccino contenente antigeni cellulari interi o antigene fimbriale, nativo o ricombinante.

L’immunità è sierogruppo-specifica e sono stati riportati più sierogruppi da singoli allevamenti provenienti da diverse parti del mondo. In Australia sono stati identificati fino a sette sierogruppi da un singolo gregge.

La vaccinazione non dipende dalle condizioni ambientali e può essere applicata indipendentemente dalla stagione e dallo stato di malattia degli animali. Al contrario, il pediluvio è più efficace nei periodi di non trasmissione e il trattamento antibiotico sistemico deve essere accompagnato dal posizionamento delle pecore su un substrato asciutto per 24 ore. Entrambe le misure offrono solo un sollievo temporaneo.

Idealmente, i vaccini dovrebbero contenere antigeni che rappresentano tutti i sierogruppi, ma i vaccini multivalenti commerciali contenenti nove sierogruppi (A-I), proteggono gli ovini solo per un massimo di 10 settimane. Al contrario, una protezione di almeno 16 settimane o più, è stata fornita da specifici vaccini monovalenti o bivalenti.

Si ritiene che la ridotta produzione di anticorpi contro singoli componenti di un vaccino multivalente sia dovuta al fenomeno della competizione antigenica. Tuttavia, il vaccino multivaccinale contro la zoppia disponibile in commercio viene utilizzato in alcuni paesi come misura di controllo.

Al contrario, la vaccinazione con specifici vaccini fimbriali mono o bivalenti combinati con trattamenti ausiliari è stata testata per trattare, controllare ed eradicare la zoppia in Nepal, Bhutan e Australia e si è dimostrata molto efficace. In questa recensione di descrive in dettaglio la storia dei vaccini e delle vaccinazioni contro la zoppia, i limiti di questi e le prospettive per il futuro.

Identificazione della diversità negli antigeni di D. nodosus

Gli antigeni di D. nodosus erano originariamente divisi in tre categorie: gli antigeni di superficie, gli antigeni extracellulari e gli antigeni somatici. Gli antigeni di superficie identificati erano fimbrie e altre strutture superficiali come strato aggiuntivo e materiale polare di fusione.

Le proteasi e altri antigeni extracellulari sono stati identificati come antigeni extracellulari, e il lipopolisaccaride e le proteine della membrana esterna sono state identificate come antigeni somatici. Egerton, sulla base della stabilità al calore, ha identificato gli antigeni di superficie come K (calore labile) e O (stabile al calore). L’antigene K è stato successivamente identificato come fimbrie.

Le fimbrie sono gli immunogeni chiave

Le fimbrie sono proiezioni filamentose concentrate alle estremità della cellula batterica, lunghe circa 5,0 um e larghe 4,5-6,0 nm. L’antigene K-agglutinante è stato associato alle fimbrie e si ritiene che siano coinvolti nella motilità delle contrazioni, nella secrezione di proteasi, nella virulenza, nell’attaccamento alle cellule epiteliali e nella competenza naturale.

Le fimbrie sono determinanti antigenici e sono i principali antigeni protettivi. I vaccini a base di fimbrie purificati si sono rivelati efficaci quanto i vaccini a cellule intere. Young et al. hanno esaminato la reattività e la specificità di un totale di 17 anticorpi monoclonali sollevati contro la proteina fimbriale da tre ceppi di D. nodosus e hanno identificato almeno quattro epitopi che erano gli epitopi agglutinanti e che conferivano la specificità del sierogruppo. Le fimbrie sono prodotte da un sistema di secrezione batterica di tipo IV simile a Pseudomonas, Neisseria e Moraxella.

Epitopi protettivi e potenziale per i vaccini peptidici

Le fimbrie di D. nodosus sono composte da subunità polipeptidiche ripetute da 16 a 18 kDa note come pilina. Gli epitopi sono presenti lungo la lunghezza della proteina che risiede sulle subunità polipeptidiche. La vaccinazione con fimbrie denaturate (monomeri di pilina) non riesce a produrre una risposta o una protezione all’agglutinazione, ma produce alti livelli di anticorpi anti-fimbriali rilevati dall’ELISA, suggerendo che l’epitopo protettivo è strettamente legato all’epitopo agglutinante ed entrambi sono dipendenti dalla conformazione.

Dall’esame degli epitopi fimbriali delle cellule T e delle cellule B è stato dimostrato che le cellule T stimolanti tendono ad essere condivise tra i vari sierogruppi di D. nodosus, ma gli epitopi protettivi e agglutinanti delle cellule B sono specifici per ciascun sierogruppo.

Le risposte anticorpali ai vaccini ottenuti da una serie di peptidi sintetici, da soli o coniugati a una proteina trasportatrice, sono state scarse, misurate mediante agglutinazione o ELISA. Come è stato dimostrato in Neisseria gonorrhoeae, l’ansa disolfica di D nodosus fimbrie deve rimanere intatta per mantenere la specificità del sierogruppo e l’immunogenicità, indicando che gli antigeni fimbriali nei vaccini devono contenere l’ansa disolfuro.

Primi vaccini contro la zoppia

I primi vaccini contro la zoppia ovina sono stati prodotti per la ricerca nel 1969 e consistevano in un’emulsione di antigene monovalente di D. nodosus a cellule intere in un adiuvante a olio.

Questi vaccini erano protettivi contro la sfida omologa e avevano anche effetti terapeutici. È stato preparato un vaccino bivalente con i due sierogruppi inizialmente identificati e sono state condotte prove sul campo.

I risultati delle prove sul campo con questo vaccino sono stati molto variabili, anche se gli ovini vaccinati avevano generalmente lesioni meno gravi rispetto ai controlli. Nel 1974 si riconobbe che esistevano molti ceppi antigenicamente distinguibili di D. nodosus e che i vaccini a cellule intere non erano protettivi contro i sierogruppi eterologhi.

I primi vaccini commerciali contro la zoppia

Un vaccino monovalente è stato brevettato dal CSIRO nel 1971 e nel 1972 erano disponibili in commercio tre vaccini. Sono state condotte prove sul campo con questi vaccini, ma l’efficacia è risultata scarsa (protezione parziale per sole 8-10 settimane); esse sono state quindi ritirate dal mercato nel 1976 (Tabella 1).

La scarsa efficacia di questi vaccini iniziali potrebbe essere attribuita alla presenza di altri sierogruppi che non erano stati identificati in precedenza, colture di vaccini che potevano avere cellule scarsamente pilate e all’uso di adiuvante allume che si è successivamente rivelato meno potente degli adiuvanti oleosi (vedi anche Sezione 11).

Vaccini multivalenti contro la zoppia a cellule intere

I primi vaccini sperimentali multivalenti contro la zoppia ovina contenevano cellule intere di cinque sierogruppi principali che rappresentavano la maggior parte delle infezioni sul campo in Australia. Questi vaccini erano protettivi contro le infezioni omologhe, ma non era garantita protezione contro i sierogruppi non contenuti nei vaccini.

Un vaccino commerciale multivalente contenente otto sierogruppi allora riconosciuti (Footvax: ICI Tasman) è stato testato da Hindmarsh et al. e ha dimostrato una protezione significativa e anche un effetto terapeutico (Tabella 1).

Quando un ulteriore sierogruppo (I) è stato identificato, i vaccini contenenti nove sierogruppi (A-I) in adiuvanti petroliferi sono stati rilasciati commercialmente. In condizioni di grave difficoltà, questi vaccini polivalenti hanno protetto solo parzialmente gli ovini e solo per un breve periodo (cfr. sezione 10).

Sviluppo di vaccini ricombinanti

D. nodosus è un batterio anaerobio esigente e l’espressione fimbriale è molto variabile nelle colture liquide. Al fine di superare i problemi di produzione di massa di fimbrie per la preparazione di vaccini, i geni che codificano la subunità fimbriale di D. nodosus sono stati clonati nel batterio fimbriato di tipo 1 Escherichia coli e successivamente nel fimbriato di tipo 4 Pseudomonas aeruginosa.

Poiché non vi è omologia tra le subunità strutturali di E. coli e le fimbrie di tipo 4, l’espressione dei geni clonati fimbriali di tipo 4 in E. coli è risultata essere intracellulare e le subunità non sono state assemblate in fimbrie mature per l’espressione extracellulare.

La ricombinante P. aeruginosa, che ha un sistema di secrezione omologo di tipo 4, ha prodotto fimbrie identiche a quelle prodotte da D. nodosus. L’efficacia protettiva e curativa dei vaccini fimbriali ricombinanti ingegnerizzati in P. aeruginosa era simile a quella dei vaccini fimbriali nativi a cellule intere o nativi di D. nodosus (Tabella 1).

Vaccini fimbriali ricombinanti commerciali multivalenti

Il vaccino fimbriale ricombinante multivalente (Footvax, Schering Plough Animal Health Limited, in Italia si chiama Pedivax) contenente 10 sierogruppi (A, B1, B2, C-I) in adiuvante olio è stato rilasciato commercialmente nel 1986 ed è stato testato e valutato in Australia e in altri paesi.

In condizioni di grave sfida, i vaccini polivalenti hanno protetto solo parzialmente gli ovini per meno di 10 settimane (Tabella 1) (vedi Sezione 10). Tuttavia, questo vaccino viene utilizzato in molti paesi come misura di controllo e rimane l’unico vaccino disponibile in commercio.

Competizione antigenica nei vaccini multivalenti contro la zoppia

Swartzkoff et al. hanno confrontato i titoli anticorpali agglutinanti per vaccini multivalenti e monovalenti. Rispetto a un vaccino monovalente, i titoli di ciascun sierogruppo erano in media del 25-30% con un vaccino multivalente. Questa diminuzione del titolo di anticorpi agglutinanti è stata successivamente direttamente associata a una diminuzione lineare della protezione (Fig. 1).

Il fenomeno della competizione antigenica e la successiva ricerca sul meccanismo con cui si verifica sono stati importanti nel tentativo di aumentare la durata e il livello di protezione offerti dai vaccini polivalenti. L’aumento del grado e della durata della protezione aumenta l'”impatto del vaccino”, che a sua volta influenza il potenziale di un programma di vaccinazione per prevenire le epidemie e/o eliminare l’infezione endemica.

Alcuni autori hanno suggerito che la competizione antigenica è dovuta all’inadeguato legame di antigeni specifici da parte delle molecole MHC II sulle cellule presentanti l’antigene, mentre altri hanno indicato che è più probabile che sia correlata al numero di cellule T helper disponibili. Per entrambi i meccanismi, è stata suggerita un’appropriata modifica della risposta immunitaria dell’ospite come requisito per superare il fenomeno.

Ciò è stato ottenuto in parte utilizzando dosi di vaccino multivalente suddivise e somministrate in più siti di iniezione, in cui vengono stimolati più linfonodi, ciascuno con un numero ridotto di antigeni. Tuttavia, i titoli complessivi per i vaccini frazionati erano inferiori a quelli dei vaccini monovalenti.

Si pensa che ciò sia dovuto alla presenza di una famiglia di antigeni immunologicamente correlati che “occupano” il sistema immunitario piuttosto che all’interferenza di proteine estranee. Tuttavia, l’effettivo meccanismo della competizione antigenica non è ancora del tutto compreso. Determinare in che modo le variazioni dei titoli anticorpali si relazionano alla protezione a seguito di una sfida sul campo è un argomento di ulteriori studi ed è considerato una priorità di ricerca.

Adiuvanti utilizzati nei vaccini contro la zoppia: sicurezza ed efficacia

I primi vaccini commerciali utilizzavano adiuvanti di idrossido di alluminio e questa era una delle cause della scarsa efficacia. A seguito di prove con diversi adiuvanti, la combinazione ottimale è risultata essere costituita da batteri fimbriati a cellule intere adsorbiti in allume ed emulsionati con olio.

In altri studi, gli adiuvanti che inducevano titoli anticorpali agglutinanti più elevati e minori reazioni tissutali erano l’adiuvante incompleto di Freund, gli n-esadecani e l’olio di Marcol.

In uno studio comparativo sulle lesioni del sito di iniezione, è stato riscontrato che il vaccino a base di olio produce lesioni significativamente più grandi rispetto al vaccino acquoso precipitato con allume. In un altro studio comparativo di Walduck e Opdebeeck, gli adiuvanti dell’emulsione di olio e il Quil A sono risultati più efficaci nello stimolare alti livelli di anticorpi contro il pili ricombinante ed erano meno irritanti di altri utilizzati nello studio.

In un altro studio comparativo adiuvante, la migliore risposta immunitaria è stata ottenuta dall’uso dell’adiuvante incompleto di Freund e dell’idrossido di alluminio. Altri studi hanno scoperto che gli adiuvanti a base di acqua in olio sono i più efficaci per i vaccini contro la zoppia.

Massimizzare la risposta umorale ai vaccini

I tentativi di aumentare il titolo di anticorpi agglutinanti in risposta al vaccino multivalente utilizzando impianti biodegradabili e il priming con un peptide sintetico che rappresenta un determinante delle cellule T non hanno avuto successo.

È stato dimostrato che la melatonina aumenta la presentazione dell’antigene e, quindi, la risposta umorale nei topi, e Regodón et al. hanno scoperto che la melatonina in presenza di idrossido di alluminio migliora la risposta umorale negli ovini dopo la vaccinazione con ceppi A1 e C di D. nodosus, ma sono necessari studi che coinvolgono vaccini multivalenti in combinazione con melatonina per determinare il suo effetto sulla competizione antigenica.

Hall et al. hanno dimostrato che le pecore affette da zoppia hanno concentrazioni di selenio nel sangue intero più basse rispetto alle pecore non affette e l’integrazione di selenio in combinazione con misure di controllo ha aiutato il potenziale curativo. È stato dimostrato che un aumento del selenio nel sangue intero è associato a migliori risposte immunitarie nelle pecore affette da zoppia.

Identificare la protezione misurando gli anticorpi

Una misura definita di protezione consentirebbe confronti tra gli studi e ridurrebbe la necessità di sfide sperimentali per le pecore con D. nodosus.

Le misurazioni dell’immunità includono i livelli di anticorpi O, anticorpi K, anticorpi emoagglutinanti indiretti e anticorpi anti-proteasi nel tempo, oltre alla risposta clinica alla sfida sperimentale.

È noto che il livello sierico di anticorpi K-agglutinanti stimolato dal vaccino è associato alla protezione contro la zoppia clinica. Uno studio di Egerton et al. ha dimostrato che i titoli anticorpali K-agglutinanti superiori a 3000 erano protettivi contro la sfida omologa con il sierogruppo A. Tuttavia, soglie diverse di titoli anticorpali protettivi sono state riportate in diversi esperimenti.

Raadsma et al.  hanno trovato difficile definire i valori degli anticorpi agglutinanti K che sono protettivi perché questo varia a seconda del tipo di ceppo, del livello di sfida e delle condizioni ambientali.

Una delle principali sfide della ricerca è determinare la natura della relazione tra anticorpi K-agglutinanti e protezione, anche se sembra improbabile che ci sia una soglia anticorpale costante al di sopra della quale la protezione è certa per tutte le condizioni. Tuttavia, titoli anticorpali superiori a 3000 e una risposta clinica possono essere presi come guida approssimativa per gli studi di efficacia del vaccino.

Meccanismi di immunità agli antigeni di D. nodosus

Si è capito molto poco sul meccanismo immunitario dell’ospite durante le infezioni da D. nodosus. O’Meara et al. hanno riscontrato variazioni nei titoli di agglutinazione in diversi sierogruppi e la relazione tra la protezione dalla zoppia e il titolo anticorpale non era costante.

Le correlazioni fenotipiche tra la produzione di anticorpi e la protezione nei diversi sierogruppi variavano da 0,15 a 0,74. Hanno suggerito che la vaccinazione contro la zoppia dovrebbe mirare ai titoli anticorpali più alti e alla necessità di mantenere questi titoli per lunghi periodi per prevenire nuove o reinfezioni.

Questi autori hanno anche dimostrato che la variazione della resistenza alla zoppia tra gli animali era dovuta a una risposta più forte delle cellule T e alla capacità di produrre più anticorpi agglutinanti negli animali più resistenti.

Whittington et al. hanno studiato le risposte a un vaccino multivalente in agnelli di pari età di peso corporeo variabile e nutrizione diversa e hanno scoperto che c’era un effetto molto limitato delle differenze nelle condizioni corporee e nella dieta sulla risposta immunitaria al vaccino utilizzato. Pertanto, le risposte vaccinali sono state fisiologicamente dominanti e il vaccino può essere efficace anche nelle pecore con un basso livello di nutrizione.

Effetto del trattamento del vaccino

Oltre alla profilassi, i vaccini contro la zoppia possono essere utilizzati con successo per il trattamento di pecore già colpite da zoppia, con risposte che vanno dalla riduzione della zoppia e un aumento del peso corporeo alla completa risoluzione delle lesioni.

Alti livelli di agglutinine anti-fimbriali (K) che si sviluppano negli ovini vaccinati sono responsabili dell’efficacia sia profilattica che terapeutica. Sebbene i vaccini contenenti un singolo sierotipo generino una risposta immunitaria più elevata rispetto a una combinazione di sierotipi multipli, il 55-100% degli ovini con lesioni mostra un miglioramento clinico a seguito di due vaccinazioni multivalenti a distanza di 6-24 settimane.

Valutazione della vaccinazione contro la zoppia specifica per l’epidemia in Nepal e Bhutan

La vaccinazione specifica contro la zoppia è stata testata per la prima volta in Nepal in uno studio con 40 greggi di pecore e capre che avevano una storia di 25 anni di zoppia virulenta.

Il vaccino fimbriale ricombinante specifico è stato prodotto contro i due sierogruppi virulenti di D. nodosus prevalenti in questi allevamenti, che sono stati vaccinati annualmente per quattro anni. La sorveglianza intensiva della malattia è continuata per altri tre anni.

La zoppia virulenta non è stata riscontrata dopo il primo anno di vaccinazione e successivamente è stato utilizzato un test sierologico anamnestico per confermare l’assenza di infezione, indicando la completa eradicazione della malattia da questi allevamenti. La vaccinazione specifica è stata testata anche in un gregge di pecore in Bhutan con una storia di otto anni di zoppia virulenta.

È stato trovato un solo sierogruppo di D. nodosus, quindi è stato prodotto un vaccino monovalente a cellule intere contro D. nodosus e l’intero gregge è stato vaccinato per due anni. La sorveglianza della malattia è continuata per altri due anni.

Non sono stati segnalati casi di zoppia dopo il primo anno di vaccinazione, il che indica la completa eradicazione della malattia da questo gregge (tabella 2). Per ragioni etiche non ci sono stati controlli non vaccinati in questi studi o in studi successivi.

Prove di vaccinazione fimbriale specifiche per focolaio in Australia

Le prove pilota sono state condotte in due greggi di pecore australiane, una con zoppia virulenta causata da un singolo sierogruppo (F) e l’altra con una forma intermedia della malattia anch’essa causata da un singolo sierogruppo (C).

L’uso di vaccini monovalenti a cellule intere specifici per l’intero gregge per una sola stagione e l’abbattimento dei pochi non responder è stato un approccio efficace nell’eradicazione della malattia da entrambi gli allevamenti.

In presenza di più sierogruppi e per evitare la competizione antigenica, sono necessari cicli sequenziali di vaccinazioni bivalenti. L’intervallo tra le vaccinazioni dovrebbe idealmente essere breve, in modo che tutti i ceppi presenti possano essere trattati il prima possibile.

In origine si utilizzava un intervallo di un anno tra le vaccinazioni (dati non pubblicati). Dhungyel et al. hanno riportato i risultati di uno studio di vaccinazione sequenziale che ha testato diversi intervalli di tempo tra le vaccinazioni bivalenti specifiche per sierogruppo. Sulla base dei risultati dello studio, sono stati testati intervalli di intervaccinazione di 3-6 mesi che hanno avuto successo in Australia.

Dhungyel et al. hanno valutato l’uso di vaccini sequenziali monovalenti o bivalenti per controllare/eradicare la zoppia virulenta in 12 allevamenti commerciali in aree ad alta prevalenza di zoppia nel sud-est dell’Australia. Quando in un gregge erano presenti solo uno o due sierogruppi, la risposta clinica a un ciclo di vaccinazione è stata drammatica.

La zoppia è stata eradicata da quattro dei cinque allevamenti sperimentali che avevano tre o meno sierogruppi all’inizio della sperimentazione.

In presenza di più di tre sierogruppi, per il controllo della malattia sono stati necessari diversi cicli di vaccinazione sequenziale con diversi vaccini bivalenti. Questi risultati forniscono una chiara evidenza del controllo e dell’eradicazione della zoppia virulenta mediante vaccinazione specifica per epidemia in Australia (Tabella 2).

Vaccini contro la proteasi

Le proteasi extracellulari di D. nodosus hanno dimostrato per la prima volta di essere protettive incrociate da Stewart et al.. La proteasi di base ricombinante è stata utilizzata con successo come vaccino per proteggere le pecore da una sfida lieve.

In un successivo studio di vaccinazione è stata indotta una risposta immunitaria IgG, ma gli ovini non sono stati protetti quando sono stati provocati artificialmente. È probabile che questo fallimento sia dovuto sia ai livelli sierici più bassi di anticorpi suscitati, sia a un livello di sfida più elevato rispetto allo studio di Stewart et al..

È stato proposto da Moore et al. che l’ingegnerizzazione di ceppi ricombinanti in grado di produrre maggiori quantità di antigene proteasico basico potrebbe fornire protezione, ma non sono stati riportati studi successivi.

Utilizzando la resistenza genetica

La variazione di razza nella resistenza a D. nodosus è stata impiegata con successo nelle pecore Broomfield Corriedale in Nuova Zelanda, con conseguente riduzione della prevalenza della malattia (<10%) rispetto a un gregge Corriedale standard (80%) negli stessi ambienti ad alta difficoltà.

È stato suggerito che ciò possa essere dovuto a variazioni nel fenotipo dello zoccolo o a variazioni in una gamma specifica di tipi di aplotipi MHC II che è necessaria per generare una risposta immunitaria sufficiente contro D. nodosus. L’utilizzo di razze diverse può anche ridurre la prevalenza del gregge, poiché le razze britanniche sono più resistenti all’espressione della malattia rispetto ai Merinos e rispondono anche più favorevolmente alla terapia superiore, parenterale e immunologica.

La stima degli effetti dell’allevamento selettivo sulla resistenza e sulla prevalenza della malattia può essere studiata con un modello genetico. L’alternativa è quella di tenere conto sia dei fattori genetici che di quelli epidemiologici proposti in un modello di Nieuwhof et al. che stima che la selezione per la resistenza alla zoppia sarà più efficace nel ridurre la prevalenza, di quanto prevedano i modelli puramente genetici.

In alternativa, potrebbe essere possibile selezionare per pecore che hanno polimorfismi all’interno del complesso maggiore di istocompatibilità ovina. Le sfide per massimizzare la resistenza genetica includono l’ottenimento di punteggi coerenti per la malattia tra le popolazioni, la selezione simultanea di altri caratteri e la capacità di correlare la genetica alla resistenza nonostante l’influenza delle variazioni ambientali e patogene nell’espressione della malattia.

Identificazione di antigeni aggiuntivi

Il sequenziamento del genoma di D. nodosus consente nuovi approcci alla comprensione della zoppia ovina utilizzando approcci ad alto rendimento come la profilazione trascrizionale globale e la “vaccinologia inversa” per aiutare a identificare potenziali antigeni.

Queste tecniche hanno portato all’identificazione di otto proteine che reagiscono con i sieri immunitari. Sebbene questi non dimostrino un ruolo nell’immunità protettiva contro la zoppia, possono avere un potenziale nello sviluppo di un efficace vaccino protettivo incrociato.

Conclusione

I vaccini contro la zoppia sono stati sviluppati e valutati nel corso di quattro decenni, ma l’antigene fimbriale, che è anche il determinante della variazione del sierogruppo, rimane l’antigene principale e più efficace per il trattamento immunologico e la prevenzione della zoppia negli ovini e nei caprini.

La composizione del vaccino si è evoluta dai batterins a cellule intere nell’allume tramite fimbriale ricombinante multivalente, ai vaccini fimbriali ricombinanti mono o bivalenti specifici per focolai in adiuvanti oleosi.

A meno che non vengano trovati antigeni universali per coprire tutti i sierogruppi, è probabile che i vaccini fimbriali mono o bivalenti specifici per l’epidemia rimangano l’opzione migliore per coloro che mirano a controllare e sradicare l’zoppia negli ovini.

È fondamentale essere in grado di determinare il grado e la durata dell’immunità e dell’immunità di gregge offerti dalla gamma di tipi di vaccini e protocolli sviluppati, in quanto ciò determina il potenziale dei vaccini di aiutare nell’eradicazione. Questo è stato precedentemente evidenziato come una priorità di ricerca.

La zoppia virulenta che può essere eradicata attraverso la vaccinazione come strategia primaria conferma che possono essere soddisfatti criteri rigorosi per l’immunità di gregge.

La ricerca futura sui vaccini contro la zoppia dovrebbe essere focalizzata sul miglioramento della durata della profilassi incorporando immunomodulatori o adiuvanti nuovi ed emergenti con veicoli di somministrazione modificati, scoprendo un antigene comune e comprendendo i meccanismi dell’immunità acquisita.

Fonte: “Footrot vaccines and vaccination”, Om Dhungyela, James Hunterb, Richard Whittington. Vaccine 32 (2014) 3139–3146. http://dx.doi.org/10.1016/j.vaccine.2014.04.006