Patogenesi delle infezioni da Salmonella nelle uova

F. Van immerseel e R. Ducatelle - Ghent University, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Pathology, Bacteriology and Avian Diseases, Salisburylaan, Merelbeke

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La Salmonella è un batterio invasivo che colonizza l’intestino degli avicoli e si diffonde sistematicamente negli organi interni, incluso il tratto riproduttivo, portando a una potenziale contaminazione dell’uovo. Il monitoraggio è fondamentale per valutarne la prevalenza nei gruppi colpiti e rilevarne le variazioni, insieme all’efficacia dei metodi di controllo. Per il monitoraggio vengono usati vaccini vivi e attenuati che offrono una protezione parziale per la colonizzazione degli organi interni e dell’intestino e per la contaminazione delle uova. Con la somministrazione di un vaccino vivo, effettuata subito dopo la schiusa, si ha una protezione precoce, ma il suo effetto vale solamente per i sierotipi specifici; si ha invece una protezione crociata per alcuni sierotipi dopo una seconda immunizzazione. I vaccini risultano validi solo se in allevamento la biosicurezza è ottimale; inoltre, per ridurre la contaminazione da Salmonella possono essere utilizzate anche delle strategie nutrizionali. 

Epidemiologia dell’infezione da Salmonella

La maggior parte dei ceppi di Salmonella appartiene a sierotipi non specifici dell’ospite o riguarda un’ampia gamma di ospiti e ciò può causare la colonizzazione intestinale di varie specie animali. Esistono però alcuni sierotipi ospite-specifici che provocano setticemia e malattia grave (sierotipi tifoidi); altri sierotipi ad ampio spettro sono invece asintomatici, ma possono comportare diarrea se gli animali ne ingeriscono cariche elevate per via orale, come avviene nelle tossinfezioni alimentari umane (sierotipi non tifoidi).

Una meta analisi condotta nel 2019 da Ferrari et al. sull’epidemiologia globale da Salmonella ha individuato alcuni sierotipi che colonizzano gli avicoli a livello internazionale: S. Enteritidis, Typhimurium, Infantis, Hadar e Kentucky, mentre altri sono specificamente associati a determinate aree: Heidelberg in America, Mbandaka in Europa ecc. L’Oceania rappresenta un’eccezione, visto che Enteritidis, Hadar e Kentuky non costituiscono un problema, anche se recentemente si è visto l’ingresso di Enteritidis, mentre tipici dell’area sono sierotipi come Sofia e Kiambu. 

Patogenesi delle infezioni da Salmonella negli avicoli

I polli di solito si infettano tramite i batteri presenti nell’ambiente. La Salmonella riesce a sopravvivere all’acidità gastrica e passa poi nello stomaco fino a raggiungere il tratto intestinale. L’intestino cieco è il sito di colonizzazione preferito: i batteri aderiscono e invadono le cellule epiteliali cecali, alterando il citoscheletro cellulare in modo da essere assorbiti dalla membrana cellulare dell’ospite, con conseguente invasione e morte della cellula. Questo tipo di penetrazione viene mediato da tre sistemi secretivi, codificati dal gene della Salmonella Islanda 1, ed è essenziale per la colonizzazione cecale. Le cellule immunitarie sono attratte nella parete intestinale e i macrofagi assorbono i batteri penetrando poi nella mucosa cecale. Inizia la fase sistemica di infezione: la Salmonella riesce a sopravvivere e replicare in questi macrofagi, che la diffondono poi agli altri organi interni come fegato, milza, ovario e ovidutto, dove si replicano in grandi numeri. Tutto questo meccanismo ovviamente dipende da sierotipi e ceppi: alcuni sono più invasivi, mentre altri sono meno persistenti a livello cecale o degli altri organi. L’emissione può essere intermittente. 

La contaminazione delle carni avicole può avvenire nel macello quando il materiale fecale o il contenuto intestinale, o di altri organi interni, contaminano le carcasse nel corso della macellazione e sezionamento (eviscerazione, spiumatura, ecc). Le uova possono essere contaminate sia dall’esterno (tramite il guscio) che internamente. La contaminazione del guscio avviene durante o dopo la deposizione, tramite contatto con materiale fecale o salmonelle presenti nell’ambiente contaminato. La contaminazione interna può essere causata da Salmonella introdotta attraverso il guscio, ed è possibile anche una contaminazione interna da batteri della Salmonella incorporati nella formazione delle uova, nel corso del passaggio nell’ovidotto. La Salmonella può colonizzare l’ovidotto dopo una diffusione sistemica e quindi contaminare gli altri componenti dell’uovo, in base al sito di colonizzazione. 

Tutti i sierotipi di Salmonella sono capaci di colonizzare intestino e organi interni, ma S. Enteritidis ha una maggiore capacità di persistenza nell’ovidotto: alcuni suoi ceppi hanno dimostrato una maggiore abilità di sopravvivenza nell’albume; la struttura dei lipopolisaccaridi (LPS) e la resistenza a vari antibiotici sarebbero il motivo di questa sua caratteristica. L’albume dell’uovo ha livelli elevati di antibatterici quali un pH alto, varie proteine antimicrobiche e peptidi, che sono in grado di inibire molti batteri, fra i quali diversi sierotipi di Salmonella, ma Enteritidis si rivela la più resistente. Queste caratteristiche spiegano la sua facilità nel contaminare e infettare le persone; non cresce nell’albume, ma resta viva e vitale e quindi non si notano nemmeno cambiamenti visivi od olfattivi derivanti dalla contaminazione.

Monitoraggio e prevenzione

Monitorare è importante nell’ambito di una strategia globale di controllo della Salmonella per stabilire la prevalenza tra i gruppi infettati, all’interno dei gruppi in base al metodo utilizzato e rilevare variazioni di distribuzione dei sierotipi e diffusione dei cloni; il controllo viene fatto con i test che isolano i batteri o con quelli sierologici. La batteriologia spesso si basa sull’escrezione di Salmonella, con conseguenti problemi legati alla sensibilità, in quanto i soggetti infetti diffondono Salmonella in modo intermittente. Ciò può essere superato in parte usando campioni fecali mescolati, analizzando le feci di molti soggetti. 

La prevalenza all’interno del gruppi può comunque risultare bassa, tuttavia, se solo pochi soggetti diffondono la Salmonella, questa metodica potrebbe non riuscire ad accertare l’infezione la maggior parte delle volte. Se si rileva un campione positivo, il gruppo viene considerato tale; questa positività non fornisce però informazioni sul numero di soggetti infettati e sul livello di colonizzazione. Il metodo analitico usato per rilevare la Salmonella si basa sull’arricchimento dei campioni e la messa su piastra del materiale arricchito usando diversi terreni selettivi, seguito dall’identificazione del sierotipo. La frequenza del campione dipende dallo stadio di vita (pollastra/ovaiole) e dal tipo di soggetto (riproduttore, broiler, ovaiola, ecc). Spesso è maggiore nei riproduttori rispetto alle ovaiole, perché questi possono contaminare l’intera produzione tramite trasmissione verticale.

Oltre al rilevamento batteriologico vengono registrate anche le risposte anticorpali che possono essere usate per monitorare lo stato della Salmonella di un gruppo. Gli anticorpi vengono rilevati tramite test ELISA e solitamente si evidenziano gli antigeni somatici O (LPS) o H flagellari. L’esame batteriologico ha maggiori possibilità di rilevare i casi positivi nel primo periodo dell’infezione per via dell’escrezione elevata, mentre il sierologico rileva soggetti positivi per un lungo tempo dopo l’infezione, ma non nella fase precoce a causa della dinamica di produzione degli anticorpi dopo l’infezione. Non tutti i soggetti, comunque, generano una risposta anticorpale efficiente e, anche in questo caso, è difficile calcolare il numero dei campioni perché dipende dai livelli minimi di prevalenza nel gruppo e dall’accuratezza definita in anticipo: entrambi i metodi presentano dunque svantaggi e vantaggi.

Anche se sono disponibili degli strumenti di controllo per ridurre la colonizzazione di Salmonella occorre disporre di una strategia generale, che definisca le metodiche e le situazioni in cui è necessario migliorare le misure specifiche, ma anche le conseguenze e le azioni da intraprendere se si rilevano dei campioni positivi. 

Vaccinazione
Sono stati prodotti molti vaccini sperimentali per avicoli e diversi sono disponibili in commercio, sia vivi che inattivati. Quelli vivi sono prodotti tramite mutazione, o vengono selezionati su terreni di coltura quando vengono identificati i ceppi mutanti naturali a lenta crescita. In genere, si ritiene che i vaccini vivi inducano una migliore protezione perché stimolano la risposta cellulo-mediata e anticorpale, mentre quelli inattivati inducono principalmente protezione anticorpale; nei programmi sono utilizzati entrambi, sia singolarmente che in combinazione. Nelle ovaiole e nei riproduttori viene usato uno schema a tripla dose e anche combinazioni di vaccini vivi e inattivati. I vaccini vivi sono somministrati principalmente in acqua di bevanda (o con spray), mentre gli inattivati devono essere iniettati per via parenterale. In alcuni Paesi vengono usati vaccini autogeni tramite inattivazione dei ceppi isolati dai gruppi stessi. Esiste una protezione crociata, ma pare che essa sia principalmente o intra-sierotipo o intra-sierogruppo. 

Per le ovaiole si fa largo uso di vaccini che dovrebbero diminuire o prevenire la colonizzazione intestinale, evitando la diffusione per via fecale e quindi della contaminazione del guscio; si eludono inoltre le infezioni sistemiche, con una conseguente riduzione della colonizzazione dei tessuti del tratto riproduttivo e della contaminazione interna delle uova. 

I vaccini inattivati sono spesso usati per i riproduttori, in quando inducono una forte risposta di anticorpi, che vengono poi trasferiti alla progenie. Gli anticorpi materni persistono per alcune settimane e offrono un certo effetto protettivo subito dopo la schiusa, ma non hanno molta efficacia sulla colonizzazione intestinale dei ceppi infettanti. L’efficacia dei vaccini inattivati nel prevenire la contaminazione delle uova è invece nota in letteratura. 

Gantois et al. (2006) hanno dimostrato che la vaccinazione viva per via orale a un giorno, e poi a 4 e 16 settimane, diminuisce la colonizzazione degli organi interni, inclusi quelli riproduttivi, e anche la contaminazione delle uova. Anche se è difficile provare una ridotta contaminazione delle uova a seguito della vaccinazione in campo a causa della percentuale bassa e variabile di uova contaminate, uno studio europeo ha dimostrato che i gruppi di ovaiole vaccinati sono meno soggetti a contaminazione da Salmonella rispetto ai non vaccinati (4% rispetto a 12%). 

In teoria, un vaccino vivo ideale dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:

indurre un alto grado di protezione verso le infezioni sistemiche e intestinali;

proteggere per una gamma di sierotipi;

mostrare un’adeguata attenuazione negli avicoli senza effetti collaterali né per le altre specie (compreso l’uomo), né per l’ambiente;

essere di facile somministrazione senza compromettere il benessere animale;

i vaccini vivi e inattivati non dovrebbero compromettere la crescita dei soggetti;

i ceppi vaccinali non dovrebbero essere resistenti agli antibiotici o contenere geni di resistenza;

i vaccini dovrebbero avere dei marker capaci di facilitare la differenziazione dai ceppi di campo di Salmonella;

la somministrazione dei vaccini non dovrebbe interferire con le metodiche di rilevamento della Salmonella;

la risposta umorale anticorpale, dopo la vaccinazione, dovrebbe risultare distinguibile dai ceppi selvatici di Salmonella per consentire il rilevamento sierologico.

Molti scienziati hanno notato che, somministrando per via orale salmonelle attenuate e selvatiche, si può creare resistenza all’infezione di ceppi patogeni iniettati sperimentalmente entro le 24 ore dalla somministrazione. Questo fenomeno, simile all’“esclusione competitiva”, è detto inibizione della colonizzazione. Tali dati suggeriscono che è possibile somministrare ceppi vaccinali vivi di Salmonella a pulcini appena schiusi per colonizzare l’intestino in modo esteso e rapido, inducendo una profonda resistenza alla successiva colonizzazione da parte di ceppi di Salmonella di rilevanza epidemiologica che potrebbero essere presenti nei capannoni o in incubatoio. 

La colonizzazione dell’intestino con ceppi che ne inibiscono altri potrebbe prevenire salmonelle virulente, mentre l’invasione dei tessuti intestinali potrebbe indurre una risposta infiammatoria che poi fungerebbe da barriera contro l’invasione degli organi interni da parte di ceppi patogeni. Ciò significa che i vaccini vivi possono essere usati per controllare la colonizzazione intestinale e la successiva eliminazione di salmonelle. La somministrazione ai pulcini appena schiusi è bene farla appena possibile e il trattamento spray si rivela più adeguato di quello nell’acqua di bevanda.

La bibliografia è disponibile su richiesta

Dagli atti dell’Australian Poultry Science Symposium del 2020