DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1583858
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40406273
تاريخ النشر: 2025-05-08
المؤلف: Giulia Franzoni وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
الحمى المالطية، وهي مرض حيواني المنشأ يسببه *Brucella abortus* و*Brucella melitensis*، تؤثر بشكل كبير على صناعة الثروة الحيوانية والصحة العامة، خاصة في الجاموس المتوسطي (*Bubalus bubalis*)، مما يؤدي إلى العقم والإجهاض. تتطلب طرق التشخيص التقليدية، وهي اختبار روز بنغال واختبار تثبيت المكمل، تحسينًا في الخصوصية. تبحث هذه الدراسة في إمكانية السيتوكينات كعلامات حيوية مناعية لعدوى البروسيلات في الجاموس المتوسطي، من خلال تحليل 18 جاموسًا صحيًا و20 جاموسًا مصابًا.
تم تحفيز عينات الدم من الجاموس بمستضد البروسيلات، وتم قياس مستويات البلازما من مختلف السيتوكينات باستخدام ELISA متعدد. أظهرت النتائج أن الجاموس المصاب أظهر مستويات مرتفعة بشكل ملحوظ من IFN-γ وIP-10 وMCP-1 استجابةً للمستضد مقارنةً بالضوابط الصحية. في المقابل، أظهرت الجاموس الصحية مستويات أعلى من IL-1α وIL-1β وIL-6 وIL-10. كشفت تحليلات التمييز الكنسي أن مجموعة من خمسة سيتوكينات (IFN-γ وIP-10 وIL-1α وIL-1β وIL-6) يمكن أن تميز بفعالية بين الجاموس المصاب والصحي. تشير هذه النتائج إلى أن دمج ملفات السيتوكينات المحددة يمكن أن يعزز دقة التشخيص للحمى المالطية في الجاموس المتوسطي.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث الآثار الكبيرة على الصحة العامة والاقتصاد الناتجة عن الحمى المالطية، وهو مرض حيواني المنشأ تسببه بكتيريا سلبية الغرام من جنس بروسيلة. على وجه التحديد، تُعتبر *Brucella abortus* و*Brucella melitensis* معروفة بتأثيرها على أنواع الجاموس، خاصة في إيطاليا، حيث تم تحديد *B. abortus* كالسلالة السائدة التي تؤثر على الماشية والجاموس، مما يؤدي إلى العقم والإجهاض في الجاموس المتوسطي. يحدث انتقال *B. abortus* إلى البشر بشكل أساسي من خلال منتجات الألبان الملوثة أو الاتصال المباشر مع الحيوانات المصابة، مما يؤدي إلى مرض مزمن ومؤلم.
تشمل برامج إيطاليا المستمرة لمكافحة الحمى المالطية والمراقبة اختبارًا مصلية للماشية، خاصة في المناطق التي لا تزال متأثرة بالمرض. ومع ذلك، تعاني الاختبارات التشخيصية الحالية، مثل اختبار روز بنغال (RBT) واختبار تثبيت المكمل (CFT)، من انخفاض الخصوصية ويمكن أن تعطي نتائج إيجابية خاطئة بسبب التفاعل المتبادل مع بكتيريا سلبية الغرام الأخرى. يبرز هذا الحاجة الملحة لتطوير طرق تشخيص جديدة لتعزيز فعالية استراتيجيات القضاء مع الحفاظ على التراث الوطني للماشية المتمثل في الجاموس المتوسطي. يؤكد المؤلفون على أهمية فهم استجابات المناعة لدى المضيف تجاه بروسيلة ويقترحون التحقيق في السيتوكينات المناعية كعلامات حيوية تشخيصية محتملة لتحسين الكشف وإدارة الحمى المالطية في المناطق المتأثرة.
طرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار النتائج. تشمل المنهجية البروتوكولات التجريبية، تقنيات جمع البيانات، والأساليب التحليلية المطبقة لتقييم نتائج البحث.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم التحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها لتقييم دلالة النتائج، بما في ذلك أي برامج أو أدوات تم استخدامها لمعالجة البيانات. بشكل عام، يعمل هذا القسم كأساس حاسم لفهم صلاحية وموثوقية استنتاجات الدراسة.
نتائج
في هذه الدراسة، تم تحليل عينات الدم الكاملة من الجاموس المتوسطي الصحي (N = 18) والمصاب (N = 20) لتحرير السيتوكينات المناعية بعد التحفيز بمستضد بروسيلة محدد (Brucellergene ® OCB). أظهرت النتائج أن كلا المجموعتين أظهرتا قابلية وفعالية خلايا T، كما يتضح من تحرير سيتوكينات مثل IFN-γ وIL-17 وIL-10 وTNF استجابةً لتحفيز PWM. من الجدير بالذكر أن المجموعة المصابة أظهرت زيادة ملحوظة في مستويات IFN-γ وIP-10 المحددة للمستضد مقارنةً بالضوابط، بينما أظهرت الجاموس الصحية تحريرًا مرتفعًا لـ IL-10 وسيتوكينات التهابية أخرى (TNF وIL-1β وMIP-1α) عند تحفيز المستضد.
كشفت التحليلات الإضافية أن الحيوانات المصابة كانت لديها مستويات أعلى من IP-10 وMCP-1 المحددين للمستضد، بينما لم تُلاحظ اختلافات كبيرة بالنسبة لـ MIP-1α وMIP-1β. حدد تحليل التمييز الكنسي (CDA) ملفات سيتوكينات مميزة يمكن أن تميز بين الجاموس الصحي والمصاب، مع ارتباطات إيجابية عالية لـ ∆IFN-γ و∆IP-10 تميز المجموعة المصابة، وارتباطات سلبية لـ ∆IL-6 و∆IL-10 و∆IL-1β و∆IL-1α تميز المجموعة الصحية. تشير هذه النتائج إلى علامات حيوية تشخيصية محتملة للتمييز بين الحيوانات الصحية والمصابة بناءً على استجاباتها للسيتوكينات.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الاعتبارات الأخلاقية والإطار المنهجي المستخدم في دراسة عدوى بروسيلة في الجاموس المتوسطي. التزمت الدراسة باللوائح الأوروبية والإيطالية، مما يضمن عدم تعرض أي حيوانات للأذى لأغراض البحث. تم تقسيم 38 جاموسًا إلى مجموعتين: الصحية (N = 18) والمصابة (N = 20)، وتم تأكيد حالة العدوى من خلال اختبارات مصلية (RBT وCFT) والمراقبة اللاحقة للقطيع. تم تأكيد وجود بروسيلة عبر PCR وعزل الثقافة من مختلف الأعضاء، وتم إعدام الحيوانات الإيجابية المصلية وفقًا للوائح.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن الجاموس المصاب بالبروسيلة أظهر مستويات مرتفعة من IFN-γ المحدد للمستضد، مما يشير إلى إمكانيته كعلامة تشخيصية للحمى المالطية. في المقابل، لوحظت مستويات أقل من السيتوكينات الالتهابية (IL-1α وIL-1β وIL-6) وIL-10 في الحيوانات المصابة، مما يشير إلى استجابة مناعية معطلة. كما حددت الدراسة IP-10 وMCP-1 كعلامات حيوية كيميائية واعدة، حيث كانت مستوياتها أعلى بشكل ملحوظ في الجاموس المصاب. من خلال تحليل التمييز الكنسي، تم تحديد مجموعة من خمسة سيتوكينات (IFN-γ وIP-10 وIL-1α وIL-1β وIL-6) كفيلة بتمييز الجاموس الصحي عن المصاب. تؤكد هذه النتائج الأولية على إمكانية تطوير أدوات تشخيصية قائمة على السيتوكينات لعدوى بروسيلة، مما يتطلب مزيدًا من التحقق مع أحجام عينات أكبر لتعزيز دقة التشخيص وخصوصيته.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1583858
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40406273
Publication Date: 2025-05-08
Author(s): Giulia Franzoni et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
Brucellosis, a zoonotic disease caused by *Brucella abortus* and *Brucella melitensis*, significantly affects the livestock industry and public health, particularly in Mediterranean Buffalo (*Bubalus bubalis*), leading to infertility and abortion. The conventional diagnostic methods, namely the Rose Bengal Test and the Complement Fixation Test, require enhanced specificity. This study investigates the potential of cytokines as immunological biomarkers for Brucella infection in Mediterranean Buffalo, analyzing 18 healthy and 20 infected buffaloes.
Blood samples from the buffaloes were stimulated with Brucella antigen, and plasma levels of various cytokines were measured using multiplex ELISA. The results indicated that infected buffaloes exhibited significantly elevated levels of IFN-γ, IP-10, and MCP-1 in response to the antigen compared to healthy controls. In contrast, healthy buffaloes showed higher levels of IL-1α, IL-1β, IL-6, and IL-10. Canonical discriminant analyses revealed that a combination of five cytokines (IFN-γ, IP-10, IL-1α, IL-1β, IL-6) could effectively differentiate between infected and healthy buffaloes. These findings suggest that the integration of specific cytokine profiles could enhance the diagnostic accuracy for brucellosis in Mediterranean Buffalo.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant public health and economic implications of brucellosis, a zoonotic disease caused by the Gram-negative bacteria of the genus Brucella. Specifically, Brucella abortus and Brucella melitensis are noted for their impact on buffalo species, particularly in Italy, where B. abortus has been identified as the predominant strain affecting cattle and buffaloes, leading to infertility and abortion in Mediterranean Buffaloes. The transmission of B. abortus to humans primarily occurs through contaminated dairy products or direct contact with infected animals, resulting in a chronic and debilitating disease.
Italy’s ongoing brucellosis eradication and surveillance program involves serological testing of livestock, particularly in regions still affected by the disease. However, existing diagnostic tests, such as the Rose Bengal Test (RBT) and the Complement Fixation Test (CFT), suffer from low specificity and can yield false-positive results due to cross-reactivity with other Gram-negative bacteria. This highlights the urgent need for the development of new diagnostic methods to enhance the efficacy of eradication strategies while preserving the national livestock heritage represented by Mediterranean buffaloes. The authors emphasize the importance of understanding host immune responses to Brucella and propose investigating immune cytokines as potential diagnostic biomarkers to improve detection and management of brucellosis in affected regions.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the results. The methodology encompasses the experimental protocols, data collection techniques, and analytical methods applied to assess the outcomes of the research.
Additionally, the section may describe the statistical analyses performed to evaluate the significance of the findings, including any software or tools utilized for data processing. Overall, this section serves as a critical foundation for understanding the validity and reliability of the study’s conclusions.
Results
In this study, whole blood samples from healthy (N = 18) and infected (N = 20) Mediterranean Buffaloes were analyzed for immune cytokine release following stimulation with a specific Brucella antigen (Brucellergene ® OCB). The results indicated that both groups exhibited T cell viability and functionality, as evidenced by the release of cytokines such as IFN-γ, IL-17, IL-10, and TNF in response to PWM stimulation. Notably, the infected group showed a significant increase in antigen-specific IFN-γ and IP-10 levels compared to controls, while healthy buffaloes demonstrated a heightened release of IL-10 and other pro-inflammatory cytokines (TNF, IL-1β, MIP-1α) upon antigen stimulation.
Further analysis revealed that infected animals had higher levels of antigen-specific IP-10 and MCP-1, while no significant differences were observed for MIP-1α and MIP-1β. Canonical discriminant analysis (CDA) identified distinct cytokine profiles that could differentiate between healthy and infected buffaloes, with high positive correlations for ∆IFN-γ and ∆IP-10 characterizing the infected group, and negative correlations for ∆IL-6, ∆IL-10, ∆IL-1β, and ∆IL-1α characterizing the healthy group. These findings suggest potential diagnostic biomarkers for distinguishing between healthy and infected animals based on their cytokine responses.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the ethical considerations and methodological framework employed in studying Brucella infection in Mediterranean Buffaloes. The study adhered to EU and Italian regulations, ensuring no animals were harmed for research purposes. A total of 38 buffaloes were divided into healthy (N = 18) and infected (N = 20) groups, with infection status confirmed through serological tests (RBT and CFT) and subsequent monitoring of herds. The presence of Brucella was confirmed via PCR and culture isolation from various organs, with seropositive animals being culled as per regulations.
Key findings indicate that Brucella-infected buffaloes exhibited elevated levels of antigen-specific IFN-γ, suggesting its potential as a diagnostic marker for brucellosis. In contrast, lower levels of pro-inflammatory cytokines (IL-1α, IL-1β, IL-6) and IL-10 were observed in infected animals, indicating an impaired immune response. The study also identified IP-10 and MCP-1 as promising chemokine biomarkers, as their levels were significantly higher in infected buffaloes. Through canonical discriminant analysis, a set of five cytokines (IFN-γ, IP-10, IL-1α, IL-1β, IL-6) was determined to effectively differentiate between healthy and infected buffaloes. These preliminary findings underscore the potential for developing cytokine-based diagnostic tools for Brucella infection, warranting further validation with larger sample sizes to enhance diagnostic accuracy and specificity.