DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms12010223
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38276208
تاريخ النشر: 2024-01-22
المؤلف: Koketso Desiree Mazwi وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تدرس الدراسة داء البروسيلات في الماشية، مشيرة إلى طبيعته غير العرضية باستثناء أحداث الإجهاض. تستخدم مجموعة من الاختبارات المصلية جنبًا إلى جنب مع PCR المحدد للبروسيلات (ITS-PCR) لتشخيص المرض في 565 عينة من الماشية من المسالخ. تكشف النتائج أن ITS-PCR اكتشف الحمض النووي للبروسيلات في 33.6% من الأبقار، و14.5% من الأغنام، و4.7% من أنسجة الخنازير. ومن الجدير بالذكر أن ثقافات البروسيلات غير النقية تم تحديدها في 43.6% من الأبقار، و51.7% من الأغنام، و50% من الخنازير، مع تحديد B. abortus بشكل أساسي، مع حدوث عدوى مختلطة من B. abortus وB. melitensis عبر الأنواع. كما تشير الدراسة إلى أن عدوى البروسيلات كانت موجودة في كل من الحيوانات الموجبة للمصل وغالبًا السلبية للمصل، مما يدل على خطر كبير من انتقال العدوى أثناء التزاوج أو الحمل.
تؤكد الاستنتاجات على ضرورة اتباع نهج تشخيص متعدد المراحل، خاصة في العدوى المزمنة حيث قد تؤدي الاختبارات المصلية وحدها إلى نتائج سلبية خاطئة. تدعو الأبحاث إلى أخذ عينات روتينية من أنسجة محددة، مثل الكبد، والكلى، والطحال من المجترات، واللوزتين من الخنازير، لتعزيز جهود المراقبة. تؤكد النتائج على قيمة المسالخ كمصادر للمراقبة، مشيرة إلى أن زيادة جمع البيانات من هذه المواقع يمكن أن تحسن فهم وبائية داء البروسيلات في جنوب إفريقيا وتوجه استراتيجيات الإدارة المستهدفة لعدوى B. abortus وB. melitensis في الماشية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث داء البروسيلات، وهو عدوى حيوانية المنشأ تسببها أنواع البروسيلات، وهي بكتيريا سالبة الجرام داخل الخلايا اختيارية. غالبًا ما يبقى المرض غير عرضي في الحيوانات حتى يتطور إلى عدوى حادة، تؤثر بشكل خاص على الأنظمة التناسلية للحيوانات الناضجة جنسيًا، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة في صناعات الماشية. تعقد بقاء البروسيلات في خلايا المضيف، وخاصة داخل الشبكة الإندوبلازمية، العلاج والتشخيص بسبب قدرة البكتيريا على التهرب من دفاعات المضيف والتحديات المرتبطة بزراعة الكائن من الأنسجة المصابة.
على الرغم من توفر طرق تشخيصية متنوعة، بما في ذلك الاختبارات المصلية والاختبارات الجزيئية، لا يزال داء البروسيلات غير مُبلغ عنه بشكل كافٍ، خاصة في البلدان النامية حيث تحد القيود على الموارد من تنفيذ تقنيات التشخيص الحديثة. في جنوب إفريقيا، زادت انتشار داء البروسيلات البقري، مما يبرز الحاجة إلى تحسين المراقبة وتدابير السيطرة. تهدف الدراسة إلى استخدام نهج متعدد المراحل لتعزيز الكشف والعزل عن البروسيلات من عينات الأنسجة المختلفة في الماشية، وبالتالي المساهمة في فهم أفضل وإدارة داء البروسيلات في المنطقة.
الطرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. تفصل المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، والمعدات، وأي عينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية، والنماذج الحاسوبية، أو بروتوكولات المختبر.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم إعداد التجربة، بما في ذلك ظروف التحكم والدوافع وراء الطرق المختارة. من الضروري التحقق من صحة النتائج وضمان أن النتائج مستمدة من نهج قوي ومنهجي. بشكل عام، يعد هذا القسم مكونًا أساسيًا من البحث، حيث يوفر الشفافية ويمكّن الباحثين الآخرين من تكرار الدراسة.
النتائج
تشير النتائج إلى مستوى معتدل من الاتفاق بين طرق تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وطرق الزراعة للكشف عن *Brucella spp.*، مع إحصائية كابا تبلغ 0.57 (95% CI 0.47، 0.66؛ p < 0.0001). من بين 565 عينة تم تحليلها، كانت 58 إيجابية لـ *Brucella spp.* باستخدام كل من تقنيات PCR والزراعة. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد 69 عينة على أنها إيجابية بواسطة PCR فقط، بينما عادت 438 عينة بنتائج سلبية لكلتا الطريقتين. تشير هذه النتائج إلى أنه بينما يعد PCR أداة تشخيصية قيمة، قد يؤدي إلى نتائج إيجابية في الحالات التي لا تكون فيها الزراعة إيجابية، مما يبرز الحاجة إلى تفسير دقيق لنتائج PCR في البيئات السريرية.
المناقشة
استخدمت الدراسة التي أجريت في مقاطعة الكاب الشرقية في جنوب إفريقيا نهجًا متعدد المراحل للتحقيق في داء البروسيلات في الماشية، مع دمج الطرق المصلية والجزيئية والجرثومية. تم جمع عينات من 565 حيوانًا (280 بقرة، 200 خروف، و85 خنزيرًا) عبر خمسة مسالخ، مما كشف عن *Brucella spp.* في 14.6% من الأبقار، و7.5% من الأغنام، و2.4% من الخنازير. كانت الأنواع السائدة التي تم تحديدها هي *Brucella abortus*، مع بعض العدوى المختلطة التي تشمل *B. abortus* و*B. melitensis*. يبرز هذا الخطر المحتمل الذي تشكله الحيوانات غير العرضية، التي قد تحمل عدوى مزمنة وتساهم في انتشار الممرض، خاصة أثناء الحمل.
أظهرت منهجية الدراسة، التي شملت اختبار PCR لعينات الأنسجة تليها الزراعة وتحديد AMOS-PCR، فعالية استراتيجية الكشف الشاملة. ومن الجدير بالذكر أن 19% من عزلات البروسيلات المحددة كانت موجبة للمصل، مما يدل على أن نسبة كبيرة من الحيوانات المصابة ظلت غير مكتشفة بواسطة الاختبارات المصلية وحدها. تؤكد النتائج على أهمية الفحص الشامل في الماشية لتقليل خطر انتقال داء البروسيلات، خاصة بالنظر إلى انتشار المرض في الحاملين غير العرضيين.
القيود
واجهت الدراسة عدة قيود تتعلق بشكل أساسي بعزل وتحديد *Brucella spp.* من عينات الماشية. أدت وجود بكتيريا سالبة الجرام سريعة النمو إلى ثقافات غير نقية، مما عرقل استعادة البروسيلات. كانت اختبار PCR الخاص بـ Bruce-ladder، الذي يتطلب حمض نووي للبروسيلات مركزًا للغاية للتكبير الفعال، معوقًا بسبب العدوى المختلطة من B. abortus وB. melitensis عبر الأبقار والأغنام والخنازير. وبالتالي، كانت عدم القدرة على عزل هذه السلالات المختلطة بشكل منفصل قيدًا كبيرًا.
لمعالجة هذه التحديات، يوصي المؤلفون بإجراء تحقيقات إضافية في دراسة أكبر. يمكن أن تنفذ مثل هذه الأبحاث تقنيات تعقيم السطح على الأنسجة لتقليل نمو الكائنات الملوثة، مما يسهل النمو المتقارب للبروسيلات. بالإضافة إلى ذلك، التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية، حيث حصلت على الموافقات اللازمة من وزارة الزراعة، وإصلاح الأراضي والتنمية الريفية (DALRRD) وضمنت سرية المشاركين وفقًا لأخلاقيات البحث.
DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms12010223
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38276208
Publication Date: 2024-01-22
Author(s): Koketso Desiree Mazwi et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The study investigates brucellosis in livestock, highlighting its asymptomatic nature except during abortion events. It employs a combination of serological tests alongside Brucella-specific PCR (ITS-PCR) to diagnose the disease in 565 livestock samples from abattoirs. The findings reveal that ITS-PCR detected Brucella DNA in 33.6% of cattle, 14.5% of sheep, and 4.7% of pig tissues. Notably, impure Brucella cultures were identified in 43.6% of cattle, 51.7% of sheep, and 50% of pigs, predominantly identifying B. abortus, with mixed infections of B. abortus and B. melitensis occurring across species. The study also notes that Brucella infections were present in both seropositive and predominantly seronegative animals, indicating a significant risk of transmission during breeding or pregnancy.
The conclusions emphasize the necessity of a polyphasic diagnostic approach, particularly in chronic infections where serological tests alone may yield false negatives. The research advocates for routine sampling of specific tissues, such as liver, kidneys, and spleen from ruminants, and tonsils from pigs, to enhance surveillance efforts. The findings underscore the value of abattoirs as surveillance resources, suggesting that increased data collection from these sites could improve the understanding of brucellosis epidemiology in South Africa and inform targeted management strategies for B. abortus and B. melitensis infections in livestock.
Introduction
The introduction of the research paper discusses brucellosis, a zoonotic infection caused by Brucella species, which are facultative intracellular Gram-negative bacteria. The disease often remains asymptomatic in animals until it progresses to acute infection, particularly affecting the reproductive systems of sexually mature animals, leading to significant economic losses in livestock industries. The persistence of Brucella in host cells, particularly within the endoplasmic reticulum, complicates treatment and diagnosis due to the bacteria’s ability to evade host defenses and the challenges associated with culturing the organism from infected tissues.
Despite the availability of various diagnostic methods, including serological tests and molecular assays, brucellosis remains underreported, particularly in developing countries where resource constraints limit the implementation of modern diagnostic techniques. In South Africa, the prevalence of bovine brucellosis has increased, highlighting the need for improved surveillance and control measures. The study aims to employ a polyphasic approach to enhance the detection and isolation of Brucella from various tissue samples in livestock, thereby contributing to better understanding and management of brucellosis in the region.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests, computational models, or laboratory protocols.
Additionally, the section may describe the experimental setup, including control conditions and the rationale behind the chosen methods. It is crucial for validating the findings and ensuring that the results are derived from robust and systematic approaches. Overall, this section serves as a foundational component of the research, providing transparency and enabling other researchers to replicate the study.
Results
The results indicate a moderate level of agreement between polymerase chain reaction (PCR) and culture methods for the detection of *Brucella spp.*, with a kappa statistic of 0.57 (95% CI 0.47, 0.66; p < 0.0001). Out of 565 samples analyzed, 58 tested positive for *Brucella spp.* using both PCR and culture techniques. Additionally, 69 samples were identified as positive by PCR alone, while 438 samples returned negative results for both methods. These findings suggest that while PCR is a valuable diagnostic tool, it may yield positive results in cases where culture does not, highlighting the need for careful interpretation of PCR results in clinical settings.
Discussion
The study conducted in the Eastern Cape Province of South Africa utilized a polyphasic approach to investigate brucellosis in livestock, incorporating serological, molecular, and bacteriological methods. Samples were collected from 565 animals (280 cattle, 200 sheep, and 85 pigs) across five abattoirs, revealing Brucella spp. in 14.6% of cattle, 7.5% of sheep, and 2.4% of pigs. The predominant species identified was *Brucella abortus*, with some mixed infections involving *B. abortus* and *B. melitensis*. This highlights the potential risk posed by asymptomatic animals, which may harbor chronic infections and contribute to the spread of the pathogen, particularly during pregnancy.
The study’s methodology, which included PCR testing of tissue samples followed by culture and AMOS-PCR identification, demonstrated the effectiveness of a comprehensive detection strategy. Notably, 19% of the identified Brucella isolates were seropositive, indicating that a significant proportion of infected animals remained undetected by serological tests alone. The findings underscore the importance of thorough screening in livestock to mitigate the risk of brucellosis transmission, particularly given the prevalence of the disease in asymptomatic carriers.
Limitations
The study faced several limitations primarily related to the isolation and identification of Brucella spp. from livestock samples. The presence of fast-growing Gram-negative bacteria led to impure cultures, complicating the recovery of Brucella. The Bruce-ladder PCR assay, which necessitates highly concentrated Brucella DNA for effective amplification, was hindered by mixed infections of B. abortus and B. melitensis across cattle, sheep, and pigs. Consequently, the inability to isolate these mixed strains separately was a significant constraint.
To address these challenges, the authors recommend conducting further investigations in a larger study. Such research could implement surface sterilization techniques on tissues to minimize the growth of contaminating organisms, thereby facilitating the confluence growth of Brucella spp. Additionally, the study adhered to ethical guidelines, obtaining necessary approvals from the Department of Agriculture, Land Reform and Rural Development (DALRRD) and ensuring participant confidentiality in accordance with research ethics.