DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1704412
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41726388
تاريخ النشر: 2026-02-05
المؤلف: Emmanuel Donbraye وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحوث حول العدوى الميكروبية والأمراض
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الكشف عن مسببات الأمراض المرتبطة بمرض الجهاز التنفسي البقري (BRD) باستخدام تسلسل الميتاجينوم من مسحات الأنف من الماشية. من خلال أخذ عينات من 380 حيوانًا عند وصولها إلى حظيرة التغذية ومرة أخرى بعد 14 يومًا من التغذية (DOF)، حدد الباحثون 21 فيروسًا متميزًا من 12 عائلة فيروسية، مع تغييرات ملحوظة في تركيبة الفيروسات مع مرور الوقت. تشمل النتائج الرئيسية انتشار فيروس التهاب الأنف البقري B (BRBV) وفيروس كورونا البقري (BCoV) وفيروس الإنفلونزا D (IDV) من بين الفيروسات المكتشفة، مع زيادات كبيرة في انتشار بعض الفيروسات مثل فيروس الجهاز التنفسي الخلوي البقري (BRSV) وIDV بعد 14 DOF (p < 0.05). تعتبر الدراسة رائدة في تطبيق تسلسل الميتاجينوم باستخدام تقنية النانو لبور للكشف في وقت واحد عن الفيروسات والبكتيريا وجينات مقاومة المضادات الحيوية (ARGs) في الماشية في حظائر التغذية. تؤكد على إمكانيات هذه الطريقة كأداة تشخيصية شاملة لمرض BRD، كاشفة عن رؤى حول تنوع وديناميات مسببات الأمراض الفيروسية خلال فترة التغذية المبكرة. تشير النتائج أيضًا إلى وجود قيود في استراتيجيات التطعيم الحالية ضد BRSV وBCoV، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لتوحيد تقنيات الميتاجينوم للتشخيصات السريرية، واستكشاف وجود الفيروسات في الماشية غير المصابة بالأعراض، وفهم العلاقة بين اختلال الميكروبات وBRD. في النهاية، تهدف هذه الأبحاث إلى إبلاغ تطوير تدابير فعالة للسيطرة وأدوات تشخيصية محسنة للتخفيف من تأثير BRD على صناعة اللحوم.
مقدمة
يعتبر مرض الجهاز التنفسي البقري (BRD) تحديًا صحيًا كبيرًا في الماشية في حظائر التغذية في أمريكا الشمالية، مما يساهم في ارتفاع معدلات المرض والوفيات ويكون المحرك الرئيسي لاستخدام المضادات الحيوية في هذه البيئات. إن مسببات مرض BRD متعددة العوامل، حيث تشمل الضغوط البيئية، وممارسات الإدارة، ومجموعة من مسببات الأمراض الفيروسية والبكتيرية. يمكن أن تؤدي العدوى الفيروسية إلى تعرض العجول لعدوى بكتيرية ثانوية، مع وجود عوامل بكتيرية شائعة تشمل *Mannheimia haemolytica* و*Pasteurella multocida* و*Mycoplasma bovis*. على الرغم من زيادة جهود التطعيم ضد عدة عوامل فيروسية مرتبطة بـ BRD، فإن عدم الاتساق في ممارسات التطعيم والحالة غير المعروفة للتطعيم للعجول الوافدة تعقد إدارة المرض.
تقدم التطورات الأخيرة في تسلسل الميتاجينوم، وخاصة باستخدام تقنيات أكسفورد نانو بور، آفاقًا واعدة لتحسين تشخيص BRD من خلال تمكين الكشف عن الفيروسات المعروفة والجديدة في العينات السريرية. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم انتشار الفيروسات المرتبطة بـ BRD في الماشية في حظائر التغذية عند الوصول وبعد أسبوعين، بالإضافة إلى التحقيق في التغيرات في انتشار الفيروسات خلال فترة التغذية المبكرة. بالإضافة إلى ذلك، تسعى لاستكشاف إمكانية الكشف المتزامن عن مسببات الأمراض البكتيرية وجينات مقاومة المضادات الحيوية (ARGs) باستخدام بروتوكول تسلسل موحد. يمكن أن يساعد فهم المشهد الفيروسي والبكتيري في الماشية في حظائر التغذية في إبلاغ استراتيجيات أكثر فعالية للوقاية والسيطرة على BRD في غرب كندا.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم إعداد التجربة، بما في ذلك ظروف التحكم والمتغيرات التي تم التلاعب بها خلال الدراسة. من الضروري إثبات صحة النتائج ويسمح بالتقييم النقدي للنهج البحثي. بشكل عام، يعمل هذا القسم كأساس لفهم كيفية استنتاج استنتاجات الدراسة من البيانات المجمعة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح نتائج الاختبارات المختلفة، مع تسليط الضوء على الاتجاهات والأنماط الملحوظة في البيانات. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بتحليلات إحصائية، بما في ذلك قيم p وفواصل الثقة، للتحقق من أهمية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتم استخدام تمثيلات رسومية مثل المخططات أو الرسوم البيانية لتوضيح العلاقات بين المتغيرات أو تأثير التدخلات. يركز القسم على تداعيات هذه النتائج في سياق الأسئلة البحثية المطروحة، مما يوفر أساسًا للنقاشات والاستنتاجات اللاحقة. بشكل عام، تساهم النتائج في الجسم المعرفي الحالي وتقترح طرقًا محتملة للبحث المستقبلي.
المناقشة
اتبعت الدراسة الإرشادات الأخلاقية التي وضعها المجلس الكندي لرعاية الحيوان وشملت جهدًا تعاونيًا مع برنامج مراقبة استخدام المضادات الحيوية ومقاومة المضادات الحيوية في حظائر التغذية الكندية. تم جمع ما مجموعه 760 مسحة أنفية من 19 حظيرة تغذية تجارية في ألبرتا، كندا، تستهدف كل من العجول التي وضعت في الخريف (FPC) والعجول البالغة (YRL) في نقطتين زمنيتين: عند الوصول وبعد 14 يومًا من التغذية. كانت عينة الدراسة تهدف إلى تقييم انتشار الفيروسات التنفسية ومسببات الأمراض البكتيرية المرتبطة بمرض الجهاز التنفسي البقري (BRD). استخدمت الدراسة تقنيات تقليدية لجمع المسحات وتبعت بروتوكولًا صارمًا لمعالجة العينات، بما في ذلك الميتاجينوميات الفيروسية وتحليل المعلومات الحيوية.
أشارت النتائج إلى انتشار مرتفع للفيروسات المرتبطة بـ BRD، حيث كان BRBV هو الأكثر شيوعًا في FPC عند الوصول (46%)، يليه BCoV (32%) وIDV (17%). من الجدير بالذكر أن انتشار بعض الفيروسات زاد بشكل كبير بعد 14 يومًا من التغذية، بينما أظهرت أخرى، مثل BCoV، انخفاضًا. في YRL، كان BRSV هو الفيروس الأكثر انتشارًا الذي تم اكتشافه في كلا النقطتين الزمنيتين، مع زيادات كبيرة في الانتشار لعدة فيروسات بعد 14 يومًا. كما حدد التحليل مسببات الأمراض البكتيرية الرئيسية، حيث كانت *Mannheimia haemolytica* و*Histophilus somni* الأكثر وفرة. تسلط الدراسة الضوء على الطبيعة الديناميكية للفيروسات والبكتيريا في الماشية في حظائر التغذية وتؤكد على أهمية المراقبة المستمرة لإبلاغ ممارسات الإدارة التي تهدف إلى تقليل حدوث BRD.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1704412
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41726388
Publication Date: 2026-02-05
Author(s): Emmanuel Donbraye et al.
Primary Topic: Microbial infections and disease research
Overview
This study investigates the detection of pathogens associated with bovine respiratory disease (BRD) using metagenomic sequencing of nasal swabs from cattle. By sampling 380 animals upon arrival at a feedlot and again after 14 days on feed (DOF), the researchers identified 21 distinct viruses from 12 viral families, with notable changes in virus composition over time. Key findings include the prevalence of bovine rhinitis B virus (BRBV), bovine coronavirus (BCoV), and influenza D virus (IDV) among the detected viruses, with significant increases in the prevalence of certain viruses like bovine respiratory syncytial virus (BRSV) and IDV after 14 DOF (p < 0.05). The study is pioneering in its application of nanopore metagenomic sequencing to simultaneously detect viruses, bacteria, and antimicrobial resistance genes (ARGs) in feedlot cattle. It emphasizes the method's potential as a comprehensive diagnostic tool for BRD, revealing insights into the diversity and dynamics of viral pathogens during the early feeding period. The findings also suggest limitations in current vaccination strategies against BRSV and BCoV, highlighting the need for further research to standardize metagenomic techniques for clinical diagnoses, explore the presence of viruses in asymptomatic cattle, and understand the relationship between microbial dysbiosis and BRD. Ultimately, this research aims to inform the development of effective control measures and improved diagnostic tools to mitigate the impact of BRD on the beef industry.
Introduction
Bovine respiratory disease (BRD) is a significant health challenge in North American feedlot cattle, contributing to high morbidity and mortality rates and being the primary driver for antimicrobial use in these settings. The etiology of BRD is multifactorial, involving environmental stressors, management practices, and a range of viral and bacterial pathogens. Viral infections can predispose calves to secondary bacterial infections, with common bacterial agents including *Mannheimia haemolytica*, *Pasteurella multocida*, and *Mycoplasma bovis*. Despite increasing vaccination efforts against several viral agents associated with BRD, inconsistencies in vaccination practices and the unknown vaccination status of arriving calves complicate disease management.
Recent advancements in metagenomic sequencing, particularly using Oxford Nanopore Technologies, offer promising avenues for improving BRD diagnostics by enabling the detection of both known and novel viruses in clinical samples. This study aims to assess the prevalence of BRD-associated viruses in feedlot cattle at arrival and after two weeks, as well as to investigate changes in viral prevalence during the early feeding period. Additionally, it seeks to explore the potential for simultaneous detection of bacterial pathogens and antimicrobial resistance genes (ARGs) using a unified sequencing protocol. Understanding the viral and bacterial landscape in feedlot cattle could inform more effective prevention and control strategies for BRD in western Canada.
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 experiments. The methodology encompasses the protocols for data collection, including any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental setup, including control conditions and variables manipulated during the study. It is essential for establishing the validity of the findings and allows for critical assessment of the research approach. Overall, this section serves as a foundation for understanding how the study’s conclusions were drawn from the collected data.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant trends and patterns observed in the data. The results are often accompanied by statistical analyses, including p-values and confidence intervals, to validate the findings’ significance.
Additionally, graphical representations such as charts or graphs may be utilized to illustrate the relationships between variables or the impact of interventions. The section emphasizes the implications of these results in the context of the research questions posed, providing a foundation for subsequent discussions and conclusions. Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge and suggest potential avenues for future research.
Discussion
The study adhered to ethical guidelines set by the Canadian Council of Animal Care and involved a collaborative effort with the Canadian Feedlot Antimicrobial Use and Antimicrobial Resistance Surveillance Program. A total of 760 nasal swabs were collected from 19 commercial feedlots in Alberta, Canada, targeting both fall-placed calves (FPC) and yearlings (YRL) at two time points: arrival and after 14 days on feed. The sampling aimed to assess the prevalence of respiratory viruses and bacterial pathogens associated with bovine respiratory disease (BRD). The study utilized conventional techniques for swab collection and followed a rigorous protocol for sample processing, including viral metagenomics and bioinformatics analysis.
The results indicated a high prevalence of BRD-associated viruses, with BRBV being the most common in FPC at arrival (46%), followed by BCoV (32%) and IDV (17%). Notably, the prevalence of certain viruses increased significantly after 14 days on feed, while others, like BCoV, showed a decrease. In YRL, BRSV was the most prevalent virus detected at both time points, with significant increases in prevalence for several viruses after 14 days. The analysis also identified key bacterial pathogens, with Mannheimia haemolytica and Histophilus somni being the most abundant. The study highlights the dynamic nature of viral and bacterial populations in feedlot cattle and underscores the importance of ongoing surveillance to inform management practices aimed at reducing BRD incidence.