DOI: https://doi.org/10.51585/gjm.2025.2.0051
تاريخ النشر: 2025-09-01
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تدرس الدراسة فعالية الليبوبوليسكاريد (LPS) ومولدات المضادات الاصطناعية لبروسيلا في اختبار المناعة المرتبط بالإنزيم غير المباشر (i-ELISA) لتشخيص البروسيلا في عينات الحليب من الأبقار التي تعرضت للإجهاض. تم تحليل ما مجموعه 53 عينة حليب من مختلف المحافظات في تركيا، وكشفت عن معدلات إيجابية مصليًا بنسبة 52.8% لليبوبوليسكاريد السلس (s-LPS)، و39.6%، و50.9%، و47.2% لمولدات المضادات ثنائية السكر، وثلاثية السكر، وأربعة السكر، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، كانت خمس عينات مصل إيجابية لمولد المضاد B. abortus RB51. أظهرت التحليلات الإحصائية توافقًا تشخيصيًا بين s-LPS والمولدات الاصطناعية، على الرغم من أنه لم يكن من الممكن تحديد الحساسية والنوعية بسبب عدم وجود تأكيد من الثقافة أو PCR للعينات.
تشير النتائج إلى أنه بينما أظهر s-LPS أعلى إيجابية مصليًا، قد توفر المولدات الاصطناعية بديلاً أكثر موثوقية لتشخيص البروسيلا، خاصة بسبب إمكانية حدوث إيجابيات خاطئة مرتبطة بتفاعلات s-LPS المتقاطعة. تسلط الدراسة الضوء على مزايا المولدات الاصطناعية من حيث النوعية والسلامة الحيوية، مما يجعلها خيارًا واعدًا للتشخيص المصلي. ومع ذلك، فإن عدم وجود تأكيد نهائي للعينات يبقى قيدًا حرجًا في البحث.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية البروسيلا، وهو مرض بكتيري طويل الأمد يؤثر على صحة الإنسان والحيوان عالميًا. يسبب هذا المرض بكتيريا بروسيلا spp.، مما يؤدي إلى عواقب اقتصادية وخيمة في صناعة الثروة الحيوانية، بما في ذلك الإجهاض، وانخفاض إنتاج الحليب، والعقم، إلى جانب قيود التجارة (Khurana et al., 2021; WAOH, 2022; Wareth et al., 2022). تُعتبر أنواع بروسيلا بكتيريا غير مكونة للجراثيم، وغير محاطة، وسالبة الجرام، حيث يُعزى فتكها إلى هيكل الليبوبوليسكاريد (LPS) الخاص بها. من الجدير بالذكر أن أنواع LPS السلسة مثل B. melitensis وB. suis وB. abortus تمتلك سلسلة من O-polysaccharide (OPS)، والتي تعتبر حاسمة لتحفيز الاستجابات المناعية، بينما تفتقر أنواع LPS الخشنة مثل B. canis وB. ovis إلى هذا الهيكل (Vassen et al., 2019; Gonçalves and Dorneles, 2025; Zhang et al., 2025).
يلعب مولد المضاد OPS دورًا محوريًا في التشخيص المصلي لوكلاء البروسيلا الرئيسيين، ولكن التفاعل المتبادل مع هياكل مشابهة في بكتيريا سالبة الجرام الأخرى، مثل Yersinia enterocolitica O:9، يمكن أن يؤدي إلى نتائج إيجابية خاطئة (Muñoz et al., 2005; Varshochi et al., 2011; McGiven et al., 2015). يرتبط B. abortus بشكل خاص بالبروسيلا البقرية، وتستخدم اختبارات مصلية متنوعة، بما في ذلك اختبار تثبيت المتمم واختبار المناعة المرتبط بالإنزيم غير المباشر (i-ELISA)، للتشخيص (WOAH, 2022; Andrade et al., 2023). تسلط الدراسة الضوء على إمكانية المولدات الاصطناعية المستمدة من طبقة OPS لتعزيز النوعية والحساسية التشخيصية، مما يعالج فجوة في الأدبيات بشأن تطبيقها في عينات الحليب. وبالتالي، تهدف الدراسة إلى تقييم فعالية LPS الاصطناعية ومولدات أخرى مشتقة في اختبار i-ELISA محلي الصنع لتشخيص البروسيلا البقرية في الحليب.
طرق
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 الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتوفير إطار شامل لفهم كيفية إجراء البحث، مما يسمح بالتقييم النقدي وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
نتائج
في تحليل 53 عينة مصل حليب من الأبقار التي تعرضت للإجهاض في قطعان متأثرة بالبروسيلا، تم استخدام اختبار المناعة المرتبط بالإنزيم غير المباشر (i-ELISA) محلي الصنع باستخدام خمسة مولدات مضادة مختلفة. أظهرت النتائج أن 52.8% من العينات كانت إيجابية مع مولد المضاد لليبوبوليسكاريد السلس (s-LPS). كانت معدلات الإيجابية لمولدات المضادات الأوليغوسكريد الاصطناعية 39.6% للثنائية السكرية، و50.9% للثلاثية السكرية، و47.2% للأربعة السكرية. من الجدير بالذكر أن خمس عينات فقط كانت إيجابية لمولد المضاد B. abortus RB51، وكانت جميع العينات التي كانت إيجابية مع المولد الخشن إيجابية أيضًا مع المولدات الأخرى.
كشفت التحليلات الإحصائية باستخدام اختبار مك نيمار عن فرق كبير بين نتائج s-LPS ومولد المضاد الثنائي السكري (p<0.05)، حيث أظهرت سبع عينات نتائج غير متوافقة. في المقابل، لم تُظهر المقارنات بين s-LPS ومولدات المضادات الثلاثية السكرية والأربعة السكرية أي اختلافات كبيرة (p>0.05)، مما يشير إلى مستوى عالٍ من التوافق. علاوة على ذلك، أسفرت تحليل كابا فليس عن قيمة κ = 0.805، مما يشير إلى توافق شبه مثالي بين نتائج المولدات، وفقًا لمعايير لانديس وكوخ. تؤكد هذه النتائج موثوقية طريقة i-ELISA في اكتشاف البروسيلا في الأبقار باستخدام مولدات مضادة متنوعة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم جمع 53 عينة مصل حليب من الأبقار التي لديها تاريخ من الإجهاض عبر مختلف المحافظات في تركيا، وخاصة من المناطق التي تأثرت سابقًا بالبروسيلا. خضعت العينات للتحليل باستخدام اختبار المناعة المرتبط بالإنزيم غير المباشر (i-ELISA) مع كل من المولدات الاصطناعية والطبيعية المستمدة من أنواع بروسيلا. أظهرت النتائج معدلات إيجابية بنسبة 52.8% لليبوبوليسكاريد السلس (s-LPS)، و50.9% للثلاثية السكرية، و47.2% للأربعة السكرية، و39.6% للثنائية السكرية. من الجدير بالذكر أن مولد المضاد الثلاثي السكري الاصطناعي أظهر توافقًا عاليًا (98.1%) مع s-LPS، مما يشير إلى إمكانيته كأداة تشخيصية موثوقة.
تسلط المناقشة الضوء على التحديات المرتبطة بالتشخيص التقليدي للبروسيلا، وخاصة مخاطر التلوث البيئي والحاجة إلى مرافق متخصصة. بينما تظل الاختبارات المصليّة ضرورية في المناطق الموبوءة بسبب فعاليتها من حيث التكلفة، تؤكد الدراسة على أهمية النوعية لتجنب الإيجابيات الخاطئة، التي يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة. تدعم النتائج استخدام المولدات الاصطناعية، التي أظهرت تفوقًا في النوعية والحساسية مقارنةً بالطرق التقليدية، مما يقدم بديلاً واعدًا للتشخيص المصلي للبروسيلا. ومع ذلك، تكمن حدود الدراسة في عدم وجود اختبار تأكيدي من خلال الثقافة أو التقنيات الجزيئية، مما يقيّد حساب الحساسية والنوعية للمولدات التي تم تقييمها.
DOI: https://doi.org/10.51585/gjm.2025.2.0051
Publication Date: 2025-09-01
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The study investigates the effectiveness of lipopolysaccharide (LPS) and synthetic Brucella antigens in an in-house indirect enzyme-linked immunosorbent assay (i-ELISA) for diagnosing brucellosis in milk samples from cattle that experienced abortion. A total of 53 milk samples from various provinces in Türkiye were analyzed, revealing seropositivity rates of 52.8% for smooth LPS (s-LPS), and 39.6%, 50.9%, and 47.2% for disaccharide, trisaccharide, and tetrasaccharide antigens, respectively. Additionally, five serum samples tested positive for the B. abortus RB51 antigen. Statistical analyses indicated a diagnostic concordance between s-LPS and synthetic antigens, although sensitivity and specificity could not be determined due to the absence of culture or PCR confirmation of the samples.
The findings suggest that while s-LPS demonstrated the highest seropositivity, synthetic antigens may provide a more reliable alternative for brucellosis diagnosis, particularly due to the potential for false positives associated with s-LPS cross-reactions. The study highlights the advantages of synthetic antigens in terms of specificity and biosafety, positioning them as a promising option for serological diagnosis. However, the lack of definitive sample confirmation remains a critical limitation of the research.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of brucellosis, a longstanding bacterial disease affecting both human and animal health globally. Caused by Brucella spp., the disease leads to severe economic repercussions in the livestock industry, including abortions, decreased milk production, and infertility, alongside trade restrictions (Khurana et al., 2021; WAOH, 2022; Wareth et al., 2022). Brucella species are characterized as non-sporeforming, non-capsulated, Gram-negative bacteria, with their virulence largely attributed to the structure of their lipopolysaccharide (LPS). Notably, smooth LPS species such as B. melitensis, B. suis, and B. abortus possess an O-polysaccharide (OPS) chain, which is crucial for inducing immune responses, while rough LPS species like B. canis and B. ovis lack this structure (Vassen et al., 2019; Gonçalves and Dorneles, 2025; Zhang et al., 2025).
The OPS antigen plays a pivotal role in the serological diagnosis of major brucellosis agents, but cross-reactivity with similar structures in other Gram-negative bacteria, such as Yersinia enterocolitica O:9, can lead to false-positive results (Muñoz et al., 2005; Varshochi et al., 2011; McGiven et al., 2015). B. abortus is particularly associated with bovine brucellosis, and various serological tests, including the complement fixation test and indirect enzyme-linked immunosorbent assay (i-ELISA), are employed for diagnosis (WOAH, 2022; Andrade et al., 2023). The study highlights the potential of synthetic antigens derived from the OPS layer to enhance diagnostic specificity and sensitivity, addressing a gap in the literature regarding their application in milk samples. Consequently, the research aims to evaluate the efficacy of synthetic LPS and other derived antigens in an in-house i-ELISA for diagnosing bovine brucellosis in milk.
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 conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the findings. Overall, this section serves to provide a comprehensive framework for understanding how the research was conducted, allowing for critical evaluation and potential replication by other researchers in the field.
Results
In the analysis of 53 milk serum samples from aborting cattle in brucellosis-affected herds, a homemade indirect enzyme-linked immunosorbent assay (i-ELISA) was employed using five different antigens. The results indicated that 52.8% of the samples tested positive with the smooth lipopolysaccharide (s-LPS) antigen. The positivity rates for the synthetic oligosaccharide antigens were 39.6% for the disaccharide, 50.9% for the trisaccharide, and 47.2% for the tetrasaccharide. Notably, only five samples were positive for the B. abortus RB51 antigen, and all samples that tested positive with the rough antigen were also positive with the other antigens.
Statistical analysis using McNemar’s test revealed a significant difference between the results of s-LPS and the disaccharide antigen (p<0.05), with seven samples showing discordant results. In contrast, comparisons between s-LPS and the trisaccharide and tetrasaccharide antigens showed no significant differences (p>0.05), indicating a high level of concordance. Furthermore, Fleiss’ Kappa analysis yielded a value of κ = 0.805, suggesting almost perfect agreement among the antigen results, according to the Landis and Koch criteria. These findings underscore the reliability of the i-ELISA method in detecting brucellosis in cattle using various antigens.
Discussion
In this study, 53 milk serum samples were collected from cattle with a history of abortion across various provinces in Türkiye, particularly from regions previously affected by brucellosis. The samples underwent analysis using indirect enzyme-linked immunosorbent assay (i-ELISA) with both synthetic and natural antigens derived from Brucella species. The findings indicated positivity rates of 52.8% for smooth lipopolysaccharide (s-LPS), 50.9% for trisaccharide, 47.2% for tetrasaccharide, and 39.6% for disaccharide antigens. Notably, the synthetic trisaccharide antigen demonstrated a high concordance (98.1%) with s-LPS, suggesting its potential as a reliable diagnostic tool.
The discussion highlights the challenges associated with traditional brucellosis diagnosis, particularly the risks of environmental contamination and the need for specialized facilities. While serological tests remain essential in endemic regions due to their cost-effectiveness, the study emphasizes the importance of specificity to avoid false positives, which can have serious implications. The results support the use of synthetic antigens, which have shown superior specificity and sensitivity compared to traditional methods, thereby presenting a promising alternative for serological diagnosis of brucellosis. However, the study’s limitation lies in the absence of confirmatory testing through culture or molecular techniques, which restricts the calculation of sensitivity and specificity for the antigens evaluated.