Il sangue come via di trasmissione di patogeni dall’intestino all’utero nelle bovine

//Il sangue come via di trasmissione di patogeni dall’intestino all’utero nelle bovine

Il sangue come via di trasmissione di patogeni dall’intestino all’utero nelle bovine

INTRODUZIONE 

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, la sepsi materna da infezione dell’utero (metrite) postpartum è ancora fortemente presente (~ 5%) nei paesi in via di sviluppo ed ha provocato oltre 77.000 morti materne in tutto il mondo nel 2000 [ 1 ]. L’incidenza della metrite nelle vacche da latte è ancora maggiore (~ 20%) [ 2 - 4 ]; pertanto, le vacche rappresentano un buon modello per lo studio delle infezioni uterine nei grandi mammiferi.  In un nostro precedente studio, il microbiota uterino al momento del parto è stato identificato separatamente nelle vacche in buona salute e in quelle che avevano sviluppato la metrite, dimostrando che l’utero inizia a stabilire una comunità batterica sana o patologica poco dopo il parto [ 5 ]. Strategie di gestione per controllare la fonte di contaminazione batterica o per controllare la proliferazione di batteri patogeni nell’utero, come la vaccinazione [ 6 ] o l’uso di probiotici [ 7 ], potrebbero aiutare a prevenire la metrite nelle vacche da latte. 

È opinione diffusa che i batteri uterini ascendano dalla vagina o attraverso la vagina dall’ambiente o dalle feci, quando la cervice, che funge da barriera anatomica e immunologica, si apre durante il parto [ 8 , 9 ].  Gli agenti patogeni associati allo sviluppo di metrite come il Bacteroides ,  Fusobacterium  e  Porphyromonas [ 5 , 10 , 11 ] fanno parte della normale flora del rumine nelle vacche [ 12 ] e sono quindi presenti nelle feci;  pertanto, l’aumento della contaminazione uterina dall’ambiente potrebbe contribuire allo sviluppo della metrite.  Il microbiota vaginale di bovini e vacche da latte ha mostrato di ospitare i principali patogeni uterini come  Bacteroides , Fusobacterium  e  Porphyromonas [ 13 , 14 ];  pertanto, è anche possibile un aumento della contaminazione uterina dalla vagina.  Tuttavia, un noto agente patogeno uterino, il  Fusobacterium necrophorum ( F. necrophorum ), è noto per avere accesso alla circolazione, probabilmente durante episodi di acidosi ruminale, e causare ascessi epatici nelle vacche [ 15 ]. 

È interessante notare come  F. necrophorum sia solitamente co-coltivato con  Trueperella  ( Arcanobacterium )  pyogenes  [ 15 ], un altro importante agente patogeno uterino [ 8 ]. Inoltre,  Helcococcus ovis , un patogeno uterino emergente [ 5 , 11 ], è stato segnalato per la prima volta come causa di endocardite valvolare nei bovini [ 16 ].  Pertanto, la trasmissione ematogena deve essere considerata come una possibile via di disseminazione dei patogeni uterini oltre alla contaminazione ascendente dalla, o attraverso, la vagina.  Infatti, il sangue è una componente normale della lochia;  quindi, il sangue materno viene naturalmente trasferito nel lume dell’utero dopo la nascita.  Nelle vacche, questo si verifica principalmente a causa di alterazioni vascolari degenerative caratterizzate da picnosi seguita da cariatesi delle cellule endoteliali e della tonaca media dei piccoli vasi sanguigni, cambiamenti osservati entro 24 ore dopo il parto [ 17 ].  In effetti, l’endometrio diventa altamente edematoso durante le prime 24 ore dopo il parto [ 18 ], fenomeno che è probabilmente il risultato dei suddetti cambiamenti vascolari, portando quindi alla perdita di componenti del sangue nel lume uterino.  Sebbene i batteri potessero essere liberi di fluttuare nel sangue, studi recenti condotti su topi e vacche hanno dimostrato che i batteri potevano essere trasportati in siti extraintestinali da cellule mononucleate [ 19 , 20]. È interessante notare che la traslocazione a siti extraintestinali era più comune nei topi in tarda gestazione e poco dopo il parto rispetto ai topi che non erano in gravidanza o erano in fase di allattamento precoce o media [ 19 ].  Nelle bovine e in altre specie, vi è una massiccia migrazione di leucociti nell’utero sia quando il parto è imminente che dopo [ 21 , 22 ];  pertanto, batteri o batteri liberi di galleggiare inglobati da monociti/macrofagi potrebbero essere facilmente trasferiti al lume uterino dopo il parto. 

Il microbioma del sangue non è stato studiato nelle vacche da latte nel periparto.  Qui, abbiamo ipotizzato che il sangue della vacca avesse un microbioma contenente i principali patogeni uterini come Fusobacterium ,  Bacteroides  e  Porphyromonas , rendendo quindi la via ematogena una via di trasmissione percorribile dall’intestino all’utero.  Dato che il microbiota nelle feci rappresenta la porzione distale del microbiota intestinale [ 23 ], abbiamo cercato di caratterizzare le comunità batteriche nel sangue, nelle feci e nei campioni uterini per esaminare come queste comunità sono legate l’una all’altra.  Abbiamo raccolto campioni dagli stessi 12 individui entro 60 minuti dopo il parto per ridurre al minimo la contaminazione batterica esogena e 2 giorni dopo il parto per esaminare il cambiamento nella comunità batterica. Il sangue veniva raccolto in modo asettico dalla vena giugulare. Poiché il microbioma vaginale ospita anche agenti patogeni uterini, nella nostra analisi abbiamo incluso il microbioma vaginale di uno studio precedente [ 14]. Questo studio fornisce informazioni sull’origine dei batteri uterini e sul ruolo potenziale dell’intestino e del microbiota del sangue nella malattia uterina. 

ABSTRACT 

E’ stata evidenziata una struttura unica di comunità batteriche per tipo di campione. L’analisi coordinata principale ha rivelato due distinti cluster per sangue e feci, mentre le comunità batteriche vaginali e uterine erano più disperse, indicando una maggiore variabilità.  L’analisi del cluster ha indicato che le comunità batteriche uterine erano più simili alle comunità batteriche fecali rispetto alle comunità batteriche vaginali e del sangue.  Nondimeno, c’erano generi fondamentali condivisi da tutti i campioni di sangue, feci, vaginali e uterini. I principali patogeni uterini come BacteroidesPorphyromonas e Fusobacterium facevano parte dei generi principali nel sangue, nelle feci e nella vagina.  Altri patogeni uterini come Prevotella ed Helcococcus non facevano parte dei generi principali nei campioni vaginali.  Inoltre, i patogeni uterini hanno mostrato un’interazione forte e significativa l’uno con l’altro nella rete di microbiota del sangue, ma non nelle feci o nella vagina.  Queste interazioni microbiche nel sangue possono essere una componente importante dell’eziologia della malattia. Il numero di copie dei batteri totali nel sangue e nell’utero era correlato;  lo stesso non si è verificato in altri siti.  Il Bacteroides eparinolitico era più abbondante nell’utero il giorno 0, e sia il B. heparinolyticus che il Fusobacterium necrophorum erano più abbondanti sia nell’utero che nel sangue e nelle feci il giorno 2. Ciò indica che B. eparinolitico ha un tropismo per l’utero, mentre entrambi gli agenti patogeni prosperano nell’ambiente uterino precocemente dopo il parto. 

Il sangue ospitava un microbioma unico che conteneva i principali patogeni uterini come BacteroidesPorphyromonas e Fusobacterium.  La presenza di questi agenti patogeni nel sangue poco dopo il parto dimostra la fattibilità della diffusione ematogena dei patogeni uterini nelle vacche. 

 

PAROLE CHIAVE: 

Bacteroides eparinolitico;  Microbiota del sangue;  Vacche da latte;  Microbiota fecale;  Fusobacterium necrophorum; metagenomica;  Analisi di rete;  Malattia uterina;  Microbiota uterino 

 

 

 

BLOOD AS A ROUTE OF TRANSMISSION OF UTERINE PATHOGENS FROM THE GUT TO THE UTERUS IN COWS 

Jeon SJ 1 , Cunha F 1 , Vieira-Neto A 1,2 , Bicalho RC 3 , Lima S 3 , Bicalho ML 4 , Galvão KN 5,6 . 

 

1-Dipartimento di scienze cliniche per animali di grandi dimensioni, College of Veterinary Medicine, Università della Florida, Gainesville, FL, 32610, USA. 

2-Dipartimento di Scienze Animali, Università della Florida, Gainesville, FL, 32610, USA. 

3-Dipartimento di Medicina della popolazione e Scienze diagnostiche, College of Veterinary Medicine, Cornell University, Ithaca, NY, 14850, USA. 

4-Dipartimento di Scienze Cliniche, Cornell University, Ithaca, NY, 14850, USA. 

5-Dipartimento di scienze cliniche per animali di grandi dimensioni, College of Veterinary Medicine, Università della Florida, Gainesville, FL, 32610, USA. galvaok@ufl.edu. 

6-DH Barron Programma di ricerca sulla biologia riproduttiva e perinatale, Università della Florida, Gainesville, Florida, USA, 32610, USA.galvaok@ufl.edu. 

 

 

Microbiome.2017 25 agosto; 5 (1): 109 

 

DOI:10,1186 / s40168-017-0328-9 

 

Riferimenti

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