猪体内劳森菌（Lawsonia intracellularis）传播动态的评估

Lawsonia intracellularis通过断奶猪实验感染传播，基本再生数R₀为3.35，38天内感染率63%-86%，持续粪便排毒影响生长性能，需加强环境检测与防控。

Fernando L. Leite | Jason A. Galvis | Dana Beckler | Steven McOrist

勃林格殷格翰动物保健美国公司，美国乔治亚州德卢斯卫星大道3239号

摘要

常见肠道病原体Lawsonia intracellularis的传播动态尚未完全了解。为了评估这种病原体的传播参数，我们给一只和两只常规断奶的猪接种了L. intracellularis的纯培养物，9天后将它们分别放入两组（#1和#2）作为观察组。这两组实验暴露组（每组31头猪）和一组对照组（5头猪）被分开饲养。在实验猪引入后，我们监测了38天内的粪便排出情况、血清转化、口腔液体检测以及临床症状。传播率是根据随时间检测到的感染猪的数量来估算的。定量PCR技术在暴露后14天首次在两组实验组中检测到L. intracellularis。到第38天时，第1组中有63%的观察猪和第2组中有86%的观察猪被感染。估计的基本再生数（R₀）为3.35（95%置信区间：1.62 - 7.03），传播率为0.096（0.046 - 0.2）。这些结果表明，将一个L. intracellularis的感染源引入一组易感的小猪中足以在较长时间内维持传播，导致大多数猪在五周内被感染。这些发现强调了L. intracellularis在群体中持续存在和传播的能力，进一步凸显了检测和控制措施的重要性。

引言

Lawsonia intracellularis是一种专性细胞内细菌，是导致猪增生性肠病的病原体（McOritst等人，1995年）。这种感染及其引起的肠道疾病（无论是临床的还是亚临床的）在世界各地的商业养猪场和家庭养猪场中都很常见（Vannucci等人，2019年）。自然感染途径是通过口-粪途径，随后主要在回盲部区域发生肠道黏膜增生性病变（McOrist等人，1993年；Leite等人，2019年）。感染可能导致亚临床或临床疾病，从而显著降低动物的生长性能，如体重增加和饲料转化效率，进而对经济造成影响（Brandt等人，2010年；Gogolewski等人，1991年；Helm等人，2021年）。L. intracellularis可以在养猪场的环境中（如猪舍地面和通道）存活两周或更长时间（Collins等人，2000年），也可能通过污染物（如农用靴子）以及农场啮齿动物和昆虫幼虫的肠道传播（Backhans等人，2013年；McOrist等人，2011年）。

尽管不同生产系统之间存在差异，但养殖的猪通常在3周大时断奶，然后从繁殖和分娩区移出，被饲养在单独的断奶或保育区直到大约10周大，之后再转移到单独的育肥区直到大约25周大；有些猪也可能在从断奶到育肥的同一栋建筑中饲养直到达到上市年龄（Tucker等人，2020年）。先前使用Lawsonia特异性血清学和PCR的研究表明，猪的初次感染可能发生在生产过程中的保育阶段，此时被动免疫力逐渐减弱（Hands等人，2010年；Hammer，2004年）。最近的研究表明，猪可能在3周大时断奶时就已经被L. intracellularis感染（Rodriguez-Vega等人，2024年）。粪便排出通常在感染后约7天开始，并可能间歇性地持续12周（Smith和McOrist，1997年；Guedes和Gebhart，2003年）。虽然已经研究了L. intracellularis在农场群体层面的流行病学特征（Bronsvoort等人，2001年；Stegue等人，2004年），但据作者所知，目前还没有研究估计传播率、基本再生数或排出率，以进一步了解疾病动态并协助制定控制策略（Galvis等人，2022a；Galvis等人，2022b）。

数学模型，如元种群模型，可以模拟不同结构、连通性和条件下养猪系统中病原体的传播（Andraud等人，2023年；Sicard等人，2024年）。这些模型需要可靠的数据来近似感染的自然过程。在这项研究中，我们开发了一种挑战暴露策略，以尽量减少混杂感染，并评估引入易感群体的感染猪的传播动态。我们利用观察到的发病率来评估L. intracellularis在猪舍层面之间的传播动态，提供了关于传播率、R₀和排出率的信息。

材料与方法

本研究旨在评估在五周的时间内，L. intracellularis在感染猪和观察组断奶猪之间的传播情况。研究包括了67头带有数字标记的大白猪和兰德瑞斯猪混种猪（64头用作观察组，3头用作接种组）。所有程序和伦理考虑均得到了勃林格殷格翰动物保健美国公司（位于美国乔治亚州德卢斯）发布的IACUC协议100887-RD的批准。

结果

三头接种组猪（1、2、3）通过口服方式成功接种了L. intracellularis GBI06的纯培养物，导致在47天的研究期间发生肠道感染并持续排出粪便（图2）。

当接种组猪被引入两个观察组猪舍时，未接种的观察组和对照组猪在第0天的粪便PCR和血清检测结果均为阴性。

所有猪的Lawsonia抗体通过ELISA和IPMA检测结果在整个研究期间基本保持阴性。

讨论

这项研究提供了关于L. intracellularis在猪舍内个体动物层面传播动态的重要见解。估计的平均基本再生数R₀为3.35，传播率β为0.096，以及60-80%的感染猪出现可检测的粪便排出，证实了在自然暴露条件下，这种感染可以在猪群中持续存在并有效传播。我们研究中感染猪的生长率下降以及持续传播的情况进一步证实了这一点。

局限性与进一步说明

虽然指数生长模型是估计传播动态的宝贵工具，但它有重要的局限性（Kamvar等人，2019年）。其准确性取决于选定的时间窗口，如果该窗口包含了流行病的峰值或饱和阶段，可能会影响估计结果。该方法还假设了纯粹的指数增长，并未考虑观察误差、随机变异或亚指数模式。尽管我们的实验是受控的，且采样在38天内保持一致

结论

L. intracellularis通过接种组猪引入易感断奶猪群体后，最多可感染86%的猪，并显著影响感染组的体重增长。我们评估了L. intracellularis的传播动态，平均R₀估计值为3.35（95%置信区间：1.62–7.03），每日传播率（β）为0.096（95%置信区间：0.046–0.200），表明在猪舍内的传播是高效且稳定的。这项研究还指出了检测方面的局限性。

作者贡献声明

FLL、JAG、DB和SM共同构思了这项研究，参与了研究设计并协调了数据收集工作。FLL和JAG负责数据处理、数据清洗和数据分析设计。JAG负责计算分析。FLL、JAG、DB和SM共同撰写和编辑了手稿，FLL还负责筹集资金。

未引用的参考文献

(Beck-Johnson等人，2023年；Campillo等人，2021年；Jang等人，2023年；Jordan等人，2004年；Resende等人，2015年)

资助

本研究由勃林格殷格翰动物保健美国公司资助。

CRediT作者贡献声明

Jason A. Galvis：写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、项目管理、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。 Dana Beckler：写作——审稿与编辑、方法学、调查、概念化。 Steven McOrist：写作——审稿与编辑、验证、方法学、调查、概念化。 Fernando L. Leite：写作——审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、项目管理

利益冲突声明

所有作者确认没有需要声明的利益冲突。