Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Kurering av virulensplasmider i fågelbotulismisolat för att skapa vaccinstamskandidater

Status: Avslutat
Projektnummer: H1043284
Kategori: Research program | Poultry
Ansökningsår: 2010
Datum för slutrapport: 23 december 2013
Huvudsökande: Bo Segerman
Organisation: Statens Veterinärmedicinska Anstalt
E-postadress: bo.segerman@sva.se
Telefon: 018-674405
Beviljade medel: 829 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Botulism orsakas av sporbildande, gram-positiva bakterier inom släktet Clostridium, som bär på botulinumneurotoxingenen. Bakteriestammar som orsakar fågelbotulism bär på många plasmider med potentiella virulensfaktorer. Vår hypotes är att genom att ta bort någon eller några av dessa plasmider från en stam kan vi minska virulensen och skapa en stam som ger subklinisk infektion, vilken sedan ger ett skydd mot senare exponering av fågelbotulismbakterier. En panel med modifierade isolat där enstaka eller en kombination av virulensbärande plasmider saknas har tagits fram. För att undersöka hur virulensen påverkats samt om stammarna kan ge ett skydd mot efterföljande exponering av ett fullvirulent isolat gjordes infektionsförsök på kycklingar. Resultaten visade att den infektionsmodell som sattes upp i Japan för 45 år sedan inte gick att reproducera i vårat djurhus. Ytterligare forskning om miljöfaktorer som bidrar till utveckling av botulism behövs för att avgöra vaccinstammarnas effekt.

Populärvetenskaplig sammanfattning
BAKGRUND
Botulism är en sjukdom som orsakas av ett nervgift, botulinumtoxin, som bildas av bakterien Clostridium botulinum. C. botulinum är en bakterie som främst förekommer i naturen som sporer, en mycket överlevnadskraftig livsform där bakterien inte förökar sig eller är metaboliskt aktiv. I syrefattig miljö kan sporerna bli till normala bakterier och börja föröka sig och bilda botulinumtoxin. Botulinumtoxinet är ett protein som tas upp i kroppen och som stör nervernas funktion så att förlamning uppstår. Botulism hos både människor och djur uppstår oftast genom förgiftning snarare än infektion. Botulism hos fjäderfä anses dock vara en så kallad toxikoinfektion, där djuren blir sjuka först efter att sporer av C. botulinum har blivit till bakterier i tarmen hos fåglar och bildat aktivt botulinumtoxin. Fåglar som drabbas av botulism blir allmänt ovilliga att röra sig och vill mestadels ligger ner. Om de reser sig rör de sig vingligt med okoordinerade rörelser, hänger med vingarna och har svårt att hålla huvudet upprätt. Allteftersom paralysen fortskrider får djuren svårare att andas och blir helt förlamade med hängande huvud och tillslut dör de. Svenska fjäderfäbesättningar drabbades första årtiondet på 20-hundratalet av en markant uppgång av botulismutbrott. Under åren 2003-2009 förekom ett antal omfattande utbrott av botulism och detta har gett upphov till betydande konsekvenser för de drabbade uppfödarna.
Med anledning av de många botulismutbrotten genomfördes en karaktärisering av de genetiska egenskaperna hos den sjukdomsframkallande bakterien år 2008-2010. I detta projekt framkom att bakterien utöver botulinumtoxinet även producerar andra toxiner och faktorer som kan vara viktiga för sjukdomsförloppet. De gener som ger upphov till dessa toxiner fanns framförallt lokaliserade på så kallade plasmider, separata DNA-molekyler som ofta kan förflytta sig mellan bakteriestammar. Då fåglar är relativt motståndskraftiga mot botulinumtoxinet jämfört med människor och många andra djur är vår hypotes att bakterien är beroende av att producera ytterligare toxiner för att ge en tillräckligt effektiv infektion i fåglar för att orsaka botulismutbrott. Med anledning av detta ville vi genomföra infektionsstudier där vi tagit bort bakteriens förmåga att bilda botulinumtoxin och även andra toxiner för att på så sätt skapa bakteriestammar som bara skulle kunna ge ett svagt immunsvar och därmed leda till ett skydd mot exponering av farliga botulinum-bakterier.
Två infektionsstudier på kycklingar har tidigare utförts i Japan med sporer från C. botulinum grupp III och dessa beskrevs i tidskrifter på 1970-talet. I båda fallen matades djuren med sporer där bakterien hade bibehållen förmåga att bilda botulinumtoxin och samtliga djur fick botulism inom 13 dagar.
RESULTAT
Då vi i den här studien studerade bakteriestammar som tagits fram från svenska botulismutbrott på fjäderfä fann vi mellan fyra och fem olika plasmider i varje, vilket är ovanligt många. En bakteriestam med fem plasmider valdes ut. Denna stam hade isolerats från ett utbrott 2008 i en slaktkycklingbesättning och testades positivt för sin förmåga att fortfarande bilda botulinumtoxin. Den behandlades med olika metoder så att den tappade sina plasmider. Två olika varianter av stammen valdes ut som vaccinkandidater: en som enbart tappat den plasmiden som bildar botulinumtoxin, och en som tappat ytterligare tre plasmider.
Slaktkycklingar från svenskt kläckeri anlände till SVA som daggamla kycklingar och placerades på ströbädd i två specialkonstruerade golvförsedda stålburar i SVAs djurhus. Kycklingarnas miljö efterliknade i största möjliga mån den i kommersiell uppfödning genom att de gick på ströbädd, hade fri tillgång till mat och vatten samt reglerad temperatur och ljusinsläpp. Det foder som användes valdes i samråd med produktansvarig för fågelfoder hos Lantmännen. Både start- och tillväxtfodret efterliknade kommersiellt slaktkycklingfoder i näringsinnehåll men saknade koccidiestatika. Att försöket skulle likna kommersiell uppfödning innebar också att kycklingarna skulle avlivas vid fem veckors ålder då de nått sin produktionsvikt. De fick tillsyn två gånger dagligen och vård och skötsel enligt fastställda rutiner vid SVAs djuravdelning och detta utfördes av behörig personal.
Separata grupper av veckogamla kycklingar matades med; 1. Botulinumtoxinbildande bakterier (som en kontroll för att infektionsmodellen fungerade i vår försöksdjursmiljö); 2. Två olika vaccinkandidater (bakterier utan förmågan att bilda botulinumtoxin) eller 3. Vatten (som en kontroll för att djuren mådde bra i vår försöksdjursmiljö). Varje testgrupp placerades i separata burar och varje testkategori (1-3) placerades i olika rum. Därefter observerades djuren två gånger dagligen med minst åtta timmars mellanrum för uppvisande av botulismsymptom. Planen var att avliva djuren så fort tydliga kliniska symptom eller påverkan av allmäntillståndet uppkom. Loggjournaler samt en detaljerad symptombeskrivning fanns i alla tre rummen för att kunna upptäcka tidiga sjukdomssymptom. Under infektionsförsöket samlades kycklingträck in från rummet med kycklingar som blivit matade med botulinumtoxinbildande bakterier och testades för påvisning av botulinumsporer.
Efter den första städningen av burarna kunde vi inte längre påvisa förekomst av botulinumsporer. Detta tyder på att sporerna inte hade utvecklats till bakterier och förökat sig i kycklingarna och att sporerna därmed hade försvunnit ur miljön. Sporer gavs också till tre veckors gamla fåglar, men inte heller i dessa förökade sig bakterierna. Efter 4,5 vecka hade fortfarande inga botulismsymptom uppvisats, eller andra symptom av ohälsa, och försöket avslutades enligt projektplanen. Blodprov samt blindtarmar samlades in från kycklingarna. Inget av proven innehöll vare sig botulinumtoxin eller botulinumsporer, vilket visade att bakterierna varken hade bildat toxin eller förökat sig och att infektionsmodellen därmed inte hade fungerat.
DISKUSSION
Målsättningen under infektionsförsöken var att efterlikna miljön på en slaktkycklinganläggning i mesta möjliga mån. Försöksrummen har dock höga krav på att smittämnen inte skall kunna spridas och utgör därför ofrånkomligen en onaturligt steril miljö. Äldre tiders försöksrum var troligen mindre sterila än de som används idag. I de två tidigare infektionsstudierna som finns dokumenterade där djuren blev sjuka av botulism beskrivs djurens levnadsförhållanden knapphändigt.
I vår infektionsmodell förökade sig inte bakterierna i kycklingarna och slutsatsen vi kan dra i och med det är att det krävs fler faktorer än enbart ett introducerande av botulinumsporer i slaktkycklingmiljön för att djuren ska bli sjuka. Detta i sig är en viktig och ny kunskap då man tidigare, baserat på litteraturen, kunnat utgå ifrån att kycklingar blir sjuka om botulinumsporer i tillräckligt hög grad finns närvarande i deras omgivning. Doserna av sporer vi testade var fullt tillräckliga för att orsaka botulism enligt tidigare infektionsmodeller och vi tror därför inte att djuren hade blivit sjuka om vi ökat infektionsdosen. Vi vet också med säkerhet att de bakterier som skulle orsaka botulism hade förmågan att bilda botulinumtoxin eftersom det fastställdes experimentellt i försökets början.
Då själva infektionsmodellen inte fungerade gick det inte att testa effekterna av de framtagna vaccinkandidaterna. För att kunna göra detta måste det undersökas vilka faktorer i kycklingarnas miljö som bidrar till ökad risk för botulism. Detta är ett stort åtagande och måste hamna inom ramarna för ett nytt forskningsprojekt. Möjliga faktorer som skulle kunna spela in för om sporerna växer till sig i kycklingtarmen är; pH i foder och i kycklingtarmen, bakteriesammansättning i tarmen, stress, ströbäddens och den allmänna miljöns renhet, foder- och vattenautomaternas utformning samt fodersammansättningen. Dessa riskfaktorer bör utredas ytterligare för att ta fram åtgärder mot botulismutbrott.

 

Antal träffar i projektbanken: 1712

Filtermaterialets påverkan på underhållsbehov, vattenkvalitet och skörd vid täckdikning
Eva Edin, Hushållningssällskapet HS Konsult AB

Projektnummer: JTI-21-83-606 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2021

The overall purpose of the project is to generate a base for recommendations for construction of new subsurface drainage and re-drainage of clay soils in the area Water - resource efficient management. Efficient drainage of arable land is important to increase crop production, to achieve …

Läs mer

Växtnäringseffekt hos nya gödselprodukter - Metodutveckling för kvalitetssäkring
Åsa Myrbeck, RISE, Jordbruk och Livsmedel

Projektnummer: JTI-20-83-494 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

For sustainable future development, it is essential to recirculate plant nutrients from different parts of society,
especially sewage plants, back to arable land. The aim of the proposed project is to ensure that high-quality fertiliser
products attractive for agricultural use are produced from …

Läs mer

Förbättrad utvärdering av officiella fältförsök genom bildanalys av drönarfoton med maskininlärning
Aakash Chawade

Projektnummer: O-20-23-462 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Crop production
Energy and biomass

The goal of the project is to digitize the data from the Swedish official field trials through automated estimates of important traits such as germination, growth, resistance, maturity and the effect of plant protection products. The purpose is to streamline and improve scoring of both diseases but …

Läs mer

Skötselåtgärder för ökad effektivitet genom ökad livslängd i mjölkkobesättningar
Mikaela Lindberg, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-18-26-131 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

In the proposed project, we will explore the benefits of increasing the longevity of dairy cows under Swedish conditions by changes in herd management. We will focus on effects on methane emissions by modelling, using existing data from the Swedish Official Milk Recording Scheme and results from an …

Läs mer

Utsädesbehandling med ThermoSeed i kombination med mikroorganismer - en framtid utan kemisk betning
Mariann Wikström, Agro Plantarum AB

Projektnummer: R-19-25-287 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

The purpose of this project is to develop new non-chemical methods for control of different seedborne-and soilborne pathogens. Aerated steam treatment (ThermoSeed) is a modern and environmentally friendly method for seedborne pathogen sanitation, mainly used on cereals. We intend to develop the …

Läs mer

Från hav till mule - alger minskar metanemissioner från mjölkkor
Rebecca Danielsson

Projektnummer: O-20-23-461 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Meat
Milk

The purpose of this project is to investigate to what extent substances in algae inhibit microbial methane formation in cows. Several substances, so-called bioactive substances, in red, green and brown algae, have a significant methane reducing effect. These are promising results but in order to …

Läs mer

Att mäta och bedöma matens miljöpåverkan
Christel Cederberg, Chalmers Tekniska Högskola AB

Projektnummer: R-18-26-134 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Food production needs to increase in a sustainable way. This great challenge requires evaluation methods that gives information for better understanding of the impacts from agriculture and food and how to manage those impacts. The project addresses methodologies that include a broad range of …

Läs mer

Cannabinoider – Säkert foder, ren sport och framtida potential till häst
Matilda Lampinen Salomonsson, SVA

Projektnummer: H-19-47-486 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Cannabinoids have potential to induce analgesia and muscle relaxation which would be beneficial for equine practice. Today there is no drug labelled for veterinary use containing these cannabinoids, but there are some herbal oil products which unofficially have been reported to be used in horses, …

Läs mer

Vattenstress och sensorstyrd kvävegödsling: utveckling av beslutsstöd för bättre synergier mellan vatten- och kvävestatus
Bo Stenberg

Projektnummer: O-19-20-319 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Crop production
Energy and biomass

This project aims to modify existing sensor systems for adapted nitrogen fertilization to consider water stress at
supplementary fertilization in cereals. Different approaches to consider sensor data and soil information will be tested
in field trials. Current commercial systems interpret water …

Läs mer

Ursprungs- och artbestämning av kött – en ny snabbmetod för att upptäcka matfusk
Carl Brunius

Projektnummer: O-18-20-174 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Matfågel
Kött

A cornerstone of the Swedish Food Strategy is trust in Swedish food production. Yet each year Swedish farmers and food processors lose both money and trust due to food fraud, especially for non-Swedish meat relabelled as Swedish. Most fraud remains undetected. A recent analytical development, Rapid …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev