OBECNÁ EPIZOOTOLOGIE

VETERINÁRNÍ A FARMACEUTICKÁ UNIVERZITA BRNO FAKULTA VETERINÁRNÍHO LÉKAŘSTVÍ Ústav infekčních chorob a mikrobiologie OBECNÁ EPIZOOTOLOGIE Prof. MVDr. František Treml, CSc. Doc. MVDr. Petr Lány, Ph.D. Prof. MVDr. Zdeněk Pospíšil, DrSc. Prof. MVDr. Dagmar Zendulková, CSc. BRNO 2014

Tato skripta jsou spolufinancována z Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost: Inovace bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu v oboru Bezpečnost a kvalita potravin (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0287)

Autorský kolektiv: Prof. MVDr. František Treml, CSc. Doc. MVDr. Petr Lány, Ph.D. Prof. MVDr. Zdeněk Pospíšil, DrSc. Prof. MVDr. Dagmar Zendulková, CSc. Lektorovali: Prof. MVDr. Alois Čížek, CSc. MVDr. Petr Šatrán, Ph.D. Vydala: Veterinární a farmaceutická univerzita Brno 2014 ISBN 978-80-7305-702-2 Rukopis neprošel jazykovou úpravou Typografická úprava Petr Lány

Obsah 1 Definice, předmět cíle a metody epizootologie.... 1 1.1 Metody epizootologických studií:... 2 1.2 Modelování a prognózování v epizootologii... 2 1.3 Rozdělení epizootologie... 3 1.4 Vztahy epizootologie k jiným oborům... 3 2 Etiologická agens infekčních nemocí zvířat... 3 2.1 Evoluční vztahy etiologických agens a makroorganismu... 3 2.2 Charakteristika skupin patogenů... 4 2.3 Epizootologicky významné vlastnosti etiologických agens:... 4 3 Makroorganismus - hostitel... 8 3.1 Faktory nespecifické rezistence... 8 3.2 Faktory specifické rezistence:... 9 3.3 Druhy imunity... 12 3.4 Alergické reakce... 12 4 Infekční proces... 13 4.1 Vstupní brány infekce... 13 4.2 Průběh infekčního procesu... 14 4.3 Formy infekčního procesu... 15 5 Epizootický proces... 16 6 Animální populace a její epizootologicky významné charakteristiky... 19 6.1 Struktura animální populace... 19 6.2 Kategorie zvířat... 19 6.3 Hustota (denzita) animální populace... 20 6.4 Pohyb animální populace.... 20 6.5 Obměna animální populace.... 20 6.6 Rezistence a vnímavost animální populace.... 21 6.7 Epizootologická struktura animální populace.... 21 7 Faktory vnějšího prostředí... 22 8 Zdroje etiologických agens... 24 8.1 Druhy zdrojů... 25 8.1.1 Zvířata... 25 8.1.2 Suroviny živočišného původu... 25 8.1.3 Látky, předměty a prostředí... 26 9 Cesty přenosu etiologických agens... 27 10 Ohniska přenosných nemocí... 29 11 Vztahy mezi infekčními chorobami zvířat a lidí... 32 12 Diagnostika epizootologické situace.... 33 12.1 Metody diagnostiky:... 35 12.1.1 Epizootologické metody... 35 12.1.2 Klinické metody... 36 12.1.3 Alergické testy... 36 12.1.4 Biologické testy... 36 12.1.5 Morfologické metody... 37 12.1.6 Mikrobiologické metody diagnostiky (laboratorní diagnostika)... 38 12.2 Validita diagnostických testů... 38 13 Analýza epizootologické situace... 41 14 Všeobecné principy a metody prevence infekčních chorob... 43 14.1 Ochrana státního území... 43 14.2 Ochrana chovů hospodářských zvířat... 44 14.2.1 Systém opatření proti pronikání původců infekčních agens z různých zdrojů... 44 14.2.2 Diagnostický systém... 46 14.2.3 Imunizační schémata... 46

15 Všeobecné principy a metody tlumení infekčních chorob... 47 15.1 Formy epizootologické kontroly.... 47 15.2 Formy vlastního zdolávání.... 48 15.3 Všeobecné zásady při zdolávacích protinákazových opatřeních... 48 15.4 Ozdravovací programy... 49 16 Terapie a specifická imunoprofylaxe infekčních onemocnění... 50 17 Asanační opatření... 53 17.1 Dezinfekce... 54 17.2 Dezinsekce... 55 17.3 Deratizace... 56 17.4 Zneškodňování kadáverů zvířat... 56 18 Analýza rizik... 57 18.1 Identifikace nebezpečí (hazardu)... 57 18.2 Hodnocení rizik... 58 18.3 Management rizik... 58 18.4 Komunikace rizik... 58 19 Epizootologické studie... 58 19.1 Deskriptivní studie... 58 19.2 Analytické studie... 58 19.2.1 Studie případů a kontrol... 59 19.2.2 Kohortová studie... 59 19.3 Experimentální studie... 59 19.3.1 Preklinické a klinické studie... 59 19.3.2 Terénní studie... 60

1 Definice, předmět cíle a metody epizootologie. Epizootologie je věda zabývající se vznikem, vývojem a zánikem infekčních a jiných hromadných onemocnění zvířat na úrovni stád a populací zvířat, jakož i faktory, které je ovlivňují. Na základě analýzy definuje metody k aktivní tvorbě, ochraně, zlepšení a obnovení kolektivního zdraví zvířat. Epizootologie, která se v anglosaské literatuře označuje jako epidemiologie nebo animální epidemiologie, se v současné době dostává na úroveň operativní epizootologie. Projevem dynamického pohybu uvnitř epizootologie je i její postupná molekularizace, což vede k novému obsahovému směrování obecné a speciální epizootologie z pohledu úrovně bádání. V důsledku toho dochází k vyštěpení i nových hraničních věd ze samotné epizootologie, jako je např. klinická epizootologie, genetická epizootologie, farmakoepizootologie a molekulární epizootologie. Epizootologie v širším slova smyslu však věnuje také pozornost vyvolavatelům dalších, tj. i nepřenosných hromadných nemocí, jako jsou např. hromadné alimentární intoxikace, traumata, sterilita apod. Za předmět epizootologie je považována: animální populace, etiologická agens hromadných nemocí zvířat, vnější prostředí přírodní a umělé (ekonomické a sociální faktory). Tyto tři komponenty představují základní činitele procesu, ve kterém dochází ke vzniku a zániku kolektivního zdraví zvířat na úrovni stád a populací. Úkoly epizootologie na základě výsledků diagnostiky, komplexní analýzy a epizootologické situace spočívají: a) ve stanovení specifických a reálných preventivních opatření k udržení kolektivního zdraví na úrovni stád a populací zvířat, b) ve stanovení specifických a reálných opatření k ozdravení nemocných stád a populací zvířat, sanaci epizootologicky závadných produktů, předmětů a míst za účelem snížení, eliminace až eradikace hromadných nemocí zvířat, c) ve stanovení optimálních a reálných metod epizootologické bdělosti, d) ve stanovení optimálních a reálných metod pro plánování a organizaci epizootologických opatření, včetně systematické kontroly a vyhodnocení její efektivity. Konečným, ideálním cílem protiepizootických opatření je dosáhnout úplného zdraví animální populace a eradikace hromadných, specifických nemocí zvířat v celosvětovém měřítku. 1

V současné etapě však jde hlavně o to, aby bylo dosaženo eliminace a eradikace těch přenosných nemocí, které mají největší společenský význam. 1.1 Metody epizootologických studií: - diagnostické metody: jejich prostřednictvím se odhaluje přímo epizootologická skutečnost detekcí zdravých a nemocných zvířat, epizootologicky závadných a nezávadných produktů, předmětů a míst, etiologických agens a faktorů přenosu, jakož i jejich charakteristik. - deskriptivní metody: jsou založeny na sběru, třídění, srovnávání a jednoduché prezentaci epizootologické skutečnosti (kazuistiky; korelační studie). Využívá se zpravidla velkého množství epizootologických dat, které jsou k dispozici v různých informačních zdrojích. Charakteristické pro ně je, že nemají kontrolní skupinu, vytvářejí pracovní hypotézy, - analytické metody: se opírají o výsledky získané v předchozích metodách a umožňují hodnotit skutečnou epizootologickou situaci. Jsou to pozorovací studie, prověřující pracovní hypotézy (studie případů kontrol; Kohortova studie). Výsledky jsou základem pro volbu optimálních ochranných a zdolávacích protiepizootických opatření. Oproti deskriptivním studiím mají vždy kontrolní a sledovanou skupinu, - experimentální metody: jsou intervenční studie, ověřující platnost hypotézy vyslovené na základě výsledků analytické studie. Preklinické a klinické studie se užívají k potvrzování epizootologických hypotéz. Často se využívá umělého vyvolání infekčního procesu u pokusných zvířat, ale i ověřování četných epizootologických charakteristik a účinnosti různých ochranných a zdolávacích metod v pokusech přímo v terénu, - matematické metody: jsou nepostradatelné pro epizootologické analýzy a jejich význam vyplývá především z toho, že se věda i praxe zabývá hromadnými jevy kolektivního zdraví a nemocnosti populací, stád, hejn a skupin zvířat. Využívá se celé řady statistických metod, např. propočet středních hodnot, míry rozptylu, testování významnosti rozdílu dvou nebo více kvantitativních či kvalitativních souborů, měření závislosti dvou i více znaků, analýzy časových řad, testování četnosti apod. 1.2 Modelování a prognózování v epizootologii - modelování neboli simulace epizootologických fenoménů při užití abstrakcí epizootologických skutečností pomocí symbolů, usnadňuje odhad a předpověď vývoje procesů v animální populaci. Modely umožňují lepší pochopení funkčních mechanizmů vnitřních a vnějších vztahů epitzootologického procesu. Přílišné zjednodušení modelů nerespektujících polyfaktoriální charakter vede často k mylným závěrům, 2

- prognózování je jednou z úloh epizootologické teorie. Jedná se o schopnost předpovídání budoucího vývoje epizootologických fenoménů vycházeje z dedukce údajů, které jsou o těchto fenoménech k dispozici z minulosti a dosavadních trendů, jakož i teoretických poznatků a akumulovaných praktických zkušeností. Kvalita epizootologické prognózy závisí především na komplexnosti vyšetření a analýze epizootologické situace minulé a aktuální v místě a okolí. 1.3 Rozdělení epizootologie Obecná epizootologie studuje obecnou problematiku vzniku, vývoje a zániku hromadných nemocí ve stádech a populacích zvířat. Stanoví obecné metody a zásady k aktivní tvorbě a ochraně kolektivů a populací zvířat. Speciální epizootologie - studuje vznik, vývoj a zánik již specifických infekčních onemocnění a stanovuje metody a opatření k již specifickým etiologickým agens nebo faktorům. 1.4 Vztahy epizootologie k jiným oborům Epizootologie je věda především syntetizující, která se ve svých poznatcích a metodách opírá o řadu dalších vědních disciplín, které k ní mají vztah (biologie a zoologie, animální morfologie a fyziologie, mikrobiologie, parazitologie, genetika, ekologie, zootechnika, výživa a zoohygiena, preventivní veterinární medicína, hygiena a technologie potravin aj.). Na druhé straně však epizootologie sama odhaluje vlastní zákonitosti a poznatky o hromadných fenoménech ve stádech a populacích zvířat, jimiž naopak ovlivňuje některé blízké vědní oblasti, ve kterých se používají epizootologické metody. Z hlediska metodologického je epizootologii nejbližší epidemiologie. Obě vědní disciplíny mají mnoho společných principů, studií a opatření, i když předměty, cíle a podmínky nejsou vždy totožné. 2 Etiologická agens infekčních nemocí zvířat Jedním ze tří nezbytných předpokladů vzniku infekčního procesu, je přítomnost etiologického agens tj. původce onemocnění. Jedná se o mikroorganismy, které jsou schopny pronikat do organismu zvířat, vyvolat onemocnění a dále se přenášet na zdravé jedince. Jde však i o etiologická agens, která se nepřenášejí z nemocného zvířete na zdravé, nýbrž nová infekce vzniká z vnějšího prostředí, jsou to tzv. nekontagiózní původci. 2.1 Evoluční vztahy etiologických agens a makroorganismu Mikroorganismy a rostlinné či živočišné makroorganismy žijí ve vzájemné koexistenci po milióny let. Symbiotické vztahy mohou nabývat jedné ze tří následujících forem, označovaných 3

jako komensalismus, mutualismus a parazitismus. Vztah mezi mikroorganismem a jeho hostitelem je vysoce dynamický. Patogen se snaží množit, hostitel se ho snaží zbavit, tj. odstranit, popřípadě zlikvidovat, nebo alespoň lokalizovat. Na oba činitele působí vliv okolního prostředí. 2.2 Charakteristika skupin patogenů Priony - extrémně malé proteinové částice infekční povahy, vysoce odolné vůči faktorům vnějšího prostředí. Dosud u nich nebyla prokázána NK. Jsou příčinou onemocnění označovaných jako encefalopatie. Viry (RNA / DNA) obligátní intracelulární parazité. Za virulenci je zodpovědná NK, za imunogenitu a antigenitu je zodpovědný proteinový obal. RNA viry vykazují vyšší mutační schopnost a i stupeň heterogenity je mnohem vyšší než u DNA virů. Retroviry (RNA) pomocí enzymu reverzní transkriptázy jsou schopny přepisu genetické informace z RNA viru do DNA hostitelské buňky (forma proviru). Bakterie jsou organismy mnohem komplexnější než viry. Hlavní část jejich dědičné informace je uložena v bakteriálním chromozomu, který nese informaci pro většinu jejich vlastností, včetně těch, které souvisejí s patogenitou. Variabilita bakterií je zaručena i sexuálními procesy, tj. konjugací, transformací, příp. transdukcí, při nichž dochází k rekombinaci chromosomového genetického materiálu mezi různými bakteriálními buňkami. Plísně - jsou eukaryotické organismy rostlinné říše, vytvářející mycelia povrchově (dermatomykózy), ale i v orgánech (systémová onemocnění). Paraziti - vyšší organismy parazitární povahy disponující v zásadě stejnými mechanizmy patogenity jako viry a bakterie, tj. schopnosti proměnlivosti a schopnosti uniknout obranným mechanizmům hostitelských buněk. Společným jmenovatelem strategie patogenů, s níž se u infekčních či parazitárních onemocnění setkáváme tedy je jejich schopnost genetické variability, rychlé evoluce a schopnost uniknout, popř. využít ve svůj prospěch obranných mechanizmů hostitele. 2.3 Epizootologicky významné vlastnosti etiologických agens: U etiologických agens přenosných nemocí nás zajímají především tyto vlastnosti: specifita (včetně plurality), patogenita, virulence, agresivita, toxigenita, tropismus, afinita, adaptabilita, reproduktibilita, hereditabilita, imunogenita, variabilita, transmisibilita, kontagiozita, životní cyklus, tenacita apod. Jednotlivé vlastnosti jsou u různých druhů etiologických agens různé a ve svém komplexu jsou tyto vlastnosti specifické pro jednotlivé druhy etiologických agens. Ve 4

své intenzitě kolísají podle místa a času a opírají se především o specifickou molekulární strukturu mikrobů. Specifita - mezi tisíci mikroorganismy nás zajímají především ty, které jsou schopny pronikat do hostitelského organismu a způsobovat mu újmu a dále se přenášet. Specifita je dána specifitou vyvolaného epizootologického procesu. Rozlišují li se etiologická agens téhož biologického druhu antigenně, označuje se tento fenomén jako pluralita (sérotypy, sérovarianty, biotypy apod.). U některých typů jsou známy i varianty (subtypy), které se liší od ostatních variant imunologickou odezvou. Patogenita je charakteristickým znakem příslušného mikrobiálního druhu a rozumí se jí schopnost vyvolat specifické onemocnění ve vnímavém hostiteli. Na základě patogenity rozdělujeme mikrobiální druhy na patogenní a nepatogenní. Patogenní druhy mikroorganismů pak ještě rozdělujeme na patogeny primární (obligátní) - vyvolávající onemocnění u postižených jedinců a patogeny oportunní (fakultativní) - vyvolávající onemocnění při jisté příležitosti (většinou u jedinců jinak oslabených). Mírou či stupněm patogenity je virulence, což je vlastnost individuální a vyjadřuje stupeň patogenity určitého kmene mikroba. I jednotlivé kmeny patogenního mikroba mohou být v různém stupni virulentní. Ukazatelem virulence je schopnost usmrtit nebo alespoň vyvolat onemocnění u vnímavého hostitele. Podle toho hovoříme o kmenech vysoce, středně nebo málo virulentních. Zesílení virulence pozorujeme při opakovaném přenosu (pasážování) kmene na stejném druhu hostitele. K zeslabování virulence dochází při pasážování kmene přes hostitelský organismus málo vnímavý. Virulence mikrobů je podmíněna komplexem dalších patogenních vlastností, jako jsou např. kontagiozita, agresivita a toxicita. Kontagiozita (přenosnost) - je schopnost mikroba přenášet se mezi jednotlivými hostiteli. Úspěšnost přenosu mikroba na nového hostitele závisí na počtu mikrobů vylučovaných z organismu, jejich rezistenci vůči zevnímu prostředí, počtu mikrobů nutných k vyvolání nové infekce a chování hostitele. Agresivita (invazivita/penetrabilita) - je schopnost mikroba pronikat do hostitele, což znamená jednak schopnost přilnout (adherovat) na jeho povrchy, množit se na nich a pronikat (penetrovat) jimi do vnitřního prostředí, množit se uvnitř a schopnost šířit se vnitřním prostředím hostitele, až konečně po schopnost překonávat jeho obranné mechanismy. 5

Toxicita - je výrazem, kterým se označuje schopnost mikroba poškozovat svého hostitele. Nejčastější příčinou poškození je obvykle vliv mikrobiálních toxinů. Produkce toxinů není omezena jen na bakterie, je známa u plísní i parazitů. Nadále platí klasické dělení bakteriálních toxinů na exotoxiny a endotoxiny. Exotoxiny jsou toxické bakteriální proteiny, secernovány do okolí producenta v průběhu metabolismu patogena. Jsou termolabilní a zpravidla vysoce toxické. Je zajímavé, že geny pro produkci mnoha exotoxinů, jsou přítomny v plasmidech. Endotoxiny jsou součástí bakteriální buněčné stěny a do okolí se uvolňují až po rozpadu bakteriální buňky. Jsou polysacharidové povahy a proto termostabilní, rezistentní vůči proteolytickým enzymům. Toxické účinky se projevují až při vyšších koncentracích a můžou vyvolat smrtelný endotoxický septický šok. Tkáňový tropismus - vyjadřuje specifickou tendenci etiologických agens pronikat v makroorganismu do určitých tkání nebo orgánů, kde nacházejí nejvhodnější podmínky pro svou existenci, množení a přežívání. Od této vlastnosti se pak odvíjí četnost klinických a patomorfologických příznaků. Etiologická agens pantropní se vyznačují lokalizací a distribucí v celém organismu (mor prasat). Polyotropní agens se lokalizují do určité skupiny tkání a orgánů (enterotropní, pneumotropní, neurotropní, dermatotropní, epiteliotropní apod.). Afinita (selektivita) - je schopnost etiologických agens vyvolat onemocnění pouze u jednoho druhu, popřípadě u více druhů zvířat. Afinita mikroorganismů a vnímavost makroorganismu umožňují infekční proces. Při afinitě k více druhům nemusí jít o druhy biologicky blízké. Další dělení afinity respektuje kategorie hostitelů podle věku, pohlaví, rasy apod. Adaptabilita - je schopnost mikroorganismů přizpůsobit se podmínkám vnějšího prostředí, popř. i k různým hostitelům. Etiologická agens se mohou za změněných životních podmínek při dlouho opakovaných účincích přizpůsobit a tím oslabit až eliminovat původní negativní účinek těchto podmínek, např. vznik rezistence na antibiotika. Reproduktibilita - je schopnost množit se a tak uchovávat daný biologický druh. Hereditabilita - je schopnost dědit druhové znaky a vlastnosti. Pod vlivem vnějších faktorů však může docházet ke změnám vlastností reverzibilně či ireverzibilně. Imunogenita.- je schopnost ve funkci antigenu vyvolávat v makroorganismu reakce, které mají za následek tvorbu specifických protilátek, specifické imunity. Imunogenních vlastností se využívá pro přípravu očkovacích látek sér a vakcín. K tomu se hodí kmeny s vysokou imunogenní schopností. Imunogenita umožňuje i některé diagnostické metody. 6

Životní cyklus - každý živý organismus má svůj vývojový nebo životní cyklus, který se promítá především ve vývoji daného jedince nebo druhu, od vzniku až po zánik. U virů a bakterií mnohdy stačí jeden specifický druh vnímavého hostitele. Řada vyšších parazitů však vyžaduje další tzv. mezihostitele, v nichž se realizují různá vývojová stádia. Zralosti však původci dosahují až v primárních nebo definitivních hostitelích. Tenacita (rezistence) - je schopnost odolávat a přežívat v různých médiích a za různých podmínek vnějšího prostředí. Tenacita má velký význam zvláště pokud jde o stupeň a délku epizootologického nebezpečí zdrojů etiologických agens. Obecně platí, že velmi rezistentní k nepříznivým činitelům jsou bakteriální spory. Poměrně odolní jsou dále příslušníci rodu Mycobacterium a neobalené viry. V zevním prostředí jsou mikroby vystaveny řadě nepříznivých faktorů. Patří mezi ně především teplota, záření, nedostatek vody, nedostatek živin, nevhodné ph a další. Vliv teploty na přežívání mikrobů se vyjadřuje dvěma teplotními body, při nichž se mikroby přestávají množit, tj. minimální růstová teplota a maximální růstová teplota. Životní teplotní optimum, při němž se většina mikrobů množí, je 37 39ºC. Pokud teplota i jen na krátkou dobu vybočí z intervalu uvedeného těmito body, dojde k teplotnímu šoku, který část mikrobiálních buněk nepřežije. Teploty kolem 5ºC většině mikrobů neublíží, některé se při této teplotě i množí. Rychlé zmražení (-60ºC a více) v ochranném prostředí uchovává většinu buněk životaschopných, zvláště, je-li z takto zmražené kultury odstraněna voda sublimací ve vakuu (lyofilizace). K likvidaci spor některých bakterií jsou zapotřebí teploty podstatně vyšší (okolo 120ºC). Mikrobicidní účinek vyšších teplot zvyšuje vlhkost prostředí. Vliv záření (ionizující, ultrafialové) vykazuje poškozující efekt na mikroby. Příčinou smrti je pravděpodobně destrukce buněčné DNA. Spory bakterií a plísní, jakož i neobalené viry, jsou vůči UV záření asi desetkrát odolnější. Voda představuje nezbytnou složku mikrobiálních buněk. Stupeň dostupnosti vody se označuje jako vodní aktivita. Snížením vodní aktivity prostředí se dá zabránit činnosti většiny mikrobů. Odolné mikroorganismy vysušení přežijí. Množení a přežívání mikrobů výrazně ovlivňuje i hodnota ph prostředí. Pro většinu mikroorganismů je optimální hodnota kolem ph 7. Příliš nízké a příliš vysoké ph mikroby usmrcuje. Příčinou je inhibice enzymu a transportních bílkovin nebo též přímé poškození cytoplazmatické membrány. Z dalších vlivů vnějšího prostředí působících na přežívání mikrobů to jsou především chemické substance (dezinfekční prostředky), tenze kyslíku (částečně anaerobní prostředí vznikající při 7

hnití organických látek), přítomnost antibiotik a dalších preparátů např. v medikovaných krmivech atd. 3 Makroorganismus - hostitel Makroorganismus, v našem případě organismus zvířat, nás z tohoto pohledu zajímá jako potenciální či reálný článek epizootologického procesu a jako hostitel etiologických agens. Makroorganismus, ve kterém etiologická agens dosahují zralosti nebo prožívají sexuální stadium či optimální období své existence se někdy označuje jako hostitel primární nebo definitivní. Etiologická agens vyvolávají v makroorganismu větší či menší poškození jeho morfologického a fyziologického stavu. Obrana makroorganismu často rozhodujícím způsobem přispívá k omezení až přerušení cirkulace etiologických agens a tím i k omezení nebo přerušení epizootologického řetězce v daném místě a čase. Naopak, nedostatečná ochrana přispívá k cirkulaci etiologických agens, ke zvýšení jejich virulence, k jejich namnožení a následnému vylučování, což vede k uplatnění dalších potencionálních článků epizootologického řetězce. Obranné reakce makroorganismu proti infekci zajišťují účinné obranné systémy, jejichž nástroje brání usídlení mikrobů na tělesném povrchu, zamezují jejich pronikání do tkání, brzdí jejich šíření uvnitř organismu, zneškodňují jejich toxiny a ostatní produkty, snaží se proniklé mikroby zničit a jejich zbytky odstranit Systémy protiinfekční obrany jsou v podstatě dva, které jsou vzájemně úzce spjaté. Z didaktických důvodů oddělujeme pochody vrozené odolnosti, které také označujeme jako nespecifickou rezistenci od pochodů získaných (specifické rezistence), které se vzájemně doplňují a kombinují. 3.1 Faktory nespecifické rezistence Fylogeneticky jde o nejstarší mechanizmy, které jsou přítomny již u bezobratlých. Ve svém souhrnu zajišťují nespecifický obranný systém a spolu s dalšími metabolickými a fyziologickými reakcemi organismu určují stupeň přirozené rezistence proti infekci různými patogenními mikroorganismy. Obecně lze nástroje nespecifické rezistence přirovnat k bariérám neboli překážkám usídlení a šíření mikrobů. Ty jsou především tvořeny anatomickými bariérami kůže a sliznic, ochrannými funkcemi a reflexy, jakož i přítomností normální mikroflóry. Ve druhé řadě se jedná o bariéry a pochody, které brání mikrobům, které již pronikly do vnitřního prostředí, dále se šířit a které se snaží proniklé mikroby likvidovat. Jde o mechanismy buněčné (fagocytóza, anatomické bariéry uvnitř organismu a nepřítomnost 8

receptorů) a humorální (komplement, lysozym, bazické polypeptidy, interferony, ostatní cytokiny, proteiny akutní fáze). Lze sem zařadit i vliv zvýšené teploty těla. V daleko komplexnější formě v buněčné složce obrany působí zánět s pěti klasickými lokálními projevy: zarudnutí (rubor), otok (tumor), teplo (calor), bolest (dolor) a porucha funkce (functio laesa). Do místa zánětu vstupuje řada buněk s cílem likvidace mikroorganismů a jejich předání imunokompetentním buňkám. Tato činnost je řízena především cytokiny, jako např. interleukinem 1 (IL-1), IL-2, IL-6. Cytokiny jsou proteiny produkované různými typy buněk a jejich úlohou je komunikace s jinými buňkami a regulují imunitní odpověď. K rozvoji zánětu přispívají také humorální faktory séra, především komplement C1 až C9. Po několika hodinách se objevují makrofágy a další buňky, které zajišťují fagocytózu. Jejím cílem je odstranění korpuskulárních antigenů, jako jsou bakterie a jejich transport k imunokompetentním buňkám, likvidace mrtvých či poškozených buněk nebo velkých komplexů antigenu s protilátkou. Schopnost fagocytózy mají zejména neutrofilní a eozinofilní granulocyty a monocyty (a jejich tkáňová forma již zmíněné makrofágy). K ukončení zánětu přispívá opět humorální složka cytokiny, tentokrát především interleukin 4 (IL-4) a IL-10. V tomto systému se neuplatňují specifické protilátky. 3.2 Faktory specifické rezistence: Systém získané, adaptivní odolnosti (specifické imunity) je fylogeneticky mladší, než systém vrozené odolnosti (nespecifické rezistence). Tento systém se objevil u primitivních obratlovců asi před 450 miliony let. Nový obranný systém v žádném případě nevyřadil z činnosti obranné systémy předcházející, ale naopak naučil se je využívat. Pod pojmem imunita se zjednodušeně rozumí schopnost organismu bránit se proti cizím, většinou patogenním mikroorganismům zevního či vnitřního prostředí. Z širšího hlediska do této oblasti patří i "imunitní dozor" při odstraňování starých či mrtvých buněk, případně buněk, které se při replikaci odlišily od normálu a mohly by za určitých okolností sloužit za základ nádorového bujení apod. Imunologické procesy se odehrávají ve speciálních buňkách, které jsou buďto rozptýleny po celém organismu, nebo tvoří specializované lymfatické orgány. Tyto orgány imunologického systému se v odborné literatuře dělí na primární a sekundární. Primární orgány jsou kostní dřeň, thymus a u ptáků Fabriciova burza. V těchto tkáních vznikají, diferencují se a zrají imunokompetentní T a B-buňky (lymfocyty). Mezi sekundární lymfatické orgány patří především slezina, lymfatické uzliny, tonzily, Payerovy plaky ve střevě a apendix u člověka, králíka a hlodavců. Hlavní funkcí sleziny je 9

kromě lymfopoézy a destrukce erytrocytů zachycení antigenů z krevního řečiště a zajištění systémové imunitní odpovědi. Lymfatické folikuly sleziny jsou při primární specifické odpovědi na antigen místem klonální expanze B-buněk. Vznikají zde plazmatické a paměťové B-buňky. Lymfatické uzliny imunologicky reagují na antigeny, které jsou do nich dopraveny z regionálních tkáňových oblastí. Podobně reagují i tonzily na antigeny proniknuvší do nich z oblasti orofaryngu. Do Peyerových plaků je soustředěna většina lymfatické tkáně tenkého střeva a generují se v nich prekurzory buněk tvořících IgA. V apendixu a terminálním ileu je největší koncentrace lymfatické tkáně v trávicím traktu. Nejzákladnější rozdíl mezi systémem nespecifické a specifické obrany spočívá v přítomnosti imunologické paměti u specifické obrany. Tato obrana je zaměřená pouze na určité, konkrétní agens čili adaptivně. Specifičnost získané imunity a z ní plynoucí schopnost obrany je vysoká. Podkladem specifičnosti je struktura receptorů na povrchu lymfocytů. Molekuly rozeznávané těmito receptory nazýváme jako antigeny. Získaná imunita je tedy podmíněna předchozím stykem s infekčním agens nebo jinými antigeny. Dělí se na humorální (B-lymfocyty zprostředkovanou) a buněčnou (T-lymfocyty zprostředkovanou). - Humorální imunita je podmíněna přítomností protilátek imunoglobulinů - v tkáních a tělních tekutinách hostitele. Imunoglobuliny jsou tvořeny aktivovanými B-lymfocyty (plasmatickými buňkami). Tvoří se z kmenových buněk v kostní dřeni, kde také vyzrávají. Zralé B lymfocyty vstupují do sekundárních lymfatických orgánů (především sleziny a lymfatických uzlin), kde se v případě styku s antigenem mění v B-lymfoblasty a ty potom v plazmatické buňky, které tvoří protilátky, jiné se transformují v buňky paměťové, které se při nové infekci aktivují a tvoří protilátky. - Buněčná imunita je podmíněna přítomností aktivovaných T-lymfocytů, které jsou schopny řadou různých mechanizmů samostatně, nebo i za účasti faktorů nespecifické rezistence, odstraňovat z těla cizí antigeny (např.: zničení buněk napadených virem). Místem diferenciace T-lymfocytů je thymus, i když prekurzory T-lymfocytů pocházejí také z kostní dřeně. T- lymfocyty hrají zásadní úlohu při eliminaci buněk infikovaných intracelulárními patogeny a mají i další funkce, jako např. kooperaci s řadou jiných buněčných populací zapojených do imunologického procesu. Podle této aktivity se dříve označovaly jako Th (helper), Tc (cytotoxické), Ts (supresorové), Tk (killery). Dnes se označují jako TH1, TH2, TH3 atd. 10

- Protilátky jsou v podstatě specificky změněné globuliny krevního séra, speciálně gamaglobulinové frakce. Imunní globulin, na rozdíl od normálního, je schopen se vázat se specificky odpovídajícím antigenem. Důsledkem je pevná vazba a zneškodnění, popř. odstranění antigenu z organismu. Specifické protilátky se nacházejí v krevním séru a rovněž v dalších tělních tekutinách, jako jsou lymfa, mozkomíšní mok, zánětlivé exsudáty, transsudáty, mléko apod. Protilátky neboli imunoglobuliny, jsou glykoproteinové povahy a skládají se ze dvou těžkých H (heavy) a dvou lehkých L (light) řetězců, spojených disulfidickými můstky, vše ve tvaru Y. Podle typů těžkých řetězců se rozlišuje několik tříd (izotypů) imunoglobulinů IgM, IgG, IgA, IgD a IgE. IgM - se tvoří hlavně po prvním kontaktu organismu s antigenem. Jeho průkaz svědčí o nedávno zahájené či právě proběhlé infekci. Udává se, že IgM přetrvávají přibližně 6 týdnů. IgG - je hlavní sérový imunoglobulin, který se vytváří po delší době od infekce v návaznosti na IgM. V séru jej bývá až 80 % ze všech imunoglobulinů a je hlavním imunoglobulinem kolostra. Zajišťují neutralizaci toxinů, virů, inhibují adherenci bakterií na povrch buněk, opsonizují bakterie a činí je vnímavější k účinku komplementu, napomáhají fagocytóze aj. IgA - se vyskytuje především na sliznicích. V trávicím traktu jej proti rozložení proteolytickými enzymy chrání tzv. sekreční komponenty. Představuje hlavní ochranu sliznic, na nichž váže mikroorganismy, zabraňuje jejich adhezi a usnadňuje jejich eliminaci. IgE - se vyskytuje především u alergických chorob a často i u parazitárních invazí. IgD jeho funkce je nejasná; vyskytuje se na povrchu většiny B-lymfocytů, asi jako receptor pro rozpoznávání antigenů. První styk organismu s určitým patogenem je zahájen tzv. primárně imunitní reakcí. Ta se v organismu rozbíhá poměrně pomalu a protilátky v detekovatelné podobě se zjišťují až během druhého týdne po kontaktu s antigenem. Zpočátku to bývají protilátky třídy IgM, které jsou následně střídány protilátkami IgG. Po primární imunitní reakci zůstává v organismu zásoba tzv. paměťových lymfocytů, jejichž receptory jsou schopny se specificky vázat s daným antigenem. Po opakovaném kontaktu dochází k sekundární imunitní reakci. Vzhledem k dispozici paměťových buněk je tato reakce již rychlejší a mohutnější. Protilátky se objevují již v závěru týdne po kontaktu s antigenem, jejich množství výrazně stoupá a vazba je specifičtější. 11

3.3 Druhy imunity Aktivní imunita vzniká jako protilátková odezva makroorganismu na proniknutí etiologických agens a to buď po manifestním nebo subklinickém onemocnění, po latentní infekci nebo specifické vakcinaci. Pasivní imunita vzniká tehdy, dostanou-li se do makroorganismu hotové protilátky. V přirozených podmínkách k ní dochází cestou kolostra nebo žloutku od imunních vajec. Dále pak použitím hyperimunních nebo rekonvalescentních sér, popř. specifických imunoglobulinů. Sterilní imunitou se rozumí taková imunita, při které je imunní makroorganismus prostý příslušných specifických etiologických agens. Nesterilní imunitou rozumíme takovou imunitu, při které imunní makroorganismus není prostý příslušných etiologických agens. Takový stav znamená nosičství, tj. určitý stupeň epizootologického nebezpečí, vyžadující určitá protinákazová opatření. Protivirová imunita má řadu odchylek od mechanizmu tvorby specifické protibakteriální imunity, neboť viry jsou přísně intracelulárními parazity. Při virové infekci nacházíme v makroorganismu kromě kolujících (humorálních protilátek), i protilátky přímo v buňkách tkání, ve kterých se viry množí. Jde o tzv. tkáňové specifické protilátky. Nástup imunity tohoto typu je poměrně rychlý. Na specifické imunitě proti virům se prakticky nepodílí mechanismus fagocytózy. 3.4 Alergické reakce Termín alergie charakterizuje stav změněné reaktibility organismu na určitý antigen a splývá často s termínem přecitlivělost, znamenající patologické důsledky přehnané imunitní reakce. Tyto reakce mají vysokou specifitu a senzitivitu. Změněná reakce se může projevit jako zvýšená reakce na opětovné vpravení antigenu hyperergie (přecitlivělost), jako snížená reakce - hypoergie, nebo k reakci nedochází anergie. Anergie může být negativní, jestliže došlo k úplnému selhání obranných sil makroorganismu, nebo pozitivní, jestliže jde o vystupňovaný stav odolnosti. Reakce na nespecifický alergen se často označuje jako paraalergie. Bezprostřední alergická reakce (anafylaktický šok, kopřivka, sérová nemoc) se vyvíjí prudce. Při reakci antigen-protilátka se z buněk uvolňují substance typu histaminu a acetylcholinu. Setkáváme se s ní někdy v případě opakovaných injekčních aplikací heterologních sér. Pomalá alergická reakce nastupuje pomalu, objevuje se v průběhu dnů až týdnů. Bývá proliferativního typu. Protilátky jsou v tomto případě vázány na buňky, a proto se nemohou pasívně přenášet na jiná zvířata. Využívají se hlavně k alergickým testům za účelem odhalení, např. latentních infekcí. 12

4 Infekční proces Pod tímto pojmem rozumíme vznik, vývoj, průběh a zánik onemocnění hostitelského organizmu, které je způsobeno proniknutím etiologických agens do hostitelského organismu. V podstatě jde o výsledek přímé interakce mezi etiologickým agens a makroorganismem pod vlivem vnějšího prostředí. Infekční proces je důležitou součástí epizootologického procesu, neboť představuje periodu, ve které se současně střetávají jeho základní faktory. Při tomto střetu mnohdy dochází k významnému ovlivňování epizootologických vlastností jak původce onemocnění (zvyšování virulence), tak i hostitelského organismu (zvyšování specifické rezistence). Aby infekční proces vůbec vznikl, je nezbytné, aby etiologické agens vniklo do hostitelského organismu v určitém množství (infekční dávka) a s takovými vlastnostmi (virulence, agresivita, toxigenita aj.), které umožňují vyvolat onemocnění u makroorganismu s nezbytným stupněm vnímavosti. 4.1 Vstupní brány infekce Infekční proces začíná proniknutím etiologických agens do hostitelského organismu. Místo proniknutí označujeme jako vstupní bránu infekce. Vstupní brány infekce nejednou rozhodují o dalším osudu etiologických agens, mají značný význam pro rychlost šíření infekce v makroorganismu, tj. pro délku inkubační doby, závažnost klinických příznaků, popř. vytvoření imunity. K nejdůležitějším vstupním branám infekce se řadí: - Trávicí trakt je nejčastější vstupní branou většiny nákaz. Touto cestou pronikají původci, kteří kontaminují krmivo, vodu, prostředí apod. Pronikání mikrobů do organismu může nastat v průběhu celého zažívacího ústrojí. Infekce vzniklé touto cestou označujeme jako alimentární nebo enterální (salmonelózy, kolienteritidy, virové gastroentritidy aj.). - Respirační trakt je vstupní branou pro tzv. aerogenní infekce, kdy se etiologická agens šíří kapénkami nebo prachovým aerosolem do dýchacích cest. Patogeny opět mohou pronikat v různých částech respiračního ústrojí, od sliznice dutiny nosní, až po plicní alveoly (infekční bronchopneumonie, bovinní mykobakterie, infekční laryngotracheitida aj.). - Kůže je místem, kde dochází k pronikání původců zejména při různých poraněních či sekundárních infekcích (klostridiové infekce, vzteklina aj.). Kůže je výhradní vstupní branou pro mikroby, způsobující různá plísňová onemocnění (dermatomykózy). Etiologická agens 13

krevních infekcí se dostávají do makroorganismu bodnutím členovců vektorů (piroplazmózy, hemosporidiózy, Q horečka aj.). - Močopohlavní ústrojí je vstupní branou pro urogenitální a pohlavní nákazy. - Mléčná žláza a její vývodní systém jsou vstupní branou pro patogeny způsobující onemocnění mléčné žlázy (mastitidy). Může však nastat přenos i jiných mikrobů, např. po nesterilním podání léků, kanyl apod. Onemocnění se označují také jako galaktogenní infekce. - Spojivka je vstupní branou pro patogeny, které vyvolávají lokální postižení oční spojivky i očního bulbu. - Pupek je možným místem průniku různých patogenů vyvolávajících onemocnění mláďat po narození. Jde především o různé pyogenní mikroby, které jsou příčinou sepsí. Tyto alternativy přicházejí do úvahy v postnatálním období. Umbilikální infekce se mohou uplatnit i při intrauterinních infekcích (bovinní tuberkulóza aj.). Kromě uvedených vstupních bran, které jsou běžné v přirozených podmínkách při přirozených nebo spontánních infekcích, existují ještě tzv. umělé infekce. Při nich se etiologická agens vpravují do makroorganismu buď přirozenými vstupními branami, nebo parenterálně. 4.2 Průběh infekčního procesu Vzhledem k variabilitě jednotlivých článků infekčního procesu musíme počítat i s různorodostí v jeho průběhu. Z časového hlediska rozeznáváme v průběhu infekční nemoci několik fází: - stadium inkubační - je časový úsek od proniknutí etiologického agens do organismu (vytváření primárního afektu), až po objevení se prvních příznaků onemocnění (množení etiologických agens). Inkubační období se může pohybovat od několika dnů (SLAK), až po několik let (paratuberkulóza, prionové infekce). Z epizootologického hlediska nás zajímá, do jaké míry lze toto stádium hodnotit z hlediska nakažlivosti tj. možnosti vylučovat etiologické agens; - stádium prodromální je poměrně krátký úsek, charakterizovaný obdobím od objevení se prvních klinických příznaků po manifestaci onemocnění. Objevují se první všeobecné příznaky nemoci. Období se vyznačuje výskytem tzv. nespecifických příznaků, jako je teplota, inapetence, anorexie, ochablost, narušení triasu apod. Období je charakterizováno přítomností etiologických agens v krvi (bakteriémie, virémie, toxémie, parazitémie); - stadium manifestace - je období vyznačující se charakteristickými příznaky té které nákazy. Ty se však nemusí projevovat u všech zvířat v celé šíři a mohou mít i různou intenzitu. Odpovídá to v podstatě lokalizaci etiologických agens nebo jejich toxinů ve specifických tkáních a orgánech. Na začátku tohoto období se původce v menší míře nachází ještě v krvi a 14

tělních tekutinách. To však neplatí u infekčních chorob s charakterem septikémií, kde se původce nachází v krvi až do úhynu zvířat. V druhé polovině tohoto období se začínají objevovat v krvi specifické protilátky, které lze prokázat sérologickými metodami. Z hlediska nakažlivosti je toto období velice významné, protože dochází k vylučování původce do vnějšího prostředí všemi sekrety a exkrety; - stádium závěrečné (konečné) - je v podstatě výsledkem interakce mezi hostitelem a původcem a ta může být ukončena buď jako rekonvalescence, kdy dochází ke klinickému uzdravení náhle nebo pozvolna. Při tom dochází i k vymizení původce z makroorganismu (deliberace), nebo se jich nezbaví, a stávají se nosiči etiologických agens bez klinických příznaků. Stav nosičství může být od krátkodobého až po dlouhodobý. Další možností závěrečného stádia je ukončení způsobem fatálním, pod kterým rozumíme letální zakončení infekčního procesu. V podstatě se jedná o nejvýhodnější ukončení infekčního procesu, protože dojde k rychlému zániku etiologických agens a přerušení epizootologického procesu. 4.3 Formy infekčního procesu Formy infekčního procesu můžeme stanovit podle stupně manifestace a podle délky průběhu. Manifestní infekce - vyznačuje výskytem příznaků specifických pro určitou chorobu. Je charakterizována typickým průběhem. Může se objevit i průběh atypický, odchylující se od typických změn abnormálně lehkým nebo abnormálně těžkým průběhem. Subklinická infekce - probíhá bez zjevných, manifestních příznaků (asymptomní či inaparentní infekce), přesto probíhá interakce mezi makro a mikroorganismem. Se subklinickým průběhem se můžeme setkat v případech, kdy makroorganismus vykazuje zvýšenou rezistenci nebo je infekce vyvolána nižší infekční dávkou. Latentní infekce - je charakterizována bezsymptomní existencí etiologických agens v hostitelském organismu. Jedná se o rovnovážný stav mikro- a makroorganismu, který však může být kdykoliv narušen (stres, faktory snižující rezistenci) a nákaza může znovu manifestně propuknout. Patří sem velká část bezsymptomních nosičů etiologických agens s možností jejich vylučování do vnějšího prostředí. Abortivní infekce vyznačuje se pouze lehkým průběhem s málo výraznými příznaky. Délka infekčního procesu se většinou hodnotí podle délky stádia klinické manifestace. Toto hledisko však není totožné s hlediskem epizootologickým, kdy nás zajímají všechna stádia infekčního procesu. Podle délky stádia manifestace rozeznáváme průběh: - Perakutní, ve velmi krátké době po objevení se prvních příznaků dochází k úhynům (apoplektické úhyny), např. bílá forma červenky. 15