Clostridium perfringens of cattle – the paradigm of the XXI century (review)
Abstract
The article considers data on Clostridium perfringens based on modern Russian and English literature. The issues of etiology, pathogenesis and spread of clostridiosis, as well as their clinical manifestation in cattle, are analyzed. The structuring of toxinotyping of Clostridium erythringens in cattle has been carried out taking into account the latest scientific achievements.
It is shown that vaccination against the background of compliance with zootechnical, technological and veterinary- sanitary measures is a key factor in solving the problem of clostridiosis. The creation of «targeted vaccines» is a priority area, which includes the design of recombinant and nanovaccines
Keywords
Clostridium perfringens,
clostridiosis,
cattle,
etiology,
pathogenesis,
symptoms,
toxinotyping,
vaccination,
PCR.
About the Authors
I. A. Belkevich
РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского»
Belarus
Belarus
V. A. Makayenka
РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского»
Belarus
Belarus
References
1. Пудовкин, Д. Н. Профилактика клостридиозов крупного рогатого скота: комплексные и комплементарные решения / Д. Н. Пудовкин // Молочное и мясное скотоводство. – 2019. – № 5. – С. 38–39.
2. Clostridial diseases of animals / R. O. S. Silva, F. A. Uzal, C. A. Oliveira [et al.] // John Wiley & Sons, Ltd.; Hoboken, NJ, USA. – 2016. Gas Gangrene Malignant Edema. – Р. 243–254.
3. Revitt-Mills, S. A. Clostridium perfringens extracellular toxinsand enzymes: 20 and counting / S. A. Revitt-Mills, J. I. Rood, V. Adams // Microbiology Australia. – 2015. – Vol. 36, № 3. – P. 114–117. doi:10.1071/MA15039.
4. Лобзин, Ю. В. Современные представления об этиопатогенетических и генетических особенностях токсинов Clostridium perfringens / Ю. В. Лобзин, А. С. Кветная, Н. В. Скрипченко // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. – 2021. – № 98. – С. 91–103. https:// doi.org/10.36233/0372-9311-37.
5. Simpson, K. M. Clostridial abomasitis and enteritis in ruminants / K. M. Simpson, R. J. Callan, D. C. Van Metre // Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. – 2018. – Vol. 34, №. 1. – Р. 155–184. doi: 10.1016/j.cvfa.2017.10.010.
6. Rethinking the role of alpha toxin in Clostridium perfringens-associated enteric diseases: a review on bovine necro-haemorrhagic enteritis / E. Goossens, B. R. Valgaeren, B. Pardon [et al.] // Veterinary Research volume. – 2017. – Vol. 48, № 9. – Р. 1–17. doi: 10.1186/s13567-017-0413-x.
7. Toxin Plasmids of Clostridium perfringens: Reviews / J. Li, V. Adams, T. L. Bannam [et al.] // Microbiology and Molecular Biology. – 2013. – Vol. 77, № 2. – Р. 208–233. doi: 10.1128/MMBR.00062-12.
8. Clostridium perfringens toxins involved in mammalianveterinary diseases / F. A. Uzal, J. E. Vidal, B. A. McClane [et al.] // Open Toxinology J. – 2014. – № 2. – Р. 24–42.
9. Recombinant alpha, beta, and epsilon toxins of clostridium perfringens: production strategies and applications as veterinary vaccines. Review / M. R. A. Ferreira, G. M. S. G. Moreira, C. E. P. da Cunha [et al.] // Toxins. – 2016. – № 8. – 340 p. doi:10.3390/toxins8110340.
10. Clostridial Diseases of Animals. First Edition / F. A. Uzal, J. G. Songer, J. F. Prescott, M. R. Popoff. – John Wiley & Sons Limited, 2016. – P. 33–39.
11. Mechanisms of intestinal epithelial cell damage by Clostridium perfringens / Lanxin Ou, Bijin Ye, Mingfei Sun [et al.] // Anaerobe. – 2024. – 87. 102856. doi.org/10.1016/j.anaerobe.2024.102856.
12. Капустин, А. В. Видовой состав клостридий крупного рогатого скота / А. В. Капустин, А. В. Моторыгин, Н. К. Букова // Вестник ветеринарии. – 2013. – № 64. – С. 71–73.
13. Видовой состав клостридий, выделенных от сельскохозяйственных животных на территории отдельных регионов РФ / А. В. Супова, А. В. Капустин, Н. В. Пименов [и др.] // Актуальные проблемы ветеринарной медицины, зоотехнии, биотехнологии и экспертизы сырья и продуктов жи-вотного происхождения: сб. трудов науч.-практ. конф., 8 ноября 2022 г., г. Москва / ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА имени К.И. Скрябина; редакол.: С. В. Позябина, Л. А. Гнездиловой. – М., 2022. – С. 305–307.
14. Видовой спектр бактерий рода Clostridium, выделенных от крупного рогатого скота на молочных комплексах / Т. Е. Терентьева, Т. И. Глотова, С. В. Котенева [и др.] // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. – 2016. – № 1. – С. 5–8.
15. Глотова, Т. И. Возбудители и возрастная восприимчивость крупного рогатого скота к клостридиозам / Т. И. Глотова, Т. Е. Терентьева, А. Г. Глотов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2017. – Т. 47, № 1. – С. 90–96.
16. Безбородова, Н. А. Современный подход к проблеме клостридиозов в животноводстве: отбор проб, лабораторная диагностика, профилактика / Н. А. Безбородова // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. – 2020. – № 3 (35). – С. 392–402. doi: 10.36871/vet.san.hyg.ecol.202003016.
17. Клостридиозы крупного рогатого скота: характеристика основных возбудителей, меры профилактики и борьбы (обзор, ч. 1) / Т. Е. Судоргина, Т. И. Глотова, С. В. Котенева [и др.] // Ветеринария. – 2023. – № 5. – С. 3–9. doi: 10.30896/0042-4846.2023.26.5.03-09.
18. Клостридиозы крупного рогатого скота: характеристика основных возбудителей, меры профилактики и борьбы (обзор, ч. 2) / Т. Е. Судоргина, Т. И. Глотова, С. В. Котенева [и др.] // Ветеринария. – 2023. – № 5. – С. 3–8. doi: 10.30896/0042-4846.2023.26.6.03-08.
19. Казимир, А. Н. Эпизоотология, этиология, фаготерапия и специфическая профилактика анаэробной энтеротоксемии телят в хозяйствах Ульяновской области; автореф. дис. … канд. ветеринар. наук : 16.00.03 / Казимир Александр Николаевич; Казанская гос. академия ветеринарной медицины имени Н. Э. Баумана. – Казань, 1997. – 22 с.
20. Оленчук, Е. Н. Клостридиоз КРС: что делать, если столкнулись с ним впервые / Е. Н. Оленчук, Б. Н. Оленчук // Комбикорма. – 2023. – № 4. – С. 48–50.
21. Potential determinants of clostridium spp. occurrence in polish silage / M. Goldsztejn, T. Grenda, N. Kozieł [et al.] // J. Vet. Res. – 2020. – Vol. 64, № 4. – Р. 549–555. doi: 10.2478/jvetres-2020-0075.
22. Microbial community dynamics during alfalfa silage with or without clostridial fermentation / L. Rongrong, J. Di, Z. Mingli [et al.] // Sci Rep. – 2020. – Vol. 10, № 1. – Р. 17782. doi: 10.1038/s41598-020-74958-1.
23. Безбородова, Н. А. Методы профилактики клостридиальной инфекции крупного рогатого скота на территории Российской Федерации / Н. А. Безбородова, О. Г. Томских, В. В. Кожуховская // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2023. – Т. 53, № 8. – С. 92–100. https:// doi.org/10.26898/0370-8799-2023-8-11.
24. Редкозубова, Л. И. Уберечь скот от клостридиоза / Л. И. Редкозубова // Животноводство России. – 2018. – № 5. – С. 55–57.
25. Simpso, K. M. Clostridial abomasitis and enteritis in ruminants / K. M. Simpson, R. J. Callan, D. C. Van Metre // Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. – 2018. – Vol. 1, № 34. – P. 155–184. doi: 10.1016/j.cvfa.2017.10.010.
26. Можно ли победить клостридиоз? / М. И. Лозовану, Р. В. Некрасов, Г. Ю. Лаптев [и др.] // Комбикорма. – 2022. – № 12. – С. 57–60. doi 10.25741/2413-287Х-2022-12-4-192.
27. Barker, I. K. The alimentary system, disease associated with enteric clostridial infection / I. K. Barker, A. A. Van Dreumel, N. Palmer // Pathology of domestic animals. – 1993. – Vol. 2. – P. 213–221.
28. Berghaus, R. D. Risk factors associated with hemorrhagic bowel syndrome in dairy cattle / R. D. Berghaus, B. J. Mccluskey, R. J. Callan // J. of the Amer. Vet. Med. Assoc. – 2005. – Vol. 226. – P. 1700–1706.
29. Москалева, Н. В. Диагностика и профилактика анаэробной энтеротоксемии телят, обусловленной энтеротоксином Clostridium perfringens типа А: автореф. дис. … канд. ветеринар. наук : 16.00.03 / Москалева Наталья Васильевна; ААН РБ, РУП «Белорусский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии им. С. Н. Вышелесского». – 2001. – 20 с.
30. Изучение биологических свойств эпизоотических изолятов Clostridium perfringens, выделенных от крупного рогатого скота в животноводческих хозяйствах Республики Беларусь / О. Н. Новикова, М. А. Ананчиков, М. М. Мистейко [и др.] // Экология и животный мир. – 2023. – № 1. – С. 59–63.
31. Клостридиозы крупного рогатого скота / О. Н. Новикова, М. А. Ананчиков, М. М. Мистейко [и др.] // Актуальные вопросы диагностики, профилактики и лечения заболеваний крупного рогатого скота и свиней : материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Минск, 27 октября 2023 г. / НАН Беларуси, Институт экспериментальной ветеринарии им. С. Н. Вышелесского; сост. В. В. Жалдыбин; редкол.: В. В. Жалдыбин (гл. ред.) [и др.]. – Минск : Беларуская навука, 2023. – С. 32–37. 32. Chakravorty, A. The poreforming alpha-toxin from Clostridium septicum activates the MAPK pathway in a Ras-c – Raf-dependent and independent manner / A. Chakravorty // Toxins (Basel). – 2015. – Vol. 7. – Р. 516–534. doi:10.3390/toxins7020516.
32. Безбородова, Н. А. Значение молекулярно-биологических методов исследования для диагностики инфекционных болезней крупного рогатого скота / Н. А. Безбородова, В. В. Кожуховская // Актуальные вопросы ветеринарной биологии. – 2018. – № 4 (40). – С. 22–25.
33. Этиологические агенты, вызывающие патологию воспроизводства у коров на молочных комплексах / Т. И. Глотова, С. В. Котенева, А. В. Нефедченко [и др.] // Ветеринария. – 2023. – № 2. – С. 3–8. doi:10.30896/0042-4846.2023.26.2.03-08.
34. Couchman, E. C. Clostridium sordelli genome analysis reveals plasmid localized toxin genes encoded within pathogenicity loci / E. C. Couchman, H. P. Browne, M. Dunn // BMC Genomics. – 2015. – Vol. 16, № 1. – Р. 392. doi:10.1186/s12864-015-1613-2.
35. Smits, W. K. Clostridium рerfringens infection / W. K. Smits, D. Lyras, D. B. Lacy // Nat. Rev. Dis. Primers. – 2016. – Vol. 2. – Р. 16020. doi: 10.1038/nrdp.2016.20.
36. Allaart, J. G. Predisposing factors and prevention of Clostridium perfringens associated enteritis / J. G. Allaart, A. J. van Asten, A. Grone // Comp. Immunol. Microbiol. Infect. Dis. – 2013. – Vol. 36 (5). – P. 449–464. doi:10.1016/j.cimid.2013.05.001.
37. Zaragoza, N. E. Vaccine production to protect animals against pathogenic Clostridia / N. E. Zaragoza, C. A. Orellana, G. A. Moonen // Toxins (Basel). – 2019. – Vol. 11, № 9. – Р. 525. doi: 10.3390/toxinsl1090525.
38. Khiav, L. A. Vaccination against pathogenic clostridia in animals: a review / L. A. Khiav, A. Zahmatkesh // Tropical Animal Health and Production. – 2021. – Vol. 53. – Р. 284. doi.org/10.1007/s11250-021-02728-w.
39. Капустин, А. В. Эффективность применения вакцины «Клостбовак-8» против клостридиозов крупного рогатого скота, вызванных различными видами Clostridium spp. / А. В. Капустин, О. Д. Скляров, А. И. Лаишевцев // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. – 2016. – № 9. – С. 6–11.
40. Разработка метода контроля иммуногенной активности ассоциированной вакцины против клостридиозов крупного рогатого скота / А. В. Капустин, А. И. Лаишевцев, О. Д. Скляров [и др.] // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. – 2017. – № 63. – С. 170–175. doi: 10.18551/rjoas.2017-03.21.
41. Immunogenicity of a trivalent recombinant vaccine against Clostridium perfringens alpha, beta, and epsilon toxins in farm ruminants / G. M. S. G. Moreira, F. M. Salvarani, C. E. P. da Cunha [et al.] // Sci. Rep. – 2016. – № 6. – Р. 22816. doi: 10.1038/srep22816.
42. Measurement over 1 year of neutralizing antibodies in cattle immunized with trivalent vaccines recombinant alpha, beta and epsilon of Clostridium perfringens / C. C. Galvão, J. D. Barbosa, C. M. C. Oliveira [et al.] // Toxins (Basel). – 2021. – Vol. 13, № 9. – Р. 594. doi: 10.3390/toxins13090594.
43. Глотова, Т. И. Возбудители и возрастная восприимчивость крупного рогатого скота к клостридиозам / Т. И. Глотова, Т. Е. Терентьева, А. Г. Глотов // Сибирский вестник с.-х. наук. – 2017. – Т. 47, № 1. – С. 90–96.
44. Bacteriological and molecular studies of Clostridium perfringens infections in newly born calves / A. M. Selim, M. M. Elhaig, I. Zakaria [et al.] // Trop. Anim. Health. Prod. – 2017. –Vol. 49, № 1. – P. 201– 205. doi: 10.1007/s11250-016-1181-8.
45. A sandwich duplex immuno PCR for rapid and sensitive identification of Clostridium perfringens alpha and enterotoxin / S. Das, S. Majumder, M. Nag [et al.] // Anaerobe. – 2019. – № 57. – Р. 63–74. doi: 10.1016/j.anaerobe.2019.03.015.
46. Development and application of a multiplex PCR assay for detection of the Clostridium perfringens enterotoxin-encoding genes cpe and becAB / S. Yonogi, M. Kanki, Т. Ohnishi [et al.] // J. Microbiol. Methods. – 2016. – Vol. 127. – Р. 172–175. doi: 10.1016/j.mimet.2016.06.007.
47. Aras, Z. Detection and molecular typing of Clostridium perfringens isolates from beef, chicken and turkey meats / Z. Aras, H. H. Hadimli // Anaerobe. – 2015. – Vol. 32. – P. 15–17. doi: 10.1016/ j.anaerobe.2014.11.004.
48. A novel multiplex PCR-electronic microarray assay for rapid and simultaneous detection of bovine respiratory and enteric pathogens / N. Thanthrige-Don, O. Lung, T. Furukawa-Stoffer [et al.] // J. Virol. Methods. – 2018. – Vol. 261. – P. 51–62. doi: 10.1016/j.jviromet.2018.08.010.
Review
For citations:
Belkevich I.A., Makayenka V.A. Clostridium perfringens of cattle – the paradigm of the XXI century (review). Ecology and Animal World. 2024;(2):8-15. (In Russ.)
Views: 8
Email this article 