vacinas e vacinações: uso de vacinas como ferramenta para controle da mastite bovina

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1 sanidade Texto: Marcos Veiga dos Santos Tiago Tomazi vacinas e vacinações: uso de vacinas como ferramenta para controle da mastite bovina A vacinação é uma das formas de aumentar a capacidade de resposta imune da vaca contra um agente patogênico causador de mastite. Os programas de vacinação podem ser usados para melhorar a resistência das vacas contra um microrganismo específico já que, após a imunização, ocorre migração mais rápida de células de defesa para o local da infecção e a estimulação da produção de anticorpos específicos, com o objetivo de inibir o crescimento bacteriano e a produção de toxinas. A vacinação contra mastite é uma ferramenta auxiliar que visa atingir um ou mais dos seguintes objetivos: prevenir a ocorrência de novas infecções intramamárias, reduzir a gravidade e frequência de sintomas clínicos e auxiliar na eliminação de infecções crônicas. Atualmente, dentre os patógenos causadores de mastite de maior importância, dois grupos se destacam em relação ao potencial de aumento da capacidade de resposta imune da glândula mamária por meio da vacinação: coliformes e Staphylococcus aureus. Vacinação como ferramenta de controle e prevenção As atuais medidas de controle de mastite em rebanhos leiteiros têm sido recomendadas com base em três princípios básicos: eliminação de infecções existentes, redução das novas infecções e monitoramento da mastite. Grande ênfase e esforços de pesquisa têm sido empregados em medidas de tratamento, preventivas e de higiene do ambiente, e durante a ordenha. Contudo, outro importante enfoque do controle de mastite é a melhoria da resistência da vaca e o aumento da capacidade de resposta imune frente aos agentes patogênicos. Dessa forma, os mecanismos de controle poderiam atuar de forma conjunta e mais eficiente, tanto na prevenção de novas infecções, quanto na eliminação de infecções existentes. Quando uma bactéria consegue invadir o canal do teto e adentrar a glândula mamária, as células do sistema imune iniciam uma resposta, na tentativa de eliminar o patógeno invasor. Essas células, chamadas em conjunto de células somáticas, incluem os neutrófilos, os macrófagos e os linfócitos, que aumentam rapidamente de concentração na glândula mamária em resposta à presença de bactérias. O aumento das células somáticas, observado durante o início dos quadros de mastite, tem o objetivo de fagocitar e eliminar as bactérias. No entanto, essa atividade fagocitária é inibida pela fagocitose dos componentes do leite, entre os quais a caseína e a gordura, o que diminui a eficiência dessas células. Os anticorpos ou imunoglobulinas constituem outro importante mecanismo de resistência, uma vez que são específicos contra um tipo de agente causador de mastite. A principal função dos anticorpos no leite é marcar as bactérias, facilitando, assim, o reconhecimento para a fagocitose e eliminação pelas células do sistema imune. A nutrição da vaca leiteira tem também um papel importante sobre a saúde da glândula mamária, principalmente os micronutrientes, como o selênio, vitamina E e cobre, que possuem o efeito de aumentar a capacidade de resposta imune do animal contra infecções. Pesquisas recentes indicam que deficiências de vitamina E e selênio resultam em aumento da incidência de mastite. Dessa forma, um adequado fornecimento desses nutrientes é fundamental para aumentar a capacidade de resposta imune da vaca. A vacinação é outra das formas de aumentar a capacidade de resposta imune da vaca contra um agente patogênico. Os programas de vacinação podem ser usados para melhorar a resistência das vacas contra um agente específico já que, após a imunização, ocorre migração mais rápida de neutrófilos para o local da infecção e a estimulação da produção de anticorpos específicos pelos linfócitos, com o objetivo de inibir o crescimento bacteriano e a produção de toxinas. Em relação à mastite, as vacinas foram desenvolvidas contra um agente específico, com obje- abril 2012 REVISTA LEITE INTEGRAL 20

2 tivo de prevenção, e não, tratamento da tenção de níveis elevados de anticorpos ocorre principalmente entre as orde- mastite. no leite, e esquemas de vacinação de- nhas, embora possa ocorrer também A vacinação contra mastite busca ficientes. Atualmente, dentre os pató- durante as ordenhas e no período seco. atingir pelo menos um dos seguintes genos causadores de mastite de maior As mastites causadas por coliformes objetivos: importância, dois grupos se destacam têm como característica principal a ma- Prevenir a ocorrência de novas em relação ao potencial de aumento da nifestação clínica aguda, com alguns infecções intramamárias; capacidade de resposta imune da glân- casos de comprometimento sistêmico Reduzir a gravidade e frequência dula mamária por meio da vacinação: do animal, que pode apresentar endu- de sintomas clínicos; coliformes e Staphylococcus aureus. recimento do quarto afetado, desidra- Auxiliar na eliminação de infecções tação, falta de apetite, febre e toxemia. crônicas. Mastite causada por coliformes A morte ocorre em cerca de 5% dos ca- Os resultados obtidos nos estudos Os coliformes são um grupo de bac- sos. Os sintomas de mastite aguda ocor- iniciais com vacinas contra mastite térias gram-negativas, cujos principais rem em resposta à liberação de toxinas apresentaram resultados variáveis, em representantes são: Escherichia coli, pelos coliformes. A produção é severa- razão da grande diversidade de micror- Klebsiella sp e Enterobacter sp. A princi- mente reduzida e o leite pode apresen- ganismos causadores, conhecimento pal fonte destes agentes é o ambiente tar aspecto aquoso e com presença de incompleto sobre os fatores de virulên- da vaca, em locais como esterco, urina, grumos. Esses sintomas resultam em cia e imunidade, dificuldade de manu- barro e camas orgânicas. A transmissão grandes prejuízos aos rebanhos afeta- A principal fonte de coliformes é o ambiente da vaca abril 2012 REVISTA LEITE INTEGRAL 21

3 sanidade Vacinas e Vacinações - uso de vacinas como ferramenta para controle da mastite bovina dos, mas não representam uma garantia de que o agente causador sejam os coliformes. Tipicamente, esses casos de mastite ocorrem nas duas primeiras semanas após a secagem ou nos três primeiros meses de lactação. Mesmo que a grande maioria das infecções causadas por E. coli seja de curta duração (menos de 10 dias), algumas cepas específicas podem causar infecções crônicas. As mastites ambientais vêm se tornando uma preocupação ainda maior em rebanhos com rigoroso controle de mastite contagiosa, que leva à redução da CCS e, consequentemente, ao aumento dos riscos de novas infecções intramamárias causadas por coliformes. As estratégias atuais de controle de mastite ambiental baseiam-se na redução da contaminação na extremidade dos tetos, por meio de um bom manejo do ambiente, uma vez que o maior risco de novas infecções, geralmente, ocorre no período entre e durante as ordenhas. Dentre as principais medidas de controle, destacam-se o uso de pré-dipping, a redução da quantidade de água utilizada durante a ordenha para limpeza da vaca e dos equipamentos, e a adequada manutenção do equipamento de ordenha. No momento da secagem, o uso de tratamento específico para vacas secas, em associação com selante interno de tetos, auxilia na prevenção de novos casos de mastite causados por coliformes, durante o período seco. O correto dimensionamento das instalações e o uso de camas inorgânicas, com o objetivo de proporcionar ao animal um ambiente limpo e seco, são de fundamental importância em sistemas de confinamento. Considerando que esses patógenos ambientais estão disseminados por todo o ambiente da vaca, é praticamente impossível erradicar o tipo de mastite causada pelos mesmos, colocando todas as categorias animais - vacas em lactação, vacas secas e novilhas - em risco. Vacinas contra mastites causadas por coliformes Uma importante estratégia de controle da mastite causada por coliformes é o aumento da resistência da vaca contra esses agentes por meio da vacinação. Diversas vacinas foram testadas contra esse tipo de mastite, no entanto, devido à grande heterogeneidade dos antígenos desse grupo de bactérias, os primeiros resultados foram insatisfatórios. Entretanto, no final da década de 1980, com a identificação e isolamento de uma cepa rugosa mutante de Escherichia coli, denominada J5, foi possível o desenvolvimento de vacina com comprovada eficácia contra coliformes. Essa cepa mutante é capaz de sintetizar um antígeno interno (lipopolissacarídeo), que estimula a resposta imune da vaca contra os grupos de coliformes causadores de mastite. Os primeiros estudos que avaliaram a vacina E. coli J5 foram desenvolvidos na Califórnia. O uso de 3 doses da vacina, administradas na secagem, 30 dias depois, e 10 dias após o parto, reduziu a incidência de mastite clínica nos 100 primeiros dias de lactação de 12,8%, em animais não vacinados, para 2,6%, em animais vacinados. Além da redução de 70-80% na ocorrência de casos clínicos, o uso dessa vacina diminui a gravidade dos sintomas clínicos e reduz os riscos de morte e de descarte das vacas com mastite causada por coliformes. As perdas de produção de leite de vacas vacinadas com vacina J5 são 75% menores que as observadas nas vacas não vacinadas. O uso da vacina J5 durante a lactação pode reduzir a produção de leite (aproximadamente 5-7%) durante alguns dias após a aplicação. O uso da vacina J5 deve ser uma recomendação para todos os rebanhos? Considerando as diferenças de prevalência dos agentes causadores de mastite entre os rebanhos, o uso de vacinação somente teria indicação quando houver risco ou alta ocorrência desse tipo de mastite. Nesses casos, como a vacina tem o potencial de evitar a morte de animais, seu uso justifica-se como medida de prevenção, principalmente em rebanho mais especializados e com vacas de alta produção. Um estudo indicou que a relação custo/benefício do uso de programas de vacinação contra coliformes (Vacina J5) é economicamente justificável quando a incidência de mastite clínica causada por esses microrganismos é superior a 1% no rebanho, ou quando há elevada ocorrência de casos agudos, nos quais há risco de morte das vacas afetadas. Por que o controle de mastite causada por Staphylococcus aureus é difícil? S. aureus é considerado o principal abril 2012 REVISTA LEITE INTEGRAL 22

4 A transmissão de S. aureus ocorre principalmente durante as ordenhas agente causador das mastites conta- por S. aureus apresentam-se na forma giosas em vacas leiteiras, uma vez que subclínica, no entanto, podem ocorrer apresenta alta prevalência em rebanhos casos clínicos eventuais. Dentre as ca- de todo o mundo. Em muitos rebanhos, racterísticas que tornam esse micror- cerca de 30 a 50% dos casos de mastite ganismo um dos principais agentes têm como causa S. aureus. Esse micror- causadores de mastite, destaca-se a alta ganismo é uma bactéria gram-positiva, capacidade de invasão, que permite sendo geralmente encontrado coloni- a infecção de regiões mais profundas zando a pele e o canal do teto, e o in- da glândula mamária. Adicionalmente, terior da glândula mamária. A transmis- ocorre formação de tecido fibroso, for- são ocorre principalmente durante as mando bolsões de bactérias que difi- ordenhas, por meio das teteiras e equi- cultam a chegada dos antibióticos ao pamento de ordenha, pelas mãos dos foco da infecção. Essas características ordenhadores, e/ou panos e esponjas explicam porque o S. aureus causa in- de uso múltiplo. Uma vez no interior da fecções de longa duração, com tendên- glândula mamária, esse agente é capaz cia à cronificação e baixa taxa de cura, de fixar-se às células epiteliais e iniciar tanto espontânea quanto com a utili- uma infecção, a qual tende a se tornar zação de antibióticos. Os tratamentos crônica e manter elevada CCS. A infec- com antibióticos, durante a lactação, ção intramamária pode causar necrose apresentam resultados insatisfatórios, do tecido mamário, com consequente pois este microrganismo é resistente à perda de função secretora, o que leva maioria das bases disponíveis. Parte das à redução significativa da produção de falhas de controle do S. aureus ocorre leite. em razão das diferenças de virulência Tipicamente, as infecções causadas entre as cepas desse microrganismo, o

5 sanidade Vacinas e Vacinações - uso de vacinas como ferramenta para controle da mastite bovina Figura 1. Principais tipos de antígenos utilizados em vacinas contra mastite causada por S. aureus. Fonte: Adaptado de Wallemacq et al que resulta em diferenças na capacidade de resposta da vaca e nos resultados do tratamento. Além disso, existe grande variação em relação à sensibilidade das cepas de S. aureus aos antibióticos, destacando-se a resistência à penicilina. Em vacas infectadas com cepas resistentes, os resultados de tratamento são insatisfatórios, ainda que as mesmas possam ser sensíveis quando testadas in vitro. Bactérias inteiras O controle da mastite causada por S. aureus tem como base a prevenção da transmissão desse microrganismo das vacas infectadas para as sadias. A prevenção pode ser feita pela segregação dos animais infectados, adequada higiene de ordenha (pós-dipping), tratamento de vacas secas, e descarte de vacas com mastite crônica que não respondem ao tratamento com antibióticos. O uso de linha de ordenha auxilia na redução da transmissão de S. aureus, sendo recomendado primeiramente a ordenha das vacas sadias, antes daquelas já identificadas com S. aureus. Dentro de um programa de redução de mastite causada por S. aureus, o uso de Vacinas contra S. aureus Lisados celulares Inativados Atenuados Proteína Toxinas vacinação deve ser visto com uma ferramenta auxiliar, e não como substituto das demais medidas de controle e prevenção. Vacinas contra Staphylococcus aureus Subunidades Proteínas de membrana O desenvolvimento de vacinas contra S. aureus tem sido objeto de estudos desde a metade do século passado. Assim como no caso dos coliformes, os primeiros trabalhos apresentaram resultados insatisfatórios. Polissacarídeos As vacinas desenvolvidas desde então podem ser classificadas com relação ao tipo de antígeno utilizado. Existem vacinas produzidas com o uso de microrganismos inteiros (bactérias vivas atenuadas e inativadas, ou extratos bacterianos totais), e com fragmentos ou subunidades bacterianas, como proteínas, DNA e polissacarídeos (Figura 1). A forma mais simples de vacina é aquela produzida com microrganismos íntegros (vacinas atenuadas ou inativadas) ou lisados produzidos a partir de bactérias, com ou sem adjuvantes. A utilização de tais vacinas foi extensivamente estudada com vistas à redução da mastite por S. aureus desde Os primeiros trabalhos não obtiveram sucesso, pois foram utilizadas bacterinas derivadas do crescimento in vitro desse agente, as quais eram, em seguida, inativadas. Os resultados obtidos com o uso dessas vacinas apontavam como vantagens a redução da severidade dos sintomas, e apresentavam efeitos positivos no aumento da taxa de cura espontânea, mas não propiciavam redução do número de novas infecções. Vacinas inativadas Nas vacinas inativadas, as bactérias perdem a patogenicidade, mas mantém seus antígenos, os quais estimulam, principalmente, a resposta imune humoral (anticorpos) do animal. Os principais estudos com essas vacinas foram feitos na Nova Zelândia, na década de Em um desses estudos, vacas vacinadas com uma bacterina comercial e não-vacinadas foram monitoradas pelo período de duas lactações. Os resultados indicaram que a incidência de infecção intramamária causada por Staphylococcus aureus foi similar entre os animais que receberam e os que não receberam a vacina. No entanto, foi verificada que a taxa de cura espontânea durante a lactação foi de 62% para as vacas vacinadas, e de apenas 21% para as não vacinadas. Esses resultados mostraram que o uso dessa vacina aumentou os mecanismos de defesa natural da glândula mamária contra S. aureus. Em outro estudo, essa mesma vacina inativada foi administrada em no- abril 2012 REVISTA LEITE INTEGRAL 24

6 vilhas prenhes, antes do parto, confir- significativo na resposta imune humo- mando a redução dos sintomas clínicos ral específica no grupo de animais va- observados em estudos anteriores. No cinados, em comparação àqueles não entanto, nenhuma diferença foi obser- imunizados. No entanto, após a vacina- vada quanto à redução das contagens ção não foi observada diferença na car- bacterianas individuais a partir da glân- ga bacteriana do leite ou na imunidade dula mamária. Além disso, observou-se específica entre os grupos. um aumento na produção de imuno- A utilização de vacinas que contém globulinas específicas, porém a concen- microrganismos patogênicos inativos tração desses anticorpos no leite não ou atenuados reduz a necessidade de foi suficiente para permitir proteção identificar antígenos protetores. No adequada contra S. aureus. entanto, esse tipo de imunização tem Outro trabalho, utilizando vacina a potencial desvantagem de desviar ou inativada a base de proteína A, avaliou diluir a resposta imune protetora contra um grupo de vacas durante 3 lactações. antígenos não específicos da mastite, Os resultados mostraram que a vacina- além de não serem totalmente seguras. ção não reduziu o número de infecções Portanto, se o antígeno protetor for co- intramamárias causadas por S. aureus, nhecido, a vacina torna-se mais segura mas houve aumento da taxa de cura e eficaz, pois a resposta imune da vaca espontânea, quando comparada com atuaria diretamente sobre o alvo de aquela observada para o grupo não interesse. Com base nessa informação, vacinado (83%: proteína A; 47%: não va- as vacinas desenvolvidas a partir de su- cinado). Por outro lado, a contagem de bunidades ou fragmentos bacterianos células somáticas dos quartos infecta- passaram a ser estudadas. Esse tipo de dos foi menor no grupo de animais va- vacina é obtido por meio da purifica- cinados. Os resultados desse estudo in- ção direta de subunidades de bactérias, dicaram que, ainda que a vacinação não pela produção de antígenos recombi- tenha reduzido a incidência de mastite nantes. Os componentes antigênicos causada por S. aureus, houve aumento de vacinas de subunidades bacterianas da taxa de cura espontânea. podem ser de natureza proteica (proteína de membrana ou toxina), polissaca- Vacinas atenuadas rídea, ou mista (também chamada de Uma segunda classe de vacinas pro- vacina conjugada). duzidas a partir de bactérias inteiras é Em um estudo realizado na Argen- formada pelas vacinas atenuadas, que tina, uma vacina baseada em antígenos têm como princípio a mimetização de da pseudocápsula de S. aureus foi tes- uma infecção natural, já que os micror- tada em novilhas durante um período ganismos presentes na vacina possuem de 7 meses. Um grupo de novilhas re- capacidade de se multiplicarem na cebeu duas doses da vacina na 8a e 4a glândula mamária. Uma vacina desen- semana antes do parto, e o outro grupo volvida a partir de uma cepa não-viru- foi vacinado na 1a e 5a semanas após o lenta de S. aureus foi avaliada em um parto. Os resultados demonstraram que estudo, no qual observou-se aumento as novilhas vacinadas tiveram redução

7 sanidade Vacinas e Vacinações - uso de vacinas como ferramenta para controle da mastite bovina das novas infecções causadas por S. aureus de 18,8% para 6,7%. Para a mastite subclínica, houve redução de 8,6% para 3%, com o uso da vacina. Essa mesma vacina foi testada em vacas adultas em dois rebanhos comerciais, também na Argentina. Os resultados indicaram uma redução das infecções intramamárias causadas por S. aureus. O índice de mastite clínica diminuiu de 2,3% para 0,6%, enquanto a mastite subclínica foi reduzida de 10,7% para 6,8%, entre animais não vacinados e vacinados, respectivamente. Vacinas a base de toxóides Vacinas a base de toxóides de S. aureus são produzidas pela atenuação de toxinas, as quais perdem a ação tóxica, mas mantém a ação protetora específica contra a toxina. Um estudo foi desenvolvido em Israel para testar uma vacina produzida com um toxoide elaborado a partir de três cepas bacterianas de S. aureus com diferentes padrões de hemólise. Após a vacinação, os animais foram desafiados com uma cepa altamente virulenta de S. aureus administrada por via intra-mamária. Não foram observados efeitos sistêmicos nas vacas vacinadas ou não vacinadas, no entanto, as vacas vacinadas apresentaram proteção de 70% contra a infecção induzida, em comparação com menos de 10% nas vacas do grupo controle. Além disso, todos os quartos desafiados, nas vacas vacinadas, exibiram reações inflamatórias muito brandas, identificados por CCS < células/ml. Vacinas de polissacarídeos Os polissacarídeos, assim como as proteínas de superfície ou toxinas, representam um importante fator de virulência, pois facilitam a adesão do S. aureus ao tecido mamário e inibem a sua fagocitose pelas células de defesa da vaca. O objetivo das vacinas de polissacarídeos é a produção de anticorpos, especificamente dirigidos contra polissacarídeos presentes na superfície do S. aureus. Em geral, os polissacarídeos não apresentam um potencial imunogênico considerável, o que torna necessária sua associação com adjuvantes e proteínas transportadoras. Um grupo de pesquisadores avaliou o efeito de uma vacina contendo três polissacarídeos capsulares de S. aureus com diferentes adjuvantes sobre a resposta imune e a produção de anticorpos em vacas leiteiras. A produção de anticorpos específicos para cada antígeno capsular aumentou nas vacas vacinadas, indicando capacidade de induzir resposta contra os antígenos de polissacarídeos capsulares. Potencial das vacinas contra mastite causada por S. aureus Ainda que não exista, atualmente, nenhuma vacina capaz de prevenir com elevada eficácia novas infecções causadas por S. aureus, em termos gerais, os estudos apontam que, dependendo do tipo de vacina utilizado e da tecnologia empregada, podem ser obtidos os seguintes potenciais benefícios: Moderada redução da prevalência de mastite clínica e subclínica causada por S. aureus; Maior taxa de cura espontânea de infecções causadas por S. aureus; Redução da gravidade e duração dos casos de mastite causados por abril 2012 REVISTA LEITE INTEGRAL 26

8 S. aureus. mento intramamário com pirlimicina, Para controlar a mastite causada por em todos os quartos mamários, durante S. aureus, deve-se implantar um bom 5 dias consecutivos (do 16º ao 20º). As programa preventivo, com especial vacas do outro grupo (23 animais) não atenção para a segregação dos animais receberam nenhum tipo de tratamento. positivos, para o adequado funciona- Todos os animais foram monitorados mento do equipamento de ordenha, e mensalmente, durante três meses após uso do pós-dipping. O uso de vacinas o tratamento, para identificação da taxa contra mastite causada por S. aureus de cura. pode ser utilizado em fazendas com alta A combinação de vacinação e tra- prevalência desse agente, dando-se ên- tamento intramamário com pirlimici- fase ao seu uso em animais jovens, ob- na resultou em maior taxa de cura das jetivando aumentar a resistência contra vacas tratadas (8/20=40%) em compa- o S. aureus e reduzir os prejuízos causa- ração com as vacas do grupo controle dos por este microrganismo. (2/23=9%). As vacas tratadas apresenta- Nos rebanhos com alta porcenta- ram maior número de quartos curados gem de vacas infectadas por S. aureus, o (13/28=46%) do que as vacas controle descarte de todos os animais doentes é (2/41=5%). A conclusão do estudo indi- muitas vezes impraticável, em razão do ca que a combinação entre vacinação e custo e da perda de material genético. tratamento antibiótico auxilia na elimi- Nesses casos, a busca de alternativas nação de mastite crônica causada por S. para reduzir os prejuízos causados pelas aureus, com resultados de redução de infecções crônicas passa a ser uma ne- 46% dos quartos infectados. Analisan- cessidade. Entre os diferentes protoco- do economicamente esse tipo de es- los desenvolvidos para essas situações, tratégia de controle, o maior custo é o podemos citar o uso da vacinação, em do tratamento intramamário e descarte conjunto com o tratamento com antibi- do leite, sendo pequeno o valor das do- óticos. Com o objetivo de determinar a ses de vacina em relação ao custo total. eficácia da combinação de vacinação e Dessa forma, mesmo que a vacinação terapia estendida sobre a eliminação de tenha apenas um benefício limitado mastite crônica causada por S. aureus, nessa estratégia, possivelmente a sua foi desenvolvido um estudo clínico a utilização seria positiva, em razão do campo. Inicialmente, foram identifica- baixo custo. das, em três rebanhos diferentes, 43 vacas com infecção crônica causada por S. aureus, as quais foram classificadas em dois grupos homogêneos, com base Marcos Veiga dos Santos Professor Associado da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia FMVZ/USP nos dias em lactação, número de lactações, produção de leite e quantidade de quartos infectados. Um dos grupos (20 vacas) recebeu três doses de vacina comercial contra S. aureus no 1º, 15º e 21º dias do estudo, seguido pelo trata- Tiago Tomazi Mestrando em Nutrição e Produção Animal FMVZ/USP