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

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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 objetivo de prevenção, e não, tratamento da mastite.

A vacinação contra mastite busca atingir pelo menos um dos seguintes objetivos:

• Prevenir a ocorrência de novas infecções intramamárias;

• Reduzir a gravidade e frequência de sintomas clínicos;

• Auxiliar na eliminação de infecções crônicas.

Os resultados obtidos nos estudos iniciais com vacinas contra mastite apresentaram resultados variáveis, em razão  da grande diversidade de microrganismos causadores, conhecimento incompleto sobre os fatores de virulência e imunidade, dificuldade de manutenção de níveis elevados de anticorpos no leite, e esquemas de vacinação deficientes. 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.

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Mastite causada por coliformes

Os coliformes são um grupo de bactérias gram-negativas, cujos principais representantes são: Escherichia coliKlebsiella sp e Enterobacter sp. A principal fonte destes agentes é o ambiente da vaca, em locais como esterco, urina, barro e camas orgânicas. A transmissão ocorre principalmente entre as ordenhas, embora possa ocorrer também durante as ordenhas e no período seco.

As mastites causadas por coliformes têm como característica principal a manifestação clínica aguda, com alguns casos de comprometimento sistêmico do animal, que pode apresentar endurecimento do quarto afetado, desidratação, falta de apetite, febre e toxemia. A morte ocorre em cerca de 5% dos casos. Os sintomas de mastite aguda ocorrem em resposta à liberação de toxinas pelos coliformes. A produção é severamente reduzida e o leite pode apresentar aspecto aquoso e com presença de grumos. Esses sintomas resultam em grandes prejuízos aos rebanhos afetados, 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 agente causador das mastites contagiosas em vacas leiteiras, uma vez que apresenta alta prevalência em rebanhos de todo o mundo. Em muitos rebanhos, cerca de 30 a 50% dos casos de mastite têm como causa S. aureus. Esse microrganismo é uma bactéria gram-positiva, sendo geralmente encontrado colonizando a pele e o canal do teto, e o interior da glândula mamária. A transmissão ocorre principalmente durante as ordenhas, por meio das teteiras e equipamento de ordenha, pelas mãos dos ordenhadores, e/ou panos e esponjas de uso múltiplo. Uma vez no interior da glândula mamária, esse agente é capaz de fixar-se às células epiteliais e iniciar uma infecção, a qual tende a se tornar crônica e manter elevada CCS. A infecção intramamária pode causar necrose do tecido mamário, com consequente perda de função secretora, o que leva à redução significativa da produção de leite.

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Tipicamente,  as infecções causadas por S. aureus apresentam-se na forma subclínica, no entanto, podem ocorrer casos clínicos eventuais. Dentre as características que tornam esse microrganismo um dos principais agentes causadores de mastite, destaca-se a alta capacidade de invasão, que permite a infecção de regiões mais profundas da glândula mamária. Adicionalmente, ocorre formação de tecido fibroso, formando “bolsões” de bactérias que dificultam a chegada dos antibióticos ao foco da infecção. Essas características explicam porque o S. aureus causa infecções de longa duração, com tendência à cronificação e baixa taxa de cura, tanto espontânea quanto com a utilização de antibióticos. Os tratamentos com antibióticos, durante a lactação, apresentam resultados insatisfatórios, pois este microrganismo é resistente à maioria das bases disponíveis. Parte das falhas de controle do S. aureus ocorre em razão das diferenças de virulência entre as cepas desse microrganismo, o 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.

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 vacinação deve ser visto com uma ferramenta auxiliar, e não como substituto das demais medidas de controle e prevenção.

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Vacinas contra Staphylococcus aureus

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.

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 1970. 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 1980. 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 novilhas prenhes, antes do parto, confirmando a redução dos sintomas clínicos observados em estudos anteriores. No entanto, nenhuma diferença foi observada quanto à redução das contagens bacterianas individuais a partir da glândula mamária. Além disso, observou-se um aumento na produção de imunoglobulinas específicas, porém a concentração desses anticorpos no leite não foi suficiente para permitir proteção adequada contra S. aureus.

Outro trabalho, utilizando vacina inativada a base de proteína A, avaliou um grupo de vacas durante 3 lactações. Os resultados mostraram que a vacinação não reduziu o número de infecções intramamárias causadas por S. aureus, mas houve aumento da taxa de cura espontânea, quando comparada com aquela observada para o grupo não vacinado (83%: proteína A; 47%: não vacinado). Por outro lado, a contagem de células somáticas dos quartos infectados foi menor no grupo de animais vacinados. Os resultados desse estudo indicaram que, ainda que a vacinação não tenha reduzido a incidência de mastite causada por S. aureus, houve aumento da taxa de cura espontânea.

Vacinas atenuadas

Uma segunda classe de vacinas produzidas a partir de bactérias inteiras é formada pelas vacinas atenuadas, que têm como princípio a mimetização de uma infecção natural, já que os microrganismos presentes na vacina possuem capacidade de se multiplicarem na glândula mamária. Uma vacina desenvolvida a partir de uma cepa não-virulenta de S. aureus foi avaliada em um estudo, no qual observou-se aumento significativo na resposta imune humoral específica no grupo de animais vacinados, em comparação àqueles não imunizados. No entanto, após a vacinação não foi observada diferença na carga bacteriana do leite ou na imunidade específica entre os grupos.

A utilização de vacinas que contém microrganismos patogênicos inativos ou atenuados reduz a necessidade de identificar antígenos protetores. No entanto, esse tipo de imunização tem a potencial desvantagem de desviar ou diluir a resposta imune protetora contra antígenos não específicos da mastite, além de não serem totalmente seguras. Portanto, se o antígeno protetor for conhecido, a vacina torna-se mais segura e eficaz, pois a resposta imune da vaca atuaria diretamente sobre o alvo de interesse. Com base nessa informação, as vacinas desenvolvidas a partir de subunidades ou fragmentos bacterianos passaram a ser estudadas. Esse tipo de vacina é obtido por meio da purificação direta de subunidades de bactérias, pela produção de antígenos recombinantes. Os componentes antigênicos de vacinas de subunidades bacterianas podem ser de natureza proteica (proteína de membrana ou toxina), polissacarídea, ou mista (também chamada de vacina conjugada).

Em um estudo realizado na Argentina, uma vacina baseada em antígenos da pseudocápsula de S. aureus foi testada em novilhas durante um período de 7 meses. Um grupo de novilhas recebeu duas doses da vacina na 8a e 4a semana antes do parto, e o outro grupo foi vacinado na 1a e 5a semanas após o parto. Os resultados demonstraram que as novilhas vacinadas tiveram redução 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.

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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 <100.000 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 S. aureus.

Para controlar a mastite causada por S. aureus, deve-se implantar um bom programa preventivo, com especial atenção para a segregação dos animais positivos, para o adequado funcionamento do equipamento de ordenha, e uso do pós-dipping. O uso de vacinas contra mastite causada por S. aureus pode ser utilizado em fazendas com alta prevalência desse agente, dando-se ênfase ao seu uso em animais jovens, objetivando aumentar a resistência contra o S. aureus e reduzir os prejuízos causados por este microrganismo.

Nos rebanhos com alta porcentagem de vacas infectadas por S. aureus, o descarte de todos os animais doentes é muitas vezes impraticável, em razão do custo e da perda de material genético. Nesses casos, a busca de alternativas para reduzir os prejuízos causados pelas infecções crônicas passa a ser uma necessidade. Entre os diferentes protocolos desenvolvidos para essas situações, podemos citar o uso da vacinação, em conjunto com o tratamento com antibióticos. Com o objetivo de determinar a eficácia da combinação de vacinação e terapia estendida sobre a eliminação de mastite crônica causada por S. aureus, foi desenvolvido um estudo clínico a campo. Inicialmente, foram identificadas, em três rebanhos diferentes, 43 vacas com infecção crônica causada por S. aureus, as quais foram classificadas em dois grupos homogêneos, com base 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 tratamento intramamário com pirlimicina, em todos os quartos mamários, durante 5 dias consecutivos (do 16º ao 20º). As vacas do outro grupo (23 animais) não receberam nenhum tipo de tratamento. Todos os animais foram monitorados mensalmente, durante três meses após o tratamento, para identificação da taxa de cura.

A combinação de vacinação e tratamento intramamário com pirlimicina resultou em maior taxa de cura das vacas tratadas (8/20=40%) em comparação com as vacas do grupo controle (2/23=9%). As vacas tratadas apresentaram maior número de quartos curados (13/28=46%) do que as vacas controle (2/41=5%). A conclusão do estudo indica que a combinação entre vacinação e tratamento antibiótico auxilia na eliminação de mastite crônica causada por S. aureus, com resultados de redução de 46% dos quartos infectados. Analisando economicamente esse tipo de estratégia de controle, o maior custo é o do tratamento intramamário e descarte do leite, sendo pequeno o valor das doses de vacina em relação ao custo total. Dessa forma, mesmo que a vacinação tenha apenas um benefício limitado nessa estratégia, possivelmente a sua utilização seria positiva, em razão do baixo custo. 

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