Study of vaccination methods (intradermal, intramuscular) of suckling piglets against PRRSV-1 on their health and performance under field conditions

Abstract

This thesis aimed to investigate vaccination methods (intramuscular-IM, intradermal-ID)against PRRSV for suckling piglets and their consequences on their health status and performance until they reached their slaughter age, under field conditions of natural infection. The novelty of our study is the first report of an ID vaccination on suckling piglets at the specificage of 14 days of age and, most importantly, under field conditions. Even though the ID vaccination of piglets against PRRSV is a common practice to the best of our knowledge, there are no published field studies investigating the effect of an ID vaccination on suckling piglets. The first chapter concerns the results of the impact of the ID vaccination of piglets with a commercial PRRSV MLV vaccine (Porcilis® PRRS) in comparison to an IM vaccination on their health status and performance until their slaughter age, under field conditions, in a farm suffering from active PRRSV infection. The results of this study are important indications that the vaccination of piglets via the intradermal route had a positive effect on their protection against PRRSV viremia, equally of a vaccine with the intramuscular application. Based on the qRT-PCR results obtained by testing the serum samples, we noticed that the percentage ofviremic animals in ID vaccinated piglets was lower at 10 weeks in comparison to IM vaccinated piglets, as well as the percentage of vaccinated groups in comparison to non-vaccinated groups at 7, 10, and 13 weeks. Based on the obtained ELISA and qRT-PCR results, indications were provided, that the PRRSV MLV vaccination of piglets by the ID or IM route induce an important seroconversion at 4 and 7 weeks of age (2–5 weeks post-vaccination) in comparison to nonvaccinated groups. In conclusion, this study demonstrated the safety of the ID vaccination of suckling piglets with a PRRSV MLV vaccine at 2 weeks of age under field conditions. No significant local and systemic reactions were noticed in vaccinated piglets until 14 days post vaccination. Our study is the first report of an ID vaccination in suckling piglets at 14 days of age, indicating that both the ID and IM vaccination of piglets decreased the mortality rate, as well as the lung and pleurisy lesions score in vaccinated groups at the finishing stage. Moreover, the ID vaccination had a positive impact on the BW at the piglets’ slaughter, while both the ID and IM vaccinations had a positive impact on the ADG. The second chapter concerns the results from the investigation of the Fas (APO-1)-related apoptosis in piglets following intradermal (ID) and intramuscular (IM) vaccination with a PRRSV MLV in comparison with non-vaccinated piglets. Increased serum sFas levels in unvaccinated piglets were recorded, revealing apoptotic suppression compared to vaccinated piglets. In the latter, vaccine-derived antibodies limit the infection and may contribute to there duced Fas expression, suggesting a weak induction of lymphocyte-mediated cytotoxicity. Finally, higher sFas levels were observed with ageing, possibly due to persistent PRRSV infection. No significant differences were noticed in serum sFas levels between ID and IM vaccination. The analysis of our results demonstrated for the first time a significant positive and moderate correlation between PRRSV viral load and Fas levels. This finding supports that PRRSV interferes with the induction of cellular innate immune response, pathways of which are tied closely with that of apoptosis. This may explain why there is a delayed immune response in PRRSV-infected pigs and elucidation of the mechanisms of interference may provide clues into novel intervention strategies to combat PRRSV infection. The last chapter concerns the results from the evaluation of the concentration of Ang II in the serum of piglets following immunization against PRRSV with an MLV vaccine, through the ID and IM route, compared to non-vaccinated piglets. No significant differences in Ang II levels were noticed in the same group over time, while significant differences among groups were observed only at the age of 7 weeks. Due to Ang implication in the inflammation process, the absence of significant difference in Ang II levels in the same group could be attributed to the mild alteration of inflammation evidenced in all groups throughout the whole study period. Moreover, no correlation between PRRSV viral load and Ang II was noticed in our study. Our results do not indubitably explain the role of Ang II in PRRSV-induced apoptosis. Our results could be useful for researchers studying the effect of ID vaccination of piglets. However, future studies, including an increased number of experimental animals and samples, are required to explore further the potential role of Ang II in the PRRSV-induced apoptosis and elicited an immune response from ID or IM vaccination. In conclusion, the present study provides evidence that ID PRRSV vaccination induces diminished tissue damage, based on the lower levels of Ang II in the serum of ID-vaccinated piglets.

Η παρούσα διατριβή, είχε ως στόχο, τη διερεύνηση των μεθόδων εμβολιασμού (ενδομυϊκός-IM, ενδοδερμικός-ID) των θηλαζόντων χοιριδίων κατά του ιού του αναπαραγωγικού και αναπνευστικού σύνδρομού των χοίρων (PRRSV) και τις επιπτώσεις στηνυγεία και στις αποδόσεις τους έως την ηλικία σφαγής τους, σε συνθήκες φυσικής λοίμωξης. Η καινοτομία της μελέτης είναι αποτελεί την πρώτη αναφορά ID εμβολιασμού των θηλαζόντων χοιριδίων κατά του PRRSV στη συγκεκριμένη ηλικία των 14 ημερών και, κυρίως, σε συνθήκες φυσικής λοίμωξης. Παρόλο που ο ID εμβολιασμός των χοιριδίων κατά του PRRSV είναι μια κοινή πρακτική, δεν υπάρχουν δημοσιευμένες μελέτες πεδίου που να διερευνούν την επίδραση ενός ID εμβολιασμού στα θηλάζοντα χοιρίδια. Στο πρώτο κεφάλαιο της διατριβής αναφέρονται τα αποτελέσματα των επιπτώσεων του ID εμβολιασμού χοιριδίων με ένα εμπορικό ελαττωμένης λοιμογόνου δύναμης (MLV) εμβόλιο κατά PRRSV (Porcilis® PRRS) σε σύγκριση με τον IM εμβολιασμό στην υγεία και τις αποδόσεις των εμβολιασμένων ζώων μέχρι την ηλικία σφαγής τους, συνθήκες φυσικής λοίμωξης. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αποτελούν σημαντικές ενδείξεις ότι ο εμβολιασμός των χοιριδίων μέσω της ενδοδερμικής οδού είχε θετική επίδραση στην προστασία τους έναντι της ιαιμίας από PRRSV, εξίσου με ένα εμβόλιο με ενδομυϊκή εφαρμογή. Με βάση τα αποτελέσματα qRT-PCR σε δείγματα ορού αίματος, παρατηρήθηκε ότι το ποσοστό των ιαιμικών ζώων στα ID-εμβολιασμένα χοιρίδια ήταν χαμηλότερο στις 10 εβδομάδες σε σύγκριση με τα ΙΜ-εμβολιασμένα χοιρίδια, καθώς και το ποσοστό των εμβολιασμένων ομάδων σε σύγκριση με τα μη -εμβολιασμένες ομάδες στις 7, 10 και 13 εβδομάδες. Με βάση τα αποτελέσματα ELISA και qRT-PCR, υπάρχουν ενδείξεις ότι ο εμβολιασμός των χοιριδίων κατάτου PRRSV είτε με την ID οδό είτε με την IM οδό προκαλεί σημαντική ορομετατροπή στην ηλικία των 4 και 7 εβδομάδων (2-5 εβδομάδες μετά τον εμβολιασμό) σε σύγκριση με τις μη εμβολιασμένες ομάδες. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη έδειξε ότι ο ID εμβολιασμός των θηλαζόντων χοιριδίων κατά του PRRSV στην ηλικία 2 εβδομάδων είναι ασφαλής. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές τοπικές και συστηματικές αντιδράσεις σε εμβολιασμένα χοιρίδια μέχρι τις 14 ημέρες μετά τον εμβολιασμό. Η μελέτη μας είναι η πρώτη αναφορά ID εμβολιασμού σε θηλάζοντα χοιρίδια ηλικίας 14 ημερών και υποδεικνύει ότι τόσο ο ID όσο καιο IM εμβολιασμός των χοιριδίων μειώνουν το ποσοστό θνησιμότητας, καθώς και τις αλλοιώσεις του πνεύμονα και της πλευρίτιδας στις εμβολιασμένες ομάδες. Επίσης, ο ID εμβολιασμός είχε θετικό αντίκτυπο στο σωματικό βάρος (BW) κατά τη σφαγή, ενώ τόσο ο ID εμβολιασμός όσο και ο IM εμβολιασμός έχουν θετική επίδραση στην μέση ημερήσια αύξηση βάρους (ADG). Στο δεύτερο κεφάλαιο περιλαμβάνονται αποτελέσματα από τη διερεύνηση της απόπτωσης που σχετίζεται με τον υποδοχέα Fas (γνωστός ως Apo-1 ή CD95) σε χοιρίδια μετά από ID και IM εμβολιασμό με εμπορικό MLV εμβόλιο κατά του PRRSV (Porcilis® PRRS) σε σύγκριση με μη εμβολιασμένα χοιρίδια. Καταγράφηκαν αυξημένα επίπεδα sFas στον ορό αίματος των μη εμβολιασμένων χοιριδίων, αποκαλύπτοντας αποπτωτική καταστολή σε σύγκριση με τα εμβολιασμένα χοιρίδια. Διαπιστώθηκε ότι πιθανώς τα αντισώματα που προέρχονται από το εμβόλιο περιορίζουν τη μόλυνση και μπορεί να συμβάλλουν στη μειωμένη έκφραση του Fas, υποδηλώνοντας ασθενή επαγωγή κυτταροτοξικότητας που προκαλείται από λεμφοκύτταρα. Τέλος, υψηλότερα επίπεδα sFas παρατηρήθηκαν στα χοιρίδια με την αύξησητης ηλικίας, πιθανώς λόγω επίμονης μόλυνσης από PRRSV. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα sFas στον ορό αίματος μεταξύ ID και IM εμβολιασμού. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων μας έδειξε για πρώτη φορά μια σημαντική θετική και μέτρια συσχέτιση μεταξύ του ιικού φορτίου PRRSV και των επιπέδων Fas. Αυτό το εύρημα υποστηρίζει ότι το PRRSV παρεμβαίνει στην επαγωγή κυτταρικής έμφυτης ανοσοαπόκρισης, τα μονοπάτια της οποίας συνδέονται στενά με αυτή της απόπτωσης. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί υπάρχει καθυστερημένη ανοσολογική απόκριση σε χοίρους που έχουν μολυνθεί με PRRSV και η αποσαφήνιση των μηχανισμών παρεμβολής μπορεί να παρέχει ενδείξεις για νέες στρατηγικές στην αντιμετώπιση της λοίμωξης από PRRSV. Το τελευταίο κεφάλαιο αναφέρεται στα αποτελέσματα από την αξιολόγηση της συγκέντρωσης της αγγειοτενσίνης ΙΙ (Angiotensin II-Ang II) στον ορό αίματος των χοιριδίων μετά τον εμβολιασμό τους με εμπορικό MLV εμβόλιο κατά του PRRSV (Porcilis® PRRS), μέσω της ενδοερμικής (ID) και ενδομυικής (IM) οδού, σε σύγκριση με μη εμβολιασμένα χοιρίδια. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα Ang II στην ίδια ομάδα με την πάροδο του χρόνου, ενώ σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων παρατηρήθηκαν μόνο στην ηλικία των 7 εβδομάδων. Λόγω της εμπλοκής της Ang στη διαδικασία της φλεγμονής, η απουσία σημαντικής διαφοράς στα επίπεδα Ang II στην ίδια ομάδα θα μπορούσε να αποδοθεί στην ήπια μεταβολή της φλεγμονής που παρατηρήθηκε σε όλες τις ομάδες κατά την συνολική περίοδο της μελέτης. Επιπλέον, δεν παρατηρήθηκε συσχέτιση μεταξύ του ιικού φορτίου του PRRSV και της Ang II στη μελέτη μας. Τα αποτελέσματά μας δεν εξηγούν αναμφίβολα τον ρόλο της Ang II στην απόπτωση που προκαλείται από τον PRRSV. Συμπερασματικά, η παρούσα μελέτη παρέχει σημαντικά στοιχεία ότι ο ID εμβολιασμός κατά τού PRRSV προκαλεί μειωμένη ιστική βλάβη, βάση των χαμηλότερων επιπέδων Ang II στον ορό αίματος των χοιριδίων που έχουν εμβολιαστεί μέσω της ενδοδερμικής οδού.