Outbreak of Clostridium perfringens type D enterotoxemia in sheep / Surto de enterotoxemia por Clostridium perfringens tipo D em ovinos

This work describes the first Brazilian laboratory-confirmed outbreak of enterotoxemia caused by Clostridium perfringens type D in sheep, which occurred in the state of Paraná. We address the epidemiological aspects involved, the diagnostic modalities employed, and the clinical signs and pathological findings observed. Eight healthy pregnant female sheep with no history of vaccination for clostridiosis presented with a history of abrupt feeding changes and neurological manifestations that quickly evolved to illness, coma and death. Four other females with clinical neurological signs were referred to the Veterinary Hospital of the Universidade Federal do Paraná, Palotina Sector. These animals presented with lethargy, motor incoordination, opisthotonus, pedal movements, muscle tremors, spastic paralysis, bruxism, mandibular trismus, sialorrhea, hyperexcitability and the inability to stand. They were examined and euthanized due to the seriousness of the clinical picture with an unfavorable prognosis. We performed gross anatomical and microscopic analyses of the organs and intestinal contents. We also performed bacterial isolation with molecular typing. From the intestinal contents, we detected toxins by means of the seroneutralization technique in mice. At necropsy, we noted pulmonary edema (2/4), necrotizing enteritis (4/4) and hyperemia of the leptomeninges (1/4). Microscopically, we observed lymphohistiocytic interstitial pneumonia, necrotic enteritis associated with the presence of rods, and nephrosis with interstitial lymphohistiocytic nephritis. No significant brain lesions were observed. Using serum neutralization, we identified epsilon toxin in the intestinal contents of all four animals. C. perfringens type D was identified. Based on the history, clinical signs, postmortem findings, and laboratory confirmation of the presence of epsilon toxin, we concluded that C. perfringens type D enterotoxemia caused this outbreak of sheep deaths.

Este trabalho descreve o primeiro surto brasileiro com confirmação laboratorial de enterotoxemia em ovinos por Clostridium perfringens tipo D, ocorrido no estado do Paraná, abordando os aspectos epidemiológicos envolvidos, sinais clínicos observados, achados patológicos e diagnóstico empregado. Oito fêmeas ovina, gestantes, em bom estado corporal e com histórico de mudanças bruscas na alimentação, sem histórico de vacinação para clostridioses, apresentaram manifestações clínicas neurológicas que logo evoluíram para decúbito, coma e morte. Outras quatro fêmeas apresentaram os sinais clínicos neurológicos e foram encaminhadas ao Hospital Veterinário da Universidade Federal do Paraná, setor Palotina. Os animais foram examinados e submetidos à eutanásia devido à gravidade do quadro clínico e prognóstico desfavorável. Destes quatro animais foram coletados fragmentos de órgãos e do conteúdo intestinal. Foi realizada análise macroscópica e microscópica dos órgãos, bem como isolamento bacteriano, tipificação molecular do agente e a detecção das toxinas por meio da técnica de soroneutralização em camundongos a partir do conteúdo intestinal. Os quatro ovinos examinados apresentaram letargia, incoordenação motora, opistótono, movimentos de pedalagem, tremores musculares, paralisia espástica, bruxismo, trismo mandibular, sialorréia, hiperexcitabilidade e decúbito. Na necropsia, constatou-se edema pulmonar (2/4), enterite necrohemorrágica (4/4) e hiperemia de leptomeninges (1/4). Microscopicamente havia pneumonia intersticial linfohistiocitária, enterite necrótica associada com a presença de bastonetes e nefrose com nefrite intersticial linfohistiocitária. Não foram observadas lesões encefálicas dignas de nota em função do quadro agudo da doença. Por meio da soroneutralização foi possível identificar a presença da toxina épsilon no conteúdo intestinal dos quatro...

Outbreak of Clostridium perfringens type D enterotoxemia in sheep / Surto de enterotoxemia por Clostridium perfringens tipo D em ovinos

This work describes the first Brazilian laboratory-confirmed outbreak of enterotoxemia caused by Clostridium perfringens type D in sheep, which occurred in the state of Paraná. We address the epidemiological aspects involved, the diagnostic modalities employed, and the clinical signs and pathological findings observed. Eight healthy pregnant female sheep with no history of vaccination for clostridiosis presented with a history of abrupt feeding changes and neurological manifestations that quickly evolved to illness, coma and death. Four other females with clinical neurological signs were referred to the Veterinary Hospital of the Universidade Federal do Paraná, Palotina Sector. These animals presented with lethargy, motor incoordination, opisthotonus, pedal movements, muscle tremors, spastic paralysis, bruxism, mandibular trismus, sialorrhea, hyperexcitability and the inability to stand. They were examined and euthanized due to the seriousness of the clinical picture with an unfavorable prognosis. We performed gross anatomical and microscopic analyses of the organs and intestinal contents. We also performed bacterial isolation with molecular typing. From the intestinal contents, we detected toxins by means of the seroneutralization technique in mice. At necropsy, we noted pulmonary edema (2/4), necrotizing enteritis (4/4) and hyperemia of the leptomeninges (1/4). Microscopically, we observed lymphohistiocytic interstitial pneumonia, necrotic enteritis associated with the presence of rods, and nephrosis with interstitial lymphohistiocytic nephritis. No significant brain lesions were observed. Using serum neutralization, we identified epsilon toxin in the intestinal contents of all four animals. C. perfringens type D was identified. Based on the history, clinical signs, postmortem findings, and laboratory confirmation of the presence of epsilon toxin, we concluded that C. perfringens type D enterotoxemia caused this outbreak of sheep deaths.(AU)

Este trabalho descreve o primeiro surto brasileiro com confirmação laboratorial de enterotoxemia em ovinos por Clostridium perfringens tipo D, ocorrido no estado do Paraná, abordando os aspectos epidemiológicos envolvidos, sinais clínicos observados, achados patológicos e diagnóstico empregado. Oito fêmeas ovina, gestantes, em bom estado corporal e com histórico de mudanças bruscas na alimentação, sem histórico de vacinação para clostridioses, apresentaram manifestações clínicas neurológicas que logo evoluíram para decúbito, coma e morte. Outras quatro fêmeas apresentaram os sinais clínicos neurológicos e foram encaminhadas ao Hospital Veterinário da Universidade Federal do Paraná, setor Palotina. Os animais foram examinados e submetidos à eutanásia devido à gravidade do quadro clínico e prognóstico desfavorável. Destes quatro animais foram coletados fragmentos de órgãos e do conteúdo intestinal. Foi realizada análise macroscópica e microscópica dos órgãos, bem como isolamento bacteriano, tipificação molecular do agente e a detecção das toxinas por meio da técnica de soroneutralização em camundongos a partir do conteúdo intestinal. Os quatro ovinos examinados apresentaram letargia, incoordenação motora, opistótono, movimentos de pedalagem, tremores musculares, paralisia espástica, bruxismo, trismo mandibular, sialorréia, hiperexcitabilidade e decúbito. Na necropsia, constatou-se edema pulmonar (2/4), enterite necrohemorrágica (4/4) e hiperemia de leptomeninges (1/4). Microscopicamente havia pneumonia intersticial linfohistiocitária, enterite necrótica associada com a presença de bastonetes e nefrose com nefrite intersticial linfohistiocitária. Não foram observadas lesões encefálicas dignas de nota em função do quadro agudo da doença. Por meio da soroneutralização foi possível identificar a presença da toxina épsilon no conteúdo intestinal dos quatro...(AU)

Focal symmetrical encephalomalacia in sheep / Encefalomalacia focal simétrica em ovino

Focal symmetrical encephalomalacia (FSE) is the most prominent lesion seen in the chronic form of enterotoxemia by Clostridium perfringens type D. This paper reports FSE in sheep in Brazil. Six deaths occurred within a seven days period in a flock of 70, four to 30-month-old Santa Inês sheep in the state of Paraíba in the Brazilian semiarid. The flock was grazing a paddock of irrigated sprouting Cynodon dactylon (Tifton grass), and supplemented, ad libitum, with a concentrate of soybean, corn and wheat. Nervous signs included blindness and recumbence. A 19 month-old sheep was examined clinically and necropsied after a clinical course of three days. Gross lesions were herniation of the cerebellar vermis and multifocal, bilateral, symmetric brownish areas in the internal capsule, thalamus and cerebellar peduncles. Histologic lesions were multifocal, bilateral malacia with some neutrophils, swelling of blood vessels endothelium, perivascular edema, and hemorrhages. The flock was vaccinated, before the outbreak, with only one dose of Clostridium perfringens type D vaccine. Two factors are suggested to be important for the occurrence of the disease: insufficient immunity due to the incorrect vaccination; and high nutritional levels by the supplementation with highly fermentable carbohydrates.(AU)

Encefalomalacia focal simétrica (EFS) é a lesão mais proeminente vista nas formas subaguda ou crônica da enterotoxemia por Clostridium perfringens tipo D. Este trabalho relata EFS em ovinos no semiárido do estado da Paraíba. Seis ovinos morreram, em um período de sete dias, dentro de um rebanho de 70 animais, da raça Santa Inês, entre 4-30 meses de idade, que pastavam em piquete de Cynodon dactylon (capim Tifton), que estava rebrotando. Os ovinos eram suplementados com um concentrado de soja, trigo e milho. Os sinais nervosos incluíam cegueira e decúbito lateral. Um ovino de 19 meses de idade foi examinado clinicamente e necropsiado, depois de um curso clínico de 3 dias. Macroscopicamente foram observadas herniação do cerebelo e áreas acastanhadas, multifocais, simétricas e bilaterais na cápsula interna, tálamo e pedúnculo cerebelar. Histologicamente observou-se malacia, bilateral e simétrica, com alguns neutrófilos, tumefação das células endoteliais dos vasos sanguíneos, edema perivascular e hemorragia. O rebanho foi vacinado, antes do surto, com umaúnica dose de vacina para Clostridium perfringens tipo D. Dois fatores são sugestivos quanto a importância da ocorrência da enfermidade: imunidade insuficiente devida à vacinação incorreta; e altos níveis nutricionais da suplementação com carboidratos altamente fermentáveis.(AU)

Produção e caracterização de anticorpos monoclonais contra toxina épsilon de Clostridium perfringens Tipo D / Production and characterization of monoclonal antibodies against Clostridium perfringens Type D epsilon toxin

Clostridium perfringens tipo D é o agente etiológico da enterotoxemia em ruminantes, causada pela toxina épsilon e caracterizada por edema cardíaco, pulmonar, renal e cerebral. Anticorpos monoclonais contra toxina épsilon de C. perfringens tipo D foram produzidos a partir da fusão da linhagen de mieloma P3-X63-Ag8 653 com células do baço de camundongos Balb/c imunizados com o toxóide épsilon. Seis linhagens de híbridos secretores de anticorpos monoclonais das classes e IgM e IgG foram estabelecidas.(AU)

Clostridium perfringens type D is the aetiological agent of enterotoxemia in ruminants. The disease is caused by epsilon toxin characterized by cardiac, pulmonary, kidney and brain edema. Monoclonal antibodies were produced by using myeloma cell line P3-X63-Ag8 653 fused with spleen cells from Balb/c mice, immunized with epsilon toxoid of C. perfringens type D. Six hybrids were established secreting monoclonal antibodies of the IgM class and IgG3 subclass.(AU)

Stability and toxicity of Clostridium perfringens type D epsilon prototoxin treated by iodine / Estabilidade e toxicidade da protoxina epsilon de Clostridium perfringens tipo D

Purified epsilon prototoxin of Clostridium perfringens type D was produced, purified, and detoxified by the stoiechiometric method of non-radioactive iodine incorporation. Different degrees of iodination were perfomed and the toxicity of the derivatives were analysed by in vivo studies. Toxicity decreased inversely to the iodine incorporation. Eletrophoretic analysis showed different levels of stability of samples kept under different temperatures 4ºC, - 20ºC, and -80 ºC. The iodinated prototoxins were stocked for a period of four months.(AU)

A prototoxina epsílon de Clostridium perfringens tipo D foi produzida, purificada e destoxificada por estoiquiometria. Diferentes quantidades de iodo foram incorporadas à estrutura protéica da prototoxina e a toxicidade dos derivados foi analisada em estudos in vivo. Verificou-se que a toxicidade diminuiu à medida que os átomos de iodo foram incorporados à prototoxina. A análise eletroforética demonstrou a estabilidade das amostras quando armazenadas a 4ºC, -20ºC e -80ºC. A prototoxina iodada foi estocada por um período de quatro meses.(AU)

Production and purification of epsilon prototoxin produced by Clostridium perfringens type D / Produção e purificação de prototoxina epsilon produzida pelo Clostridiumperfringens tipo D

A prototoxina epsilon foi obtida a partir de cultivo líquido, rico em carboidratos, a partir de amostra de C. perfringens tipo D (INTA Argentina), incubado em condições de anarobiose à 37ºC por oito horas. O sobrenadante da cultura foi concentrado utilizando-se o sistema Amicon com membrana de "cut off" de 10 kDa. O concentrado foi precipitado com sulfato de amônio (350 g/ml) e dissolvido em tampão fosfato 0,01 M (pH 7,2). A prototoxina purificada por cromatografia de troca iônica (DEAE-Sepharose CL 6B) e isolada no primeiro pico, mostrou uma banda única de aproximadamente 34kDa de peso molecular em SDS-PAGE, além de ser tóxica em camundongos.(AU)

Seleção de colônias de Clostridium perfringens tipo D produtoras de toxina épsilon por "dot blot"

Para seleção de amostras de Clostridium perfringens tipo D produtoras de toxina épsilon, padronizou-se o teste de dot blot com toxina épsilon adsorvida em membrana de nitrocelulose, anti-toxina épsilon, produzida em carneiro e anti-imunoglobulina de carneiro,produzida em coelho, marcada com peroxidase. A reação foi revelada utilizando-se Kit Substrato DAB 3,3 diaminobenzidina, e a leitura foi feita visualmente de acordo com a intensidade de cor obtida em cada poço. Foram selecionados clones produtores de toxina épsilon obtidos de unidades formadoras de colônias e, após três passagens, obteve-se títulos em dose mínima mortal (DMM) determinado em camundongos, 1000 vezes superiores aos obtidos com a amostra original. A presença do gene etx que codifica a síntese da toxina épsilon foi verificada pela reação em cadeia da polimerase (PCR) e todos os clones foram positivos, mesmo aqueles negativos ao dot blot. O teste de dot blot mostrou-se eficiente para selecionar colônias toxigênicas de C. perfringens tipo D

In order to select strains of Clostridium perfringens type D producers for epsilon toxin, a dot blot was standardized test using epsilon toxin adsorbed in nitrocellulose membrane, anti-epsilon toxin produced in sheep and anti-immunoglobulin of sheep produced in rabbit conjugated with peroxidase. The reaction was visualized using DAB Substrate Kit 3,3 diaminobenzidine and the reading was made according to the intensity of color obtained in each well. Clones producing epsilon toxin were selected by limiting dilution and after three passages, mortal minimum dose (MMD) titres were determined in mice. Selected clones produced epsilon toxin 1000 times more concentrated those the original strain. The presence of the gene etx that encodes the synthesis of the epsilon toxin was verified by the polymerase chain reaction, and all clones were positive, including those negative at the dot blot. It was concluded that the dot blot test was efficient for selecting toxigenic colonies of C. perfringens type D

Detecção dos genes das toxinas alfa, beta e épsilon de Clostridium perfringens isolados a partir de amostras clínicas de bovinos pela reação em cadeia da polimerase / Detection of alpha, beta and epsilon toxin genes of Clostridium perfringens isolated from cattle?s clinical samples by polimerase chain reaction

O Clostridium perfringens é um microrganismo anaeróbio que está presente no solo e no trato intestinal dos mamíferos. Provoca intoxicação alimentar nos seres humanos, doenças enterotoxêmicas nos animais domésticos e gangrena gasosa em ambos os grupos. O C. perfringens é classificado em cinco tipos (A, B, C, D e E) mediante a produção de quatro toxinas principais (alfa, beta, épsilon e iota). Neste trabalho foi possível padronizar a técnica de PCR para detectar a presença dos genes cpa, cpb e etx a partir de culturas de C. perfringens. A sensibilidade analítica da técnica de PCR a partir de culturas de C. perfringens foi de 2,27 ng/µL para o gene cpa, 22,7 pg/µL para o gene cpb e 22,7 pg/µL para o gene etx. A pesquisa dos genes cpa, cpb e etx partir de 35 amostras de C. perfringens isoladas de bovinos revelou que 16 (45,7%) eram do tipo A; 18 (51,4%) eram do tipo C e 1 (2,9%) era do tipo B. Não foi observada nenhuma amostra do tipo D. A metodologia de PCR revelou-se útil na tipificação de amostras de C. perfringens isoladas de bovinos, contribuindo para o diagnóstico dessa bacteriose neste país, eliminando as dificuldades de tipificação oriundas do alto custo e da indisponibilidade de anti-soros para a tipificação pela reação de soroneutralização e evitando a utilização de animais de laboratório

Clostridium perfringens is an anaerobic micro-organism that is present in the soil and gastrointestinal tract of mammals. It causes food poisoning in humans, enterotoxemic diseases in domestic animals and gas gangrene in both. C. perfringens is classified into five types (A, B, C, D and E) according to the production of four major toxins (alpha, beta, epsilon and iota). In this trial was possible to standardize the PCR?s technique to detect cpa, cpb and etx genes from cultures of C. perfringens. PCR?s analythical sensibility was 2.27 ng/µL for cpa gene, 22.7 pg/µL for cpb gene and 22.7 pg/µL for etx gene. The research of cpa, cpb and etx genes from 35 samples of C. perfringens isolated from cattle reveals that 16 (45.7%) were classified as type A, 18 (51.4%) as type C and 1 (2.9%) as type B. No sample of type D was observed. PCR?s technique reveals to be usefull to typify samples of C. perfringens isolated from cattle, contributing to diagnose of this bacterial disease in this country and solving typifing problems represented by the high costs of the process and by the lack of antiserum that is required to typify the micro-organism by seroneutralization. PCR?s technique avoid the use of laboratory animals, too