VASIKOIDEN HENGITYSTIEPATOGEENIEN VASTA-AINEET JA AKUUTIN VAIHEEN PROTEIINIT

VASIKOIDEN HENGITYSTIEPATOGEENIEN VASTA-AINEET JA AKUUTIN VAIHEEN PROTEIINIT Laura Parviainen Eläinlääketieteen lisensiaatin tutkielma Kliinisen tuotantoeläinlääketieteen osasto Eläinlääketieteellinen tiedekunta Helsingin yliopisto 2018

Tiedekunta - Fakultet - Faculty Eläinlääketieteellinen tiedekunta Osasto - Avdelning - Department Kliinisen tuotantoeläinlääketieteen osasto Tekijä - Författare - Author Laura Parviainen Työn nimi - Arbetets titel - Title Vasikoiden hengitystiepatogeenien vasta-aineet ja akuutin vaiheen proteiinit Oppiaine - Läroämne - Subject Tuotantoeläinten terveyden- ja sairaudenhoito Työn laji - Arbetets art - Level Lisensiaatintutkielma Tiivistelmä - Referat Abstract Aika - Datum - Month and year Huhtikuu 2018 Sivumäärä - Sidoantal - Number of pages 32 Tämän lisensiaatin tutkielman tarkoituksena on perehtyä aiempaan kirjallisuuteen nautojen hengitystiesairauskompleksin, siihen liittyvien taudinaiheuttajien sekä naudan akuutin vaiheen proteiinien osalta. Tutkimusosuuden tavoitteena on selvittää naudan respiratory syncytial viruksen, naudan parainfluenssa-3-viruksen ja Mycoplasma bovis -bakteerin serokonversioiden ja akuutin vaiheen proteiinien muutoksia sekä näiden välisiä yhteyksiä vasikoilla vasikkakasvattamossa. Nautojen hengitystiesairauskompleksi on maailmanlaajuisesti merkittävä nautojen sairaus. Se aiheuttaa taloudellisia tappioita naudanlihan kasvatuksessa heikentämällä tuotosta sekä lisäämällä kustannuksia. Lisäksi se heikentää eläinten hyvinvointia. Kyseessä on monisyinen tautikompleksi, jonka esiintymiseen vaikuttavat yksilöön, ympäristöön ja taudinaiheuttajaan liittyvät tekijät sekä näiden yhteisvaikutukset. Virus- ja mykoplasmatartunnat toimivat usein altistavana tekijänä toissijaisille bakteeritulehduksille. Vasikoiden hengitystietulehdukset ovat merkittävä ongelma vasikkakasvattamoissa myös Suomessa. Akuutin vaiheen proteiinit ovat joukko maksassa tuotettavia proteiineja, joiden pitoisuus muuttuu tulehduksellisissa tiloissa. Naudalla tutkituimpia akuutin vaiheen proteiineja ovat fibrinogeeni, seerumin amyloidi A (SAA) ja haptoglobiini. Akuutin vaiheen proteiineja voidaan hyödyntää arvioitaessa tulehdusvastetta hengitystietulehduksen aikana. Kenttäkoe suoritettiin vasikkakasvattamossa, jossa 80 vasikan kertatäyttöinen osasto jaettiin yhteen 40 vasikan ja neljään 10 vasikan ryhmään. Koe suoritettiin kahdessa osastossa kolme kertaa ja yhteensä 480 vasikkaa tutkittiin. Vasikat tutkittiin ja niistä otettiin verinäytteet kolmen viikon välein ja ensimmäinen näyte otetiin kasvattamoon saapumispäivänä. Verinäytteitä otettiin yhteensä 1440 kappaletta ja niistä tutkittiin akuutin vaiheen proteiinit (haptoglobiini, SAA), immunoglobuliinit (IgG), albumiini, virusvasta-aineet naudan koronaviruksen, RS-viruksen ja parainfluenssa-3 viruksen osalta sekä vasta-aineet Mycoplasma bovis -bakteerin osalta. RS-virus, parainfluenssa-3-virus ja koronavirus serokonversiota oli 132, 75 ja 104 vasikalla. M. bovis serokonversiota oli kahdeksalla vasikalla. M. bovis serokonvertoneilla vasikoilla oli korkeammat SAA:n ja haptoglobiinin pitoisuudet ja RS-virus serokonvertoneilla vasikoilla korkeammat SAA:n pitoisuudet verrattuna vasikoihin, joilla ei ollut serokonversiota. Parainfluenssa-3-virus serokonvertoneilla vasikoilla oli korkeammat albumiinin pitoisuudet ja RS-virus serokonvertoneilla alhaisemmat albumiinin pitoisuudet kuin vasikoilla, joilla ei ollut serokonversiota. RS-virus serokonvertoneilla vasikoilla oli alhaisemmat globuliinien pitoisuudet kasvattamoon tullessa kuin vasikoilla, joilla ei ollut RS-virus serokonversiota. Akuutin vaiheen proteiinien pitoisuuden ja virus- ja M. bovis serokonversioiden välillä näytti olevan yhteys. Akuutin vaiheen proteiinien pitoisuuksiin vaikuttavat monet tekijät ja siten tulkinta voi olla haastavaa. Yhdistettynä kliiniseen kuvaan ja taudinaiheuttajiin voidaan akuutin vaiheen proteiineja hyödyntää tutkittaessa hengitystiesairauskompleksiin liittyviä tekijöitä. Avainsanat - Nyckelord Keywords Nautojen hengitystiesairauskompleksi, akuutin vaiheen proteiinit, SAA, haptoglobiini, respiratory syncytial virus, paraninfluenssa-3-virus, Mycoplasma bovis Säilytyspaikka - Förvaringställe - Where deposited HELDA Helsingin yliopiston digitaalinen arkisto Työn johtaja (tiedekunnan professori tai dosentti) ja ohjaaja(t) - Instruktör och ledare - Director and Supervisor(s) Timo Soveri ja Vera Haapala

SISÄLLYS 1 JOHDANTO... 1 2 KIRJALLISUUSKATSAUS... 3 2.1 Nautojen hengitystiesairauskompleksi... 3 2.1.1 Etiologia ja patogeneesi... 3 2.1.2 Taudinkuva... 5 2.1.3 Taudinaiheuttajat... 5 2.2 Akuutin vaiheen proteiinit... 17 2.2.2 Seerumin amyloidi-a... 18 2.2.3 Haptoglobiini... 19 2.2.4 Alfa-1-hapan glykoproteiini... 20 2.2.5 Lipopolysakkaridia sitova proteiini... 21 2.2.6 Fibrinogeeni... 22 3 AINEISTO JA MENETELMÄT... 23 4 TULOKSET... 25 4.1. Virus- ja Mycoplasma bovis vasta-aineet vasikoilla... 25 4.2. Virus- ja Mycoplasma bovis vasta-aineiden serokonversioiden yhteys akuutin vaiheen proteiineihin... 25 6 LÄHTEET... 33

1 JOHDANTO Nautojen hengitystiesairauskompleksi on maailmanlaajuisesti erittäin merkittävä nautojen sairaus. Se aiheuttaa suuria taloudellisia tappioita heikentämällä kasvua ja tuotosta sekä lisäämällä kustannuksia (Griffin 1997, Schneider ym. 2014). Se on myös merkittävä eläinten hyvinvointia heikentävä tekijä. Nautojen hengitystiesairauskompleksi on monisyinen sairaus, jonka esiintymiseen vaikuttavat yksilön ominaisuudet, ympäristötekijät sekä infektiiviset tekijät (Taylor ym. 2010). Nautojen hengitystiesairauskompleksia on tutkittu paljon niin Suomessa kuin maailmanlaajuisesti. Suomella on muihin maihin erityinen tilanne, sillä Suomessa ei esiinny naudan tarttuvaa rinotrakeiittia (Nuotio ym. 2007) ja naudan tarttuva virusripuli on erittäin harvinainen (Rikula ym. 2005). Aiemmin Suomessa ei esiintynyt Mycoplasma bovis -bakteerin aiheuttamia tulehduksia, mutta vuonna 2012 bakteeria löydettiin Suomessa ensimmäisen kerran utaretulehduksen aiheuttajana, jonka jälkeen bakteeri on yleistynyt karjoissa (Hiekkaranta ym. 2015). Suomessa ei käytetä rokotteita tai ennaltaehkäiseviä antimikrobisia lääkityksiä hengitystiesairauksien ennaltaehkäisyyn. Vasikoiden hengitystiesairaudet ovat merkittävä ongelma kertatäyttöisissä vasikkakasvattamoissa Suomessa. Kolmivaihekasvatusmalli on pitkälti syrjäyttänyt perinteisen välitysvasikka käytännön, jossa maitotilalla syntyneet vasikat välitetään lihanautatilalle 2-3 kuukauden ikäisenä juotolta vieroituksen jälkeen (Huuskonen 2015). Kolmivaihekasvatusmallissa vasikoiden alkukasvatus tapahtuu lypsykarjatilalla, jonka jälkeen välitykseen menevät vasikat kerätään eri lypsykarjatiloilta vasikkakasvattamoihin vähintään 10 päivän ikäisenä (Huuskonen 2015, Neuvoston asetus (EY) 1/2005). Välitysvasikoiden ikä vaihtelee vuodenajan ja tarjonnan mukaan. Keskimäärin välitysikä on 21 päivää. Välikasvatuksen jälkeen naudat kasvatetaan teuraspainoisiksi loppukasvatuksessa (Huuskonen 2015). Vasikkakasvattamoissa vasikoiden mukanaan tuomat patogeenit ja vaihteleva vastustuskyky yhdistettynä siirron aiheuttamaan stressiin altistavat vasikat sairastumiselle (Taylor ym. 2010). 1

Tämä lisensiaatintutkielma on tehty osana Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT), Savonia ammattikorkeakoulun sekä Helsingin yliopiston Eläinlääketieteellisen tiedekunnan kliinisen tuotantoeläinlääketieteen osaston Kestävä karjatalous (KESTO) - hankkeeseen liittyvää tutkimusta koskien ryhmäkoon vaikutuksia hengitystietulehduksiin vasikkakasvattamossa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, voidaanko vasikoiden sairastuvuutta vähentää ryhmäkokoa pienentämällä suurissa vasikkakasvattamoissa sekä tutkia kasvun, akuutin vaiheen proteiinien, globuliinien sekä virusvasta-aineiden yhteyksiä toisiinsa. Tämän lisensiaatin tutkielman kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on perehtyä aiempaan kirjallisuuteen nautojen hengitystiesairauskompleksin, siihen liittyvien taudinaiheuttajien sekä akuutin vaiheen proteiinien osalta. Tutkimusosuuden tavoitteena on selvittää naudan RSviruksen, naudan parainfluenssa-3-viruksen ja Mycoplasma bovis -bakteerin serokonversioiden ja akuutin vaiheen proteiinien muutoksia sekä näiden välisiä yhteyksiä vasikoiden välikasvatuksen aikana. 2

2 KIRJALLISUUSKATSAUS 2.1 Nautojen hengitystiesairauskompleksi Nautojen hengitystiesairauskompleksi (bovine respiratory disease complex eli BRDC) on monisyinen tautikompleksi, jonka esiintymiseen vaikuttavat monet eri tekijät sekä niiden yhteisvaikutukset. Nautojen hengitystiesairauskompleksi tunnetaan kirjallisuudessa useilla eri nimityksillä kuten crowding disease, enzootic broncopneumonia (EBP), calf pneumonia, shipping fever ja transit fever (Taylor ym. 2010). Tyypillisesti sairautta tavataan nuorilla vasikoilla etenkin vasikkakasvattamoissa, mutta kaikenikäiset eläimet voivat sairastua (Virtala ym. 1996). Taudinkuva on vaihteleva lievistä hengitystieoireista voimakkaaseen keuhkotulehdukseen ja lisäksi kroonisia tartuntoja on olemassa (Woolums ym. 2009). Nautojen hengitystiesairauskompleksi on maailmanlaajuisesti merkittävin taloudellisia tappiota aiheuttava sairaus lihakarjan kasvatuksessa (Lekeux 1995, Griffin ym. 1997, Gulliksen ym. 2009). Lisäksi sairaus on tärkeä eläinten hyvinvointia vähentävä tekijä (Jackson ym. 2016). Kuluja aiheutuu heikentyneestä kasvusta ja tuotoksesta, lisääntyneestä työstä, lääkityksistä sekä eläinlääkärikuluista (Griffin ym. 1997). Sairastuvuus on usein korkea ja kuolleisuus vaihtelee. Nautojen hengitystiesairauskompleksi on vasikkaripuleiden ohella maailmalaajuisesti merkittävin syy vasikoiden sairastumiseen ja vasikkakuolleisuuteen (Svensson ym. 2006, Gulliksen ym. 2009). 2.1.1 Etiologia ja patogeneesi Nautojen hengitystiesairauskompleksi on monisyinen tauti, jonka esiintymiseen vaikuttavat eläimen yksilölliset tekijät, ympäristötekijät ja stressi sekä infektiiviset tekijät (Taylor ym. 2010). Intensiivinen kasvatustapa sekä karjakoon suureneminen altistavat hengitystiesairauskompleksin esiintymiselle (Gulliksen ym. 2009). Vasikat kootaan kasvattamoihin useista eri paikoista, mikä lisää tautipainetta (Sanderson ym. 2008). 3

Sairastuvuuteen vaikuttavia eläimen yksilöllisiä tekijöitä ovat eläimen ikä, paino, rotu, sukupuoli, yleiskunto ja vastustuskyky (Taylor ym. 2010). Nuoremmilla vasikoilla on joissakin tutkimuksissa havaittu olevan korkeampi sairastuvuus verrattuna vanhempiin vasikoihin (Townsend ym. 1989). Lisäksi on havaittu, että painoltaan kevyemmät vasikat ovat herkempiä sairastumaan kuin painavammat vasikat (Martin ym. 1989, Sanderson ym. 2008). Rotujen välillä on ollut eroa sairastuvuudessa; esimerkiksi herefordeilla on korkeampi riski sairastua verrattuna muihin rotuihin (Cusack ym. 2007, Hägglund ym. 2007). Lisäksi joidenkin tutkimusten mukaan eläimen sukupuolella on ollut vaikutusta sairastuvuuteen (Taylor ym. 2010). Vasikoiden huono yleiskunto tai muut sairaudet, kuten ripuli voivat altistaa hengitystietulehdukseen sairastumiselle (Fels-Klerx ym. 2002, Svensson ym. 2003). Ternimaidon saaminen syntymän jälkeen on tärkeä sairastuvuuteen vaikuttava tekijä. Riittävän laadukasta ternimaitoa tulisi saada riittävä määrä riittävän aikaisin, jotta vasikka saa ternimaidon sisältämät vasta-aineet ja passiivinen vastustuskyky voi muodostua. Puutteiden ternimaidon saannissa on havaittu lisäävän sairastumisen riskiä (Van der Fels-Klerx ym. 2000, Gulliksen ym. 2009). Ulkoisia tekijöitä, jotka vaikuttavat sairauden esiintymiseen, ovat ympäristön olosuhteet ja stressitekijät. Ympäristön olosuhteista sairastuvuuteen vaikuttavat muun muassa lämpötila, kosteus, ilmanvaihto ja ilmanlaatu, ahtaus sekä hygienian taso (Taylor ym. 2010). Eläinten kokema stressi lisää sairastuvuutta. Stressiä aiheuttavia tekijöitä ovat muun muassa eläinten kuljetukset ja siirtämiset (Sanderson ym. 2008), ylitäyttö, huono ruokinta tai ruokinnan muutokset sekä hoitotoimenpiteet kuten nupoutus (Martin ym. 1982). Stressi ja ympäristön tekijät heikentävät hengitysteiden paikallisia puolustusmekanismeja, jolloin eläin on alttiimpi saamaan virusinfektion (Martin & Bohac 1986). Virus- ja mykoplasmainfektiot aiheuttavat vaurioita hengitysteiden epiteelisoluihin ja mikrovilluksiin, minkä seurauksena vastustuskyky bakteereita vastaan heikkenee. Lisäksi virusantigeenit muodostavat komplekseja vasta-aineiden kanssa ja nämä sitoutuvat alveolaarimakrofageihin heikentäen niiden toimintaa ja siten puolustusmekanismeja hengitysteissä (Woolums ym. 2009). Tulehdusreaktio aiheuttaa kudostuhoa, mikä myös osaltaan altistaa bakteeri-infektioille ja taudin syntymiselle (Taylor ym. 2010). Nautojen hengitystiesairauskompleksiin liittyviä taudinaiheuttajia on useita ja ne voivat aiheuttaa tautia yhdessä tai yksinään. Virukset ja mykoplasmat toimivat usein altistavina tekijöinä bakteeritulehduksille, mutta ne voivat aiheuttaa tautia myös ilman sekundaarista bakteeritulehdusta (Härtel ym. 2004, Gulliksen ym. 2009, Gershwin ym. 2015). 4

2.1.2 Taudinkuva Nautojen hengitystiesairauskompleksi aiheuttaa eläimille eriasteista keuhkotulehdusta (bronkopneumoniaa) sekä keuhkon ja keuhkokalvon tulehdusta (pleuropneumoniaa) riippuen taudinaiheuttajan taudinaiheuttamiskyvystä, ympäristötekijöistä ja yksilön omasta vastustuskyvystä (Woolums ym. 2009). Hengitystietulehduksen ensimmäiset oireet ovat usein lieviä kuten silmä- ja sierainvuotoa. Myöhemmin ilmenee yskää, aivastelua sekä hengitys voimistuu ja vaikeutuu. Hengitystietulehduksiin liittyy kuume, syömättömyys ja voimattomuus (Nikunen ym. 2007, Gershwin ym. 2015, Toaff-Rosenstein ym. 2016). Kasvu voi heikentyä ja karvanlaatu voi muuttua huonoksi. Oireet voivat johtaa lopulta kuolemaan (Woolums ym. 2009). Tyypillisesti akuutissa tulehduksessa kliiniset oireet ovat voimakkaampia ja eläimillä on kuumetta. Kroonisessa tulehduksessa oireet ovat yleensä lievempiä ja oireisiin tyypillisesti liittyy heikentynyt kasvu, huono karvanlaatu ja eriasteinen yskä (Taylor ym. 2009). 2.1.3 Taudinaiheuttajat 2.1.3.1 Virukset Viruksia, joita on yhdistetty nautojen hengitystiesairauskompleksiin, ovat RS-virus (respiratory syncytial virus), parainfluenssa-3-virus, naudan koronavirus, naudan adenovirus, naudan herpesvirus tyyppi 1 (IBR = infectious bovine rhinotracheitis) sekä naudan tarttuvaa virusripulia aiheuttava virus (BVDV = Bovine viral diarrhea virus) (Gershwin ym. 2015). Suomessa tehdyssä tutkimuksessa vasikkakasvattamoista on löytynyt naudan RS-virusta, naudan koronavirusta, naudan adenovirusta ja naudan parainfluenssa-3-virusta (Autio ym. 2007). Tutkimuksessa tutkittiin hengitystiepatogeenien esiintyvyyttä 40 vasikkakasvattamossa ja vain kuudessa kasvattamossa ei todettu virustartuntoja. Useimmissa karjoissa esiintyi enemmän kuin yhtä virusta (Autio ym. 2007). Samoin lypsykarjatiloilla vasikoista, joilla oli ollut hengitystietulehduksen oireita, löytyi samoja taudinaiheuttajaviruksia kuin Aution ym. (2007) tutkimuksessa (Härtel ym. 2004). Härtelin ym. (2004) tutkimuksessa naudan 5

parainfluenssa-3-virus-, naudan adenovirus-, naudan koronavirus- ja naudan RS-virus -vastaaineita löytyi 67-100% tutkituista karjoista. Norjassa lypsykarjatiloilla vasikoilta löytyi naudan parainfluenssa-3-virus-, naudan koronavirus- ja naudan RS-virus -vasta-aineita 50,2 %, 39,3% ja 31,2% karjoista (Gulliksen ym. 2009). Ruotsissa vasikoilla ja nuorilla naudoilla esiintyi runsaasti naudan RS-virus, naudan paraninfluenssa-3-virus sekä naudan koronavirus vasta-aineita. Lisäksi joissakin karjoissa esiintyi naudan tarttuvan virusripulin vasta-aineita vasikoilla (Hägglund ym. 2006). Suomessa ei esiinny lainkaan naudan herpesviruksen tyyppi 1 aiheuttamaa naudan tarttuvaa rinotrakeiittia (Nuotio ym. 2006) ja samoin naudan tarttuva virusripuli on harvinainen Suomessa (Rikula ym. 2005). Sekä IBR että BVD ovat maailmanlaajuisesti merkittäviä ja vakavia taudinaiheuttajia osana nautojen hengitystiesairauskompleksia (Fulton 2009). 2.1.3.1.1 RS-virus (Respiratory Syncytial virus) RS- virus on vaipallinen, segmentoitumaton, yksijuosteinen negatiivinen RNA-virus. RS-virus kuuluu Paramyxoviridae heimoon ja Pneumovirus sukuun (Quinn ym. 2011). RS-virus muistuttaa läheisesti ihmisillä tautia aiheuttavaa Human respiratory syncytial virusta (Sarmiento-Silva ym. 2012). Nautojen RS-virus aiheuttaa pääasiassa tautia naudoilla, mutta joitakin tartuntatapauksia on raportoitu myös lampailla ja vuohilla (Van der Poel ym. 1995). RS-virus infektoi hengitysteiden värekarvallisia epiteelisoluja ja tavallisia epiteelisoluja. Se vaurioittaa soluja sekä aiheuttaa niiden nekroosia. RS-viruksella on soluja vaurioittavia vaikutuksia kudoksissa ja kudosviljelmissä, mutta samoja vaikutuksia ei ole nähty in vitro soluviljelmissä. On arveltu, että isännän immuunipuolustus on tärkeässä roolissa osana RSviruksen patogeneesiä. RS-virus tartunta saa aikaan voimakkaan tulehdusta välittävien sytokiinien ja kemokiinien tuotannon (Valarcher & Taylor 2006). Tartunnan saanut eläin erittää virusta hengitysteistään. Tartunta tapahtuu joko suorassa kosketuksessa tai pisaratartuntana. Virus voi levitä myös työvälineiden välityksellä eläimestä ja tilalta toiseen (Mars ym. 1999). Taudin itämisaika on lyhyt, noin kolmesta viiteen päivään. Virus leviää nopeasti karjassa ja sairastuvuus on tavallisesti korkea, jopa 60-80 % (Baker ym. 1997). Kuolleisuus on vaihteleva, mutta se voi olla jopa 20 % (Valarcher & Taylor 2006). Nautojen RS-viruksen esiintymisessä on havaittu vuodenaikaisvaihtelua ja tavallisimmin se 6

aiheuttaa tautia syksyllä ja talvella (Stott ym. 1980). Vasikkakasvattamoissa sitä esiintyy kuitenkin ympäri vuoden (Woolums ym. 2009). Tartunta saattaa säilyä karjassa piilevänä ja puhjeta uudelleen esimerkiksi stressin seurauksena. RS-virus aiheuttaa hengitystietulehdusta yhdessä muiden virusten ja bakteerien kanssa, mutta se voi aiheuttaa voimakasta tautia myös yksinään (Thomas ym. 1986, Sacco ym. 2014). Kliiniset oireet ovat tyypillisiä hengitystietulehduksen oireita. Oireiden vakavuus vaihtelee subkliinisistä ja lievistä infektioista vakaviin hengitystietulehduksiin (Gershwin ym. 2015). Oireiden vakavuuteen vaikuttavat se, miten virulentti tautia aiheuttava kanta on sekä ympäristöolosuhteet ja yksilön vastustuskyky (Sacco ym. 2014). RS-virus aiheuttaa tyypillisesti kaksivaiheisen taudinkuvan. Sairastuminen alkaa lievillä oireilla ja näiden varhaisten ja lievien oireiden helpotettua ilmenee vakavampia oireita. Varhaisia oireita ovat sierain- ja silmävuoto, lievä yskä ja kuume. Varhaiset oireet voivat jäädä helposti huomaamatta. Myöhempiä oireita ovat korkea kuume, yskä, nopeutunut hengitystiheys, hengitysäänet ovat korostuneet ja voivat olla vinkuvia tai rahisevia. Eläimet ovat väsyneitä ja syövät huonommin. Sairauden edetessä voi esiintyä vaikeutunutta hengitystä (Woolums ym. 2009, Gershwin ym. 2015). RS-virus aiheuttaa tautia myös aikuisilla naudoilla ja esimerkiksi lypsylehmillä se aiheuttaa hengitystieoireiden lisäksi voimakkaan maidon tuotoksen laskun (Woolums ym. 2009). RS-virus aiheuttaa keuhkoputkiin ja keuhkorakkuloihin liittyvää interstitiaalia keuhkokuumetta (bronkointerstitielli pneumonia) Tyypillisiä patologisia muutoksia ovat tiivistymät keuhkokudoksessa, interstitiaalinen ilmapöhö (emfyseema) ja nestepöhö (edema), märkäinen ja kuolioiva ilmatiehyiden ja keuhkoputkien tulehdus sekä märkäinen keuhkokuume (Gershwin ym. 2015). 2.1.3.1.2 Naudan parainfluenssa-3-virus Naudan parainfluenssa-3-virus on vaipallinen segmentoitumaton negatiivijuosteinen RNAvirus, joka kuuluu Paramyxoviridae heimoon ja Respirovirus sukuun (Quinn ym. 2011). Naudan parainfluenssa-3-virus muistuttaa läheisesti ihmisillä tautia aiheuttavia Human parainfluenza tyyppi 1 ja 3 viruksia (Quinn ym. 2011). BPIV-3 aiheuttaa tautia naudoilla sekä lampailla ja vuohilla (Massimo ym. 2013). Viruksesta esiintyy kolmea eri genotyyppiä (A, B, ja C) ja kantojen välinen virulenssi vaihtelee (Wen ym. 2012, Veljovic ym. 2016). 7

Naudan parainfluenssa-3-virus leviää helposti eläimestä toiseen pisaratartuntana (Ellis 2010). Päästyään hengitysteihin virus kiinnittyy limakalvoille ja viruksen vaipan pintaproteiinit sitoutuvat kohdesolujen reseptoreihin mahdollistaen viruksen tunkeutumisen solujen sisään ja viruksen replikoitumisen (Tsai ym. 1975). Naudan parainfluenssa-3-virus infektoi värekarvallisia epiteelisoluja ylä- ja alahengitysteissä sekä keuhkorakkuloiden epiteelisoluja ja alveolaarisia makrofageja. Virus vaikuttaa hengitysteiden puolustusmekanismeihin heikentämällä värekarvojen ja alveolaaristen makrofagien toimintaa, mikä altistaa toissijaiselle hengitystieinfektiolle (Bryson ym. 1983). Naudan parainfluenssa-3-virus aiheuttaa kudoksissa epiteelisolujen korkeuden pienenemistä, värekarvojen tuhoutumista, inkluusiokappaleiden muodostumista solujen sisälle sekä epiteelisolujen vaurioitumista (Campbell ym. 1969). Naudan parainfluenssa-3-virus aiheuttaa tautia erityisesti nuorilla eläimillä suurissa ja tehokkaissa kasvattamoissa (Veljovic ym. 2016). Kliiniset oireet kehittyvät tyypillisesti noin kaksi vuorokautta tartunnasta (Frank & Marshall ym. 1973). Komplisoitumaton naudan parainfluenssa-3-virus infektio on usein lievä ja oireiden voimakkuus vaihtelee subkliinisestä lievään (Ellis 2010). Tyypillisiä oireita ovat kuume, yskä, silmä- ja sierainvuoto, kohonnut hengitysfrekvenssi sekä korostuneet hengitysäänet (Frank & Marshall 1973, Woolums ym. 2009). Pelkästään naudan parainfluenssa-3-viruksen aiheuttamia patologisia muutoksia nähdään harvoin kuolemanjälkeisissä tutkimuksissa (Woolums ym. 2009). Löydöksinä voi olla nenäontelon tulehdusmuutoksia ja eritettä ylähengitysteissä. Keuhkoissa voidaan nähdä atelektaasia eli ilmattomia keuhko-osia sekä konsodilaatiota eli keuhkokudoksen tiivistymistä erityisesti etummaisten keuhkolohkojen alaosissa (Campbell ym. 1969). Lisäksi voidaan havaita lohkojenvälistä turvotusta ja rintaontelon imusolmukkeiden suurenemista (Campbell ym. 1969, Woolums ym. 2009). Naudan parainfluenssa-3-viruksen aiheuttamia histopatologisia muutoksia ovat keuhkoputkien tulehdus, ilmatiehyiden tulehdus ja keuhkorakkuloiden tulehdus sekä proliferatiiviset ja rappeuttavat muutokset keuhkorakkuloiden ja keuhkoputkien epiteelisoluissa (Bryson ym. 1983). 8

2.1.3.1.3 Naudan koronavirus (Bovine coronavirus, BCV) Koronavirukset ovat vaipallisia positiivisia yksijuosteisia RNA-viruksia, jotka kuuluvat Coronaviridae -heimoon ja Coronavirus -sukuun (Quinn ym. 2011). Naudan koronavirus on pneumoenteerinen virus, joka infektoi sekä suolistoa että ylä- ja alahengitysteitä (Saif 2010). Naudan koronavirus on merkittävä vasikkaripulin aiheuttaja ja sen lisäksi se aiheuttaa talvidysenteriaa eli veristä ripulia aikuisilla naudoilla (Woolums ym. 2009). Myöhemmin on havaittu, että se on merkittävä taudinaiheuttaja myös osana nautojen hengitystiesairauskompleksia (Fulton ym. 2013). Naudan koronaviruskannoista on tunnistettu kaksi alatyyppiä (clade 1 ja clade 2), jotka voidaan erottaa viruksen antigeenien perusteella (Fulton ym. 2013). Kuitenkaan hengitystietulehduksia ja suolistotulehduksia aiheuttavien kantojen välillä ei ole havaittu eroa (Hasoksuz ym. 1999, Vilcek ym. 2017). Naudan koronavirusta esiintyy laajalti karjoissa niin Suomessa kuin maailmalaajuisesti (Härtel ym. 2004, Ohlson ym. 2013). Tartunta leviää eläimestä toiseen joko ulosteen välityksellä fekooraalitartuntana tai pisaratartuntana hengitysteihin (Thomas ym. 2006). Naudan koronaviruksen aiheuttamat hengitystietulehdukset ovat usein lieviä. Oireet ovat tyypillisiä hengitystietulehduksen oireita kuten kuume, yskä, silmä- ja sierainvuoto ja kohonnut hengitystiheys sekä muuttuneet hengitysäänet (Saif 2010). 2.2.3.1.4 Naudan adenovirus (Bovine adenovirus, BAV) Adenovirukset ovat vaipattomia kaksijuosteisia DNA-viruksia, jotka kuuluvat Adenoviridae - heimoon ja Atadenovirus- ja Mastadenovirus-sukuihin (Quinn ym. 2011). Naudan adenoviruksen aiheuttamat tulehdukset ovat yleisiä maailmanlaajuisesti (Ursu ym. 2004). Naudan adenovirus aiheuttaa hengitystietulehduksia ja ripulia vasikoilla (Mohanty 1971). Naudan adenoviruksesta tiedetään esiintyvän kymmentä erilaista serotyyppiä. Nämä serotyypit voidaan jakaa edelleen kahteen alaryhmään biologisten ja serologisten ominaisuuksiensa perusteella. Alaryhmään 1 (Mastadenovirus) kuuluvat naudan adenovirukset 1, 2, 3, 9 ja 10 kun taas alaryhmään 2 (Atadenovirus) kuuluvat naudan adenovirukset 4,5,6,7 ja 8 (Matiz ym. 1988, Lehmkuhl & Hobbs 2008). 9

Erityisesti BAV-3 on merkittävä hengitystiepatogeeni vastasyntyneillä ja nuorilla vasikoilla (Mattson ym. 1988). Suomessa tehdyissä tutkimuksissa BAV tyypit 1-3 sekä BAV-7 ovat yleisiä suomalaisissa karjoissa (Sihvonen & Tuomi 1978, Härtel ym. 2004). Adenoviruksen aiheuttamia kliinisiä taudinkuvia ovat muun muassa sidekalvontulehdus, hengitystietulehdukset, ripuli ja moniniveltulehdukset. Hengitystietulehduksissa kliinisiin oireisiin kuuluvat kuume, yskä, vaikeutunut hengitys sekä silmä- ja sierainvuoto (Mattson 1973). Adenoviruksen aiheuttamassa ripulissa oireiden vakavuus vaihtelee ja ripuli on joko vetistä tai veristä. Lisäksi naudan adenovirus aiheuttaa heikko vasikka -syndroomaa (weak calf syndrome), jossa vasikat ovat heikkoja syntymän jälkeen, eivät juo sekä ovat haluttomia liikkumaan (Cutlip & McClurkin 1975). 2.2.1.3.5 Naudan tarttuva rinotrakeiitti Naudan tarttuva rinotrakeiitti (infectious bovine rhinotracheitis, IBR) on naudan herpesvirus 1 (bovine herpesvirus-1, BHV-1) aiheuttama ylempien hengitysteiden tulehdus. Kyseinen virus aiheuttaa naudalla myös toisenlaista taudinkuvaa; pustulaarista vulvovaginiittia (infectious pustular vulvovaginitis, IPV), joka ilmenee genitaalialueen tulehduksina (Woolums ym. 2009). BHV-1 voi nautojen lisäksi aiheuttaa tautia muilla märehtijöillä (Thiry ym. 2006). BHV-1 kuuluu Herpesviridae -heimoon ja Varicellovirus -sukuun. Viruksella on kaksijuosteinen DNA genomi, jota ympäröi nukleokapsidi ja lipidikalvo (Quinn ym. 2011). Viruksella tiedetään esiintyvän kolmea erilaista alatyyppiä; BHV-1.1, BHV-1.2a ja BHV1.2b, jotka erotetaan toisistaan antigeenien ja genomin perusteella (Metzler ym. 1985). BHV-1.1 - alatyypin virukset aiheuttavat tarttuvaa rinotrakeiittia, kun taas BHV-1.2 -alatyyppien virukset aiheuttavat pustulaarista vulvovaginiittia (Edwards ym. 1991, Jones & Chowdhury 2010). Virus lisääntyy hengitysteiden epiteelisoluissa aiheuttaen epiteelisolujen vaurioita ja nekroosia. Virus pystyy heikentämään isännän puolustusmekanismeja muun muassa tuottamalla immuunisysteemin toimintaa inhiboivia proteiineja sekä aiheuttamalla T-puolustussolujen solukuolemaa (Winkler ym. 1999). BHV-1 säilyy piilevänä erityisesti hermosoluissa, joista se voi aktivoitua uudelleen esimerkiksi stressin seurauksena ja aiheuttaa tautia sekä levitä eläimestä toiseen (Jones & Chowdhury 2010). 10

Tartunta voi tapahtua suorassa kontaktissa, pisaratartuntana sekä silmä- ja genitaalialueen eritteiden välityksellä. Tartunta voi tapahtua myös tuoreen tai pakastetun siemennesteen välityksellä (Van Engelenburg ym. 1995, Nuotio ym. 2007). Virus vaikuttaa ylempien hengitysteiden limakalvoihin aiheuttaen tyypillisiä ylähengitystietulehduksen oireita kuten korkeaa kuumetta, syömättömyyttä, yskää ja sierainvuotoa. Tartunnan oireita ovat myös runsas syljen eritys sekä voimakkaan punaiset sierainten limakalvot ja sierainvuoto (Jones & Chowdhury 2010). IBR on merkittävä nautojen hengitystiesairauskompleksin aiheuttaja maailmanlaajuisesti. Immuunipuolustuksen heikkeneminen ja pysyvä tartunta altistavat eläimen sekundaarisille bakteeritulehduksille (Yates 1982). Naudan tarttuvaa rintotrakeiittia on esiintynyt Suomessa ensimmäisen kerran vuonna 1970. Tauti on eradikoitu Suomesta vuonna 1994 (Nuotio ym. 2007). IBR kuuluu Suomessa lainsäädännön mukaan vastustettaviin ja vaarallisiin eläintauteihin (MMMa 834/2013 4 ). 2.2.1.3.6 Naudan virusripuli Bovine viral diarrhea -virus (BVDV) aiheuttaa naudalla tarttuvaa virusripulia. Lisäksi se voi aiheuttaa tautia myös muilla eläinlajeilla, kuten lampailla, vuohilla ja alpakalla (Becher ym. 1997, Aguirre ym. 2014). Virus kuuluu Flaviviridae -heimoon ja Pestivirus -sukuun. Virus on vaipallinen positiivinen yksijuosteinen RNA-virus (Quinn ym. 2011). Bovine viral diarrhea - viruksesta esiintyy genotyypin perusteella kahta eri tyyppiä; BVDV-1 ja BVDV-2, joista BVDV-1 on klassisen naudan virusripulin aiheuttaja (Yesilbag ym. 2017). BVDV-2 on aiheuttanut vakavia akuutteja tartuntoja sekä oireyhtymää, johon liittyy verihiutaleiden ja valkosolujen katoa sekä vakavia verenvuotoja muun muassa suolistosta ja limakalvoilta (Liebler-Tenorio ym. 2002). Naudan virusripulia voi esiintyä eri ikäryhmissä. Täyskasvuisella naudalla tartunta on usein oireeton, mutta uuteen karjaan tullessa se voi aiheuttaa myös aikuisilla eläimillä oireita kuten tuotannon laskua, kuumetta ja ripulia. Lisäksi se voi aiheuttaa lisääntymishäiriöitä, kuten sikiön muumioitumista, epämuodostumia ja heikkona syntyviä vasikoita (Woolums ym. 2009, Ridpath 2010). Tiineyden alkupuolella saatu tartunta voi johtaa siihen, että syntyvästä vasikasta tulee niin sanottu viruserittäjä, joka ei pysty muodostamaan vasta-aineita virusta vastaan ja joka erittää runsaasti virusta eritteissään koko elämänsä ajan. Nämä vasikat ovat usein tavallista 11

pienempiä ja kasvavat huonosti sekä ovat alttiimpia muille tartunnoille (Hansen ym. 2010). Myös nuoremmilla eläimillä tartunta on usein oireeton. Mikäli oireita ilmenee, niitä ovat ruokahalun laskeminen, väsymys, limakalvovauriot, silmä- ja sierainvuoto sekä ripuli ja kuume (Woolums ym. 2009). Tartunta leviää suun ja hengitysteiden limakalvojen kautta. Tartunnan saaneet erittävät virusta syljessä, sierainlimassa ja ulosteessa (Arenhart ym. 2009). BVDviruksella on isännän immuunipuolustusta heikentäviä tekijöitä, jotka altistavat toissijaisille tulehduksille, erityisesti hengitystieinfektioille (Baule ym. 2000, Ridpath 2010). Naudan virusripuli on maailmanlaajuisesti erittäin yleinen. Suomi on käytännössä vapaa naudan virusripulista, viimeksi tartuntaa on tavattu Suomessa vuonna 2010 (Evira, eläintaudit Suomessa 2010). Suomessa tehdyissä tutkimuksissa vuosina 1998-2004 tutkituissa tankkimaitonäytteissä naudan virusripuli viruksen vasta-aineita löydettiin yhteensä 23 karjasta, jossa tartuntaa ei aiemmin oltu todettu (Rikula ym. 2005). Vuonna 2004 naudan virusripuli vasta-aineita löytyi kahdesta karjasta (Rikula ym. 2005). Naudan virusripuli on Suomen lainsäädännössä virallisesti vastustettava ja valvottava eläintauti (MMMa 843/2013 5 ). 2.1.3.2 Bakteerit Tärkeimpiä bakteereja, jotka ovat taudinaiheuttajia naudan hengitystiesairauskompleksissa, ovat Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida, Histophilus somni ja Mycoplasma spp. (Griffin ym. 2010). Näiden lisäksi myös muut harvemmin hengitystietulehduksia aiheuttavat bakteerit voivat olla taudinaiheuttajina (Woolums ym. 2009). Suurin osa hengitystietulehduksia aiheuttavista bakteereista on normaalisti terveen eläimen iholla ja limakalvoilla sekä ylähengitysteissä eläviä kommensaaleja bakteereita, jotka aiheuttavat tautia, kun eläimen vastustuskyky heikentyy esimerkiksi virusten ja ympäristötekijöiden vaikutuksesta (Taylor ym. 2010). Tutkimuksessa, jossa aiheutettiin vasikoille kokeellisesti RS-virus tartunta, havaittiin vasikoilla keuhkohuuhtelunäytteissä Pasteurella multocida, Mycoplasma dispar, Mycoplasma bovirhinis, Pasteurella sp., Streptococcus suis, Fusobacterium sp. ja Trueperella pyogenes bakteereita toissijaisen bakteriellin tulehduksen aiheuttajana (Orro ym. 2011). Lisäksi viruksilla ja bakteereilla on yhteisvaikutuksia hengitystietulehduksen taudinaiheutuksessa (Jericho ym. 1982, Thomas ym. 1986). 12

Härtel ym. (2004) ovat tutkineet Suomessa lypsykarjatiloilla vasikoiden hengitystietulehdusten aiheuttajia. Tutkimuksessa keuhkohuuhtelunäytteistä löytyi Mycoplasma dispar, Pasteurella sp. Fusobacterium necrophorum sekä Trueperella pyogenes bakteereita (Härtel ym. 2004). Aution ym. (2007) tutkimuksessa lypsykarjatilojen vasikoilla Pasteurella multocida oli yleisin keuhkohuuhtelunäytteistä löydetty hengitystietulehdusta aiheuttava bakteeri. Lisäksi näytteistä löytyi Mannheimia spp., Histophilus somni sekä Ureaplasma diversum bakteereita. 2.1.3.2.1 Mannheimia haemolytica Mannheimia haemolytica on gram-negatiivinen fakultatiivisesti anaerobinen liikkumaton sauvabakteeri, joka kuuluu ylähengitysteiden normaalimikrobistoon naudoilla eli se on niin sanottu opportunistinen patogeeni (Griffin ym. 2010). M. haemolytica -bakteerista tunnetaan 12 eri serotyyppiä; A1, A2, A5, A6, A7, A8, A9, A12, A13, A14, A16 ja A17 (Srikumaran ym. 2008) ja patogeenisuus vaihtelee eri serotyyppien välillä (Woolums ym. 2009). M. haemolytica -bakteerilla on useita virulenssitekijöitä kuten adhesiini, neuraminidaasi ja lipopolysakkaridikompleksi, joiden välityksellä se pystyy kiinnittymään ja tunkeutumaan solujen sisään sekä aiheuttamaan voimakkaan tulehdusreaktion (Czuprynski ym. 2004). Keuhkokudokseen päästyään bakteeri ja sen aiheuttamat isännän puolustusreaktiot aiheuttavat vaurioita soluihin ja kudoksiin (Woolums ym. 2009). M. haemolytica -bakteeri tuottaa eksotoksiinia nimeltään leukotoksiini, joka on toksista naudan valkosoluille. Leukotoksiini aiheuttaa punasolujen, lymfosyyttien, makrofagien ja neutrofiilien hajoamista (Czuprynski ym. 2004). Bakteerin lipopolysakkaridi toimii endotoksiinina, joka aiheuttaa moninaisia isännän puolustusreaktioita. Tämä johtaa tulehdusreaktion syntymiseen, komplementtijärjestelmän ja koagulaatiokaskadin aktivoitumiseen sekä endoteelisolujen, alveolaaristen makrofagien ja neutrofiilien aktivoitumiseen ja sitä kautta tulehdusta välittävien sytokiinien muodostumiseen (Woolums ym. 2009). M. haemolytica -bakteerin aiheuttaman hengitystietulehduksen kliinisiä oireita ovat muun muassa depressio, syömättömyys, kuume, nopeutunut hengitys ja rintaontelon kipu. Lisäksi eläimellä voi olla endotoksemian oireita kuten kohonnut syke, kalpeat tai tummat limakalvot, epänormaali pienten verisuonten täyttymisaika ja kehon ääreisosat voivat olla viileät (Woolums ym. 2009, Theurer ym. 2013). 13

M. haemolytica -bakteeri aiheuttaa fibrinopurulenttia bronkopenumoniaa. Muutoksia nähdään tavallisesti keuhkojen etulohkojen alaosissa, mutta vakavimmissa tapauksissa koko keuhkot voivat olla muuttuneet (Amrine ym. 2014). 2.2.3.2.1 Pasteurella multocida Pasteurella multocida on gram-negatiivinen aerobinen opportunistinen taudinaiheuttajabakteeri. Bakteeria esiintyy terveiden nautojen ylähengitysteiden limakalvoilla. Bakteeri voidaan jakaa kolmeen eri alalajiin, viiteen kapsulaariseen seroryhmään (A, B, D, E ja F) ja 16 eri serotyyppiin ulkokapselin ja lipopolysakkaridin rakenteen perusteella (Dabo ym. 2007). Seroryhmien B ja E bakteerikantojen tiedetään aiheuttavan naudoilla ja buffaloilla hemorraagista septikemiaa Aasiassa ja Afrikassa ja sitä on tavattu harvakseltaan myös Yhdysvalloissa (Wilson ym. 1992, Shivachandra ym. 2011). Naudoilla ylähengitysteiden limakalvoilla elävät ja hengitystietulehduksia aiheuttavat bakteerikannat kuuluvat tavallisimmin seroryhmään A (Dabo ym. 1999). Bakteerin ulkokapseli, lipopolysakkaridi sekä pintaproteiinit toimivat bakteerin virulenssitekijöinä, joiden avulla se pystyy suojautumaan isännän puolustusmekanismeja vastaan. P. multocida -bakteerilla on useita erilaisia pintaproteiineja, jotka muun muassa auttavat bakteeria kiinnittymään isäntäsolun pintaan (Dabo ym. 1997) sekä sitomaan hemoglobiinia (Bosch ym. 2004). Lisäksi bakteeri pystyy hyödyntämään isäntäsolujen rautaa omaan kasvuunsa (Paustian ym. 2001). 2.1.3.2.3 Histophilus somni Histophilus somni on gram-negatiivinen sauvabakteeri, joka elää normaalisti ylähengitysteiden limakalvoilla aiheuttamatta tautia (Quinn ym. 2011). H. somni muistuttaa virulenssitekijöiltään paljon Mannheimia haemolytica -bakteeria. Se tuottaa endotoksiinia ja sen ulkokalvolla on kalvoproteiineja ja lipo-oligosakkarideja, jotka vaikuttavat isännän puolustusmekanismeihin. Lisäksi bakteeri tuottaa immunoglobuliineja sitovia proteiineja, jotka heikentävät puolustussolujen toimintaa. Se tuottaa myös eksopolysakkarideja ja haemagglutiniini proteiineja, jotka auttavat bakteeria muodostamaan biofilmejä (Czuprynski ym. 2004). 14

H. somni aiheuttaa fibrinopurulenttia bronkopneumoniaa joko yksinään tai yhdessä muiden hengitystiepatogeenien kanssa. Lisäksi se aiheuttaa paiseista nielutulehdusta, aivokalvontulehdusta, moniniveltulehdusta sekä sydänpussin tulehdusta (Griffin ym. 2010). 2.2.3.2.4 Mycoplasma bovis Mycoplasma bovis on pieni soluseinätön bakteeri, joka kuuluu Mollicutes -heimoon. Mykoplasmat ovat erittäin pleomorfisia eli niiden muoto vaihtelee ja niillä ei ole soluseinää vaan niillä on soluseinän tilalla kolmikerroksinen ulkokalvo. Mykoplasmat ovat assosioituneita limakalvoille ja ne tarvitsevat isäntäsolun metaboliaa lisääntyäkseen (Maunsell & Donovan 2009). M. bovis pystyy myös elämään isännän limakalvoilla aiheuttamatta tautia (Nicholas ym. 2002). M. bovis -bakteerilla on useita virulenssimekanismeja. Se pystyy vaihtelemaan kalvoproteiiniensa koostumusta, kiinnittymään isännän solujen pinnalle ja tunkeutumaan niihin (Burki 2015) sekä vaikuttamaan isännän puolustusjärjestelmän toimintaan muun muassa heikentämällä neutrofiilien toimintaa ja aiheuttamalla lymfosyyttien solukuolemaa (Thomas ym. 1991, Vanden Bush & Rosenbusch 2002). Lisäksi M. bovis -bakteerilla on yhteisvaikutuksia yhdessä muiden bakteerien ja virusten, kuten Pasteurella multocidan, Mannheimia haemolytican ja BHV-1-viruksen kanssa (Gourlay & Houghton 1985, Booker ym. 2008, Prysliak ym. 2011). Se pystyy myös muodostamaan biofilmejä (McAuliffe ym. 2006) sekä tuottamaan sekundaarisia aineenvaihduntatuotteita, kuten vetyperoksidia, jotka ovat haitallisia isännän soluille ja kudoksille (Schott ym. 2013). Biofilmien muodostaminen auttaa bakteeria säilymään paremmin ympäristössään ja suojaa isännän puolustusmekanismeilta (McAuliffe ym. 2006). Bakteerin on havaittu pystyvän vaikuttamaan puolustussolujen välittäjäaineiden tuotantoon ja sillä on havaittu olevan immuunipuolustusta stimuloivia sekä hillitseviä vaikutuksia (Burki 2015). M. bovis -bakteeri aiheuttaa naudalla useita taudinkuvia. Se aiheuttaa muun muassa hengitystietulehdusta, utaretulehdusta, niveltulehduksia, sisäkorvan tulehdusta, silmätulehdusta sekä hedelmällisyyden heikkenemistä ja abortteja (Maunsell ym. 2011). Vasikoilla bakteeri aiheuttaa hengitystietulehduksia sekä siihen usein liittyviä korva- ja niveltulehduksia (Maunsell 2009). Tartunnan saaneessa karjassa voidaan havaita useita eri taudinkuvia (Aebi ym. 2012). 15

M. bovis voi esiintyä hengitystietulehduksessa ainoana taudinaiheuttajana, mutta tavallisimmin se esiintyy muiden taudinaiheuttajabakteerien ja -virusten kanssa (Thomas ym. 1986, Gagea ym. 2006). M. bovis -bakteerin aiheuttaman hengitystietulehduksen oireet ovat samankaltaisia kuin muidenkin bakteerien aiheuttamissa tulehduksissa; sairastuneilla eläimillä on kuumetta, ruokahaluttomuutta, yskää, silmä- ja sierainvuotoa sekä hengitystiheyden nousua (Woolums ym. 2009). Vasikoilla voi olla samaan aikaan korvatulehduksen tai niveltulehduksen oireita, kuten korvan roikkumista, pään pitämistä vinossa, nivelten kipua ja turvotusta (Maunsell & Donovan 2009). Muita harvinaisempia kliinisiä taudinkuvia ovat muun muassa aivokalvontulehdus sekä paiseiden muodostus (Kinde ym. 1993, Stipkovits ym. 1993). Sairastuneet vasikat ovat yleensä 2-6 viikon ikäisiä (Maunsell & Donovan 2009), mutta sitä on tavattu myös huomattavasti nuoremmilla vasikoilla (Stipkovits ym. 1993). M. bovis -bakteerin aiheuttaman hengitystietulehduksen taudinkuva vaikuttaa usein krooniselta, eläimet ovat heikkoja eivätkä vastaa kunnolla hoitoon (Maunsell & Donovan 2009). Patologisten muutosten voimakkuus vaihtelee sairauden voimakkuuden ja keston mukaan. Sairastuneet keuhkolohkot ovat tyypillisesti väriltään tummanpunaisia, niissä näkyy kasaan painumista sekä nekroottisia alueita (Adegboye ym. 1995). Tavallisesti muutoksia nähdään etummaisten keuhkolohkojen alaosissa, mutta muutokset voivat ulottua koko keuhkolohkojen alueelle sekä takimmaisten lohkojen etuosien alueelle. Kuolioituneiden alueiden koko vaihtelee ja niistä voi valua keltaista juustomaista eritettä (Rodriguez ym. 1996). Joskus voidaan nähdä keuhkopussissa fibroottista tulehdusta (Adegboye ym. 1995). M. bovis -bakteeri elää tartunnan saaneiden eläinten limakalvoilla ja leviää karjassa pisaratartuntana tai kontaktissa (Maunsell & Donovan 2009). Tartunta leviää maidon välityksellä vasikoihin ja toisiin lehmiin (Radaelli ym. 2011). Oireettomat tartunnan saaneet eläimet ylläpitävät ja levittävät tartuntaa karjassa (Punyapornwithaya ym. 2010). Bakteeri pystyy leviämään myös esimerkiksi hoitovälineiden välityksellä sekä kuivikkeiden ja vesipisteiden kautta (Radaelli ym. 2011). Suomessa, jossa M. bovis -bakteeria ei esiinny yleisesti karjoissa, tärkein tartunnan lähde on ostoeläimet, jotka voivat olla bakteerin oireettomia kantajia (ETT ry, a). M. bovis -bakteeri säilyy kosteissa, kylmissä ja pimeissä olosuhteissa jopa kuukausia. Kuitenkin auringonvalo, kuumuus ja kuivuus tuhoavat bakteeria hyvin. Lisäksi tavanomaiset desinfektioaineet tuhoavat bakteeria tehokkaasti (Maunsell ym. 2011). 16

Ensimmäisen kerran M. bovis -bakteeri on eristetty naudan utaretulehduksen aiheuttajana vuonna 1961 Yhdysvalloissa (Hale ym. 1962). Tämän jälkeen bakteerista on tullut erittäin merkittävä nautojen taudinaiheuttaja maailmanlaajuisesti erityisesti vasikoilla hengitystietulehdusten ja muiden tulehduksellisten sairauksien aiheuttajana sekä aikuisilla naudoilla utaretulehduksen aiheuttajana (Kirk ym. 1997, Maunsell ym. 2011). Vuonna 2012 todettiin Suomessa ensimmäinen M. bovis tartunta, jolloin se aiheutti lypsykarjassa hengitystieja utaretulehdusepidemian sekä vasikkakasvattamossa hengitystie- ja välikorvantulehduksia. Tartunnan lähdettä ei pystytty määrittämään (Hiekkaranta ym. 2015). Tämän jälkeen M. bovis -positiivisten tilojen määrä Suomessa on kasvanut; 2018 helmikuussa Suomessa on yhteensä 168 M. bovis positiivista tilaa, joista 51 on lypsykarjatiloja, 22 vasikkakasvattamoita ja loput lihakarjoja ja muita kasvattamoita (ETT ry, c). 2.2 Akuutin vaiheen proteiinit Akuutin vaiheen proteiinit (Acute Phase Proteins, APPs) ovat ryhmä maksassa tuotettavia seerumin proteiineja, joiden määrä verenkierrossa muuttuu varhaisessa vaiheessa tulehduksen tai kudosvaurion seurauksena. Tätä tapahtumaa kutsutaan akuutin vaiheen reaktioksi, joka kuuluu immuunipuolustuksen ei-spesifiseen synnynnäiseen puolustusreaktioon (Acute Phase Response, APR) (Baumann & Gauldie 1994). Akuutin vaiheen reaktion taustalla voi olla infektiivinen, traumaperäinen, immunologinen tapahtuma tai kasvainsairaus (Constable ym. 2007). Akuutin vaiheen proteiinit ovat monikirjoinen joukko proteiineja. Akuutin vaiheen proteiinit jaotellaan positiivisiksi ja negatiivisiksi sen perusteella kasvaako vai laskeeko niiden pitoisuus verenkierrossa akuutin vaiheen reaktion aikana (Eckersall & Conner 1988). Akuutin vaiheen proteiinien pitoisuuksien muutosta voidaan hyödyntää kliinisessä työssä sairauden vakavuuden arvioinnissa, diagnoosin tekemisen tukena, hoidon tarpeen varhaisessa tunnistamisessa sekä hoitovasteen seuraamisessa (Humblet ym. 2004). Akuutin vaiheen reaktio alkaa, kun kudoksissa olevat makrofagit ja veren monoyytit tuottavat tulehduksen välittäjäaineita, kuten IL-1, IL-6 ja TNF-α, jotka ovat proinflammatorisia sytokiineja. Kudoksissa fibroblastit ja endoteelisolut tuottavat lisää tulehduksen välittäjäaineita ja sytokiineja, jotka aiheuttavat tulehduksen kliiniset oireet, kuten kuumeen (Baumann & Gauldie 1994). Proinflammatoristen sytokiinien vaikutuksesta maksa alkaa tuottamaan 17

positiivisia akuutin vaiheen proteiineja, kun taas samaan aikaan negatiivisen akuutin vaiheen proteiinin, albumiinin, tuotanto maksasoluissa vähenee (Constable ym. 2007). Naudoilla tunnetuimpia ja tutkituimpia akuutin vaiheen proteiineja ovat haptoglobiini (Hp), fibrinogeeni ja seerumin amyloidi A (SAA) (Conner ym. 1988, Horadagoda ym. 1993, Alsemgeest ym. 1994). Näiden lisäksi naudalla tunnettuja akuutin vaiheen proteiineja ovat alfa- 1-hapan glykoproteiini (alpha-1-acid glycoprotein, AGP, seromucoid), lipopolysakkaridia sitova proteiini (Lipopolysaccharide binding protein (LBP), seruloplasmiini, sekä erilaiset proteaasi inhibiittorit (Eckersall & Conner ym. 1988, Bannerman ym. 2003). 2.2.2 Seerumin amyloidi-a Seerumin amyloidi A (Serum amyloid A, SAA) on apolipoproteiini, jonka määrä nousee tulehduksellisissa tiloissa. SAA:sta tiedetään esiintyvän erilaisia muotoja, mutta eri muotojen kliinistä merkitystä ei tarkalleen tiedetä (Alsemgeest ym. 1995a). SAA tuotetaan pääasiassa maksassa (tyypit A1 ja A2) ja se kulkee verenkierrossa yhdessä rasva-aineenvaihduntaan liittyvän high-density lipoproteiinin (HDL) kanssa (Steel & Whitehead 1994). Ainakin ihmisillä myös very low density lipoprotein (VLDL) voi sitoa pieniä määriä SAA:ta (Feussner ym. 1991). Pieniä määriä SAA:ta (tyyppi A3) tuotetaan maksan ulkopuolella utareen alveolien epiteelisoluissa (Larson ym. 2005). Lisäksi SAA:ta on havaittu tuotettavan suoliston epiteelisoluissa (Dilda ym. 2012) sekä rasvasoluissa (Mukesh ym. 2010). SAA:lla on useita proinflammatorisia ja anti-inflammatorisia vaikutuksia. Sen on esimerkiksi havaittu kiinnittyvän gram-negatiivisten ja gram-positiivisten bakteerien soluseinään ja siten edistävän fagosytoosia (Shah ym. 2006). Se myös tehostaa tulehdussolujen, kuten neutrofiilien ja monosyyttien kulkeutumista tulehduspaikalle sekä sitoo gram-negatiivisten bakteerien endotoksiineja (Constable ym. 2007. Lisäksi sillä on kolesterolin kuljetukseen liittyviä vaikutuksia (Kisiievsky & Subrahmanyan 1991). SAA:n pitoisuuden on havaittu nousevan vasikoilla hengitystietulehdusten yhteydessä (Humblet ym. 2004, Angen ym. 2009). Kokeellisissa tutkimuksissa sen pitoisuuden on havaittu nousevan RS-viruksen (Heegaard ym. 2000, Orro ym. 2011) ja Mycoplasma bovis -bakteerin aiheuttamien hengitystietulehdusten yhteydessä (Dudek ym. 2010). Lisäksi SAA:n on havaittu nousevan monissa muissa tulehduksellisissa tiloissa kuten utaretulehdusten (Hirvonen ym. 1999, Weber ym. 2006), traumaattisen retikuloperitoniitin eli naulan ja kirurgian yhteydessä 18

(Hirvonen & Pyörälä 1998) sekä sorkkasairauksien yhteydessä (Kujala ym. 2010). SAA tyyppi A3-pitoisuuden on havaittu nousevan maidossa utaretulehdusten yhteydessä (Weber ym. 2006) sekä poikimisen jälkeen ternimaidossa (McDonald 2001, Thomas ym. 2016). Lisäksi SAA pitoisuuksien on havaittu nousevan vasikoilla stressin seurauksena (Alsemgeest ym. 1995b, Saco ym. 2008). Akuutin vaiheen reaktion aikana SAA:n pitoisuus nousee nopeasti, jopa neljän tunnin kuluttua akuutin vaiheen reaktion käynnistävästä tekijästä (Abdallah ym. 2016, Joshi ym. 2018) ja sen pitoisuus voi nousta jopa tuhatkertaiseksi (Eckersall & Conner 1988). SAA:n pitoisuuden viitearvo vasikoilla on määritetty Seppä-Lassilan ym. (2013) tutkimuksessa. Tutkimuksessa SAA:n viitearvoksi on saatu <178 mg/l. SAA:n pitoisuudet vaihtelivat vasikoilla iän mukaan; alle 14 vuorokauden ikäisillä vasikoilla SAA:n pitoisuudet olivat korkeampia kuin yli 14 vuorokauden ikäisillä vasikoilla (Seppä-Lassila ym. 2013). SAA:n pitoisuuksia on tutkittu vasikoilla syntymän jälkeen. Orro ym. (2008) tutkimuksessa vastasyntyneillä vasikoilla SAA:n pitoisuudet nousivat nopeasti syntymän jälkeen ja olivat korkeimmillaan seitsemän vuorokauden iässä (112 +/- 30 mg/l) ja vasikoilla, joita oli voimakkaasti avustettu synnytyksen yhteydessä, oli korkeammat SAA:n pitoisuudet heti syntymän jälkeen. Alsemgeest ym. (1995b) tutkimuksessa ei havaittu eroa SAA:n pitoisuudessa siinä oliko poikimisessa jouduttu avustamaan tai ei. 2.2.3 Haptoglobiini Haptoglobiini (Hp) on merkittävä akuutin vaiheen proteiini naudalla. Sen pitoisuus verenkierrossa nousee akuutin tulehduksen yhteydessä (Humblet & Godeau 2005). Kuten muutkin akuutin vaiheen proteiinit, myös haptoglobiini tuotetaan maksassa. Tulehduksellisissa tiloissa sytokiinien ja glukokortikoidien vaikutuksesta haptoglobiinin tuotanto kasvaa moninkertaiseksi normaaliin tilanteeseen verrattuna (Marinkovic & Baumann 1990). Terveellä naudalla haptoglobiinin pitoisuus on erittäin alhainen (Alsemgeest ym. 1994, Heegaard ym. 2000) ja sen pitoisuuden nousu voidaan havaita tulehduksellisissa tiloissa jo ennen sairauden kliinisiä oireita (Godson ym. 1996). Haptoglobiinin pitoisuus nousee 24-48 tunnin kuluessa akuutin vaiheen reaktion käynnistävästä tekijästä (Joshi ym. 2018). Seppä-Lassilan ym. (2013) tutkimuksessa haptoglobiinin viiterajaksi vasikoilla kerrotaan <196 mg/l. 19

Haptoglobiini sitoo vapaata hemoglobiinia verenkierrosta. Tällä on bakteerien kasvua estävä vaikutus, sillä se rajoittaa bakteerien käytettävissä olevan vapaan raudan määrää (Eaton ym. 1982). Tämän lisäksi haptoglobiinilla on useita muita vaikutuksia tulehdusreaktiossa, se esimerkiksi stimuloi uusien verisuoninen muodostumista (Gabay & Kushner 1999) sekä säätelee granulosyyttien toimintaa (Rossbacher ym. 1999). Haptoglobiinin pitoisuuden on havaittu nousevan useissa erilaisissa tulehduksellisissa tiloissa (Alsemgeest ym. 1994) kuten traumaattisessa retikuloperitoniitissa (Hirvonen & Pyörälä 1998) ja hengitystietulehduksissa (Godson ym. 1996, Dudek ym. 2010). Humblet ym. (2004) tutkimuksessa akuutin vaiheen proteiineista erityisesti haptoglobiini oli hyödyllinen arvioitaessa lääkityksen tarvetta hengitystietulehduksesta kärsivillä vasikoilla. Haptoglobiinin pitoisuuden on havaittu lisäksi nousevan naudoilla syömättömyyden ja rasvamaksan yhteydessä (Katoh ym. 2002). Haptoglobiinin pitoisuuden on havaittu nousevan myös poikimisen yhteydessä (Schonfelder ym. 2005). 2.2.4 Alfa-1-hapan glykoproteiini Alfa-1-hapan glykoproteiini (AGP) on yksi naudalla esiintyvistä akuutin vaiheen proteiineista, jonka pitoisuus kasvaa akuutin vaiheen reaktiossa (Horadagoda ym. 1999). Alfa-1-hapan glykoproteiini kuuluu lipokaliineihin, joka on ryhmä proteiineja, joiden tehtäviin kuuluu hydrofobisten proteiinien sitominen, kuljettaminen sekä varastointi. Alfa-1-hapan glykoproteiini on immunokaliini eli se säätelee tulehdusreaktiota elimistössä (Lögdberg & Wester 2000). Alfa-1-hapan glykoproteiinia tuotetaan pääasiassa maksassa, mutta myös maksan ulkopuolista synteesiä on havaittu maitorauhasissa (Ceciliani ym. 2005, Ceciliani ym. 2007a), sylkirauhasissa sekä pernassa (Lecchi ym. 2009). Alfa-1-hapan glykoproteiinilla tiedetään olevan vaikutuksia immuunipuolustukseen säätelyyn. Se estää verihiutaleiden aggregaatiota, lymfosyyttien jakautumista sekä neutrofiilien aktiivisuutta (Fournier ym. 2000). Tällä on todennäköisesti kudoksia suojaava vaikutus hillitsemällä puolustussolujen liiallista toimintaa (Hochepied ym. 2003). Lisäksi alfa-1-hapan glykoproteiini suojaa soluja solukuolemalta (Ceciliani ym. 2007b). Alfa-1-hapan glykoproteiinin pitoisuuden on havaittu nousevan vasikoilla hengitystietulehduksen yhteydessä (Nikunen ym. 2007, Orro ym. 2011) sekä naudoilla akuuttien ja kroonisten tulehdusten yhteydessä (Horadagoda ym. 1999). Lisäksi sen on havaittu 20