Enterotoxemia produced by lambda toxin-positive Clostridium perfringens type D in 2 neonatal goat kids.

Enterotoxemia caused by Clostridium perfringens type D usually affects sheep and goats ≥ 2-wk-old. The main clinical signs and lesions of the disease are produced by the epsilon toxin (ETX) elaborated by this microorganism. However, ETX is produced in the form of a mostly inactive prototoxin that requires protease cleavage for activation. It has traditionally been believed that younger animals are not affected by type D enterotoxemia given the low trypsin activity in the intestinal content associated with the trypsin-inhibitory action of colostrum. Two Nigerian dwarf goat kids, 2- and 3-d-old, with a history of acute diarrhea followed by death, were submitted for postmortem examination and diagnostic workup. Autopsy and histopathology revealed mesocolonic edema, necrosuppurative colitis, and protein-rich pulmonary edema. Alpha toxin and ETX were detected in intestinal content, and C. perfringens type D was isolated from the colon of both animals. The isolates encoded the gene for lambda toxin, a protease that has been shown previously to activate ETX in vitro. Type D enterotoxemia has not been reported previously in neonatal kids, to our knowledge, and we suggest that lambda toxin activated the ETX.

Cardiopulmonary Lesions in Sheep Produced by Experimental Acute Clostridium Perfringens Type D Enterotoxemia.

Enterotoxemia caused by Clostridium perfringens type D is one of the most prevalent clostridial diseases of sheep. The lesions of the acute form of this disease, particularly the cerebral lesions, are well characterized; however, detailed descriptions of the cardiac and pulmonary lesions are lacking. Here we describe cardiopulmonary lesions in experimental acute type D enterotoxemia in sheep and determine the role of epsilon toxin (ETX) in the development of these lesions. Four groups of 6 sheep were intraduodenally inoculated with either a wild-type C. perfringens type D strain; its etx knockout mutant, which is unable to produce ETX; the etx mutant complemented with the wild-type etx gene, which regains the ETX toxigenic ability; or sterile culture medium as a control. All sheep were subjected to postmortem examination within 24 hours of inoculation. Lesion scores were compared between groups for pulmonary edema; hydrothorax; ascites; hydropericardium; endocardial, myocardial and epicardial hemorrhages; microscopic lesions of acute myocardial degeneration and necrosis; and myocardial, endocardial, and epicardial edema, hemorrhage, and inflammation. Only sheep inoculated with the wild-type and complemented ETX-toxigenic bacterial strains developed cardiopulmonary lesions, which were present in varying degrees of severity and proportions. These lesions were not present in sheep inoculated with the etx mutant or in the negative control. We conclude that severe acute cardiopulmonary lesions in sheep with experimental enterotoxemia are associated with the capacity of the strains to produce ETX. These changes are likely contributors to the clinical signs and even death of affected animals.

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)

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...

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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)