요로병원성 대장균을 이용한 돼지 요로 감염 실험에서 소변 딥스틱 테스트 평가

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12404(2023) 이 기사 인용

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요로 감염은 돼지에게 흔히 발생하는 질병이며, 모돈이 도살되는 주요 원인입니다. 그러나 이 질병은 동물에서 뚜렷한 임상 징후가 없기 때문에 진단이 어렵습니다. 우리는 대장균 요로 감염의 실험 모델을 사용하여 돼지 10마리를 대상으로 두 가지 상업용 소변 딥스틱 테스트의 진단 가치를 평가했습니다. 기준선과 접종 후 48시간에 수집된 소변을 분석했습니다. 우리는 혈액, 백혈구, 특히 아질산염에 대한 딥스틱 테스트 양성이 100% 양성 예측 값으로 E. coli UTI에 대해 매우 특이적임을 보여줍니다.

요로 감염(UTI)은 돼지에게 흔히 발생하는 질병으로, 이 질병이 번식 성능에 영향을 미치거나 동물의 도살을 초래할 수 있기 때문에 돼지 생산에 경제적 부담을 줍니다1,2. 생산을 유지하고 동물 복지를 개선하려면 개입이 지연되면 신우신염이나 치료 실패의 위험이 증가할 수 있으므로 조기 치료가 중요합니다2. 그러나 상업용 무리에서 UTI 진단은 다음과 같은 이유로 쉽게 수행되지 않습니다. (i) 돼지는 질병의 명확한 임상 징후를 나타내지 않아 의심 대상을 식별하기 어렵습니다. (ii) 진단 최적 기준은 시간이 많이 걸리는 양성 소변 배양이며, 병원체 및 관련 항생제 감수성을 확인하기 위해 최소 48시간의 실험실 작업이 필요합니다3. 소변 딥스틱 테스트는 감염된 동물의 조기 식별을 용이하게 할 수 있는 빠르고 저렴한 방법입니다. 돼지 요로 감염에 대한 조기 경고를 제공하기 위해 소변 딥스틱 검사가 제안되었지만, 이러한 연구와 돼지 요로 감염에 대한 대부분의 연구는 자연 요로 감염이 있는 동물이나 도살장이나 렌더링 공장에서 도살된 동물로부터 수집한 소변 표본과 조직을 기반으로 합니다. 따라서 분석된 샘플은 질병의 이질적인 사례에서 유래했거나 살아있는 동물1,4,5에서 수집한 생물학적 표본을 정확하게 나타내지 않습니다. 더욱이, 소변 딥스틱 테스트는 인간용으로 개발되었으며 돼지에게는 일상적으로 사용되지 않습니다. 결과적으로, 이들 동물에서는 진단 민감도가 확실하게 검증되지 않습니다. 이 연구의 목적은 통제된 실험 조건에서 요로병원성 대장균(UPEC)에 감염된 돼지의 UTI를 진단하기 위한 상업용 소변 딥스틱 테스트의 진단 가치를 평가하는 것이었습니다. 이 연구는 UTI 실험용 돼지 모델의 최근 발전에 의해 촉진되었습니다8,9,10,11,12.

7주령 암컷 돼지 10마리(덴마크 랜드레이스 x 덴마크 요크셔)를 현지 공급업체(Kokkenborg ApS)로부터 구입하여 덴마크 남부 대학교 생물의학 연구소의 동물 시설에 보관했습니다. 동물들은 톱밥 침구가 있는 공동 우리에 가두어졌고 물은 자유롭게 섭취할 수 있는 표준 식단을 먹였습니다. 장난감, 음악, 일상적인 인간 상호 작용의 형태로 풍요로움이 제공되었습니다. 실험은 돼지의 평균 체중이 72.7kg(SD:6.5)에 도달한 7주간의 사육 후에 수행되었습니다. 동물들은 하루에 적어도 두 번 참석했고 매 검사마다 신체 활동과 음식 소비를 모니터링했으며 적어도 매주 체중을 측정했습니다.

돼지에 Xylazin(Sedaxylan Vet., 20 mg·mL-1, Dechra Veterinary Products) 6.45ml에 용해된 건조 물질 졸라제팜/틸레타민(Zoletil 50 Vet., Virbac Danmark) 1바이알, 케타민( Ketaminol Vet., 100mg·mL−1, MSD Animal Health), 2mL Butorphanol(Butomidor Vet., 10mg·mL−1, Salfarm Danmark) 및 2ml 메타돈(Insistor Vet., 10mg·mL−1, 살팜 덴마크). 각 돼지에게 체중 1.3mL·10-1kg을 근육 주사했습니다. 근육 반사가 없을 때 돼지를 수술 침대로 옮겼습니다.

우리는 원래 인간 방광염 환자로부터 분리된 요로병원성 대장균 분리주 UTI89를 사용했습니다. 밤새 플레이트 콜로니를 용원성 국물(LB)에서 21시간 동안 배양하고 여기에서 100 uL를 이어서 새로운 LB에서 24시간 동안 배양하여 1형 필리 발현을 최적화했습니다. 감염 당일, 국물을 5000g에서 5분간 원심분리했습니다. 펠릿을 식염수에 재현탁시키고 600 nm에서 광학 밀도 1.0으로 조정하여 대략 1·109 콜로니 형성 단위(CFU)·mL-1의 박테리아 농도를 생성했습니다. 이 현탁액을 연속 희석하여 1·102 CFU·mL-1의 최종 접종 농도에 도달했습니다(한천에 도말하여 확인됨). 박테리아 현탁액은 접종 직전에 준비되었습니다.