Abstract in English:
ABSTRACT.- Dobereiner J., Outra I.S., Rosa I.V. & Blobel H. 2000. "Cara inchada" of cattle, na infectious, apparently soil antibiotics-dependant periodontitis in Brazil.["Cara inchada" dos bovinos, uma periodontite infecciosa, aparentemente desencadeada por antibióticos do solo] Pesquisa Veterinária Brasileira 20(2):47-64. Projeto Sànidade Animal Embrapa/UFRRJ, Km 47, Seropédica, Rio de Janeiro 23851-970, Brazil.
The objective of this review on the investigation of "cara inchada" in cattle (CI), pursued over the last 30 years, was to elucidate the pathogenicity of the disease and come to proper conclusions on its etiology. CI has been widely considered to be of nutritional origin, caused primarily by mineral deficiency or imbalance. However, the disease consists of a rapidly progressive periodontitis, affecting the periodontal tissues at the levei of the premolars and molars during the period of tooth eruption generally starting in young calves. The disease led to great economic losses for farmers in central-western Brazil, after the occupation of new land for cattle raising in the 1960s and 1970s. The lateral enlargement of the maxillary bonés of affected calves gave the disease the popμlar name of "cara inchada"; i.e., swollen or enlarged face. The enlargement was found to be due to a chronic ossifying periostitis resulting from the purulent alveolitis of CI. Black-pigmented non-saccharolytic Bacterdides melaninogenicus, always together with Actinomyces (Corynebacterium) pyogenes, were isolated in large numbers from the periodontal lesions. B. melaninogenicus could be isolated in small numbers also from the marginal gingiva of a few healthy calves maintained on Cl-free farms. "In vitro"-assays showed that streptomycin and actinomycin, as well as the supernatants of cultivates of actinomycetes from soils of CI-prone farms, applíed in subinhibitory concentrations to the bacteria tested, enhanced significantly (up to 10 times) the adherence of the black-pigmented B.melaninogenicus to epithelial cells of the bovine gingiva. The antibiotics are apparently produced in large quantities by the increased number of soil actinomycetes, including the genus Strej,tomyces, that develop when soil microflora are modified by cultivating virgin forest or "Cerrado" (tree-savanna) for the first time for cattle grazing. The epidemiology of CI now provides strong evidence that the ingestion with the forage of such antibiotics could possihly be an important determinant factor for the onset and devêiopment of this infectious periodontitis. The antibiotic enhanced adherence of B.melaninogenicus to the sulcus-epithelium of the marginal gingiva, is thought to allow it to colonize, form a plaque and become pathogenic. There is experimental evidence thatthis determinant factor for the development of the periodontitis is present also in the milk of the mothers of CI diseased calves. It has been shown that the bacteria isolated from the periodontal CI-lesions produce enzymes and endotoxins capable of destroying the periodontal tissues. The epidemiology of CI, with its decline in incidence and its disappearance after several years, could be explained by the fact that the former equilibrium of the nitcroflora of tti.e once undisturbed virgin soil has been reached again and that the number of antibiotic producing actinomycetes has been anew reduced. By this reasoning and ali the data available, CI should be considered as a multifactorial infectious disease, caused primarily by the anaerobic black-pigmented non-saccharolytic Bacteroides melaninogenicus, always together with the micro-anaerobic Actinomyces pyogenes. Accordingly, the onset and development of the infectious periodontitis is apparently determined by ingestion with the forage of subinhibitory concentrations of antibiotics produced in recently cultivated virgin soils. This hypothesis is supported by the recent observation of renewed outbreaks of CI-periodontitis in former Cl-prone areas, followingfresh cultivation after many years. The infectious nature of CI is confirmed by triais in which virginiamycin was used efficiently for the oral treatment of CI-diseased cattle. Previously it has been shown, that spiramycin and virginiamycin, used as additives in mineral supplements, prevented CIperiodontitis.
Abstract in Portuguese:
RESUMO.- Dobereiner J., Outra I.S., Rosa I.V. & Blobel H. 2000. "Cara inchada" of cattle, na infectious, apparently soil antibiotics-dependant periodontitis in Brazil.["Cara inchada" dos bovinos, uma periodontite infecciosa, aparentemente desencadeada por antibióticos do solo] Pesquisa Veterinária Brasileira 20(2):47-64. Projeto Sànidade Animal Embrapa/UFRRJ, Km 47, Seropédica, Rio de Janeiro 23851-970, Brazil.
O objetivo desta revisão das pesquisas sobre a "cara inchada" dos bovinos (CI), realizadas no decorrer dos últimos 30 anos, é de elucidar melhor a sua etiologia. A CI geralmente tem sido considerada de origem nutricional, causada primariamente por deficiência ou desequilíbrio mineral. A doença caracteriza-se por uma periodontite rapidamente progressiva, que afeta os tecidos peridentários a nível dos premolares e molares no período de erupção dos dentes e que se inicia geralmente em bezerros jovens. A doença causou grandes perdas econômicas aos pecuaristas da Região Centro-Oeste do Brasil, nas décadas de 1960 e 1970, com a ocupação de novas terras para criação de gado. O frequente abaulamento lateral dos ossos maxilares nos bezerros, que deu à doença o nome popular de "cara inchada", foi demonstrado ser conseqüente à periostite crônica ossificante resultante da alveolite purulenta da CI. Das lesões peridentárias foi isolado, em grande número, Bacteroides melaninogenicus, sempre junto com Actinomyces (Corynebacterium) pyogenes. Bactérias classificadas como pertencentes ao grupo sacarolítico e não-sacarolítico dos pigmentados de negro Bacteroides melaninogenicus e Bacteroides spp também foram isoladas, em pequeno número, de bovinos jovens sadios de· fazendas CI-negativas. Ensaios "in vitro" mostraram que os antibióticos estreptomicina e actinomicina, bem como os sobrenadantes de cultivos de actinomicetos do solo de fazendas CI-positivas, aplicadas nas bactérias ensaiadas em concentrações subinibidoras, aumentaram significativamente (até 10 vezes) a aderência de B.melaninogenicus a células epiteliais da gengiva bovina. Esses antibióticos são produzidos no solo em consequência de um aumento do número de actinomicetos, incluindo os do gênero Streptomyces, quando há modificação de sua microbiota em áreas previamente ocupadas por mata virgem ou vegetação natural de Cerrado, que foram cultivadas pela primeira vez na formação de pastagem para o gado. Em face da epidemiologia da CI, há fortes evidências de que. a ingestão desses antibióticos pelos bovinos, junto com a forrageira, seja importante fator desencadeante para o desenvolvimento da periodontite. Através do aumento da aderência de B. melaninogenicus ao epitélio da gengiva marginal, em face da ingestão dos antibióticos pelos animais, as bactérias conseguem colonizar, formar a placa bacteriana e tornarse patogênicas. Há evidência de que o fator desencadeante (aparentemente, os antibióticos) esteja também presente no leite de vacas-mães de bezerros afetados pela CI. Foi demonstrado que as bactérias envolvidas na periodontite produzem enzimas e endotoxinas capazes de ação destrutiva sobre os tecidos peridentários. A epidemiologia da CI, com a diminuição de sua incidência e o seu desaparecimento no decorrer dos anos, pode ser explicada pelo fato de que o prévio equílibrio da microbiota no solo virgem foi alcançado novamente e a produção dos antibióticos se reduziu. Desta maneira, a CI deve ser considerada como uma periodontite infecciosa multifatorial, causada sobretudo por bactérias anaeróbias pertencentes ao grupo Bacteroides melaninogenicus e, ao que tudo indica, desencadeada pela ingestão contínua, com a forrageira, de concentrações subinibidoras de antibióticos de solos recentememente cultivados. Esta hipótese é reforçada pela observação recente de novos surtos de CI, em áreas anteriormente positivas para a doença, em consequência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da Cl-periodontite foi confirmada através de experimento, em que virginiamicina mostrou-se eficaz no tratamento oral de bovinos afetados pela doença. Os antibióticos espiramicina e virginiamicina, usados como aditivos em suplementos minerais no campo, mostraram-se eficientes na prevenção da CI.
Abstract in English:
In vitro- and in vivo-assays were conducted, to study the possible role of streptomycinand actinomycin-producing soil actinomycetes for the pathogenesis of "Cara inchada" in cattle (CI). Adherence of Bacteroides spp. to epithelial cells of the bovine gingiva, known to be associated with the progressive lesions of CI, was significantly increased by the addition of streptomycin, actinomycin or antibiotic culture supernatants of the soil actinomycetes. Applications of these mixtures together with Actinomyces pyogenes to the marginal gingiva of the upper premolar teeth of about 1 month old Holstein Friesian calves did not lead to progressive lesions of CI. Only one calf exhibited a slight diarrhea and a temporary retraction of the gingiva at the site of application.
Abstract in Portuguese:
Foram realizados ensaios in vitro e in vivo para estudar o possível envolvimento de actinomicetos do solo como produtores de estreptomicina e actinomicina na pathogênese da periodontite da "cara inchada" dos bovinos (CI). A aderência de Bacteroides spp. às células epiteliais da gengiva marginal de bezerros, dos quais se sabe estarem associados às lesões progressivas da CI, aumentou significantivamente através a adição de estreptomicina, actinomicina ou de antibióticos produzidos pelo cultivo de actinomicetos do solo. Aplicações de Bacteroides spp. E Actinomyces pyogenes, junto com os antibióticos, na gengiva dos dentes premolares maxilares de bezerros da raça holandês preto-branco, de cerca de 1 mês de idade, não provocaram lesões progressivas da CI. Somente um bezerro mostrou leve diarréia e retração temporária da gengiva no local da aplicação.
Abstract in English:
In order to study possible alterations of the skeleton which might play a role in the pathogenesis of the periodontitis of "cara inchada" in young cattle, ribs from 20 affected calves, 2 to 10 months old, were examined. Electrolytically decalcified longitudinal sections of the costochondral junction and cross sections through the corpus costae, stained with Haematoxylin-Eosin, were studied. In five calves, longitudinal sections of the proximal humerus were examined as well. The status of mineralization was checked by microradiograms. Systemic alteration of the skeleton due to disturbances of mineral metabolism could not be shown in any of the animals. In seven 2 to 4 months old calves, no bone changes were found. The reduced osteogenesis in six 3 to 5 months old calves and the reduced osteogenesis and diminished chondral growth in seven 5 to 10 months old calves are therefore a consequence of the disease. The results show that the development of the alveolar bone was not defective, so this cannot be a determinant factor for the development of the periodontitis of "cara inchada" in cattle.
Abstract in Portuguese:
Para verificar possíveis alterações do esqueleto, que poderiam ter papel importante na patogênese da periodontite da "cara inchada" em bovinos jovens, costelas de 20 bezerros com 2 a 10 meses de idade e afetados pela doença foram estudadas. Examinaram-se cortes longitudinais eletroliticamante descalcificados das junções cartilaginosas e cortes transversais do corpus costae, corados pela hematoxilina-eosina. Em cinco bezerros examinaram-se também cortes longitudinais do úmero proximal. O estado de mineralização óssea foi avaliado através de microrradiogramas. Em nenhum dos animais alterações do esqueleto por distúrbios do metabolismo mineral podiam ser demonstradas. Nos bezerros com 2 a 4 meses de idade nenhuma alteração patológica do esqueleto foi encontrada. Por isso, a osteogênese reduzida observada nos bezerros com 3 a 5 meses de idade, bem como a osteogênese e o crescimento cartilaginoso reduzidos nos bezerros de 5 a 10 meses de idade, devem ser interpretados como consequências da doença. Os resultados desse estudo demonstram que não existe um desenvolvimento deficiente do osso alveolar como fator predisponente para o desenvolvimento da periodontite da "cara inchada" nos bovinos.
Abstract in English:
"Cara inchada" of cattle (CI) is a periodontitis which occurs in calves in several regions of Brazil. lts progressive lesions, caused mainly by Bacteroides melaninogenicus anel Actinomyces pyogenes, could lead to loss of teeth, malnutrition anel possibly death of affected animals. For further analysis of the pathogenesis of this disease the influence of streptomycin on the adherence of the causative bacteria to oral epithelial cells of cattle was determined. Production of streptomycin by soil bacteria (Actinomycetes) in Brazil had been suggested by several authors. ln our studies, streptomycin in subinibitory concentrations increased tenfold the rate of adherence with B. melaninogenicus (from 0.4 to 4.0 bacteria per bovine epithelial cell). On the contrary, streptomycin did not influence significantly the adherence of A. pyogenes nor streptococci of the viridans group. Thus, streptomycin could be a contributing factor to the development of the periodontal infections with B. melaninogenicus.
Abstract in Portuguese:
A "cara inchada" dos bovinos (CI) é uma periodontite que afeta bezerros em várias regiões do Brasil. Constitui-se por lesões progressivas, causadas principalmente por Bacteroides melaninogenicus e Actinomyces pyogenes, podendo evoluir para a perda dos dentes, emaciação e possivelmente morte dos animais afetados. Para prosseguimento dos estudos sobre a patogênese da doença foi determinada no presente trabalho a influência da estreptomicina sobre a aderência, em células epiteliais oral de bovinos, de duas das principais bactérias associadas à CI. Produção de estreptomicina por bactérias do solo (Actinomicetos) no Brasil tem sido sugerido por Baldani et al. (1982). Em concentrações subinibitórias a estreptomicina aumentou em dez vezes a taxa de aderência de B. melaninogenicus (de 0,4 para 4,0 bactérias por célula epitelial bovina). Por outro lado, a estreptomicina não influenciou significativamente a aderência de A. pyogenes ou de estreptococos do grupo virídans. Com base nesses resultados pode-se depreender que a estreptomicina seja um fator que contribua para o desenvolvimento da infecção peridentária característica da CI.
Abstract in English:
"Cara inchada" of cattle (CI) is a periodontitis which occurs in calves in several regions of Brazil. Its progressive lesions, caused mainly by Bacteroides melaninogenicus and Actinomyces pyogenes, could lead to loss of teeth, malnutrition and possibly death of affected animals. For further analysis of the pathogenesis of this disease the influence of streptomycin on the adherence of the causative bacteria to oral epithelial cells of cattle was determined. Production of streptomycin by soil bacteria (Actinomycetes) in Brazil had been suggested by several authors. In our studies, streptomycin in subinibitory concentrations increased tenfold the rate of adherence with B. melaninogenicus (from 0.4 to 4.0 bacteria per bovine epithelial cell). On the contrary, streptomycin did not influence significantly the adherence of A. pyogenes nor streptococci of the viridans group. Thus, streptomycin could be a contributing factor to the development of the periodontal infections with B. melaninogenicus.
Abstract in Portuguese:
A "cara inchada" dos bovinos (CI) é uma periodontite que afeta bezerros em várias regiões do Brasil. Constitui-se por lesões progressivas, causadas principalmente por Bacteroides melaninogenicus e Actino1nyces pyogenes, podendo evoluir para a perda dos dentes, emaciação e possivelmente morte dos animais afetados. Para prosseguimento dos estudos sobre a patogênese da doença foi determinada no presente trabalho a influência da estreptomicina sobre a aderência, em células epiteliais oral de bovinos, de duas das principais bactérias associadas à CI. Produção de estreptomicina por bactérias do solo (Actinomicetos) no Brasil tem sido sugerido por Baldani et al. (1982). Em concentrações subinibitórias a estreptomicina aumentou em dez vezes a taxa de aderência de B. melaninogenicus (de 0,4 para 4,0 bactérias por célula epitelial bovina). Por outro lado, a estreptomicina não influenciou significativamente a aderência de A. pyogenes ou de estreptococos do grupo virídans. Com base nesses resultados pode-se depreender que a estreptomicina seja um fator que contribua para o desenvolvimento da infecção peridentária característica da CI.
Abstract in English:
Attempts were made to study possible effects of the periodontal disease "cara inchada" (CI) on the cellular immunity of cattle, using adherence-, chemotaxis- and phagocytosis-determinations. Adherence of Bacteroides melaninogenicus to bovine granulocytes was significantly decreased in animals with CI. Phagacytosis of B. melaninogenicus by polymorphonuclear granulocytes (PMN) was also decreased in CI-diseased animals. Chemotaxis of the granulocytes appeared to be slightly increased in animals with CI and animals without CI coming from CI-affected herds.
Abstract in Portuguese:
Foram realizados estudos para verificar os possíveis efeitos da periodontite dos bezerros ("cara· inchada") sobre a imunidade celular, utilizando-se a determinação da aderência, fagocitose e quimiotaxia de Bacteroides melaninogenicus frente a granulócitos de animais com e sem lesões da enfermidade. A aderência de B. melaninoganicus foi significativamente inferior quando testada frente a granulócitos isolados de bezerros afetados pela "cara inchada" (CI). Da mesma forma, a fagocitose de B. melaninogenicuspor polirnorfonucleares (PMN) apresentou-se diminuida em animais com CI. Por outro lado, frente a B. melaninogenicus, o índice leucotático de PMN de bezerros com CI e de animais sadios do mesmo rebanho, pareceu levemente superior quando comparado com o de animais de área indene.
Abstract in English:
"Cara inchada" (swollen face), a periodontal disease of cattle (CI), is considered to be of dietetic origin. Several nutritional factors have been investigated as possible causes, including pasture micronutrient imbalances. The present study includes the assessment of microelement levels in liver and pasture samples from CI farms in central-westem and northem Brazil. Copper, molybdenum, cobalt, zinc, manganese and iron levels were determined in 83 liver samples, of which 61 were from CI animals, 17 from healthy and 4 from recovered ones. The 17 healthy bovines were also from farms positive for CI and the 4 recoverd bovines had been transferred to CI negative farms. Copper, molybdenum, sulphur, zinc, manganese and iron were analysed in 76 pasture samples, 48 from CI positive and 28 from CI negative farms. Results indicate low levels of copper in liver samples of both the diseased and healthy animals. High levels of zinc found in the livers of CI animals probably reflect their poor condition. Analysis of Cu, Mo and S in pasture samples indicate a possible influence of sulphur concentration on copper availability. It was concluded that a copper deficiency exists in the pastures where most samples were obtained, independent of the occurrence of CI in the animals. This copper deficiency, predominant in areas of fertile soils, is probably related to a Cu-Mo-S interaction and is not associated with the occurrence of CI.
Abstract in Portuguese:
A "cara inchada" dos bovinos (CI) é considerada como doença peridentária de origem alimentar. Várias hipóteses foram aventadas, levando em conta um possível desequilíbrio de microelementos na dieta animal. No presente estudo foram determinadas as concentrações de microelementos em amostras de fígado e pastagens de fazendas onde ocrre a CI, nas regiões Centro-Oeste e Norte do Brasil. Teores de cobre, molibdênio, cobalto, zinco, manganês e ferro foram dosados em 83 amostras de fígado bovino, sendo 61 amostras de animais afetados pela CI, 17 de animais sadios e 4 de animais curados. Os 17 animais sadios eram também de fazendas CI-positivas e os 4 animais curados tinham sido transferidos para fazendas indenes. Foram coletadas 48 amostras de pastos onde ocorreu a CI, e 28 de pastegens indenes. Os teores de cobre, molibdênio, enxofre, manganês e ferro foram analisados. Os resultados mostraram teores baixos de cobre tanto nos fígados de bovinos com CI, como nos bovinos sadios. Teores altos de zinco foram encontrados nos fígados dos bovinos com CI, provavelmente resultantes do mau estado nutricional dos animais. Os teores de cobre, molibdênio e enxofre encontrados nas amostras de pastagens mostraram a possível influência da concentração do enxofre sobre a disponibilidade do cobre. Concluiu-se que existe deficiência de cobre na região de onde a maioria das amostras foram coletadas, independente da ocorrência da CI. Esta deficiência, predominantemente nas regiões de terras férteis, está provavelmente relacionada à interação Cu-Mo-Se não é fator desencadeador da CI nos bovinos.
Abstract in English:
NO ABSTRACT
Abstract in Portuguese:
SEM RESUMO
Abstract in English:
Anaerobic, non-sporulating, Gram negative bacteria were isolated from periodontal "cara inchada" - lesions and characterized. The capacity of fermentation and hydrolysis of different substrates by 52 isolates was studied by means of the API 20 A - System. Fifteen isolates which formed black pigmented or brown non-fermenting colonies, were classified as Bacteroides asaccharolyticus according to their growth pattem in CDC culture medium and their morphologic staining properties, as well as to their biochemical and physiologic profile. Twenty-three isolates which showed the sarne colonial characteristics, but were non-fermentative, were c1assified as Bacteroides spp. Based on these results, 8 other cultores were indentified as non-pigmented Bacteroides spp. and 6 isolates as Fusobacterium nucleatum. In addition, 68 strains of the 4 groups of bacteria isolated were studied regarding their growth in BGA (Bacteroides gingivalis agar) and the formation of a fluorescent pigment. No correlation between the growth on BGA and the fluorescence of the brown or black-pigmented cultores was found. Furthermore, although the API 20 A - System allowed an extensive characterization of the isolates, it could not be sufficient for definite taxonomic purposes.
Abstract in Portuguese:
Foram caracterizadas amostras de bactérias anaeróbias não esporuladas Gram negativas isoladas de quatro bezerros com peridontite ("cara inchada"). A capacidade de fermentação ou hidrólise de diferentes substatos de 52 amostras foi verificada pelo Sistema API 20 A. De acordo com o crescimento em meio de cultivo CDC, das características morfotintoriais e do perfil bioqufmico e fisiológico, 15 amostras formadoras de colônias pigmentadas de negro ou marrom não fermentativas foram classificadas como Bacteroides asaccharolyticus e 23, com as mesmas características das colônias, no entanto fermentativas, como Bacteroides spp. Com base nos resultados, foram ainda caracterizadas 8 amostras como Bacteroides spp, não pigmentados e 6 como Fusobacterium nucleatum. Adicionalmente, outras . 68 amostras de bactérias pertencentes aos 4 grupos isolados, foram estudadas quanto à capacidade de crescimento em meio de cultura seletivo BGA (Bacteroides gingivalis agar) e de formação de pigmento fluorescente, perfazendo-se assim 120 amostras. Não foram observadas correlações entre o crescimento em BGA e a fluorescência das amostras pigmentadas de marrom ou negro. Além disso, ainda que o Sistema API 20 A tenha permitido uma caracterização extensa das amostras isoladas, este não podia ser eficaz para fins taxonômicos.
Abstract in English:
"Cara inchada" of cattle (CI) is a periodontitis which occurs in young animals during tooth eruption and is related to tree clearance atid sowing pasture grasses in certain areas of Central Brazil once covered by forest or savanna vegetation. The findings of outbreaks of CI on two farms in the State of São Paulo are reported. In these outbreaks the calves showed severe emaciation, diarrhea, various periodontal lesions, halitosis and loss of premolar teeth of the upper jaw. On one farm the disease occurred after feeding sugar cane harvested from a newly cultivated area, in which the prevalence of periodontal lesions was 61.5% and mortality 22.1%. On the other farm, the outbreak occurred after cattle grazed on recently improved pastures. In the dry season the animals were also fed supplements of forage and silage grown on the sarne farm. The prevalence of CI in the latter was 51.9% and mortality 3.6%. It is concluded that there is a relationship between new outbreaks of periodontitis and soil and pasture improvement, i.e. ploughing, harrowing, application of lime and fertilizers.
Abstract in Portuguese:
"Cara inchada" dos bovinos (CI) é uma periodontite que os acomete na fase de dentição e está associada à formação de pastagens em determinadas áreas antes cobertas de mata ou com vegetação de cerrado no Brasil Central. Foram registrados dois surtos da doença em propriedades situadas no Estado de São Paulo, após a reforma de áreas anteriormente positivas para CI, e utilização das forrageiras cultivadas na alimentação animal. Nas duas propriedades surtos da doença haviam sido observados há mais de 10 anos atrás, após a formação inicial das pastagens em área de cerrado; no entanto, nos últimos anos não havia mais registros da ocorrência da periodontite. No ressurgimento da doença os bezerros apresentaram emagrecimento acentuado, diarréia, lesões peridentárias de diferentes intensidades, odor fétido bucal e perda dos dentes premolares decíduos maxilares. Numa das propriedades a doença ocorreu após a utilização de cana-de-açúcar, cultivada no ano anterior, na alimentação dos bezerros. A prevalência de animais com lesões peridentárias foi de 61,5%, com coeficiente de mortalidade de 22,1%. Na outra propriedade o surto ocorreu após a reforma dos pastos e das áreas destinadas à capineira e silagem de milho. A prevalência da doença foi de 51,9%, com mortalidade de 3,6%. Numa análise retrospectiva pode-se associar o ressurgimento da periodontite em bezerros nas duas propriedades com a reforma das áreas através de aragem, gradeação, calagem e adubação do solo.