《Veterinary Research Communications》:Neutrophil differentials in bronchoalveolar lavage fluid in bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) and beluga whales (Delphinapterus leucas) during treatment of respiratory infection: a preliminary study
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本研究针对鲸类动物下呼吸道感染诊断方法匮乏的难题,旨在评估支气管肺泡灌洗液(BALF)中性粒细胞分类计数在诊断和治疗监测中的临床效用。研究人员对三只宽吻海豚和三只白鲸的BALF及血液炎症标志物进行分析,发现BALF中性粒细胞能更特异地反映局部下呼吸道感染。研究成果表明,结合BALF与血液标志物分析可提升诊断准确性,优化治疗方案,对全球受管理鲸类种群的呼吸道健康管理具有重要意义。
呼吸道感染是鲸类动物(包括宽吻海豚Tursiops truncatus和白鲸Delphinapterus leucas)面临的主要健康威胁,可能导致致命的后果。然而,长期以来,如何准确评估下呼吸道炎症一直是个难题。现有的诊断方法,如胸部X光、CT(计算机断层扫描)或肺部超声,虽然能发现结构异常,却无法直接检出致病的微生物。传统的“吹气样本”(blow samples)采集虽然无创,但通常被认为无法可靠地反映下呼吸道的情况,因为它容易受到上呼吸道或环境微生物的污染。血液中的炎症标志物,如总白细胞计数、血浆纤维蛋白原水平和血清铁水平,虽然常用,但它们反映的是全身性炎症,不够特异,特别是当动物同时患有其他疾病(如皮肤伤口或贫血)时,这些指标可能持续异常,从而干扰对呼吸道感染治疗效果的判断。因此,兽医临床亟需一种能够直接、特异地反映下呼吸道感染状况的可靠指标,以指导精准的治疗决策。为了回答这个问题,一支研究团队展开了一项探索,他们的研究成果发表在《Veterinary Research Communications》期刊上。
为了开展这项研究,研究人员主要采用了以下关键技术方法:1. 支气管镜检查与BALF采集:在轻度镇静下,对三只受管理的宽吻海豚和三只受管理的白鲸进行支气管镜检查,并向左、右主支气管及气管支气管的不可通过点灌注无菌生理盐水,回收获得BALF样本。2. 微生物培养与鉴定:对BALF沉淀物及同期采集的吹气样本进行细菌和真菌培养,并由临床检验实验室进行菌种鉴定和药敏试验,以指导抗菌治疗。3. 细胞学分析:对BALF样本制备涂片并进行染色,计数100-150个白细胞以计算中性粒细胞等细胞类型的百分比(即分类计数)。4. 血液炎症标志物监测:定期检测所有动物的总白细胞计数、血浆纤维蛋白原和血清铁水平,作为系统性炎症的参考。
动物与研究方法
研究在名古屋港水族馆进行,时间跨度为2022年12月至2025年4月。动物在检查前接受咪达唑仑、布托啡诺和/或地西泮等药物的轻度镇静。通过支气管镜采集BALF,并将来自三个灌洗点的液体混合后进行分析。同时采集吹气样本以对比微生物。BALF经过离心后,沉淀物用于微生物培养和细胞学检查。细胞分类计数以百分比表示。血液样本用于监测总白细胞计数、血浆纤维蛋白原和血清铁等炎症标志物。研究中暂定BALF中性粒细胞分类计数<30%为参考阈值。
病例展示
患有呼吸道感染及其他健康问题的动物(TT-HP和DL-11)
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TT-HP:一只患有先天性脊柱侧弯导致泳姿不稳、并反复出现尾鳍划伤的宽吻海豚。在出现发热和血液炎症标志物升高后,通过支气管镜检查,从其BALF中分离出大肠杆菌Escherichia coli、豪氏变形杆菌Proteus hauseri和白色念珠菌Candida albicans。尽管其BALF中性粒细胞分类计数为28.9%(低于30%阈值),但细胞学检查发现了被吞噬的细菌和真菌,因此确诊为呼吸道感染。经过米诺环素和伏立康唑治疗后,BALF中性粒细胞分类计数降至3.1%,显示局部感染得到控制,但血液炎症标志物因持续的尾鳍伤口炎症而仍然异常。在尾鳍伤口完全愈合后,血液指标才恢复正常。
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DL-11:一只患有反复性缺铁性贫血的白鲸。因持续的低血清铁水平而接受支气管镜检查。其BALF中性粒细胞分类计数为30.7%,并分离出铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、大肠杆菌等多种细菌,从而确诊呼吸道感染。根据药敏试验换用左氧氟沙星并加用阿米卡星雾化治疗后,BALF中性粒细胞分类计数降至21.6%,血液学指标(血细胞比容、纤维蛋白原)恢复正常,但血清铁水平依然较低,后续通过口服硫酸亚铁才得以纠正。
仅患有呼吸道感染的动物(TT-LL和TT-SR)
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TT-LL:因发热和血液炎症标志物异常被怀疑感染,早期BALF中性粒细胞分类计数升高(48.9%)但未培养出微生物。后续检查中培养出白色念珠菌,BALF中性粒细胞分类计数为47.3%。使用伏立康唑治疗后,BALF中性粒细胞分类计数和血液炎症标志物均恢复正常。
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TT-SR:因厌食、发热和血液炎症标志物显著异常被怀疑感染。其BALF中性粒细胞分类计数高达55.7%,并培养出大肠杆菌。根据药敏使用法罗培南和左氧氟沙星治疗后,BALF中性粒细胞分类计数降至0.9%,血液指标也恢复正常。
无呼吸道感染的动物
作为对照,研究人员还分析了动物在健康状态或仅患有皮炎时的数据。例如,宽吻海豚TT-HP和TT-LL在仅患皮炎时,血液炎症标志物异常,但BALF中性粒细胞分类计数很低(分别为4.2%和0.0%),排除了呼吸道感染。两只健康的白鲸DL-9和DL-12,其BALF中性粒细胞分类计数始终低于30%(分别为7.9–14.0%和16.9–23.7%),且未培养出微生物。白鲸DL-11在更早一次检查中(Day -267)仅有血清铁轻度降低,其BALF中性粒细胞分类计数为20.9%,与健康动物相似。
讨论与结论
本研究强调了将BALF分析与血液炎症标志物结合在鲸类动物呼吸道感染诊断和监测中的价值。研究得出以下核心结论:
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BALF具有下呼吸道特异性:在单纯下呼吸道感染的动物中,BALF中性粒细胞分类计数和血液炎症标志物在感染期同步升高,在有效抗菌治疗后同步下降至正常范围。这证实了BALF能直接反映肺部局部炎症。
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在合并其他疾病时价值凸显:对于同时患有呼吸道感染和全身性疾病(如皮炎、贫血)的动物,抗菌治疗后,反映局部感染的BALF中性粒细胞分类计数会下降,但反映全身炎症的血液标志物可能因其他病灶而持续异常。这种“分离现象”突显了BALF在区分局部与全身性炎症方面的独特优势,避免了因血液指标持续异常而误判呼吸道感染未愈或过度治疗。
- 3.
微生物存在不等于活动性感染:研究中发现,即使BALF中仍能培养出细菌(如TT-HP和DL-11治疗后的大肠杆菌),只要BALF中性粒细胞分类计数已降至阈值(<30%)以下,就表明局部活动性感染已得到控制,这些微生物很可能来自上呼吸道或环境的污染。因此,治疗应以炎症细胞反应(即中性粒细胞计数)的消退为主要终点,而非单纯追求微生物培养转阴。
- 4.
吹气样本的局限性:从吹气样本中分离到的微生物种类常常多于且不同于BALF中的结果,并且在健康动物或已治愈动物的吹气中也能检出,这证实了吹气样本容易受到污染,对于诊断下呼吸道感染可靠性较低,更适合作为非侵入性的初步筛查工具。
- 5.
提出了初步的临床参考阈值:基于前期研究和本次数据,本研究建议将BALF中性粒细胞分类计数≥30%作为宽吻海豚和白鲸可能存在下呼吸道感染的一个实用参考阈值。但同时也注意到,有病例(TT-HP)在计数略低于28.9%时,通过细胞学发现被吞噬的微生物仍可确诊感染,提示该阈值并非绝对,需结合细胞学形态综合判断。
这项研究的意义在于,它为鲸类动物下呼吸道感染的临床管理提供了一套更精确、更具针对性的诊断与监测方案。通过联合分析BALF(反映局部)和血液标志物(反映全身),兽医能够更准确地判断感染的真实状态、评估治疗反应,并及时调整或终止抗菌治疗,从而有望改善治疗效果、减少不必要的药物使用,并最终提升全球受管理鲸类种群的健康福祉。当然,由于样本量有限,未来需要在更大规模的鲸类群体中进一步验证和细化这些诊断标准。