Name: Biozamknięte kompostowanie tusz w celu zwalczania epidemii chorób zakaźnych u zwierząt gospodarskich (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-05-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 34 s
Description: Poznaj biozamknięte kompostowanie tusz w celu zwalczania epidemii chorób zakaźnych u zwierząt gospodarskich. Ta metoda skutecznie eliminuje patogeny i umożliwia bezpieczne wykorzystanie kompostu jako nawozu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Projekt ten został zrealizowany dzięki finansowaniu z Inicjatywy Badań i Technologii Chemicznych, Biologicznych, Radiologicznych i Nuklearnych (CBRN Research and Technology Initiative, CRTI) Kanadyjskiej Agencji Inspekcji Żywności oraz Instytutu Badań nad Prionami w Albercie. Narodowa Fundacja Nauk Naturalnych Chin przyznała stypendium (nr 30620120430) dla W. Xu. Autorzy dziękują Brantowi Bakerowi i Fredowi Van Herkowi, a także Ruth Barbieri, Lisie Kalischuk-Tymensen, Andrew'owi Olsonowi, Lornie Selinger, Geoffowi Wallinsowi i Homayounowi Zahiroddiniemu za pomoc techniczną.

Powielone struktury kompostowe zostały zbudowane w Lethbridge Research Centre (LRC) w Lethbridge, Alberta, Kanada (Rys. 1). Do budowy ścian wykorzystano duże prostokątne bele słomy jęczmiennej (260 x 120 x 80 cm; dł. x szer. x wys.), a do podłogi małe bele (100 x 40 x 45 cm). Duże bele zorientowano tak, aby ściany miały 120 cm grubości, co maksymalizowało stabilność konstrukcji oraz zatrzymywanie ciepła. Małe bele tworzące podłogę ułożono sznurkami poziomo, aby zwiększyć absorpcję w przypadku wycieku, co dało podłogę o grubości 45 cm. Całkowite wymiary struktur wynosiły 25 m x 5 m x 2,4 m (dł. x szer. x wys.). Teren budowy miał nachylenie około 1°, a struktury zorientowano tak, aby sprzyjać spływowi odcieków w stronę portu pobierania próbek, który zainstalowano w celu oceny eksperymentalnej. Wilgotny obornik z wybiegów dla bydła został wymieszany i napowietrzony poprzez przejazd rozrzutnikiem i składowanie w pryzmach przez 24 h przed budową struktur ograniczających.
Bunkry kompostowe zostały wyłożone grubą czarno-białą folią plastikową, powszechnie stosowaną do przykrywania pryzm kiszonki. W każdym kierunku pozostawiono wystarczający zapas folii u góry, aby umożliwić późniejsze złożenie i uszczelnienie złoża kompostowego wewnątrz bunkra. Aby zapobiec przesuwaniu się folii pod wpływem wiatru, do jej obciążenia w bunkrze użyto opon, które usunięto przed umieszczeniem padlin. Po zainstalowaniu portu do pobierania odcieków (niezbędnego wyłącznie do celów pobierania próbek eksperymentalnych), do struktury bioasekuracyjnej dodano luźną słomę jęczmienną, tworząc warstwę bazową o grubości około 40 cm. Osiągnięto to poprzez dostarczenie pojedynczej okrągłej beli za pomocą ładowarki czołowej i ręczne rozprowadzenie słomy wzdłuż długości bunkra.
Szesnaście trucheł bydła z zapadów utuczalnianych umieszczono na słomianym podłożu. Były to zwierzęta, które padły w ciągu ostatnich 48 godzin w pobliskich komercyjnych zapadach, z czego większość zmarła z powodu kompleksu chorób układu oddechowego bydła. Truchła ułożono poprzecznie w bunkrze do kompostowania (Rys. 1), zachowując odstęp około 0,5 m między poszczególnymi osobnikami. W celu zapewnienia napowietrzania pasywnego, między sąsiadującymi truchłami, wewnątrz luźnej warstwy słomy, ułożono odcinki perforowanych, elastycznych plastikowych rur drenażowych (średnica 15 cm). Końce rur skierowano pionowo wzdłuż ścian bocznych, tak aby wystawały ponad górną krawędź bunkra, a następnie tymczasowo przymocowano je za pomocą opon wystających poza górną powierzchnię ścian.
Wstępnie przygotowany obornik z fermy tucznika załadowano do bunkrów, aby przykryć truchła do końcowej głębokości 1,6 m. Obornik załadowywano przez ścianę boczną bunkra, przemieszczając się od jednego końca konstrukcji do drugiego. Piramidy do pobierania próbek, opisane poniżej, rozmieszczono na określonych głębokościach w warstwie obornika na tym etapie. Po napełnieniu bunkra folię plastikową złożono na wierzchu usypanego obornika, a końce perforowanych rurek przeprowadzono przez nią tak, aby znajdowały się na zewnątrz owinięcia. Folię uszczelniono taśmą, aby stworzyć barierę ochronną wokół słomy, trucheł i obornika. Na górze każdej konstrukcji umieszczono osiem otworów wentylacyjnych (50 x 50 x 15 cm) w celu zapewnienia napowietrzania pasywnego, a do każdego końca odcinków perforowanych rurek przymocowano łączniki w kształcie litery T, aby wspomóc przepływ powietrza w dół rurek.
W niniejszym badaniu pilotażowym wprowadzono eksperymentalne modyfikacje struktury kompostownika, aby umożliwić badanie inaktywacji patogenów oraz degradacji tkanek podczas procesu kompostowania statycznego. Próbki tkanek i mikroorganizmów, uprzednio ilościowo określone na podstawie masy tkanek lub enumeracji mikrobiologicznej, zapieczętowano termicznie w nylonowych woreczkach na próbki (5 x 9 cm; wielkość porów 50-μm), a następnie umieszczono w specjalistycznych stalowych klatkach o kształcie piramidy, określanych jako Baker Retrieval Pyramids (BRP)1. Piramidy te zaprojektowano w taki sposób, aby umożliwić ich wyciąganie z matrycy kompostu w określonych odstępach czasu podczas procesu kompostowania, bez poważnego naruszania szczelności ani zmiany dynamiki procesu. Wewnątrz każdej BRP zatopiono osiem woreczków (po jednym z ośmiu rodzajów próbek) w tym samym oborniku, który posłużył do wypełnienia bunkra, rozmieszczając je tak, aby każdy woreczek był otoczony obornikiem i nie stykał się bezpośrednio z innymi woreczkami. Wypełnione obornikiem i woreczkami BRP przymocowano do odcinków łańcucha zrywowego i zawieszono na głębokościach 80 cm oraz 160 cm w matrycy kompostu. Łańcuchy zakotwiczono do drewnianych pali rozpiętych nad bunkrami w odstępach 1,5-m (Rys. 1). Termopary typu T umieszczone w każdej BRP zostały również poprowadzone wzdłuż łańcuchów do rejestratora danych znajdującego się na zewnątrz struktury kompostownika. W określonych odstępach czasu BRP wyciągano pionowo z kompostu za pomocą zapadkowej wciągarki linowej, a folię ochronną ponownie zapieczętowano. W naturalnie suchym klimacie południowej Alberty w tym okresie odnotowano niewielkie opady, jednak folia ochronna i kopułowaty kształt materiału kompostującego skutecznie sprzyjały bocznemu odpływowi wody, która była absorbowana przez słomiane ściany bunkra.

<ol><li>Reuter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+temporal+collection+of+tissue+and+microbial+samples+from+static+composting+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Biosystems+Engineering%22%5BJournal%5D)">A simple method for temporal collection of tissue and microbial samples from static composting systems.</a> Canadian Biosystems Engineering. 50, 6.17-6.20 (2008).</li>
<li>Xu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biosecure+composting+system+for+disposal+of+cattle+carcasses+and+manure+following+infectious+disease+outbreak%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">A biosecure composting system for disposal of cattle carcasses and manure following infectious disease outbreak.</a> J. Environ. Qual. 38, 437-450 (2009).</li>
</ol>

Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.

Po 147 dniach kompostowania statycznego straty całkowitej masy, suchej masy (DM), materii organicznej, całkowitego węgla i całkowitego azotu wyniosły odpowiednio 23,7, 35,6, 52,9, 49,6 i 41,4%2. W każdej strukturze objętość kompostowanych materiałów zmniejszyła się ze 18 do 71 m3. Monitorowany rozkład tkanek bydlęcych przebiegał w następującej kolejności: mózg &gt; kopyto &gt; kość. Po zaledwie 7 dniach kompostowania rozłożyło się &gt;90% DM tkanki mózgu, natomiast 80% DM kopyta rozłożyło się w ciągu 56 d kompostowania. Całkowita utrata żywotności Escherichia coli O157:H7 oraz wirusa choroby Newcastle została osiągnięta w ciągu 14 dni.
Intensywne systemy produkcji zwierzęcej są szczególnie podatne na naturalne lub celowe ogniska chorób zakaźnych. Utrzymywanie dużej liczby zwierząt na ograniczonej powierzchni sprzyja szybkiemu rozprzestrzenianiu się większości czynników zakaźnych w całej populacji. Opanowanie ogniska jest kluczowe dla kontroli każdej epidemii choroby zakaźnej, dlatego depopulację często stosuje się jako środek zapobiegania rozprzestrzenianiu się czynnika zakaźnego na większą populację zwierząt hodowlanych. Scenariusz depopulacji skutkuje powstaniem dużej liczby trucheł zwierząt oraz zanieczyszczonego obornika, które wymagają szybkiej utylizacji. Kompostowanie stanowi skuteczną metodę szybkiej utylizacji zakażonych trucheł, a także obornika i gleby, które mogą zawierać czynniki zakaźne. Przedstawiamy procedurę kompostowania, którą można przeprowadzić w miejscu wystąpienia ogniska choroby, wykorzystując materiały łatwo dostępne w gospodarstwie lub w lokalnych sklepach z artykułami rolniczymi. W naszym badaniu czynniki zakaźne związane z truchłami bydła mięsnego i obornikiem zostały inaktywowane w ciągu 14 dni kompostowania, a temperatura kompostu przekraczała 5 °C przez ponad miesiąc. Produkcja odcieków była niezwykle niska, co prawdopodobnie wynikało z higroskopijności luźnej warstwy słomy u podstawy oraz zoptymalizowania zawartości DM w momencie rozpoczęcia kompostowania. Całkowita ilość odcieków stanowiła mniej niż 3 ppm początkowej masy kompostu (tj. &lt;30 g na strukturę). W odciekach wykryto bakterie grupy coli w ilości do 5,8 log10 CFU/mL w 14. dniu, jednak po 101 dniach kompostowania nie były one już wykrywalne. Po 147 dniach truchła bydła uległy niemal całkowitemu rozkładowi, a rozpoznawalnych pozostało jedynie kilka kości długich. Kości uległy dalszemu rozkładowi podczas dodatkowego cyklu kompostowania w pryzmach otwartych po otwarciu struktur biologicznie zabezpieczonych, co pozwoliło uzyskać dojrzały kompost końcowy odpowiedni do aplikacji na grunt.
Podsumowując, kompostowanie tworzy warunki, które stanowią znaczne wyzwanie dla przeżywalności większości mikroorganizmów patogennych. Wolne bakterie, pierwotniaki i wirusy są szybko inaktywowane przez wysoką temperaturę, zasadowość oraz wysoką aktywność proteaz i nukleaz w kompoście. Pomyślny rozkład dojrzałych trucheł bydła chownikowego wskazuje, że ta procedura statycznego kompostowania byłaby odpowiednia dla wszystkich powszechnych zwierząt hodowlanych. Należy jednak zadbać o zachowanie optymalnych stosunków węgla do azotu oraz poziomu wilgotności, aby osiągnąć warunki niezbędne do eliminacji mikroorganizmów. Patogeny z natury bardziej odporne na ciepło, takie jak bakterie tworzące przetrwalniki (np. wąglik), lub te wyjątkowo oporne, takie jak priony, mogą nadal pozostawać zakaźne po kompostowaniu. W naszym laboratorium trwają obecnie badania mające na celu wyjaśnienie losów tego typu mikroorganizmów podczas procesu kompostowania.
<img src="/files/ftp_upload/1946/1946fig1.jpg" alt="Schemat procesu kompostowania z układem bel słomianych, czujnikami temperatury i pobieraniem wycieków." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> Rysunek 1. Schematyczna reprezentacja biosecure’owego systemu kompostowania składającego się ze ścian i podłogi z bel słomy, osłony z folii plastikowej, luźnej słomy u podstawy, trucheł bydła, obornika, perforowanych plastikowych rurek wentylacyjnych oraz otworów wentylacyjnych, a także dodatków eksperymentalnych (portu do odcieku, piramid do pobierania próbek i czujników temperatury). (A) Widok poprzeczny (przekrój). (B) Widok podłużny (ze zdjętą ścianą boczną). Wszystkie wymiary podano w cm. Z Xu et al. (209)2

kompostowanie padliny w systemie zamkniętym w celu opanowania ogniska choroby zakaźnej u zwierząt hodowlanych

Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock

Intensywne systemy produkcji zwierzęcej są szczególnie podatne na naturalne lub celowe (bioterrorystyczne) wybuchy chorób zakaźnych. Duża liczba zwierząt utrzymywanych na ograniczonej przestrzeni umożliwia szybkie rozprzestrzenianie się większości czynników zakaźnych w obrębie stada. Szybka izolacja jest kluczowa dla opanowania każdego wybuchu choroby zakaźnej, dlatego często przeprowadza się depopulację, aby zapobiec rozprzestrzenieniu się patogenu na większą populację zwierząt hodowlanych. W takiej sytuacji powstaje duża liczba trucheł zwierząt oraz zanieczyszczonego obornika, które wymagają szybkiej utylizacji.
Kompostowanie stanowi szybką metodę utylizacji zainfekowanych padlin, a także obornika i gleby, które mogą zawierać czynniki zakaźne. Opracowaliśmy procedurę kompostowania padliny w systemie bioizolacyjnym i przetestowaliśmy jej skuteczność w zakresie degradacji tkanek bydlęcych oraz dezaktywacji drobnoustrojów. Wykorzystaliśmy materiały dostępne w gospodarstwie lub możliwe do nabycia w lokalnych sklepach z artykułami rolniczymi, aby system ten mógł zostać wdrożony bezpośrednio w miejscu wystąpienia ogniska choroby. W niniejszym badaniu temperatura przekraczała 55°C przez ponad miesiąc, a czynniki zakaźne wprowadzone do trucheł bydła mięsnego oraz do obornika zostały dezaktywowane w ciągu 14 dni kompostowania. Po 147 dniach truchła uległy niemal całkowitej degradacji. Pozostałe nieliczne kości długie poddano dalszej degradacji w dodatkowym cyklu kompostowania w otwartych pryzmach, a uzyskany w końcowej fazie dojrzały kompost nadawał się do aplikacji na grunty.
Zbudowano powielone struktury do kompostowania (wymiary końcowe 25 m x 5 m x 2.4 m; D x S x W) przy użyciu bel słomy jęczmiennej i wyłożono je grubą, czarną folią silosową. Każda z nich została załadowana luźną słomą, truchłami i obornikiem o łącznej masie ~95 000 kg. W każdym bunkrze umieszczono 40-cm warstwę bazową luźnej słomy jęczmiennej, na której ułożono 16 trucheł bydła z wykarmiaczy (średnia masa 343 kg), ustawionych poprzecznie w odstępach około 0.5 m. W celu zapewnienia napowietrzania pasywnego, pomiędzy sąsiednimi truchłami umieszczono odcinki elastycznych, perforowanych plastikowych rur drenażowych (średnica 15 cm), które poprowadzono pionowo wzdłuż obu wewnętrznych ścian, a ich końce wyprowadzono przez folię na zewnątrz. Truchła przykryto wilgotnym, napowietrzonym obornikiem z wykarmiaczy (~1.6 m głębokości) aż do górnej krawędzi bunkra. Folię złożono na górze i uszczelniono taśmą, aby stworzyć barierę zabezpieczającą, a na szczycie każdej struktury umieszczono osiem otworów wentylacyjnych (50 x 50 x 15 cm) w celu usprawnienia napowietrzania pasywnego. Po 147 dniach ubytki objętości i masy kompostowanych materiałów wyniosły średnio odpowiednio 39.8% i 23.7% w każdej strukturze.

Wykorzystując łatwo dostępne materiały, ten system kompostowania w warunkach biocontainment umożliwia skutylną utylizację na miejscu dużych trucheł zwierząt powstałych w przypadku wybuchu choroby zakaźnej. Procedura ta eliminuje większość czynników zakaźnych w truchełkach oraz zanieczyszczonym oborniku. Po potwierdzeniu, że czynnik zakaźny nie jest już żywotny, dojrzały kompost można rozprowadzić jako nawóz.

Kompostowanie padliny w systemie zamkniętym w celu opanowania ogniska choroby zakaźnej u zwierząt hodowlanych

Systemy intensywnej produkcji zwierząt są szczególnie podatne na naturalne lub celowe (bioterrorystyczne) wybuchy chorób zakaźnych. Duże liczby...

Film przedstawia przykład badania przeprowadzonego w Lethbridge Research Center, sfinansowanego przez program CRTI rządu federalnego oraz przez Alberta Agriculture. Celem projektu jest ocena utylizacji przez zakopywanie w bawełnie jako metody usuwania trucheł podczas wybuchu choroby zakaźnej w populacji bydła mięsnego. Technika ta była wcześniej stosowana przez dr. Lloyda Spencera z CFIA w celu opanowania ogniska ptasiej grypy, które wystąpiło w Fraser Valley kilka lat temu.Celem projektu jest zasadniczo skuteczna kontrola czynnika zakaźnego i zapobieganie jego rozprzestrzenianiu się na inne okoliczne populacje bydła. Aby to osiągnąć, konieczna jest bardzo szybka reakcja pod kątem opracowania metody utylizacji i zapewnienia jej gotowości do pracy, najlepiej w ciągu 24 godzin. Właśnie dlatego w projekcie tego konkretnego eksperymentu wykorzystujemy materiały dostępne lokalnie do całego procesu kompostowania, które można łatwo nabyć od lokalnych dostawców rolniczych, co pozwala nam na wzniesienie konstrukcji w ciągu 24 godzin.Zewnętrzna rama konstrukcji została wykonana z wykorzystaniem słomy jęczmiennej. Na dnie konstrukcji umieściliśmy małe bele słomy na wypadek jakiegokolwiek przesiąku powstałego w wyniku całego procesu kompostowania, aby małe bele mogły absorbować tę ciecz. Następnie użyliśmy dużych bel kwadratowych jako ścian zewnętrznych konstrukcji.Naszym celem było sprawdzenie, czy możemy zastosować podobny model, odpowiednio zwiększając jego skalę, aby dostosować go do znacznej masy ciała dorosłych bydła tucznika. Poziom szczelności zastosowany w tej badaniu był znacznie wyższy niż ten spotykany w typowym procesie kompostowania. Wykorzystaliśmy duże bele słomy, aby utrzymać cały pryzm kompostowy w obrębie uporządkowanej struktury.Zebraliśmy obornik z wybiegu w centrum badawczym Lepar, a następnie poddaliśmy go wstępnemu przygotowaniu poprzez przełożenie go rozrzutnikiem do obornika w celu napowietrzenia, aby zainicjować proces nagrzewania. Jest to w zasadzie pierwsza próba przeprowadzenia takich działań na tak dużą skalę i bez tak wysokiego poziomu zabezpieczeń. Jedną z naszych obaw podczas pierwszej próby było to, czy w procesie kompostowania nie powstanie znaczna ilość odcieków.Dlatego celowo zastosowaliśmy system drenażowy w pryzmie kompostowej, aby spróbować zebrać wszelkie ciecze, które mogą powstać podczas procesu kompostowania. Używamy standardowej folii do kiszonek. Jest to ta sama folia, z której korzystają fermy zasobowe do przykrywania silosów.Zastosowanie folii ma na celu zapewnienie bardzo wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Dzięki temu wszystko, co znajduje się w pryzmie kompostowej, zostaje zatrzymane wewnątrz plastikowej bariery. Na dnie struktury kompostującej kładziemy warstwę słomy jęczmiennej, która pełni rolę absorbenta i wspomaga proces kompostowania.Dodatkowo w samym kompoście umieściliśmy przekaźniki temperatury. Przekaźniki te w sposób ciągły rejestrują temperaturę przez cały proces kompostowania, a po jego zakończeniu są one odzyskiwane w celu pobrania danych o temperaturze z całego okresu kompostowania. Jedną z wad stosowania tworzywa sztucznego jest duże prawdopodobieństwo, że ograniczy ono dopływ tlenu do pryzmy kompostowej.W tym przypadku zastosowaliśmy zwykłe rury drenażowe, typowo używane w budownictwie mieszkalnym, rozmieszczając te rury mniej więcej co 16 stóp w całej strukturze kompostownika. Celem takiego rozwiązania było zapewnienie dopływu powietrza do pryzmy kompostowej, aby proces kompostowania przebiegał tlenowo, a nie beztlenowo, gdzie brak tlenu prowadzi w zasadzie do procesu analogicznego do produkcji kiszonki. Chcieliśmy uniknąć takiego efektu.Zależało nam na dostaniu się tlenu do struktury, aby zmaksymalizować rozkład padłych zwierząt. Bydło to pozyskano z lokalnych punktów utuczania, w których zwierzęta padły głównie z powodu zapalenia płuc, co wynikało z przyczyn naturalnych. Nie ubojono tych zwierząt ani nie zabito ich na potrzeby samego badania.W tym przypadku rurki, które umieściliśmy, opierały się wyłącznie na napowietrzaniu pasywnym, czyli zwykłym przepływie powietrza z otaczającej atmosfery przez rurkę. Nie używaliśmy wentylatorów ani podobnych urządzeń, ponieważ ponownie, w przypadku wybuchu choroby zakaźnej, nie chcielibyśmy wydmuchiwać czynnika zakaźnego z konstrukcji kompostującej do obszaru wokół niej. W przypadku typowego wybuchu choroby nie wdrażano by tak szczegółowych procedur, jak tutaj, ale ponieważ jest to eksperyment, stosujemy tak zwane piramidy odzyskiwania Bakera jako metodę wprowadzania próbek do kompostu, a następnie ich wyodrębniania w późniejszych terminach.W celu przeprowadzenia dalszych badań wykorzystano modelowe mikroorganizmy, zarówno bakterie, jak i wirusy, które umieszczono w małych białych woreczkach, a następnie w trójkącie i wprowadzono do struktury kompostującej. Celem było upewnienie się, że proces kompostowania zabija mikroorganizmy, dzięki czemu czynnik zakaźny zostaje zniszczony podczas kompostowania. Dodano również dodatkowe substraty, takie jak tkanka, tkanka mózgowa oraz keratyna, czyli białko budujące kopyta i rogi.Keratyna jest bardzo odporna na trawienie, dlatego chcieliśmy sprawdzić, czy uda nam się doprowadzić do rozkładu tego niezwykle odpornego białka w procesie kompostowania; jeśli zaobserwowalibyśmy znaczący rozkład, byłby to dobry wskaźnik, że padlina również ulegnie całkowitej degradacji. Wypełniamy piramidy obornikiem, aby upewnić się, że środowisko wewnątrz samej piramidy jest bardzo zbliżone do środowiska w pozostałej części otaczającego obornika. W trakcie procesu kompostowania odzyskuje się tylko trzy worki.Wszystkie materiały odważono do woreczków przed umieszczeniem ich w piramidach, lub policzono liczbę drobnoustrojów przed ich wprowadzeniem do piramid. W tym przypadku w każdej z piramid umieściliśmy również pomiary temperatury, aby faktycznie zmierzyć temperaturę w miejscu każdej poszczególnej piramidy. Wewnątrz pryzmy kompostowej umieściliśmy ponad 20 takich piramid na dwóch głębokościach: jednej na głębokości około pół metra wewnątrz samej pryzmy oraz drugiej na głębokości jednego metra w obszarze, w którym znajdowały się padliny.W normalnych warunkach większość tych bakterii modelowych nie wywołałaby poważnej choroby u ludzi. Jednak w przypadku rzeczywistego wybuchu epidemii zauważyliby Państwo, że pracownicy noszą rękawice i kombinezony ochronne, a podczas walki z chorobą zakaźną mieliby oni również maski oraz specjalne obuwie. Poziom odzieży ochronnej byłby znacznie wyższy w sytuacji rzeczywistego ogniska choroby. Po wprowadzeniu trucheł umieściliśmy około 16 zwierząt w każdej z tych struktur kompostowych.Następnie bierzemy obornik i przykrywamy nim całość; widać wydobywającą się parę, co wskazuje, że obornik jest już rozgrzany. Przed wprowadzeniem go do pryzmy kompostowej, umieściliśmy obornik tak, aby całkowicie wypełnić strukturę, zatem teraz same padliny znajdują się około półtora metra pod powierzchnią obornika. Widzą Państwo tutaj.Następnie w górnej części pryzmy zamontowaliśmy dodatkowe otwory napowietrzające, aby ponownie zapewnić przebieg procesu kompostowania w warunkach tlenowych. Czy powinniśmy przejść do następnej sekcji w Fred? Ponieważ wykorzystujemy również te otwory do pomiaru rodzajów emitowanych gazów cieplarnianych.Podczas procesu kompostowania wszystko zostało szczelnie zamknięte, aby zagwarantować, że w przypadku obecności czynnika zakaźnego w pryzmie, prawdopodobieństwo jego wydostania się byłoby bardzo niskie. Widać, że na górze ułożyliśmy opony, co w zasadzie ogranicza dostęp ptaków lub innych zwierząt przenoszących patogeny do całej pryzmy, zapewniając, że czynnik zakaźny nie zostanie przeniesiony na inne potencjalne wektory. Przewody, które Państwo widzą, służą do przesyłania odczytów temperatury z wnętrza pryzmy do komputera znajdującego się poza strukturą kompostownika; monitorujemy temperaturę w ponad 48 różnych punktach w obrębie każdej pryzmy kompostowej, aby uzyskać obraz zmienności przestrzennej efektywności procesu kompostowania, natomiast rurki służyły do pomiaru zawartości tlenu na różnych głębokościach w pryzmie kompostowej.Jak wspomniano wcześniej, kluczowe jest, aby tlen przenikał do pryzy. Ze względu na stopień szczegółowości, który zastosowaliśmy w rozmieszczeniu tych piramid, czas budowy tych struktur był znacznie dłuższy, niż miałby to miejsce w normalnych warunkach. W typowej sytuacji nie rozmieszczano by piramid ani nie zachowywano takiej ostrożności, jakiej przestrzegamy tutaj, aby upewnić się, że nie uszkodzimy żadnego z instrumentów badawczych umieszczonych w pryzie w różnych odstępach czasu.Następnie, w trakcie procesu kompostowania, wchodziliśmy do struktury i wyciągaliśmy trójkąty z głębokości od jednego do pół metra poniżej powierzchni obornika, a następnie sprawdzaliśmy, czy mikroby przetrwały proces kompostowania oraz jaką ilość tkanki uległa degradacji podczas kompostowania; konstrukcja i wytrzymałość trójkątów umożliwiły nam wyciągnięcie ich bezpośrednio przez kompost w celu odzyskania próbek. W normalnych warunkach, gdybyśmy mieli do czynienia z rzeczywistą epidemią, temperatury w pryzmie kompostowej – które możemy monitorować z zewnątrz – osiągnęłyby już wartości 70 °C. W temperaturach powyżej około 55 °C większość czynników zakaźnych zostaje zniszczona, a kiedy przeprowadziliśmy pomiary mikrobowe i wirusowe w odniesieniu do organizmów modelowych, które umieściliśmy w pryzmie, wirusy zginęły w ciągu tygodnia, a mikroby w ciągu dwóch tygodni.W tej chwili otwieramy pryzmę po zakończeniu procesu kompostowania. Proces ten trwał około 150 dni. Temperatura w niektórych obszarach pryzmy przekraczała 70 stopni przez okres dłuższy niż 70 dni.Temperatura miała tendencję do bycia wyższą na górze pryzmy niż na jej dole, jednak we wszystkich obszarach pryzmy przekroczyła 55°C. Teraz, gdy opróżniamy pryzmę kompostową, jeśli rzeczywiście mieliśmy do czynienia z wybuchem choroby zakaźnej, czynnik zakaźny zostałby w zasadzie zneutralizowany w wyniku procesu kompostowania. Podczas tej procedury, usuwając materiał, odzyskujemy również transmitery, czyli transmitery temperatury, które znajdowały się w pryzmie przez cały czas; wyjmiemy je i podłączymy do komputera, aby zmierzyć, jaka była temperatura w trakcie całego procesu kompostowania również w miejscu znalezienia zwierzęcia.Stwierdziliśmy występowanie pewnych dowodów na obecność pozostałych kości i tkanek, jednak zwierzęta nie były już oczywiście rozpoznawalne. Po procesie kompostowania rozmiary tkanek były stosunkowo niewielkie, wszystkie znacznie mniejsze niż 1 kg lub 500 g. Po demontażu struktury kompostownika przemieszaliśmy materiał i ułożyliśmy go w zewnętrznych pryzmach, w których wszelkie pozostałe tkanki uległy rozkładowi podczas wtórnego procesu kompostowania.Kluczowym czynnikiem jest to, że w momencie tego końcowego otwarcia czynnik zakaźny zostałby już zabity w wyniku wysokich temperatur osiągniętych podczas przedłużonego procesu kompostowania, a tkanka mózgowa w około 98% uległa rozkładowi w ciągu pierwszych dwóch miesięcy procesu kompostowania.

biocontained-carcass-composting-for-control-infectious-disease

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologia i infekcje

Biozawarte komposowanie zwłok zwierząt w celu kontroli epidemii chorób zakaźnych wśród zwierząt gospodarskich

W niniejszym filmie zaprezentowano podejście z wykorzystaniem kontrolowanego środowiska do badania degradacji lignocelulozowych tkanek roślinnych przez grzyby tlenowe. Możliwość kontrolowania źródeł składników odżywczych oraz wilgotności jest kluczową zaletą mikrokosmosów w blokach agarowych, jednak podejście to często przynosi niejednoznaczne rezultaty. Omówiliśmy krytyczne pułapki, aby umożliwić uzyskanie powtarzalnych wyników o niskiej zmienności.

Mikrokosmy z bloków agarowych do kontrolowanego rozkładu tkanek roślinnych przez grzyby tlenowe

Padlinożercy mają potencjał do przenoszenia zakaźnych prionów gąbczastej encefalopatii w swoim kale do obszarów wolnych od chorób.  Szczegółowo opisujemy metody stosowane do określenia, czy priony trzęsawki przystosowane do myszy pozostają zakaźne po przejściu przez przewód pokarmowy wron amerykańskich (Corvus brachyrhynchos), powszechnego konsumenta martwych zwierząt.

Procedury identyfikacji zakaźnych prionów po przejściu przez układ pokarmowy gatunku ptaków

Metagenomics została wykorzystana do zbadania mikrobiomu paszy dla bydła na kiszonkę. Analizę przeprowadzono za pomocą sekwencjonowania typu shotgun. Podejście to wykorzystano do scharakteryzowania składu zbiorowiska mikrobiologicznego w paszy dla bydła.

Analiza metagenomiczna kiszonki

Prezentowany jest protokół testu konkurencji płytkowej w celu określenia, czy dany kompost może zawierać bakterie i grzyby, które hamują wzrost Rhizoctonia solani.

Test konkurencji płytkowej jako szybka wstępna ocena supresji choroby

Tutaj opisujemy metodę generowania piskląt wolnych od zarazków z jaj komercyjnej linii brojlerów, Ross PM3. Metoda ta może być dostosowana do hodowli zwierząt wolnych od zarazków z innych gatunków drobiu.

Produkcja szybko rosnących brojlerów wolnych od zarazków z komercyjnej linii do badań mikrobioty

Ten protokół opisuje solidną metodę korzystania z ustawień o wysokiej przepustowości do badania skuteczności przeciwbakteryjnej koktajli bakteriofagowych.

Skuteczność bakteriofagów w biokontroli patogenów przenoszonych przez żywność oceniana za pomocą ustawień o wysokiej przepustowości

Campylobacter jest główną przyczyną bakteryjnego zapalenia żołądka i jelit przenoszonego przez żywność na całym świecie. Pomimo tego, że zakłady wprowadzają środki mające na celu zmniejszenie rozpowszechnienia w swoich obiektach, skażone produkty konsekwentnie docierają do konsumentów. Technika opracowana w ciągu ostatnich dwunastu lat rozwiązuje problemy związane z ograniczeniami istniejących metod izolowania i wykrywania Campylobacter spp. z surowego mięsa.

Wykrywanie i izolacja Campylobacter spp. z surowego mięsa

Ten protokół szczegółowo opisuje montaż układów mini-bioreaktorów, które mają być wykorzystane do hodowli złożonego przepływu złożonych zbiorowisk kałowych w warunkach beztlenowych. Omówiono również metody montażu, inokulacji i pobierania próbek z reaktorów do dalszej analizy.

Montaż bioreaktora do ciągłej hodowli złożonych zbiorowisk kałowych

Opisujemy opracowanie systemu selekcji negatywnej w E. histolytica opartego na transgenicznej ekspresji białka chimerycznego (FCU1) i selekcji przy użyciu proleku 5-fluorocytosyny. Białko FCU1 jest fuzją drożdżowej cytozynowej deaminazy i uracylu fosforobozylotransferazy. Ekspresja FCU1 doprowadziła do zwiększenia wrażliwości E. histolytica na 5-fluorocytosynę.

Opracowanie markeru selekcji negatywnej dla Entamoeba histolytica

Pozyskiwanie hemolimfy, gruczołów ślinowych i śliny z zakażonych kleszczy jest istotne dla badania mechanizmów wywoływania chorób przez patogeny przenoszone przez kleszcze. W niniejszym protokole demonstrujemy sposób pobierania hemolimfy i gruczołów ślinowych z żerujących nimf Ixodes scapularis. Przedstawiamy również metodę pobierania śliny od dorosłych samic I. scapularis.

Pozyskiwanie śliny, wydzieliny gruczołów ślinowych oraz hemolimfy z kleszczy Ixodes scapularis

Poznaj biozamknięte kompostowanie tusz w celu zwalczania epidemii chorób zakaźnych u zwierząt gospodarskich. Ta metoda skutecznie eliminuje patogeny i umożliwia bezpieczne wykorzystanie kompostu jako nawozu.

Kompostowanie padliny w systemie zamkniętym w celu opanowania ogniska choroby zakaźnej u zwierząt hodowlanych

Przeglądaj więcej filmów