Ситуационный анализ по приоритетным для промышленного свиноводства болезням свиней: пути улучшения биозащиты предприятий в Российской Федерации

ВВЕДЕНИЕ

Основным источником животного белка в мире остается свинина, ее выпуск ежегодно превышает производство любого другого вида мяса. В 2019–2020 гг. мировое производство животного белка резко сократилось из-за масштабных вспышек африканской чумы свиней (АЧС) в Китае и странах Юго-Восточной Азии. С 2020 г. Российская Федерация вышла на самообеспеченность свининой, а в 2022 г. промышленными предприятиями было произведено 5275,1 тыс. тонн свинины в убойном весе, где доля крупных предприятий составила 76%. В РФ прогнозируют сохранение и рост высокого объема внутреннего потребления свинины до 2025 г. [1][2]. Свиньи восприимчивы к широкому спектру заболеваний, которые влияют на продуктивность и доход производителя. Распространение болезней свиней в РФ оказало значительное негативное влияние на производство свинины в стране в последние 10 лет (с 2013 г.), когда, по официальным данным Всемирной организации здравоохранения животных (ВОЗЖ), только вследствие АЧС ежегодно уничтожали (214 985 ± 165 558) гол. домашних свиней с пиком в 2020 г., когда было уничтожено 615 239 гол. Эффективно сдерживать эпизоотию все эти годы удавалось благодаря слаженной работе как государственной ветеринарной службы с администрациями регионов, так и ветеринарной производственной службы с управленческим звеном вкупе со всеми подразделениями свинокомплекса. Необходимо учитывать, что любая система биозащиты не имеет всеобъемлющих шаблонных решений и разрабатывается с учетом особенностей предприятия, системы выращивания животных, климатических условий, эпизоотологического профиля региона, сырьевой и кормовой базы. Однако в любом случае система биозащиты имеет два направления: внешнюю – направлена на предотвращение заноса патогенов в стадо и внутреннюю – на недопущение распространения болезни внутри стада или производственной системы в потоке производства. Изучение эпизоотологии болезней свиней в условиях промышленного свиноводства и их приоритизация позволяют разрабатывать адекватные меры биозащиты для свиноводческого сектора [3][4].

В этой связи описание и оценка сценариев эволюции биозащиты предприятий остается актуальной задачей в рамках обсуждения вопросов организации и путей развития мер биозащиты свиноводческих предприятий и систем в РФ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе использовали официальные сведения о применяемых в стране мерах по болезням свиней, данные научной литературы, информацию из открытых официальных источников, профильных круглых столов и средств массовой информации. Оценку и обсуждение мер проводили с использованием элементов анализа риска и экспертной оценки с достижением консенсуса [5]. Обсуждение путей развития мер биозащиты свиноводческих предприятий/систем в РФ, способных повлиять на защищенность популяции, вели по четырем целевым направлениям, связанным с путями заноса и распространения инфекций.

1. Изолированность популяции от внешних источников угроз (устранение вероятных сценариев воздействия из внешней среды).
2. Изолированность популяции от внутренних источников угроз (устранение вероятных сценариев воздействия в потоке производства).
3. Изолированность популяции или системы свиноводства от воздействия человеческого фактора (устранение вероятных сценариев воздействия на популяцию человеческого фактора).
4. Изолированность популяции от условий, при которых проявлен потенциал угроз (изменение условий).

Результаты анализа представили графически в виде принципиальной схемы «Источники угроз для систем биозащиты и меры, направленные на эти источники для формирования защищенной популяции в промышленном свиноводстве» (рис.).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Известные пути передачи для множества патогенов свиней можно свести к нескольким сценариям, поэтому для большинства заболеваний возможно предусмотреть и набор стандартных потенциально эффективных мер, направленных на разрыв эпизоотической цепи. Но единой универсальной программы биозащиты для предприятий не существует. Эффективная система создается при участии ветеринарного и других специалистов, обладающих полной информацией о предприятии, процессах, сотрудниках и факторах риска. План биозащиты является индивидуальным для каждого свинокомплекса с установлением приоритетности и последовательности мер, основанных на их потенциальной эффективности и обоснованных схемой потока [4][6]. Выработка точечных технологических решений всегда требует также и количественных данных о вкладе и относительной значимости каждого пути или элемента при реализации сценария передачи инфекции. Фактическая эффективность реализации применяемых мер биозащиты подвержена влиянию экономических, социологических и даже психологических аспектов, гармонизации их с государственной официальной политикой надзора за болезнью [7], что можно учитывать либо в числе негативных факторов, либо использовать при создании политик коррекции мер по биозащите на предприятиях.

Усиление систем биозащиты предприятий направлено на:

1. Изолированность популяции от внешних источников угроз. С момента одомашнивания свиньи (около 10 000 лет назад) [8] изоляция поголовья от агрессивных факторов внешней среды исторически явилась первой эффективной мерой, примененной человеком в свиноводстве.

За эволюционно короткий промежуток времени развитие технических средств и способов изоляции свинопоголовья от внешней среды и появление все более и более современных технологий в свиноводстве (в области генетики и искусственного осеменения, кормопроизводства, фармакологии и вакцинологии) позволили выработать стратегии промышленного свиноводства и концентрировать к 2020 г. на территориях мегаферм до 84 000 свиноматок с производством свыше 2 млн гол. свиней в год (в Китайской Народной Республике). Промышленное свиноводство спровоцировало изменения свойств восприимчивой популяции (генетическая однородность поголовья, иммунная однородность), повлияло на картину преобладающих механизмов передачи возбудителей (возросло количество прямых и косвенных контактов, появились ятрогенные риски, риски распространения патогенов посредством искусственного осеменения, кормовые риски и др.), создало возможность ускоренной эволюции возбудителей в потоке производства и в большой популяции (реассортация, в том числе с вакцинными штаммами; ассоциированные инфекции; устойчивость к антибиотикам; изменение эпизоотологии многих заразных и незаразных болезней и др.).

Эволюция компонентов эпизоотической триады привела к тому, что применение традиционных подходов по сегрегации поголовья на фоне глобализации рисков распространения патогенов в системах промышленного свиноводства оказалось неэффективным и обусловило разработку новых инструментов: биозащиты и компартментализации (действенных по отношению и к новым возбудителям, и к возбудителям, изменившим свои эпизоотологические характеристики) [9].

Примером новых для промышленного свиноводства инфекций являются распространившиеся в мире репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС), АЧС, вызванная вирусом II генотипа, эпидемическая диарея свиней (ЭДС) и грипп, а возвращающихся инфекций – классическая чума свиней (КЧС) и ящур. Изолированность популяции от внешней среды в системах свиноводства показывает свою недостаточность в отношении возбудителей данных инфекций, и в первую очередь это касается высококонтагиозных патогенов (возбудители РРСС, ящура, гриппа, КЧС, АЧС, микоплазмоза), для которых наряду с прямым реализуется и непрямой путь передачи [10-15].

В этой связи способы изоляции поголовья выходят на новый уровень. Например, учитывая вероятную аэрогенную передачу вируса РРСС, большое внимание в системах свиноводства закрытого типа уделяется возможности защиты поголовья с применением воздушных фильтров и других технологий фильтрации воздуха [16]. В отдельных работах показано, что внедрение системы фильтрации воздуха на свиноводческих предприятиях вело к 80%-му снижению риска заноса вируса РРСС в производственные системы [17][18].

Стоит отметить, что вопрос безопасной перевозки животных в изолированных транспортных средствах с позиции трансграничного распространения болезней также затрагивается в главах 5.4, 5.5, 5.7 и 7.3 Кодекса здоровья наземных животных ВОЗЖ [19], что свидетельствует о необходимости учета вероятности заражения и распространения патогенов при транспортировке. Поэтому на предприятиях и при транспортировке рекомендуется принимать во внимание метеорологические факторы риска, связанные с присутствием каждого из патогенов в воздухе, а также способность механических и антимикробных фильтров защищать восприимчивые популяции от возбудителя РРСС и других патогенов, для которых доказано аэрозольное распространение (микоплазма, грипп свиней, КЧС).

Компартментализация (наряду с зонированием) на сегодня также рассматривается как мера, достаточная для формирования популяции, свободной от большинства трансграничных болезней, в том числе и для относительно новой для мирового свиноводства проблемы – панзоотии АЧС, вызванной вирусом II генотипа [9]. При этом роль фомитов, транспорта и животных (включая крыс, птиц и насекомых), вступающих в контакт с популяцией свиней, считается важной в «домашнем цикле». Следовательно, меры по отсечению вероятных сценариев воздействия из внешней среды через транспорт, фомиты, механических переносчиков и др. должны периодически пересматриваться. Основной акцент при этом смещается на обсуждение надежности контроля санитарных мер по сегрегации популяции от внешней среды и возможности применения автоматизации в системах биозащиты предприятий (например, онлайн-контроль трассировки производственного транспорта между компартментами, целостности периметра предприятия, защиты от проникновения, активности и защиты от механических переносчиков; контроль качества чистки, мойки и дезинфекции технических помещений и транспорта с применением автоматизированных средств детекции остаточных загрязнений и др.). Только автоматизация контроля позволит в режиме онлайн повысить эффективность работы системы биозащиты и мер по изоляции.

Автоматизация и цифровизация систем эффективной фильтрации воздуха, поддержания микроклимата и контроля этих процессов в помещениях, при ввозе на предприятие и перемещении животных между отделами компартмента по дорогам общего пользования через сельские территории также являются наиболее современными мерами изоляции, способствующими устранению пробелов в управлении риском при инфекциях, способных распространяться аэрозольно (в первую очередь РРСС и микоплазмоз).

Оценка мер контроля сегрегации в системах биозащиты и накапливаемый предприятиями в этом вопросе опыт вызывает научный интерес с целью выработки основ рекомендаций для внедрения на практике.

2. Изолированность популяции от внутренних источников угроз. Устранение вероятности воздействия таких угроз на свиней в потоке производства осуществляется путем контроля полноты, качества и совместимости процедур и операций, применяемых в производственной (технологической) цепи (в потоке). Сюда входит в том числе и внутренний карантин при перемещении взрослых животных между группами, и система «пусто – занято», санитария и режим объекта и др., однако отдельно выделим три самостоятельных направления.

Чистка, мойка, дезинфекция. Основу управления рисками заноса патогенов и распространения их по производственной цепочке в стадах составляют как общие меры по обеспечению биозащиты предприятий, так и целевые способы контроля эффективности принимаемых мер. Управление гигиеной при этом приобретает все большее значение как самостоятельный инструмент биозащиты. Существенное снижение инфекционной активности большинства вирусных и бактериальных патогенов свиней может быть достигнуто уже на этапе очистки, когда удаляется до 90% микроорганизмов, что значительно повышает эффективность дальнейшей дезинфекции [20] и влияет на устранение вероятных сценариев воздействия в потоке производства, отсекая вероятность непрямых контактов. Следовательно, триада «чистка – мойка – дезинфекция» в тех процессах, где она используется (обработка транспорта, обуви, оборудования, помещений и др.), должна быть единой мерой (трехступенчатый процесс, включающий последовательно чистку, мойку и дезинфекцию), и каждая операция подлежит контролю.

Мониторинг патогенов в потоке производства. Факторным патогенам свиней свойственна циркуляция в стадах с клиническими случаями болезней, проявляющихся манифестно только в обособленных половозрастных группах животных (парво- и ротавирусная инфекции свиней, актинобациллезная плевропневмония, стрептококкоз, сальмонеллез, пастереллез, эшерихиоз, лептоспироз), поэтому контроль мер в отношении таких инфекций может быть направлен на изолирование субпопуляций животных в потоке производства на период времени, достаточный для формирования иммунитета (резистентности) [21][22], следовательно, мониторинг потока производства для разных групп свиней необходим и должен быть частью плана биозащиты. Помимо этого, в потоке производства на всех критичных для передачи патогена точках, например для возбудителя РРСС (ремонтное поголовье, генетический материал, перевод животных из одной группы в другую, контроль работы систем «пусто – занято»), целесообразно использовать мониторинг, основанный на серологических тестах с обязательным использованием полимеразной цепной реакции с последующим секвенированием детектируемых изолятов, позволяющий точно определять статус субпопуляций и потенциальные сценарии распространения патогена в системе. Это даст возможность обеспечить изолированность субпопуляций в потоке производства.

Санитария кормов. Третьей ключевой точкой в программах биозащиты предприятий по снижению вероятностей сценариев воздействия угроз в потоке производства является санитария кормов для свиней [23-26]. Несмотря на то что корма могут производиться в режимах, обеспечивающих гибель патогенов, при хранении, транспортировке или в процессе кормления часто происходит их перекрестное обсеменение. В отдельных исследованиях было доказано длительное сохранение при трансатлантических перевозках в кормах инфекционных вирусов ящура, АЧС, везикулярной болезни свиней, болезни Ауески (БА), РРСС, везикулярной экзантемы свиней, в то время как для вирусов КЧС, Нипах и гриппа свиней столь длительной жизнеспособности установлено не было [27].

Основные обсуждаемые на сегодня в мире меры по санитарии кормов ограничены следующим: 1) мониторинг кормов, поступающих непосредственно свиньям, на наличие патогенов; 2) выдерживание компонентов животного происхождения для снижения титра вируса; 3) мониторинг условий хранения кормов и кормовых добавок; 4) применение добавок для обеззараживания кормов и воды (на основе формальдегида, жирных кислот, эфирных масел и органических кислот) от бактерий и вирусов (включая возбудителей АЧС, ЭДС), а также применение адсорбентов микотоксинов [23][26].

Поэтому санитария кормов должна включать в себя в том числе контроль надежности поставщика, контроль качества сырья и меры по снижению таких рисков, как: а) присутствие патогенов в сырье; б) присутствие инфекционных агентов в готовых кормах и готовых риск-сопряженных компонентах (животного происхождения); в) повторная контаминация готовых кормов в процессе производства, транспортировки и хранения [24].

3. Изолированность популяции от воздействия человеческого фактора. В мире не существует промышленных стад свиней, на 100% изолированных от человеческого фактора, связанного с техническим обслуживанием производства, начиная от инженерных вопросов и заканчивая контролем технологических процессов, в том числе ветеринарных и зоотехнических. Нужно отметить, что человеческий фактор является одним из самых трудноконтролируемых, но в то же время одним из ключевых в эффективной профилактике заноса и распространения инфекций.

Автоматизация и цифровизация в свиноводстве. Стратегия снижения воздействия человеческого фактора является наиболее наукоемкой и быстро растущей областью развивающегося менеджмента систем биозащиты. С приходом новых информационных технологий и технических возможностей данное направление получило развитие в виде целого отдельного сегмента, названного «точное животноводство» (precision farming), что широко обсуждается в научно-прикладном аспекте в сообществе практикующих свиноводов как перспектива будущего производства [28-33]. Приоритетной задачей науки на сегодня является восполнение несовершенств новых технических решений, возникающих ввиду сложности валидации технологий оценки аффективных состояний у свиней (как положительных, так и отрицательных), оцениваемых в системах управления процессами с помощью данных, получаемых с регистрирующих датчиков (тензодатчики, тепловизоры, микрофоны, фотометры, инфракрасные, радиочастотные датчики), а также снижение стоимости этих технологий [34][35].

Автоматизация и исключение влияния человеческого фактора на такие процессы, как перемещение животных, контроль пересечения грязных и чистых зон, оценка эффективности чистки, мойки и дезинфекции, контроль микроклимата, взвешивание животных, раздача кормов, наблюдение за клиническим состоянием животных (температура тела, поведение, потребление корма и воды) – это, несомненно, единственный на сегодня качественный шаг в будущее для развития систем биозащиты предприятий.

Наиболее сильное положительное влияние на производство оказывают технологические инновации. Территории РФ, где уровень технологических инноваций наиболее высок, занимают лидирующие позиции по индексу производства сельскохозяйственной продукции [36]. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации к 2030 г. планирует внедрить цифровые технологии в сельское хозяйство страны, разработать платформу для продвижения отечественной сельхозпродукции, а также запустить системы моделирования и прогнозирования («Цифровое сельское хозяйство»). Очевидно, что прорыв в этом направлении будет возможен при наличии технологии прогнозирования, позволяющей строить предиктивные модели вероятности заболеваний животных.

Иными словами, по мере накопления данных станет возможным создание базы для прогностических моделей в существующих системах свиноводства, позволяющих моделировать принятие отдельных управленческих решений и прогнозировать вероятный отклик всех связанных оцениваемых показателей системы на эти решения, снижая тем самым управленческие ошибки на этапе их разработки.

Экспертным сообществом отмечается, что основными потребителями новых технологий в российском свиноводстве является ограниченный круг из топ-50 производителей свиней. Это связано с такими факторами, препятствующими доступности широкой автоматизации и цифровизации свиноводческих хозяйств, как нехватка средств и неподготовленность кадров. Малые фермы остаются на технологическом уровне прошлого века. В российских свиноводческих хозяйствах большая доля ручного труда приходится на выполнение ветеринарных манипуляций. Автоматизация подсчета животных и удаленной диагностики здоровья мало востребована, так как требует значительного переоборудования цехов и финансовых вложений. Большинство же технологических процессов свиноводства в настоящий момент механизированы, и актуальной является задача их автоматизации. Полная автоматизация производства на умной ферме теоретически и практически возможна, но пока еще экономически невыгодна [36-38].

Основной вызов на сегодня для отечественных разработчиков, по нашему мнению, – это интеграция в единую систему управления в режиме онлайн систем разных производителей, внедренных под различные задачи (управление микроклиматом, контроль кормов, сроки охоты, оборот поголовья, инвентаризация и др.), разработка и интеграция автоматизированных систем ветеринарных манипуляций. Создание и их цифровизация проводится с экспертным консультативным участием представителей ветеринарной науки, так как это априори повлияет на совокупную биозащиту предприятий и позволит осуществлять контроль заразных болезней свиней в условиях свинокомплексов [36-38].

Повышение квалификации персонала. Теоретически эффективность устранения влияния человеческого фактора зависит от степени погруженности (осведомленности) человека в профессиональные проблемы и осознанности исполнения операций по управлению риском на местах.

Непрерывное обучение и повышение квалификации персонала, задействованного в технологических процессах, которые связаны с рисками, обусловленными человеческим фактором, влияющим на осознанное применение мер по биозащите, – эффективное решение, в том числе и как мера, дополняющая автоматизацию и цифровизацию процессов в свиноводстве. Обученный персонал, за которым сохраняется функция контроля каждой автоматизированной процедуры, – это основа внедрения автоматизации и информатизации в свиноводстве.

Повышение компетенций персонала по всей цепочке является ключевым не только для устранения барьеров на пути цифровизации, но и для снижения влияния «рекламного подхода» при выборе мер и средств профилактики болезней, когда неэффективность препаратов списывается и маскируется консультантами-продавцами аргументами о несовершенстве применяемых средств профилактики и требованиями внедрения априори невыполнимых на уровне отдельного комплекса программ искоренения болезни (отказа от вакцинации и др.).

4. Изолированность популяции от условий, при которых проявлен потенциал угроз (изменение условий). Практически на сегодня применяется использование вакцин, перезаражение животных в потоке (акклиматизация), устранение кормовых, тепловых, шумовых и поведенческих стрессов, выведение пород, устойчивых к возбудителям и стресс-факторам, изменение конструктивных особенностей / физико-химических свойств контактирующих со свиньями поверхностей и материалов (полы, станки, стены, подстилка, поилки, кормушки, кормопроводы), исключающих размножение и накопление патогенных микроорганизмов [39].

Снижение/устранение стресса. Влияние типа кормления, микроклимата в разных половозрастных группах, обсемененность помещений связывают с развитием различных уровней стресса, морфологическими и биохимическими изменениями в крови, изменением общей резистентности к стрессам и возбудителям болезней и продуктивности животных, а контроль этих показателей тождественен контролю условий проявления неблагополучного сценария [40-43]. Появление новых материалов и внедрение их в производство является продуктом междисциплинарного подхода. Контроль и управление условиями содержания и общей резистентностью позволяют снижать стресс и нивелировать воздействие патогена, однако являются высокотехнологичными, наукоемкими и, как правило, междисциплинарными для промышленного свиноводства направлениями.

Создание иммунитета. Для вакцинопрофилактики необходимо выбирать зарегистрированный и разрешенный к применению препарат исходя из генетических характеристик циркулирующего в данной местности возбудителя. Информация о генотипах штаммов вируса РРСС и распространении инфекции в стаде, например, поможет своевременно выбрать наиболее подходящую стратегию контроля заболевания в отдельном субъекте РФ или производственной системе [44][45]. Применение вакцины против КЧС и БА остается одной из наиболее действенных мер сдерживания заболеваний и соответствует современному состоянию свиноводства РФ в плане биозащиты и мер биобезопасности. Оздоровление с отказом от вакцинации без общефедеральной программы и вовлечения всех регионов и всех хозяйствующих субъектов страны, исходя из опыта других стран мира, представляется малоэффективным и, как минимум, не будет поддерживаться регионализацией территории РФ (как наиболее действенным на сегодня инструментом карантинной политики в ветеринарии РФ).

Генно-модифицированные свиньи. Наиболее эффективная из всех мер, кардинально изменяющая условия в системе свиноводства, – это редактирование генов, которое может быть использовано для создания и обеспечения устойчивости к болезням животных. Технология редактирования генов ввиду успешных опытов в здравоохранении (ВИЧ, серповидноклеточная анемия и различные виды рака) рассматривается как имеющая огромный потенциал в лечении и профилактике заболеваний у животных. Теоретически это создание генетически модифицированных свиней, не восприимчивых к АЧС или РРСС [46][47]. При любом успешном генетическом улучшении потребуется лишь некоторое время, чтобы размножить достаточное количество генетически устойчивой к вирусу популяции свиней-прародителей для удовлетворения глобального спроса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биозащита производственных систем свиноводства на сегодня является важным объектом внимания для науки и практики. Адекватность оценки и мониторинга внешних угроз является приоритетной задачей для обеспечения эффективной биозащиты свиноводческих систем. Система эпиднадзора как основа всех проводимых противоэпизоотических мероприятий и внедряемых мер должна обеспечить отрасль свиноводства и системы биозащиты предприятий в первую очередь точными, измеримыми и интерпретируемыми данными о состоянии популяции и присутствующих внешних угрозах.

Важным пробелом большинства технологических решений является зависимость от зарубежных поставок программного обеспечения для оборудования, несмотря на присутствие российских разработчиков на рынке.

На фоне отсутствия типовых технологий для свиноводства и в попытках интегрировать оборудование и программное обеспечение разных стран в единый проект устранение «рекламного подхода» (необоснованного переноса ряда цифровых технологий из скотоводства в свиноводство) также является задачей отечественных разработчиков оборудования и программного обеспечения (систем).

Повышение компетенций персонала по всей цепочке является ключевым не только для устранения барьеров на пути цифровизации, но и для снижения влияния «рекламного подхода» при выборе мер и средств профилактики болезней, когда неэффективность навязанных препаратов списывается и маскируется консультантами-продавцами аргументами о несовершенстве применяемых средств профилактики и требованиями внедрения априори невыполнимых на уровне отдельного комплекса программ искоренения болезни, отказа от вакцинации и др.

Автоматизация и цифровизация процессов в свиноводстве, создание и внедрение в производство генетически модифицированных свиней, не восприимчивых к наиболее значимым патогенам (вирусам АЧС, КЧС, РРСС), дальнейшие исследования и внедрение комплексных технологичных решений по санитарии кормов представляются на сегодня эволюционно значимыми путями, которые позволят и дальше интенсифицировать свиноводство и будут способствовать развитию систем мониторинга производственных данных, систем контроля болезней свиней и снизят влияние ошибок ручного управления.