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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 level 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 bones of affected calves gave the disease the popular 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 Bacteroides 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 CI-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, applied 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 Streptomyces, 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 possibly be an important determinant factor for the onset and development 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 that this 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 microflora of the once undisturbed virgin soil has been reached again and that the number of antibiotic producing actinomycetes has been anew reduced. By this reasoning and all 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 CI-prone areas, following fresh cultivation after many years. The infectious nature of CI is confirmed by trials 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 CI-periodontitis.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 freqüente 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 sacarolí-tico 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 conseqüência 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 tornar-se 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 conseqüência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da CI-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.

Submitted by Vitor Silverio Rodrigues (vitorsrodrigues@reitoria.unesp.br) on 2014-05-27T11:18:14Z No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-05-27T14:38:51Z : No. of bitstreams: 1 2-s2.0-0031322976.pdf: 171624 bytes, checksum: 1afaafd9c0055082075b1c60c340a636 (MD5) Made available in DSpace on 2014-05-27T11:18:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1997-07-01 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) In vitro- and in vivo-assays were conducted, to study the possible role of streptomycin-and 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 Cl, 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. Embrapa-CNPAB Projecto Saúde Animal Embrapa UFRRJ, Km 47, Seropedica, Rio de Janeiro 23851-970 Inst. F. Bakteriol. und Immunologie Fachbereich Veterinärmedizin Justus-Liebig-Univ. Giessen, Frankfurter Str. 107, D-35392 Giessen Embrapa-CNPAB PSA, Km 47, Seropedica, Rio de Janeiro 23851-970 Bolsista CNPq DAPSA Unesp-Araçatuba, Caixa Postal 533, Araçatuba, SP 16015-050 DAPSA Unesp-Araçatuba, Caixa Postal 533, Araçatuba, SP 16015-050

Uma versão condensada em português de um artigo de revisão sobre a periodontite da "cara inchada" dos bovinos, publicado em inglês, está apresentada com algumas informações adicionais. A doença foi responsável por grandes perdas de bovinos jovens, principalmente nas décadas de 1970 e l980 no Brazil Central. Em face da periodontite progressiva e a perdas de dentes, os animais não podem se alimentar convenientemente, tornam-se emaciados e podem morrer. A doença foi tida como uma deficiência ou desequilíbrio mineral. Mas as pesquisas de campo e de laboratório, realizadas durante 30 anos, mostraram que trata-se de doença infecciosa multifatorial a ser definida como Periodontite Epizoótica Bovina. Chegou-se à conclusão que os fatores principais para o seu desenvolvimento são: (1) a idade dos bovinos na fase de erupção dos dentes premolares e molares; (2) a presença de bactérias do grupo Bacteroides spp nos espaços subgengivais; e (3) a ingestão com a forragem de concentrações subinibitórias de antibióticos, sobretudo de estreptomicina, produzidos por actinomicetos cujo número é aumentado em solos virgens recém-cultivados na formação de pastagens após a derrubada da mata ou da vegetação de Cerrado; isto leva a um aumento da aderência dos bacteróides ao epitélio gengival e à destruição dos tecidos peridentários. Hoje em dia, a doença perdeu a sua importância e praticamente desapareceu, porque a microbiota do solo entrou novamente em equilíbrio e a abertura de grandes áreas virgens para a pecuária cessou. Porém, novos surtos podem ocorrer em áreas anteriormente positivas para a doença quando, na reforma de pastagens ou capineiras, houver um novo desequilíbrio da microbiota do solo. Outros antibióticos, como a espiramicina e virginiamicina, administrados por via oral ou adicionado a misturas minerais, podem controlar a periodontite. A condensed version in Portuguese of an extensive review on "cara inchada"-periodontitis of cattle, published in English, is presented with some additional information. This disease was responsible for severe losses of young cattle especially in the 1970's and 1980's in central Brazil. Due to the progressive periodontitis and the loss of teeth, the animals cannot eat properly, loose condition and may die. This was believed to be due to mineral deficiency or imbalance. However, field and laboratory observations and experiments over 30 years showed that it is a multifactorial infectious disease which can be defined as Bovine Epizootic Periodontitis. It was concluded that there are three main factors required for its development: (1) Cattle affected are at the age when premolar and molar teeth erupt; (2) bacteria of the Bacteroides group are present in the subgingival spaces; (3) the ingestion with the forage of subinibitory concentrations of antibiotics, mainly streptomycin, produced by the large increase in the number of actinomycetes found in soils from pastures sown after recently cleared forest; this leads to an increased adherence of Bacteroides spp to the gingival epithelium and to the progressive destruction of the periodontal tissues. Nowadays, the disease has practically disappeared, because the disturbed soil microflora has reached the new equilibrium, and the occupation of virgin land for cattle raising has almost ceased. New outbreaks may occur with former problem-pastures when these are freshly cultivated as this again leads to a disequilibrium of the soil microflora and to increased antibiotic production. Other antibiotics such as spiramycin and virginiamycin, administered orally or added to a mineral supplement, can control the disease.

Submitted by Guilherme Lemeszenski (guilherme@nead.unesp.br) on 2013-08-22T18:50:37Z No. of bitstreams: 1 S0100-736X2000000200001.pdf: 1034143 bytes, checksum: 32b63a35c7cd647f4eb627fa920cdadd (MD5) Made available in DSpace on 2013-08-22T18:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 S0100-736X2000000200001.pdf: 1034143 bytes, checksum: 32b63a35c7cd647f4eb627fa920cdadd (MD5) Previous issue date: 2000-06-01 Made available in DSpace on 2013-09-30T19:41:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 S0100-736X2000000200001.pdf: 1034143 bytes, checksum: 32b63a35c7cd647f4eb627fa920cdadd (MD5) S0100-736X2000000200001.pdf.txt: 97452 bytes, checksum: 2b9dcececb4158562a06df3c70b78d56 (MD5) Previous issue date: 2000-06-01 Submitted by Vitor Silverio Rodrigues (vitorsrodrigues@reitoria.unesp.br) on 2014-05-20T15:11:01Z No. of bitstreams: 2 S0100-736X2000000200001.pdf: 1034143 bytes, checksum: 32b63a35c7cd647f4eb627fa920cdadd (MD5) S0100-736X2000000200001.pdf.txt: 97452 bytes, checksum: 2b9dcececb4158562a06df3c70b78d56 (MD5) Made available in DSpace on 2014-05-20T15:11:01Z (GMT). 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O freqüente 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 sacarolí-tico 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 conseqüência 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 tornar-se 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 conseqüência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da CI-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. 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 level 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 bones of affected calves gave the disease the popular 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 Bacteroides 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 CI-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, applied 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 Streptomyces, 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 possibly be an important determinant factor for the onset and development 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 that this 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 microflora of the once undisturbed virgin soil has been reached again and that the number of antibiotic producing actinomycetes has been anew reduced. By this reasoning and all 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 CI-prone areas, following fresh cultivation after many years. The infectious nature of CI is confirmed by trials 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 CI-periodontitis. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) CNPAB Projeto Sanidade Animal Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Universidade Estadual Paulista Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Justus-Liebig-Universität Fakultät für Veterinärmedizin Universidade Estadual Paulista

Observações sobre a epizootiologia da "cara inchada" dos bovinos (CI) indicam que animais clinicamente positivos se recuperam espontâneamente quando transferidos para área indene. No presente estudo, 13 bovinos com lesões peridentárias progressivas da "cara inchada" foram transferidos para área indene com a finalidade de se verificar a evolução clínica da doença e a composição da microbiota da bolsa peridentária em duas situações distintas: (1) nas lesões progressivas e (2) quando da recuperação clínica. O estudo bacteriológico semi-quantitativo e qualitativo foi realizado tendo como referência a percentagem de Bacteroides pigmentados de negro presentes nos cultivos. Nas lesões progressivas a percentagem média destes microrganismos foi de 71,3%. Após 4 a 7 meses da transferência os animais se recuperaram espontaneamente, observando-se uma melhora na condição nutricional, desaparecimento do abaulamento facial e do odor fétido bucal e cicatrização com epitelização das lesões peridentárias. Na avaliação da composição da micro-biota das bolsas peridentárias dos bezerros quando clinicamente recuperados, este mesmo grupo de micorganismos representou em média 1,7%. Os resultados revelaram a ocorrência de uma predominância de Bacteroides pigmentados de negro nas lesões peridentárias progressivas da "cara inchada"e sua remissão quantitativa percentual após a recuperação clínica dos animais, consubstanciando as evidências de sua natureza infecciosa primária. Observations on the epizootiology of "cara inchada" in cattle (CI) indicated that animals affected by the disease recover spontaneously when they are transferred from the CI-prone area to CI-free pastures. In the presente study 13 young bovines with actively progressing periodontal CI-lesions were transferred to a CI-free area, in order to investigate the clinical course of the disease and the composition of the microflora in the periodontal lesions in two distinct situations: (1) in the actively progressing lesions, and (2) in the healed periodontal pouches of clinically recovered animals. The semi-quantitative and qualitative bacteriological study was undertaken in regard to the percentage of black-pigmented Bacteroides in cultures. In the actively progressing lesions of the 13 CI-diseased bovines the percentage of these bacteria was 71.3% in average. The evaluation of the composition of the microflora in the healed periodontal pouches of the clinically recovered bovines showed that bacteria of the black-pigmented Bacteroides group existed only at an average of 1.7%. The results of this investigation give further support for the infectious nature of the CI-periodontitis and the primary involvement of these bacteria.

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. 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.