Genetic diversity and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis in Minas Gerais, Brazil / Diversidade genética e susceptibilidade a antimicrobianos em Staphylococcus aureus isoladas de mastite bovina em Minas Gerais, Brasil

ABSTRACT: This study evaluated the genetic diversity and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus isolates from dairy cows in Minas Gerais, Brazil. Thirty-seven isolates from five municipalities (8 herds) were genotyped using multi-locus sequence typing (MLST) and susceptibility to 12 antimicrobial agents was tested using the disk diffusion method. High resistance rates for penicillin [75.68% (28/37)], ampicillin [70.27% (26/37)], and tetracycline [70.27% (26/37)] were detected. Multidrug resistance was observed in seven [18.92% (7/37)] isolates, and two were suggestive of Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Among the 37 isolates, 33 novel sequence types (ST) and two known STs (ST126 and ST746) were identified in MLST. The clonal complexes more frequently observed were: CC97 [78.38%; (29/37)], CC1 [8.11%; (3/37)] and CC5 [5.40%; (2/37)]. Minimum‐spanning tree (MST) analysis according to data from municipalities, herds, and resistance patterns for all isolates did not show any clustering pattern. However, the MST comparing all Brazilian S. aureus isolates deposited in the PubMLST database and from this study depicted an association between the genotype and strain origin (clinical sample). Isolates from this study that belong to CC97 were close to database isolates from milk and dairy products, while those that belong to CC1 and CC5 were close to database isolates from human sources and the environment of dairy farms or industries. In conclusion, our results showed a high rate of resistance to penicillins and tetracyclines and great genetic diversity among the S. aureus isolates from bovine mastitis genotyped in the present study.

RESUMO: Este estudo teve como objetivo avaliar a diversidade genética e a suscetibilidade a antimicrobianos de cepas de Staphylococcus aureus isoladas de vacas leiteiras em Minas Gerais, Brasil. Trinta e sete cepas provenientes de cinco municípios (oito rebanhos) foram genotipadas usando a técnica multi-locus sequence typing (MLST) e a suscetibilidade a 12 antimicrobianos foi avaliada pelo método de difusão em disco. Foram detectadas altas taxas de resistência para penicilina [75,68% (28/37)], ampicilina [70,27% (26/37)] e tetraciclina [70,27% (26/37)] entre os isolados. A multirresistência foi observada em sete [18,92% (7/37)] isolados e dois foram classificados como sugestivos de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA). Entre os 37 isolados, 33 novos sequence types (ST) e dois STs conhecidos (ST126 e ST746) foram identificados pelo MLST. Os complexos clonais mais frequentemente observados foram: CC97 [78,38%; (29/37)], CC1 [8,11%; (3/37)] e CC5 [5,40%; (2/37)]. Foi construída uma minimum‐spanning tree (MSTs) com todos isolados estudados e esta não mostrou padrão de agrupamento quando comparada com dados epidemiológicos como municípios e rebanho, do qual foi isolado, e perfis de resistência a antimicrobianos. Uma segunda MST foi construída comparando os isolados deste estudo e todas as cepas de S. aureus depositadas no banco de dados PubMLST provenientes do Brasil, que mostrou associação entre o genótipo, STs e a origem da cepa. Foi possível observar entre os isolados do estudo que, aqueles que pertenciam ao CC97, eram geneticamente mais próximos das cepas depositadas no PubMLST isoladas de leite e de produtos lácteos, enquanto aqueles que pertenciam aos CC1 e CC5 estavam mais próximos a cepas isoladas de humanos ou do ambiente de fazendas e indústrias de laticínios. Em conclusão, nossos resultados mostraram um alto índice de resistência às penicilinas e tetraciclinas e grande diversidade genética entre as cepas de S. aureus isoladas de casos de mastite bovina.

Genetic diversity and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis in Minas Gerais, Brazil / Diversidade genética e susceptibilidade a antimicrobianos em Staphylococcus aureus isoladas de mastite bovina em Minas Gerais, Brasil

This study evaluated the genetic diversity and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus isolates from dairy cows in Minas Gerais, Brazil. Thirty-seven isolates from five municipalities (8 herds) were genotyped using multi-locus sequence typing (MLST) and susceptibility to 12 antimicrobial agents was tested using the disk diffusion method. High resistance rates for penicillin [75.68% (28/37)], ampicillin [70.27% (26/37)], and tetracycline [70.27% (26/37)] were detected. Multidrug resistance was observed in seven [18.92% (7/37)] isolates, and two were suggestive of Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Among the 37 isolates, 33 novel sequence types (ST) and two known STs (ST126 and ST746) were identified in MLST. The clonal complexes more frequently observed were: CC97 [78.38%; (29/37)], CC1 [8.11%; (3/37)] and CC5 [5.40%; (2/37)]. Minimum­spanning tree (MST) analysis according to data from municipalities, herds, and resistance patterns for all isolates did not show any clustering pattern. However, the MST comparing all Brazilian S. aureus isolates deposited in the PubMLST database and from this study depicted an association between the genotype and strain origin (clinical sample). Isolates from this study that belong to CC97 were close to database isolates from milk and dairy products, while those that belong to CC1 and CC5 were close to database isolates from human sources and the environment of dairy farms or industries. In conclusion, our results showed a high rate of resistance to penicillins and tetracyclines and great genetic diversity among the S. aureus isolates from bovine mastitis genotyped in the present study.

Este estudo teve como objetivo avaliar a diversidade genética e a suscetibilidade a antimicrobianos de cepas de Staphylococcus aureus isoladas de vacas leiteiras em Minas Gerais, Brasil. Trinta e sete cepas provenientes de cinco municípios (oito rebanhos) foram genotipadas usando a técnica multi-locus sequence typing (MLST) e a suscetibilidade a 12 antimicrobianos foi avaliada pelo método de difusão em disco. Foram detectadas altas taxas de resistência para penicilina [75,68% (28/37)], ampicilina [70,27% (26/37)] e tetraciclina [70,27% (26/37)] entre os isolados. A multirresistência foi observada em sete [18,92% (7/37)] isolados e dois foram classificados como sugestivos de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA). Entre os 37 isolados, 33 novos sequence types (ST) e dois STs conhecidos (ST126 e ST746) foram identificados pelo MLST. Os complexos clonais mais frequentemente observados foram: CC97 [78,38%; (29/37)], CC1 [8,11%; (3/37)] e CC5 [5,40%; (2/37)]. Foi construída uma minimum­spanning tree (MSTs) com todos isolados estudados e esta não mostrou padrão de agrupamento quando comparada com dados epidemiológicos como municípios e rebanho, do qual foi isolado, e perfis de resistência a antimicrobianos. Uma segunda MST foi construída comparando os isolados deste estudo e todas as cepas de S. aureus depositadas no banco de dados PubMLST provenientes do Brasil, que mostrou associação entre o genótipo, STs e a origem da cepa. Foi possível observar entre os isolados do estudo que, aqueles que pertenciam ao CC97, eram geneticamente mais próximos das cepas depositadas no PubMLST isoladas de leite e de produtos lácteos, enquanto aqueles que pertenciam aos CC1 e CC5 estavam mais próximos a cepas isoladas de humanos ou do ambiente de fazendas e indústrias de laticínios. Em conclusão, nossos resultados mostraram um alto índice de resistência às penicilinas e tetraciclinas e grande diversidade genética entre as cepas de S. aureus isoladas de casos de mastite bovina.

Quality and safety of milk and dairy products / ptos

Milk quality is defined on the basis of its composition and hygiene. The somatic cell count (SCC) is the main indicator of milk quality and the limit of 400,000 cells per milliliter of milk is adopted in the international market. The SCC indicates the mastitis situation in herds, making control of this disease a major challenge for producers. High somatic cell and bacteria counts in raw milk adversely affect cheese yield and the quality, shelf life and sensory characteristics of processed milk and dairy products. Food pathogens can be found in raw milk, and in processed milk and dairy products as a result of post-processing contamination. The presence of chemical residues, notably antibiotics, may affect the manufacture of fermented products and the health of consumers. Prudent use of these drugs is an issue for dairy farmers. It is recommended, therefore, the adoption of good dairy practice programs, both in primary production and in processing plants. Consumers are aware of all these aspects. Ignoring these facts could jeopardize the sectors survival.

A qualidade do leite é definida com base na sua composição e higiene. A contagem de células somáticas (CCS) é o principal indicador de qualidade e o limite usado no mercado internacional é de 400.000 células por mililitro de leite. A CCS indica a situação de mastite nos rebanhos. O controle dessa doença é um dos maiores desafios para os produtores de leite. Alta CCS e alta contagem de bactérias no leite cru interferem com o rendimento de queijos e a qualidade, a vida de prateleira e as características sensoriais do leite e seus derivados. Patógenos alimentares podem contaminar o leite cru e até o leite industrializado, como consequência da contaminação durante e após o processamento. A presença de resíduos de substâncias químics, notadamente os antimicrobianos, pode afetar a manufatura de produtos fermentados e a saúde dos consumidores. Isso torna imperativo o uso prudente dessas drogas pelos produtores de leite. É importante, portanto, a adoção de programas de boas práticas, tanto na produção primária quanto na indústria. Os consumidores estão atentos para todos esses aspectos. Ignorar esses fatos pode colocar em risco a sobrevivência do setor.

Quality and safety of milk and dairy products / ptos

Milk quality is defined on the basis of its composition and hygiene. The somatic cell count (SCC) is the main indicator of milk quality and the limit of 400,000 cells per milliliter of milk is adopted in the international market. The SCC indicates the mastitis situation in herds, making control of this disease a major challenge for producers. High somatic cell and bacteria counts in raw milk adversely affect cheese yield and the quality, shelf life and sensory characteristics of processed milk and dairy products. Food pathogens can be found in raw milk, and in processed milk and dairy products as a result of post-processing contamination. The presence of chemical residues, notably antibiotics, may affect the manufacture of fermented products and the health of consumers. Prudent use of these drugs is an issue for dairy farmers. It is recommended, therefore, the adoption of good dairy practice programs, both in primary production and in processing plants. Consumers are aware of all these aspects. Ignoring these facts could jeopardize the sectors survival.(AU)

A qualidade do leite é definida com base na sua composição e higiene. A contagem de células somáticas (CCS) é o principal indicador de qualidade e o limite usado no mercado internacional é de 400.000 células por mililitro de leite. A CCS indica a situação de mastite nos rebanhos. O controle dessa doença é um dos maiores desafios para os produtores de leite. Alta CCS e alta contagem de bactérias no leite cru interferem com o rendimento de queijos e a qualidade, a vida de prateleira e as características sensoriais do leite e seus derivados. Patógenos alimentares podem contaminar o leite cru e até o leite industrializado, como consequência da contaminação durante e após o processamento. A presença de resíduos de substâncias químics, notadamente os antimicrobianos, pode afetar a manufatura de produtos fermentados e a saúde dos consumidores. Isso torna imperativo o uso prudente dessas drogas pelos produtores de leite. É importante, portanto, a adoção de programas de boas práticas, tanto na produção primária quanto na indústria. Os consumidores estão atentos para todos esses aspectos. Ignorar esses fatos pode colocar em risco a sobrevivência do setor.(AU)