Genetic diversity and virulence genes in Streptococcus uberis strains isolated from bovine mastitis / Diversidade genética e genes de virulência em amostras de Streptococcus uberis isolados de mastite bovina

ABSTRACT

Mastitis is one of the most common and costly infectious diseases in dairy cattle worldwide. This is a multifactorial illness caused by different microorganisms, including virus, yeasts, algae, parasites, and several species of bacteria. Among these bacteria, Streptococcus uberis is an important environmental pathogen that is responsible for a large range of clinical and subclinical mammary infections, especially in intensively managed herds. Despite the increasing importance of this pathogen in the etiology of bovine mastitis, data on its virulence and diversity in Brazilian dairy herds are scarce. The aims of the present study were to investigate the virulence characteristics of S. uberis isolated from bovine mastitis and to assess the molecular epidemiology of the Brazilian isolates using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). In this work, 46 strains of S. uberis isolated from bovine mastitis from 26 Brazilian dairy herds were evaluated regarding their genetic diversity by PFGE using with the SmaI enzyme. Additionally, the presence of the virulence genes skc and pauA, which encode plasminogen activators, and the gene sua, which encodes an adhesion molecule in mammary epithelial cells, were assessed by PCR. Our results showed a high genetic diversity in the population, displaying many different patterns in the PFGE analysis. A high proportion of strains was positive for virulence genes in the sampled population(sua [100%], pauA [91%], and skc [91%]). The high frequency of skc, pauA, and sua genes amongthe studied strains suggests the importance of these virulence factors, possibly helping S. uberis in thecolonization of the bovine mammary gland. Surveys of the genetic and molecular characteristics of thispathogen can improve our knowledge of bacterial activity and identify molecules that have roles in theestablishment of the infection. This might help in the development of more effective measures to controland prevent bovine mastitis.

RESUMO

A mastite é uma das doenças infecciosas mais onerosas em bovinos leiteiros em todos os continentes. Trata-se de uma doença de cunho multifatoral causada por diferentes microrganismos, incluindo vírus, leveduras, algas, parasitas e várias espécies de bactérias. Entre as bactérias, Streptococcus uberis destaca-se como um importante agente ambiental, responsável por uma grande variedade de infecções clínicas e subclínicas da glândula mamária, especialmente em sistemas de produção intensivos. Apesar da crescente importância de S. uberis na etiologia da mastite bovina, existem poucos estudos sobre a diversidade populacional e fatores de virulência deste patógeno em rebanhos leiteiros brasileiros.Os objetivos do presente estudo foram investigar as características de virulência e a epidemiologia molecular de S. uberis isolados de mastite bovina em rebanhos brasileiros, utilizando-se a PCR e a eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). Para tal, 46 amostras de S. uberis isoladas de mastite bovina em 26 rebanhos leiteiros de uma mesma mesorregião brasileira foram avaliadas quanto à diversidade populacional por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE), utilizando-se a enzima Smal. Além disso, foi realizada PCR para detectar os genes de virulência pauA e skc, que codificam ativadores de plasminogênio, e do gene sua, que codifica uma proteína de adesão às celulas epiteliais da glândula mamária. Nossosresultados mostraram uma alta diversidade genética na população estudada, com vários padrões dePFGE, e uma elevada frequência dos genes de virulência pesquisados sua (100%), pauA (91%) e skc(91%). A alta frequência dos genes skc, pauA e sua sugere a importância destes fatores de virulênciapara S. uberis na colonização da glândula mamária bovina. Estudos moleculares e genéticos sobre esteagente podem contribuir muito para melhorar o conhecimento sobre a patogenia, permitindo identificarmoléculas que tenham papel relevante no estabelecimento da infecção, fornecendo...