Short communication: Diversity of species and transmission of antimicrobial resistance among Staphylococcus spp. isolated from goat milk.

The increasing production of goat milk and its derivatives is affected by the occurrence of intramammary infections, which are highly associated with the presence of Staphylococcus species, including some with zoonotic potential. Staphylococci in general can exchange mobile genetic elements, a process that may be facilitated by the isolate's capacity of forming biofilms. In this study we identified, to the species level, Staphylococcus isolated from goat milk samples by MALDI-TOF and confirmed the identification by sequencing housekeeping genes (rrs and tuf). Eight species were identified, more than half being either Staphylococcus epidermidis or Staphylococcus lugdunensis. The isolates were shown by pulsed-field gel electrophoresis to be genetically diverse between the studied herds. Resistance to ampicillin and penicillin was widespread, and 2 Staph. epidermidis isolates contained the methicillin-resistance gene mecA. Most of the isolates that were resistant to at least 1 of the 13 antimicrobials tested harbored plasmids, one of which was demonstrated to be conjugative, being transferred from a Staph. epidermidis to a Staphylococcus aureus strain. Biofilm formation was observed in almost every isolate, which may contribute to their capacity of exchanging antimicrobial resistance genes in addition to acting as a physical barrier to the access of drugs. Our results showed that antimicrobial resistance among goat staphylococci may be emerging in a process facilitated by the exchange of mobile genetic elements between the bacteria and the establishment of biofilms, which calls for careful monitoring and more effective control therapies.

Antimicrobial resistance profiles of Staphylococcus aureus clusters on small dairy farms in southern Brazil / Perfil de resistência a antimicrobianos de grupos clonais de Staphylococcus aureus isolados de pequenas propriedades leiteiras do sul do Brasil

In intensive dairy farming, persistent intramammary infection has been associated with specific Staphylococcus (S.) aureus strains, and these strains may be resistant to antimicrobials. The objective of this study was to evaluate the antimicrobial resistance phenotypes of S. aureus isolates and to assess the distribution and the persistence of clonal groups in small dairy herds of southern Brazil. Milk samples were collected from all lactating cows from 21 dairy farms over a two-year period, totaling 1,060 samples. S. aureus isolates were tested for susceptibility to thirteen antimicrobials using the disk diffusion method. The total DNA of the isolates was subjected to SmaI digestion followed by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). Banding patterns differing by ≤4 bands were considered members of a single PFGE cluster. The frequency of S. aureus isolation ranged from 3.45% to 70.59% among the 17 S. aureus-positive herds. Most S. aureus isolates (87.1%) were susceptible to all antimicrobials; resistance to penicillin (18.2%) was the most frequently observed. The 122 isolates subjected to macrorestriction analysis were classified into 30 PFGE-clusters. Among them, only 10 clusters were intermittent or persistent over the two-year period. The majority (93.6%) of isolates belonging to persistent and intermittent clusters were susceptible to all tested antimicrobials. S. aureus intramammary colonization in small dairy farms of southern Brazil is most frequently caused by sporadic PFGE clusters, although some persistent clusters can arise over time. Both sporadic and persistent isolates were highly susceptible to antimicrobials.(AU)

A infecção intramamária persistente em bovinos leiteiros tem sido associada com estirpes de Staphylococcus (S.) aureus específicos, os quais podem ser resistentes a antimicrobianos. Os objetivos deste estudo foram avaliar os fenótipos de resistência aos antimicrobianos de isolados de S. aureus e a distribuição e persistência de grupos clonais em pequenos rebanhos leiteiros do sul do Brasil. As amostras de leite foram coletadas de todas as vacas em lactação de 21 propriedades leiteiras, ao longo de um período de dois anos, perfazendo um total de 1.060 amostras. Isolados de S. aureus foram testados quanto à resistência frente a treze antimicrobianos, pelo método de disco-difusão. O DNA total dos isolados foi clivado com a enzima Smal e submetido a eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). Padrões de bandas diferentes por ≤4 bandas foram considerados como pertencentes ao mesmo grupo clonal. A freqüência de S. aureus variou de 3,45% até 70,59%, entre os 17 rebanhos com isolamento positivo de S. aureus. A maioria dos isolados de S. aureus (87,1%) foi suscetível a todos os antimicrobianos; resistência à penicilina (18,2%) foi a mais freqüentemente observada. Os 122 isolados submetidos à análise de macrorestrição foram classificados em 30 grupos clonais de PFGE. Entre eles, apenas dez grupos clonais foram intermitentes ou persistentes ao longo do período de dois anos. A maioria (93,6%) dos isolados pertencentes a grupos clonais persistentes e intermitentes foram suscetíveis a todos os antimicrobianos testados. Concluiu-se que a colonização intramamária em bovinos de pequenas propriedades leiteiras do Sul do Brasil é mais frequentemente causada por grupos clonais esporádicos de S. aureus, embora alguns grupos clonais persistentes possam ocorrer ao longo do tempo. Em ambos os grupos clonais os isolados foram majoritariamente suscetíveis a antimicrobianos.(AU)

Somatic cell count and mastitis pathogen detection in composite and single or duplicate quarter milk samples / Contagem de células somáticas e detecção de patógenos causadores de mastite em amostras de leite compostas e individuais simples ou em duplicata

The most acceptable criteria for diagnosing bovine intramammary infections include results of bacteriological culture and measures of inflammation. Therefore, information on the diagnostic characteristics of the procedures used to identify infected quarters is required. Thus, this study was designed to evaluate a set of criteria to classify the infectious status of an udder at the quarter (single and duplicate milk samples) and cow (composite milk sample) levels, and to compare the infectious status with somatic cell counts (SCCs) of the samples. Here, the SCC thresholds determined by receiver operating characteristic curve analysis had a higher Youden index using mammary quarter duplicate milk samples as the gold standard for testing compared with single quarter and composite milk samples, especially for samples for which at least one of the duplicates was microbiologically positive, regardless of the mastitis pathogen isolated. The kappa coefficient for bacteriological results of the single quarter milk samples (single S1 and S2) was 0.85±0.019, indicating that single quarter milk sampling can be useful in mastitis control programs. Therefore, the use of composite milk samples to detect mastitis pathogens may be limited to the detection of major pathogens, given their predictive values. Thus, our findings suggest that the milk SCCs and microbiological examinations, although regarded as the most reliable indicators of ongoing mastitis, should be used in an integrated manner in mastitis control programs. Furthermore, the accuracy of single, duplicate and composite microbiological analyses to diagnosis mastitis should be considered for its implications in mastitis control strategies.(AU)

Os critérios mais aceitáveis para o diagnóstico das infecções intramamárias em bovinos incluem tanto os resultados da cultura bacteriológica e dos indicadores de inflamação. Portanto, a informação sobre os procedimentos mais adequados a serem utilizados para identificação dos quartos infectados é necessária. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar um conjunto de critérios para identificação da infecção intramamária em bovinos pelo exame microbiológico (amostras individuais de leite simples ou em duplicata, e amostras de leite compostas), e comparar o isolamento do patógeno nas amostras de leite coletadas por distintos critérios com a contagem de células somáticas (CCS). Os valores de corte da CCS determinados pela curva de característica de operação do receptor demonstraram que a coleta de amostras de leite em duplicata apresentou o maior valor do índice de Youden, especialmente quando considerou-se o quarto mamário infectado se pelo menos uma das amostras de leite da duplicata apresentou resultado bacteriológico positivo independentemente do patógeno isolado. O coeficiente kappa dos resultados do exame microbiológico das amostras de leite individuais (amostra simples S1 e S2) foi de 0,85±0,019, indicando que a coleta de amostras de leite individual, ou seja, a coleta de uma amostra de leite por quarto mamário, pode ser utilizada nos programas de controle de mastite. Por outro lado, a coleta de amostras de leite compostas para detectar patógenos causadores de mastite deve ser limitada à detecção dos patógenos principais, considerando os valores preditivos encontrados no presente estudo. Portanto, os resultados do presente estudo indicam que a CCS e o exame microbiológico do leite, embora considerados como os critérios mais aceitos para o diagnóstico da mastite, devem ser utilizados de forma integrada em programas de controle de mastite. Além disto, os critérios de coleta de amostras de leite para o diagnóstico da mastite pelo exame microbiológico e seus valores preditivos devem ser considerados nos programas de controle de mastite.(AU)

Partial budget analysis of prepartum antimicrobial therapy and Escherichia coli J5 vaccination of dairy heifers and their effect on milk production and milk quality parameters / Análise econômica da terapia antimicrobiana no pré-parto e da vacinação com Escherichia coli J5 em novilhas leiteiras e seu efeito sobre a produção e qualidade de leite

This study aimed to determine whether prepartum antimicrobial and/or Escherichia coli J5 vaccination in dairy heifers influence the milk production, milk quality, and estimate their economic benefit. Thus, 33 dairy heifers were enrolled in four groups using a split-splot design. Groups were: (G1) prepartum antimicrobial infusion and vaccination with an E. coli J5 bacterin, (G2) prepartum antimicrobial infusion, (G3) vaccination with an E. coli J5 bacterin, and (G4) control heifers. Composite milk samples for somatic cell count, total bacteria count and milk composition were collected 15 days after calving and every 15 days until the end of the experiment. Bacteriological analysis was carried out at the end of study. The milk production and the incidence of clinical cases of mastitis, as well as the costs associated with them were recorded. The results demonstrate a reduction on clinical mastitis rates by preventive strategies, which implicated in lower volume of discarded milk (0.99, 1.01, 1.04 and 3.98% for G1, G2, G3 and G4, respectively) and higher economic benefit. Thus, in well-managed dairy herds the prevention of heifer mastitis by vaccination or antimicrobial therapy can reduce the amount of antimicrobials needed to treat clinical mastitis cases and the days of discarded milk.

O presente estudo objetivou realizar uma análise econômica do tratamento antimicrobiano no pré-parto e/ou da vacinação com Escherihia coli J5 em novilhas leiteiras, e seu efeito sobre a produção e qualidade de leite. Portanto, utilizou-se o delineamento split-splot em esquema fatorial, no qual 33 novilhas da raça Holandesa foram divididas aleatoriamente em quatro grupos: (G1) antimicroianoterapia no pré-parto e vacinação com E. coli J5, (G2) antimicrobianoterapia no pré-parto, (G3) vacinação com E. coli J5 e (G4) controle. Amostras compostas de leite foram coletadas para contagem de células somáticas, contagem bacteriana total e composição do leite 15 dias após o parto, e a cada 15 dias até o término do experimento. A análise bacteriológica do leite foi realizada ao término do experimento. A produção de leite e a incidência dos casos clínicos de mastite, assim como, os custos associados à antimicrobianoterapia no pré-parto e/ou vacinação com E. coli J5 foram registrados. Os resultados demonstraram redução dos casos clínicos de mastite com a implementação das medidas preventivas resultando no menor volume de leite descartado (0,99, 1,01, 1,04 e 3,98% para os animais dos grupos G1, G2, G3 e G4, respectivemente) e maior benefício econômico. Desta forma, em rebanhos bem manejados, a implementação da antimicrobianoterapia no pré-parto e vacinação com E. coli J5 e novilhas pode reduzir a quantidade de antimicrobianos necessário para o tratamento de casos de mastite clínica durante a lactação, resultando em menor número de dias em que o leite é descartado.

Staphylococcus aureus of bovine origin: genetic diversity, prevalence and the expression of adhesin-encoding genes.

Staphylococcus aureus is a well-armed pathogen that is a leading cause of bovine mastitis. Attempts to define a set of bacterial proteins that are crucial for infection have failed. The identification of these proteins is important to define biomarkers that can be used for diagnostic purposes and to identify potential vaccine targets. In this study, seven genes that encode virulence factors were analyzed in 85 bacterial isolates that were derived from animals with bovine mastitis. The clfB, spa, sdrCDE and fnBP genes were detected in 91.8%, 85.9%, 85.9% and 63.5% of the isolates, respectively. At least one gene was present in all of the strains, while the most prevalent combination was clfB and sdrCDE (82.4%). The genetic diversity of the isolates was high and allowed for clustering into more than 40 groups, with each group containing bacteria collected from different locations. The gene expression of the four most prevalent adhesins was examined in nine genetically distinct strains. No common pattern of expression was observed for the genes, suggesting that the capacity of S. aureus to cause infection may rely on differential expression of the virulence factors in different isolates. Our results conclude that using only one antigen is unlikely to provide effective protection against bovine mastitis and suggest that a combination of at least three adhesins may be more suitable for developing preventive therapies. We also conclude that the characterization of isolates distributed worldwide is necessary to improve our understanding of pathogenesis in the natural populations of S. aureus.

Phenotypic and molecular characteristics of Streptococcus agalactiae isolates recovered from milk of dairy cows in Brazil.

Information on the characteristics of Streptococcus agalactiae obtained from bovine sources in Brazil is still very limited. The aim of this study was to assess the phenotypic and genotypic diversity among S. agalactiae isolates from milk of dairy cows presenting clinical or subclinical mastitis in the southeast region of Brazil. Phenotypic characterization was based on physiological and serological tests. Antimicrobial susceptibility tests were carried out by the disk method. Genetic diversity was evaluated by using random amplified polymorphic DNA-PCR (RAPD-PCR) (by using the primer 1254) and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) (by using SmaI as the restriction enzyme) and by PCRs for detection of genes associated with resistance to erythromycin and tetracycline as well as PCRs for detection of genes coding for cell surface-associated proteins. According to the results of physiologic tests, 45 (52.9%) isolates showed beta-hemolysis and 44 (51.7%) were susceptible to bacitracin. Fourteen different biotypes were detected. The two most frequent biotypes comprised strains that were non-beta-hemolytic; fermented galactose, lactose, and salicin; produced protease; and were negative for DNase production. Serotype III was predominant (66 isolates [77.6%]), followed by serotypes II, Ia, Ib, and VI. Resistance to tetracycline and erythromycin was found in 38 (44.7%) and 9 (10.5%) isolates, respectively, with tet(O) (31.7%) and erm(B) (100%) being the most frequently occurring resistance genes. Three genes coding for surface proteins, bca, lmb, and scpB, were detected in 55 (64.7%), 7 (8.2%), and 43 (50.5%) isolates, respectively. In most cases, isolates from animals in the same herd presented closely related genetic profiles (determined by either RAPD-PCR or PFGE), which were distinct from those of isolates from different herds.

Avaliação da sensibilidade da cultura de leite do tanque para isolamento de agentes contagiosos da mastite bovina / Evaluation of the sensitivity of bulk tank milk cultures for the isolation of contagious bovine mastitis pathogens

Amostras de leite total (leite do tanque) de 33 rebanhos foram coletadas na plataforma de recepção da indústria laticinista e cultivadas para detectar patógenos específicos (contagiosos) da mastite. Foi feita a contagem de células somáticas (CCS) das amostras utilizando o equipamento Fossomatic 90. Em 13 e 12 rebanhos avaliaram-se duas e três amostras semanais consecutivas, respectivamente, e em oito avaliou-se apenas uma. Foram também examinadas três amostras diárias consecutivas do leite do tanque e amostras dos quartos mamários individuais, coletadas na própria fazenda, de todas as vacas em lactação de quatro rebanhos (A, B, C e D). As amostras de leite dos quartos mamários individuais foram cultivadas em ágar sangue e as amostras do tanque, em placas de TKT, Sal Manitol, MacConkey e Sabouraud contendo cloranfenicol. Dos 33 rebanhos cujas amostras foram obtidas na plataforma de recepção da indústria, isolou-se Staphylococcus aureus de 26, nove desses em associação com Streptococcus agalactiae e em três rebanhos isolou-se somente S. agalactiae. Nove rebanhos tiveram CCS acima de 500.000 ml-1 e 21, abaixo de 400.000 ml-1. Em cinco dos nove rebanhos com CCS acima de 500.000 ml-1 foram isolados S. aureus e S. agalactiae, em três, apenas S. aureus e em um, apenas S. agalactiae. Seis rebanhos apresentaram CCS abaixo de 200.000 ml-1; de um deles foram isolados S. aureus e S. agalactiae, de três, S. aureus e os outros dois foram negativos para estes dois patógenos. Os resultados encontrados nos quatro rebanhos cujas amostras foram coletadas na própria fazenda mostraram que S. aureus foi isolado nas seguintes porcentagens dos animais: 1,8%, 19,2%, 17,0% e 8,4% e dos quartos mamários: 0,9%, 5,9%, 5,4% e 2,2%, respectivamente, para os rebanhos A, B, C e D. S. agalactiae foi isolado dos rebanhos A, C e D. Nestes três rebanhos, as porcentagens de isolamento foram, respectivamente, 1,8%, 10,6% e 8,4% para as vacas e 0,46%, 3,8% e 3,7% para os quartos mamários. S. aureus foi isolado de todas três amostras do tanque dos rebanhos A, B e D. Somente a terceira amostra do rebanho C foi positiva para S. aureus. S agalactiae foi recuperado de todas as amostras do rebanho D, duas do rebanho C e de uma do rebanho A. Todas as amostras do tanque dos rebanhos A, B, C e D apresentaram contaminação com coliformes e somente uma das amostras coletadas na plataforma de recepção da indústria foi negativa para coliformes

Construction of a hibrid plasmid coding for adherence antigen k88AB as well as the B subunit of Escherichia coli thermo-labile enterotoxin and mouse immune response to the encoded antigens

Um plasmídio híbrido (pUB3744) codificando para o antígeno de aderência K88ab e para a subunidade B da enterotoxina termo-lábil (LT-B) de Escherichia coli foi construído pela ligaçäo dos plasmídios pFM205 (K88ab) e pUB1844(LT-B). Estes 3 plasmídios foram subsequentemente transferidos para a amostra de E.coli O45:K, isolada de suíno, obtendo-se variantes K88ab, LT-B e K88ab/LT-B. Estas variantes foram inoculadas inoculadas por via oral em grupos de camundongos durante cinco dias consecutivos. A resposta de anticorpos isotipo-específica para K88ab, LT-B e para antígeno de bactérias sonicadas foi medida no soro e em raspados da mucosa intestinal cinco dias após a última inoculaçäo. A excreçäo da bactéria foi avaliada cultivando-se amostras de fezes. A bactéria LT-B foi eliminada por mais tempo pelos camundongos e induziu uma resposta imune local para LT-B (IgA, IgG e IgM). Näo foram detectados anticorpos para K88ab nos camundongos inoculados com a bactéria produzindo somente K88ab, mas o grupo de camundongos inoculados com as variantes 045:K apresentaram um aumento de anticorpos séricos para o antígeno de bactérias sonicadas e os níveis foram mais elevados no grupo inoculado com a variante K88ab/LT-B