Klinische Bedeutung boviner Staphaurex-negativer Staphylococcus aureus Mastitisstämme

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.11.23
• Projekttitel Englisch: Staphaurex-negative bovine Staphylococcus aureus mastitis strains and their impact on clinical mastitis

Schlüsselwörter (Deutsch)

Mastitis, Staphaurex-negative S. aureus, Protein A, Clumping Factor, Virulenz

Schlüsselwörter (Englisch)

Staphaurex-negative bovine Staphylococcus aureus, mastitis, clinical impact

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die klinische und subklinische bovine Mastitis ist weltweit von grosser wirtschaftlicher Bedeutung. In der Schweiz werden 40% der subklinischen Mastitiden durch Staphylococcus (S.) aureus verursacht, welche zu jährlichen Kosten von ungefähr 350 Schweizer Franken pro Kuh führen. S. aureus Stämme besitzen verschiedenste Virulenzfaktoren, die im Zusammenhang mit der Pathogenese einer Mastitis von Bedeutung sind. Nicht in allen S. aureus Stämmen sind aber alle Virulenzfaktoren vorhanden, was die Wichtigkeit einer Subtypisierung betont. Verschiedene Subtypen von bovinen Mastitis S. aureus Stämmen wurden bereits von Stephan et al. (2001), basierend auf dem Vorhandensein der coa (Coagulase) und spa (Protein A) Gene, auf dem Hämolysetyp, der Eigelb-Reaktion und auf einem Latexagglutinations-Test, welcher gegen die Immunoglobulin (IgG)- und Fibrinogen-bindenden Proteine von S. aureus gerichtet ist, beschrieben. Überraschenderweise waren mit diesem Latexagglutinations-Test nur 11 der 26 bestätigten bovinen S. aureus Stämme positiv für das IgG-bindende Protein A (SpA), die Fibrinogen-bindenden Proteine (Clumping-Factor A und B (CLFA, CLFB) und die Fibronectin-bindenden Proteine A und B (FnbpA, FnbpB)). Diese fünf Proteine gelten bei S. aureus als wichtige Virulenzfaktoren im Zusammenhang mit der Adhäsion, Invasion und Immunevasion.

In einer sich jetzt im Abschluss befindenden Studie (Dissertation Stutz) haben wir die molekularen Ursachen für diese Latexagglutinations-Test negativen Resultate, die bei etwa der Hälfte der bovinen Mastitis S. aureus Stämme vorkommen, näher untersucht. Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen für SpA, CLFA und FnbpA, möchten wir unsere zukünftigen Arbeiten auf die klinische Relevanz dieser Latexagglutinations-Test negativen Stämme richten, und deren Bedeutung für klinische und subklinische Mastitiden weiter abklären. Dabei sollen verschiedene in vitro Modelle zur Anwendung kommen. Zudem sollen weitere Stämme von klinisch gut untersuchten Tieren mit verschiedenen Mastitisformen gesammelt und weitergehend untersucht werden. Bei Bestätigung unserer Arbeitshypothese (Latexagglutinations-Test negative Stämme sind weniger virulent) würde mit diesem Testsystem eine einfache und kostengünstige Screeningmethode vorliegen, die es ermöglicht, eine einfache Abschätzung der Stammpathogenität vorzunehmen, was einen bedeutenden Impact auf die S. aureus Mastitisdiagnostik und in der Folge auch auf Mastitisbekämpfungsprogramme haben würde

Kurzbeschreibung (Englisch)

Bovine clinical and subclinical mastitis is of considerable importance. In Switzerland, 40% of the subclinical mastitis cases are caused by Staphylococcus (S.) aureus, leading to annual costs of approximately 350 Swiss francs per cow. S. aureus strains have many virulence factors which are important for adhesion, immune evasion, invasion or toxic effects, leading to mastitis. However, not all virulence factors are always present in all S. aureus strains, emphasizing the need for subtyping. Different subtypes of S. aureus were described by Stephan et al. (2001) based on the presence of the coa (coagulase) and spa (protein A) genes and on the haemolysis type, the egg yolk reaction and a latex agglutination test which detects the immunoglobulin (IgG)- and fibrinogen-binding proteins of S. aureus. Surprisingly, only 11 of the 26 confirmed bovine S. aureus strains were positive for the IgG-binding protein A (SpA) and the fibrinogen-binding proteins (clumping factors A and B (CLFA, CLFB) and fibronectin-binding proteins A and B (FnbpA, FnbpB)) as determined by this latex agglutination test. Those five proteins are important virulence factors of S. aureus strains providing adhesion, invasion and immune evasion.

In a recent study, we have further investigated the molecular basics for these latex agglutination test negative results amongst the bovine S. aureus strains, based on the five proteins.

Building on the promising findings in SpA, CLFA and FnbpA, proteins relevant for the latex agglutination test and important as virulence factors, we would like to expand our research onto a clinical approach by evaluating the impact of such latex negative S. aureus strains on clinical or subclinical mastitis.

Projektziele (Englisch)

(i) Further characterization of Staphaurex-negative bovine S. aureus mastitis strains

(ii) Testing these strains for their interaction with IgG/fibrinogen-matrices and in an udder cell model

(iii) Collecting of more clinical data in view of mastitis caused by Staphaurex-negative bovine S. aureus strains

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Zbinden, C., Stephan, R., Johler, S., Bruckmaier, R.M. Wellnitz O. The inflammatory response of primary bovine mammary epithelial cells to Staphylococcus aureus strains with different molecular background. PLoS One, in preparation.

Moser, A., Stephan, R., Zbinden, C., Wellnitz, Corti, S., Bruckmaier, R.M., Johler, S. Comparison of genomic and antimicrobial resistance features of Staphaurex latex agglutination test-positive and Staphaurex latex agglutination test-negative Staphylococcus aureus causing bovine mastitis. Vortrag anlässlich des 14. Fachsymposiums Lebensmittelmikrobiologie 22. –24. April 2013, Tutzing.

Zbinden, C. et al. The inflammatory response of primary bovine mammary epithelial cells to Staphylococcus aureus strains reflect the molecular background of the bacteria. Poster anlässlich des jährlichen American Dairy Science Association Joint Meeting 8.-12. Juli 2013, Indianapolis, Indiana, US.

Zugehörige Dokumente

• Datenblatt [PDF] 87 kB

URL-Adressen (Deutsch)

1.11.23 Stephan Klinische Bedeutung boviner Staphaurex-negativer Staphylococcus aureus Mastitisstäm…