Published September 30, 2020 | Version v1
Publication Open

Genotype Diversity of Mycobacterium bovis and Pathology of Bovine Tuberculosis in Selected Emerging Dairy Regions of Ethiopia

Creators

  • 1. Addis Ababa University
  • 2. Amhara Regional Health Bureau
  • 3. Armauer Hansen Research Institute
  • 4. United Arab Emirates University
  • 5. University of Cambridge
  • 6. Animal and Plant Health Agency

Description

Bovine tuberculosis (bTB) is endemic in Ethiopia with higher prevalence in cattle, particularly in the central parts. Spread of Mycobacterium bovis (M. bovis) to wider regions is inevitable in uncontrolled conditions. This study was conducted to explore the pathology, characterize M. bovis strains and describe genotypic diversity to demonstrate possible epidemiological links in emerging dairy areas of Ethiopia, namely, Mekelle and Gondar. Twenty-seven bTB positive cattle identified by the Single Intradermal Comparative Cervical Tuberculin (SICCT) test were subjected to post-mortem inspection to determine lesion distribution and pathological score. Samples from tissues with visible tuberculous or suspected non-visible lesions were processed and cultured following a standard protocol. Isolates identified as M. bovis by Region of Difference (RD)-based Polymerase Chain Reaction (PCR) were also spoligotyped to determine their spoligotype patterns. Post-mortem inspection of visceral organs indicated bTB suggestive lesions in 41% of the animals, with 25% being in the lungs. Lymph nodes from 77% of the animals had lesions. Fifty-five strains identified from 24 of the slaughtered animals were confirmed as M. bovis. No other mycobacterial species were isolated. Spoligotyping classified strains from 21 of these animals into seven spoligotype patterns: SB0133, SB0134, SB1176, SB2233, SB2290, SB2467, and SB2520. More than one spoligotype were identified from five of these animals, and none of the last four spoligotypes had been reported in Ethiopia before. SB0134 was the most predominant type (47%) followed by SB0133 (25.5%). SB0133, SB2290, SB2467, and SB1176 are spoligotypes lacking spacers 3-7, characteristics of M. bovis strains of the African 2 (Af2) clonal complex, while SB0134, SB2233, and SB2520 do not belong to any of the established clonal complexes and likely to have a different evolutionary history. Despite a small sample size, the present study showed strain diversity with multiple genotypes identified in a single herd and even within a single animal, and the genotypes showed no sign of geographical localization, which could be a consequence of significant movement of bTB diseased cattle around the country, spreading the disease. Therefore, any future control programme of bTB in Ethiopia needs to address the risks of cattle movement.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

السل البقري (bTB) متوطن في إثيوبيا مع انتشار أعلى في الماشية، لا سيما في الأجزاء الوسطى. انتشار المتفطرة البقرية (M. bovis) إلى مناطق أوسع أمر لا مفر منه في ظروف لا يمكن السيطرة عليها. أجريت هذه الدراسة لاستكشاف علم الأمراض، وتوصيف سلالات M. bovis ووصف التنوع الوراثي لإظهار الروابط الوبائية المحتملة في مناطق الألبان الناشئة في إثيوبيا، وهي ميكيلي وجوندار. تم إخضاع سبعة وعشرين من الماشية إيجابية السل التي تم تحديدها من خلال اختبار السل العنقي المقارن الأحادي داخل الأدمة (SICCT) لفحص ما بعد الوفاة لتحديد توزيع الآفة والنتيجة المرضية. تمت معالجة واستزراع عينات من الأنسجة ذات الآفات السلية المرئية أو المشتبه في أنها غير مرئية باتباع بروتوكول قياسي. كما تم تحديد العزلات على أنها M. bovis حسب تفاعل البوليميراز المتسلسل القائم على منطقة الاختلاف (RD) لتحديد أنماطها. أشار الفحص بعد الوفاة للأعضاء الحشوية إلى آفات توحي بالسل في 41 ٪ من الحيوانات، مع وجود 25 ٪ في الرئتين. كانت الغدد الليمفاوية من 77 ٪ من الحيوانات تعاني من آفات. تم تأكيد أن خمسة وخمسين سلالة تم تحديدها من 24 من الحيوانات المذبوحة هي إم بوفيس. لم يتم عزل أي نوع آخر من البكتيريا الفطرية. صنفت سلالات نمطية من 21 من هذه الحيوانات إلى سبعة أنماط نمطية: SB0133 و SB0134 و SB1176 و SB2233 و SB2290 و SB2467 و SB2520. تم تحديد أكثر من نوع واحد من هذه الحيوانات، ولم يتم الإبلاغ عن أي من الأنواع الأربعة الأخيرة في إثيوبيا من قبل. كان SB0134 هو النوع الأكثر انتشارًا (47 ٪) يليه SB0133 (25.5 ٪). SB0133 و SB2290 و SB2467 و SB1176 هي أنواع من القولبيات تفتقر إلى الفواصل 3-7، وهي خصائص سلالات M. bovis من المركب النسيلي الأفريقي 2 (Af2)، في حين أن SB0134 و SB2233 و SB2520 لا تنتمي إلى أي من المجمعات النسيالية الراسخة ومن المحتمل أن يكون لها تاريخ تطوري مختلف. على الرغم من صغر حجم العينة، أظهرت الدراسة الحالية تنوعًا في السلالة مع أنماط جينية متعددة تم تحديدها في قطيع واحد وحتى داخل حيوان واحد، ولم تظهر الأنماط الجينية أي علامة على التوطين الجغرافي، والذي قد يكون نتيجة لحركة كبيرة للماشية المريضة بالسل في جميع أنحاء البلاد، مما أدى إلى انتشار المرض. لذلك، يجب أن يعالج أي برنامج مستقبلي لمكافحة السل الرئوي في إثيوبيا مخاطر حركة الماشية.

Translated Description (French)

La tuberculose bovine (TBb) est endémique en Éthiopie avec une prévalence plus élevée chez les bovins, en particulier dans les parties centrales. La propagation de Mycobacterium bovis (M. bovis) à des régions plus larges est inévitable dans des conditions incontrôlées. Cette étude a été menée pour explorer la pathologie, caractériser les souches de M. bovis et décrire la diversité génotypique afin de démontrer les liens épidémiologiques possibles dans les zones laitières émergentes d'Éthiopie, à savoir Mekelle et Gondar. Vingt-sept bovins tuberculeux positifs identifiés par le test unique intradermique comparatif à la tuberculine cervicale (SICCT) ont été soumis à une inspection post-mortem pour déterminer la distribution des lésions et le score pathologique. Des échantillons de tissus présentant des lésions tuberculeuses visibles ou suspectées non visibles ont été traités et cultivés selon un protocole standard. Les isolats identifiés comme M. bovis par réaction en chaîne de la polymérase (PCR)basée sur la région de différence (RD) ont également été spoligotypés pour déterminer leurs modèles de spoligotype. L'examen post-mortem des organes viscéraux a indiqué des lésions évocatrices de tuberculose bovine chez 41 % des animaux, dont 25 % dans les poumons. Les ganglions lymphatiques de 77 % des animaux présentaient des lésions. Cinquante-cinq souches identifiées chez 24 des animaux abattus ont été confirmées comme étant M. bovis. Aucune autre espèce mycobactérienne n'a été isolée. Spoligotypage des souches classées de 21 de ces animaux en sept modèles de spoligotypes : SB0133, SB0134, SB1176, SB2233, SB2290, SB2467 et SB2520. Plus d'un spoligotype a été identifié chez cinq de ces animaux, et aucun des quatre derniers spoligotypes n'avait été signalé en Éthiopie auparavant. SB0134 était le type le plus prédominant (47%) suivi de SB0133 (25,5%). SB0133, SB2290, SB2467 et SB1176 sont des spoligotypes dépourvus d'espaceurs 3-7, caractéristiques des souches de M. bovis du complexe clonal africain 2 (Af2), tandis que SB0134, SB2233 et SB2520 n'appartiennent à aucun des complexes clonaux établis et sont susceptibles d'avoir une histoire évolutive différente. Malgré une petite taille d'échantillon, la présente étude a montré une diversité de souches avec plusieurs génotypes identifiés dans un seul troupeau et même au sein d'un seul animal, et les génotypes ne présentaient aucun signe de localisation géographique, ce qui pourrait être la conséquence d'un mouvement important de bovins atteints de tuberculose bovine à travers le pays, propageant la maladie. Par conséquent, tout futur programme de contrôle de la tuberculose bovine en Éthiopie doit prendre en compte les risques liés aux mouvements de bétail.

Translated Description (Spanish)

La tuberculosis bovina (TBb) es endémica en Etiopía con mayor prevalencia en el ganado, particularmente en las partes centrales. La propagación de Mycobacterium bovis (M. bovis) a regiones más amplias es inevitable en condiciones no controladas. Este estudio se realizó para explorar la patología, caracterizar las cepas de M. bovis y describir la diversidad genotípica para demostrar posibles vínculos epidemiológicos en áreas lecheras emergentes de Etiopía, a saber, Mekelle y Gondar. Veintisiete bovinos con TBb positiva identificados mediante la prueba de Tuberculina Cervical Comparativa Intradérmica Única (SICCT) se sometieron a inspección post mortem para determinar la distribución de la lesión y la puntuación patológica. Las muestras de tejidos con lesiones tuberculosas visibles o sospechas de lesiones no visibles se procesaron y cultivaron siguiendo un protocolo estándar. Los aislados identificados como M. bovis por la reacción en cadena de la polimerasa (PCR)basada en la región de diferencia (RD) también se espoligotipificaron para determinar sus patrones de espoligotipo. La inspección post mortem de los órganos viscerales indicó lesiones sugestivas de TBb en el 41% de los animales, con un 25% en los pulmones. Los ganglios linfáticos del 77% de los animales tenían lesiones. Cincuenta y cinco cepas identificadas de 24 de los animales sacrificados se confirmaron como M. bovis. No se aislaron otras especies de micobacterias. El espoligotipo clasificó las cepas de 21 de estos animales en siete patrones de espoligotipo: SB0133, SB0134, SB1176, SB2233, SB2290, SB2467 y SB2520. Se identificó más de un espoligotipo de cinco de estos animales, y ninguno de los últimos cuatro espoligotipos se había informado antes en Etiopía. SB0134 fue el tipo más predominante (47%) seguido de SB0133 (25,5%). SB0133, SB2290, SB2467 y SB1176 son espoligotipos que carecen de espaciadores 3-7, características de las cepas de M. bovis del complejo clonal africano 2 (Af2), mientras que SB0134, SB2233 y SB2520 no pertenecen a ninguno de los complejos clonales establecidos y es probable que tengan una historia evolutiva diferente. A pesar de un tamaño de muestra pequeño, el presente estudio mostró diversidad de cepas con múltiples genotipos identificados en un solo rebaño e incluso dentro de un solo animal, y los genotipos no mostraron signos de localización geográfica, lo que podría ser una consecuencia de un movimiento significativo de ganado enfermo de bTB en todo el país, propagando la enfermedad. Por lo tanto, cualquier programa futuro de control de la tuberculosis bovina en Etiopía debe abordar los riesgos del movimiento de ganado.

Files

pdf.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:75b5b2e530cad66aa5b6bf5bd8e2adaa
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تنوع النمط الجيني للمتفطرة البقرية وأمراض السل البقري في مناطق مختارة من منتجات الألبان الناشئة في إثيوبيا
Translated title (French)
Diversité génotypique de Mycobacterium bovis et pathologie de la tuberculose bovine dans certaines régions laitières émergentes d'Éthiopie
Translated title (Spanish)
Diversidad genotípica de Mycobacterium bovis y patología de la tuberculosis bovina en regiones lácteas emergentes seleccionadas de Etiopía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3091065444
DOI
10.3389/fvets.2020.553940

Is supplement to
https://openalex.org/W70988105 (Other)
https://openalex.org/W4377139861 (Other)
https://openalex.org/W4256501861 (Other)
https://openalex.org/W2410707153 (Other)
https://openalex.org/W2316465308 (Other)
https://openalex.org/W2141427212 (Other)
https://openalex.org/W2138732997 (Other)
https://openalex.org/W2056867941 (Other)
https://openalex.org/W1550261809 (Other)
https://openalex.org/W1508668910 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W135229407
  • https://openalex.org/W1485411860
  • https://openalex.org/W1549817643
  • https://openalex.org/W1963533789
  • https://openalex.org/W1967422565
  • https://openalex.org/W1974721513
  • https://openalex.org/W1975640775
  • https://openalex.org/W1976420696
  • https://openalex.org/W1979545658
  • https://openalex.org/W1987317873
  • https://openalex.org/W1989624380
  • https://openalex.org/W1998818444
  • https://openalex.org/W2020361246
  • https://openalex.org/W2024670611
  • https://openalex.org/W2036624676
  • https://openalex.org/W2047648661
  • https://openalex.org/W2055861579
  • https://openalex.org/W2059736623
  • https://openalex.org/W2073669353
  • https://openalex.org/W2074857330
  • https://openalex.org/W2086305793
  • https://openalex.org/W2098618245
  • https://openalex.org/W2103810251
  • https://openalex.org/W2113265821
  • https://openalex.org/W2124085386
  • https://openalex.org/W2130446915
  • https://openalex.org/W2133449013
  • https://openalex.org/W2134558351
  • https://openalex.org/W2139021635
  • https://openalex.org/W2147353041
  • https://openalex.org/W2147910956
  • https://openalex.org/W2150305314
  • https://openalex.org/W2151059506
  • https://openalex.org/W2157967191
  • https://openalex.org/W2162912294
  • https://openalex.org/W2164541993
  • https://openalex.org/W2165029111
  • https://openalex.org/W2166204395
  • https://openalex.org/W2167367545
  • https://openalex.org/W2168037641
  • https://openalex.org/W2168466885
  • https://openalex.org/W2168911182
  • https://openalex.org/W2171323155
  • https://openalex.org/W2275650378
  • https://openalex.org/W2744142235
  • https://openalex.org/W2756000661
  • https://openalex.org/W2779432548
  • https://openalex.org/W2799444871
  • https://openalex.org/W2801812244
  • https://openalex.org/W2811183478
  • https://openalex.org/W2941950638
  • https://openalex.org/W2965369537
  • https://openalex.org/W2967895388