Published October 29, 2018 | Version v1
Publication Open

Distinct phenotypic traits of Staphylococcus aureus are associated with persistent, contagious bovine intramammary infections

Creators

  • 1. University of Veterinary Medicine Vienna
  • 2. University of Buenos Aires
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Abstract Staphylococcus aureus causing persistent, recurrent bovine intramammary infections are still a major challenge to dairy farming. Generally, one or a few clonal lineages are predominant in dairy herds, indicating animal-to-animal transfers and the existence of distinct pathotypic traits. The aim of this study was to determine if long term persistence and spreading of S. aureus are associated with specific phenotypic traits, including cellular invasion, cytotoxicity and biofilm formation. Mastitis isolates were collected over a 3-years period from a single dairy herd, resulting in two persistent subtypes, the high within-herd prevalent subtype ST9 (CC9)-methicillin-susceptible S. aureus (MSSA), designated HP/ST9, and the low within-herd prevalent subtype ST504 (CC705)-MSSA, designated LP/ST504. Characterization of the two different coexisting persistent subtypes showed that the following phenotypic traits are particularly associated with high within-herd prevalence: lack of capsular polysaccharide expression, high cellular invasiveness, low cytotoxicity and high biofilm/ poly-N-acetylglucosamine (PNAG) production, which may concomitantly contribute to the spreading of HP/ST9 within the herd. By contrast to HP/ST9, LP/ST504 is characterized by the formation of colony dendrites, which may help the bacteria to access deeper tissues as niches for persistence in single animals. Thus, within a single herd, two different types of persistence can be found in parallel, allowing longtime persistence of S. aureus in dairy cattle. Furthermore, this study indicates that ST9 (CC9)-MSSA strains, which are currently thought to have their primary reservoir in swine and humans, can also successfully spread to new hosts and persist in dairy herds for years.

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

Translated Description (Arabic)

لا تزال المكورات العنقودية الذهبية المجردة التي تسبب التهابات مستمرة ومتكررة داخل الثدي البقري تشكل تحديًا كبيرًا لزراعة الألبان. بشكل عام، تسود سلالة واحدة أو عدد قليل من الأنساب النسيجية في قطعان الألبان، مما يشير إلى عمليات الانتقال من حيوان إلى حيوان ووجود سمات نمطية مميزة. كان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد ما إذا كان الثبات على المدى الطويل وانتشار S. aureus مرتبطين بسمات ظاهرية محددة، بما في ذلك الغزو الخلوي والسمية الخلوية وتشكيل الأغشية الحيوية. تم جمع عزلات التهاب الضرع على مدى 3 سنوات من قطيع ألبان واحد، مما أدى إلى نوعين فرعيين مستمرين، النوع الفرعي السائد المرتفع داخل القطيع ST9 (CC9) - الحساس للميثيسيلين S. aureus (MSSA)، المعين HP/ST9، والنوع الفرعي السائد المنخفض داخل القطيع ST504 (CC705) - MSSA، المعين LP/ST504. أظهر توصيف النوعين الفرعيين المستمرين المتعايشين المختلفين أن السمات الظاهرية التالية ترتبط بشكل خاص بالانتشار المرتفع داخل القطيع: نقص تعبير عديد السكاريد المحفظي، والغزو الخلوي المرتفع، وانخفاض السمية الخلوية، والإنتاج العالي للغشاء الحيوي/بولي أسيتيل جلوكوزامين (PNAG)، مما قد يساهم بالتزامن في انتشار HP/ST9 داخل القطيع. على النقيض من HP/ST9، يتميز LP/ST504 بتكوين تغصنات المستعمرة، والتي قد تساعد البكتيريا على الوصول إلى الأنسجة العميقة كمنافذ للاستمرار في الحيوانات المفردة. وبالتالي، داخل قطيع واحد، يمكن العثور على نوعين مختلفين من الثبات بالتوازي، مما يسمح باستمرار S. aureus لفترة طويلة في الأبقار الحلوب. علاوة على ذلك، تشير هذه الدراسة إلى أن سلالات ST9 (CC9) - MSSA، التي يُعتقد حاليًا أن لها خزانها الأساسي في الخنازير والبشر، يمكن أن تنتشر أيضًا بنجاح إلى مضيفين جدد وتستمر في قطعان الألبان لسنوات.

Translated Description (French)

Résumé Staphylococcus aureus causant des infections intramammaires bovines persistantes et récurrentes reste un défi majeur pour l'élevage laitier. Généralement, une ou quelques lignées clonales sont prédominantes dans les troupeaux laitiers, indiquant des transferts d'animal à animal et l'existence de traits pathotypiques distincts. L'objectif de cette étude était de déterminer si la persistance et la propagation à long terme de S. aureus sont associées à des traits phénotypiques spécifiques, notamment l'invasion cellulaire, la cytotoxicité et la formation de biofilms. Les isolats de mastite ont été collectés sur une période de 3 ans à partir d'un seul troupeau laitier, ce qui a donné lieu à deux sous-types persistants, le sous-type ST9 (CC9) -méthicilline-susceptible à l'intérieur du troupeau (MSSA), désigné HP/ST9, et le sous-type ST504 (CC705) -MSSA, désigné LP/ST504. La caractérisation des deux sous-types persistants coexistants différents a montré que les traits phénotypiques suivants sont particulièrement associés à une prévalence élevée dans le troupeau : manque d'expression polysaccharidique capsulaire, invasivité cellulaire élevée, faible cytotoxicité et production élevée de biofilm/ poly-N-acétylglucosamine (PNAG), qui peuvent contribuer de manière concomitante à la propagation de HP/ST9 dans le troupeau. Contrairement à HP/ST9, LP/ST504 se caractérise par la formation de dendrites de colonies, qui peuvent aider les bactéries à accéder aux tissus plus profonds en tant que niches de persistance chez les animaux isolés. Ainsi, au sein d'un même troupeau, deux types de persistance différents peuvent être trouvés en parallèle, permettant une persistance de longue date de S. aureus chez les bovins laitiers. En outre, cette étude indique que les souches ST9 (CC9)-MSSA, dont on pense actuellement qu'elles ont leur réservoir principal chez les porcs et les humains, peuvent également se propager avec succès à de nouveaux hôtes et persister dans les troupeaux laitiers pendant des années.

Translated Description (Spanish)

Resumen El Staphylococcus aureus que causa infecciones intramamarias bovinas persistentes y recurrentes sigue siendo un gran desafío para la ganadería lechera. Generalmente, uno o unos pocos linajes clonales son predominantes en los rebaños lecheros, lo que indica transferencias de animal a animal y la existencia de rasgos patotípicos distintos. El objetivo de este estudio fue determinar si la persistencia a largo plazo y la propagación de S. aureus están asociadas con rasgos fenotípicos específicos, incluida la invasión celular, la citotoxicidad y la formación de biopelículas. Los aislados de mastitis se recolectaron durante un período de 3 años de un solo rebaño lechero, lo que resultó en dos subtipos persistentes, el subtipo ST9 (CC9) -susceptible a la meticilina (MSSA) de alta prevalencia dentro del rebaño, designado HP/ST9, y el subtipo ST504 (CC705) -MSSA de baja prevalencia dentro del rebaño, designado LP/ST504. La caracterización de los dos subtipos persistentes coexistentes diferentes mostró que los siguientes rasgos fenotípicos están particularmente asociados con una alta prevalencia dentro del rebaño: falta de expresión de polisacáridos capsulares, alta invasividad celular, baja citotoxicidad y alta producción de biopelícula/ poli-N-acetilglucosamina (PNAG), lo que puede contribuir concomitantemente a la propagación de HP/ST9 dentro del rebaño. A diferencia de HP/ST9, LP/ST504 se caracteriza por la formación de dendritas de colonias, que pueden ayudar a las bacterias a acceder a tejidos más profundos como nichos para la persistencia en animales individuales. Por lo tanto, dentro de un solo rebaño, se pueden encontrar dos tipos diferentes de persistencia en paralelo, lo que permite la persistencia a largo plazo de S. aureus en el ganado lechero. Además, este estudio indica que las cepas ST9 (CC9) -MSSA, que actualmente se cree que tienen su reservorio principal en cerdos y humanos, también pueden propagarse con éxito a nuevos huéspedes y persistir en los rebaños lecheros durante años.

Files

s41598-018-34371-1.pdf.pdf

Files (1.6 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
md5:8833fed7fbb417cce4e74f0a05c634f6
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ترتبط السمات الظاهرية المميزة للمكورات العنقودية الذهبية بالعدوى المستمرة والمعدية داخل الثدي البقري
Translated title (French)
Des traits phénotypiques distincts de Staphylococcus aureus sont associés à des infections intramammaires bovines persistantes et contagieuses
Translated title (Spanish)
Los rasgos fenotípicos distintivos de Staphylococcus aureus se asocian con infecciones intramamarias bovinas persistentes y contagiosas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2895887387
DOI
10.1038/s41598-018-34371-1

Is supplement to
https://openalex.org/W4290430703 (Other)
https://openalex.org/W4246525962 (Other)
https://openalex.org/W4220932551 (Other)
https://openalex.org/W2948279684 (Other)
https://openalex.org/W2947973176 (Other)
https://openalex.org/W2756188369 (Other)
https://openalex.org/W2418013502 (Other)
https://openalex.org/W2409366625 (Other)
https://openalex.org/W2294600189 (Other)
https://openalex.org/W2087552300 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1570119632
  • https://openalex.org/W1962223937
  • https://openalex.org/W1974954111
  • https://openalex.org/W1987846907
  • https://openalex.org/W1988972390
  • https://openalex.org/W1994360583
  • https://openalex.org/W1997880712
  • https://openalex.org/W2015169542
  • https://openalex.org/W2018406369
  • https://openalex.org/W2024533684
  • https://openalex.org/W2025957152
  • https://openalex.org/W2041485194
  • https://openalex.org/W2042805965
  • https://openalex.org/W2057142193
  • https://openalex.org/W2070654705
  • https://openalex.org/W2074116370
  • https://openalex.org/W2075330115
  • https://openalex.org/W2092124145
  • https://openalex.org/W2099440627
  • https://openalex.org/W2101692368
  • https://openalex.org/W2105697639
  • https://openalex.org/W2106092196
  • https://openalex.org/W2108643808
  • https://openalex.org/W2109866629
  • https://openalex.org/W2113850624
  • https://openalex.org/W2119910342
  • https://openalex.org/W2127148868
  • https://openalex.org/W2131237419
  • https://openalex.org/W2133117213
  • https://openalex.org/W2134519443
  • https://openalex.org/W2135511742
  • https://openalex.org/W2144384568
  • https://openalex.org/W2145845036
  • https://openalex.org/W2149489035
  • https://openalex.org/W2149913951
  • https://openalex.org/W2155608692
  • https://openalex.org/W2163463398
  • https://openalex.org/W2165187331
  • https://openalex.org/W2166144613
  • https://openalex.org/W2167982968
  • https://openalex.org/W2170113031
  • https://openalex.org/W2196947297
  • https://openalex.org/W2227920240
  • https://openalex.org/W2309322622
  • https://openalex.org/W2338017461
  • https://openalex.org/W2412267811
  • https://openalex.org/W2478247527
  • https://openalex.org/W2530372046
  • https://openalex.org/W2576880113
  • https://openalex.org/W2604426863
  • https://openalex.org/W2750846962
  • https://openalex.org/W4231356029
  • https://openalex.org/W4250100617