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Journal Schweiz Arch Tierheilkd  
Verlag GST  
Heft Band 161, Heft 4,
April 2019
 
Thema Netzwerk Pferedeforschung Schweiz  
ISSN (print) 0036-7281  
ISSN (online) 1664-2848  
online seit 01 April 2019  
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Wissenschaft | Science

Detection of specific Treponema species and Dichelobacter nodosus from digital dermatitis (Mortellaro’s disease) lesions in Swiss cattle

M. Alsaaod1,2, I. Locher1,2, J. Jores2, P. Grimm3, I. Brodard2, A. Steiner1, P. Kuhnert2
1Clinic for Ruminants, Vetsuisse Faculty, University of Bern, 2Institute of Veterinary Bacteriology, Vetsuisse Faculty, University of Bern, 3Clinic for Ruminants and Swiss Bovine Health Service (RGD)

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Abstracts: English - Deutsch - Français - Italiano

English

Detection of specific Treponema species and Dichelobacter nodosus from digital dermatitis (Mortellaro’s disease) lesions in Swiss cattle

The aim of this study was to determine the prevalence of the three Treponema species as well as D. nodosus in Digital dermatitis (DD) and slurry of Swiss cattle using PCR. A total of 86 specimens from 24 farms were enrolled in the study. Slurry samples from 21 DD-affected and one unaffected farm were collected to assess the potential of environmental transmission. Nested and real-time PCR were performed from the specimens to detect Treponema species and D. nodosus, respectively. The DD-stages were positive for at least one or more of the DD-associated Treponema species in 50 of 61 cases (82.0%) and in 9 of 25 cases (36.0%) in unaffected animals. Infected animals with small focal active lesions showed a significantly lower prevalence (14.8%) compared to the other DD stages (67.2%; P=0.011). Most prevalent was T. phagedenis (65.1%). D. nodosus was detected in 51.8% of clinical DD lesions and 24.1% in unaffected cases, but its presence was not significantly associated with the various DD-stages. All samples positive for D. nodosus contained the acid protease gene aprB2 but were negative for aprV2, the latter associated with virulence in sheep foot rot. Control farms were negative for all DD-associated Treponema species while positive for aprB2 and negative for aprV2. The presence of aprB2 suggests it is ubiquitous in the animal environment. With respect to the slurry samples, three out of 21 specimens (14.3%) were positive for one or more of the DD-associated Treponema species and eleven out of 21 specimens (52.4%) were positive for aprB2 and negative for aprV2 of D. nodosus. In conclusion, an association was found between the presence of clinical DD and specific Treponema species, while for D. nodosus no such link with DD lesions could be observed.

Keywords: Cattle, Dichelobacter nodosus, Treponema spp., Digital Dermatitis, PCR

Deutsch

Nachweis spezifischer Treponema Spezies und von Dichelobacter nodosus aus Läsionen von Dermatitis digitalis (Mortellaro’sche Krankheit) bei Rindern in der Schweiz

Dermatitis digitalis (DD) der Rinder ist eine multifaktorielle Infektionskrankheit, die sich zu einem bedeutenden wirtschaftlichen und weltweit wichtigen Tierwohl-Problem entwickelt hat. Drei Treponema Spezies T. pedis, T. medium und T. phagedenis sind mit DD assoziiert, jedoch ist die Prävalenz der Erreger bei Rindern in der Schweiz bislang nicht untersucht. Es wurde zudem berichtet, dass Dichelobacter nodosus zur Entwicklung von DD beiträgt. Ziel dieser Studie war, die Prävalenz der drei oben genannten Treponema Spezies, sowie von D. nodosus in DD Läsionen und Umweltproben mittels spezifischer PCR Verfahren zu bestimmen. Zweiundzwanzig Betriebe mit und zwei Betriebe ohne klinische Anzeichen von DD bei Rindern wurden in die Studie aufgenommen. Insgesamt wurden 86 Proben von verschiedenen DD-Stadien gesammelt (M1, n = 15; M2, n = 19; M3, n = 9; M4, n = 2; M4.1, n = 16 und M5, n = 25; M1-M5= Stadien der DD). Diese wurden mittels steriler, trockener Wattestäbchen direkt von der Oberfläche der Läsionen genommen. Am häufigsten wurde T. phagedenis (65,1%) nachgewiesen. D. nodosus wurde in 51,8% der klinischen DD-Läsionen (M1 bis M4.1) und in 24,1% der M5 Proben (klinisch gesund) nachgewiesen. Das Vorkommen der verschiedenen Treponemen korrelierte nicht mit den DD- Stadien. Alle für D. nodosus positiv getesteten Proben waren aprB2-positiv und negativ für aprV2. aprV2-positive D. nodosus Stämme verursachen Moderhinke beim Schaf. DD-freie Betriebe waren negativ für alle DD-assoziierten Treponema Spezies, aber positiv für aprB2 und durchwegs negativ für aprV2. Bei den Umweltproben waren drei der 21 Proben (14,3%) aus Betrieben mit Rindern, welche an DD erkrankt waren positiv für mindestens eine oder mehrere der DD-assoziierten Treponema Spezies, und 11 von 21 Proben (52,4%) waren positiv für aprB2. Alle untersuchten Proben waren negativ für aprV2 von D. nodosus. Abschliessend kann festgehalten werden, dass ein Zusammenhang besteht zwischen DD-Läsionen und dem Nachweis von einer oder mehreren spezifischen Treponema Spezies. Bei D. nodosus konnte keine Assoziation zum Auftreten von DD-Läsionen beobachtet werden. Diese Studie zeigt erstmals, dass die drei Treponema Spezies T. pedis, T. medium und T. phagedenis auch in der Schweiz an der Mortellaro‘schen Krankheit beteiligt sind.

Schlüsselwörter: Rind, Lahmheit, Klauen, Dichelobacter nodosus, Treponema spp., Dermatitis digitalis

Français

Détection d’espèces de Treponema spécifiques et de Dichelobacter nodosus de lésions dues à la Dermatite digitée (Mortellaro) chez des bovins suisses

La Dermatite digitée (DD) chez les bovins est une maladie infectieuse podale multifactorielle, qui est devenue un problème émergent pour le bien-être animal et pour l’économie au niveau mondial. Trois espèces de Treponema, T. pedis, T. medium et T. phagedenis, sont associées avec la DD. Cependant, leur prévalence est inconnue en Suisse. Il a également été rapporté que Dichelobacter nodosus pouvait contribuer au développement de la DD. Le but de cette étude a été de déterminer la prévalence des trois espèces de Treponema ainsi que de D. nodosus dans des lésions de DD et du lisier de vaches suisses, en utilisant des techniques basées sur la PCR. Vingt-deux exploitations avec de la DD clinique et deux exploitations sans signes cliniques de DD ont été inclues dans l’étude. Un total de 86 échantillons de cas de DD ont été prélevés (M1, n=15; M2, n=19; M3, n=9; M4, n=2, M4.1, n=16 and M5, n=25) en utilisant des coton-tiges secs et stériles. De plus, afin d’évaluer le potentiel de transmission par l’environnement, des échantillons de lisier ont été prélevés sur des exploitations atteintes de DD (n=21) et sur une exploitation à stabulation libre exempte de DD. La PCR nichée et la PCR en temps réel ont ensuite été utilisées sur l’ADN extrait des échantillons afin de détecter les espèces de Treponema et D. nodosus, respectivement. Les associations entre la présence d’espèces de Treponema et de D. nodosus avec le statut DD des animaux ont été évaluées avec le test Pearson’s Chi-Square. Les stades de DD (M1 à M4.1) et M5 (peau saine) étaient positifs pour au moins une ou plusieurs des espèces de Treponema associées à la DD dans 50 de 61 cas (82.0%) et 9 de 25 cas (36.0%), respectivement. Les lésions M1 ont montré une prévalence nettement inférieure (14.8%) comparé aux autres stades de DD (M2, M3, M4 et M4.1; 67.2%; P=0.011). T. phagedenis était prédominant (65.1%). D. nodosus a été détecté dans 51.8% des lésions cliniques de DD (M1 à M4) et 24.1% des échantillons M5, mais sa présence n’était pas associée significativement avec les divers stades de DD. Tous les échantillons positifs pour D. nodosus contenaient le gène de la protéase acide aprB2, mais étaient négatifs pour aprV2, un gène associé à la virulence dans le piétin des moutons. Les exploitations de contrôle étaient négatives pour toutes les espèces de Treponema associées à la DD, mais positives pour aprB2 et négatives pour aprV2. La présence du gène aprB2 suggère qu’il est ubiquitaire dans l’environnement des animaux et n’est pas une association en soi avec le piétin des moutons. En ce qui concerne les échantillons de lisier, trois des 21 échantillons (14.3%) étaient positifs pour au moins une ou plusieurs espèces de Treponema associées à la DD et onze des 21 échantillons (52.4%) étaient positifs pour aprB2 et négatifs pour aprV2 de D. nodosus. En conclusion, une association a été trouvée entre la présence de DD clinique et des espèces de Treponema spécifiques, alors que pour D. nodosus aucun lien avec des lésions de DD n’a pu être observé. Cette étude démontre la présence des trois espèces de Tréponèmes chez les bovins suisses et facilite la compréhension de l’implication de Treponema spécifiques dans les lésions de DD.

Mots-clés: Bovin, Dichelobacter nodosus, Treponema spp., Dermatite Digitée, PCR

Italiano

Individuazione di specifiche specie di Treponema e Dichelobacter nodosus nelle lesioni da dermatite digitale (Mortellaro) nei bovini svizzeri.

La dermatite digitale (DD) è una malattia infettiva multifattoriale del piede bovino che è diventata un problema economico e di benessere animale emergente a livello mondiale. Tre specie di Treponema, T. pedis, T. medium e T. phagedenis sono associate alla DD, ma la prevalenza in Svizzera rimane ancora sconosciuta. Inoltre é stato messo in evidenza che Dichelobacter nodosus é implicato nella patogenesi della DD. Lo scopo di questo studio era quindi quello di determinare la prevalenza delle tre specie Treponema e D. nodosus nelle lesioni di DD e nei liquami di bovini svizzeri utilizzando tecniche basate sulla PCR. Sono state arruolate nello studio 22 aziende con DD clinica e 2 aziende in cui la DD era assente. Sono stati raccolti 86 campioni di casi di DD (M1, n=15; M2, n=19; M3, n=9; M4, n=2, M4.1, n=16 e M5, n=25) utilizzando tamponi di cotone sterili e asciutti. Inoltre, per valutare il potenziale di trasmissione ambientale, sono stati raccolti campioni di liquami provenienti da aziende agricole affette da DD (n=21) e da un’azienda agricola a stabulazione libera non affetta. Sono state poi effettuate “nested PCR” e “real-time PCR” sul DNA estratto dai campioni per rilevare rispettivamente le specie di Treponema e D. nodosus. Il test Chi-Quadrato di Pearson è stato utilizzato per studiare le associazioni tra la presenza di specie di Treponema e D. nodosus e lo stato DD degli animali. Gli stadi DD (M1 a M4.1) e M5 (cute sana) erano positivi per almeno una o più delle specie di Treponema associate alla DD in 50 dei 61 casi (82.0%) e 9 dei 25 casi (36.0%), rispettivamente. Le lesioni M1 hanno mostrato una prevalenza significativamente più bassa (14.8%) rispetto agli altri stadi di DD (M2, M3, M4, M4 e M4.1; 67.2%; P=0.011). La specie predominante era T. phagedenis (65.1%). D. nodosus è stato rilevato nel 51.8% delle lesioni cliniche di DD (M1 a M4.1) e nel 24.1% dei campioni prelevati da lesioni M5, ma la sua presenza non era associata in modo significativo ai vari stadi di DD. Tutti i campioni positivi per D. nodosus contenevano il gene della proteasi acida aprB2, ma erano negativi per aprV2, quest’ultimo associato a virulenza nella Zoppina della pecora. Gli allevamenti di controllo sono risultati negativi per tutte le specie di Treponema associate alla DD, mentre sono risultati positivi per aprB2 e negativi per aprV2. La presenza di aprB2 suggerisce che questo gene sia ubiquitario nell’ambiente animale e non un’associazione di per sé con la Zoppina ovina. Per quanto riguarda i campioni di liquame, 3 dei 21 campioni (14,3%) sono risultati positivi per almeno una o più delle specie di Treponema associate alla DD e 11 dei 21 campioni (52,4%) sono risultati positivi per aprB2 e negativi per aprV2 di D. nodosus. In conclusione, è stata trovata un’associazione tra la presenza di DD clinica e specifiche specie di Treponema, mentre per D. nodosus non è stato osservato alcun legame di questo tipo con le lesioni di DD. Questo studio fornisce prove della presenza delle tre specie di treponema nel bestiame svizzero e facilita la comprensione del coinvolgimento di specifiche specie di Treponema nelle lesioni di DD.

Parole chiavi: Bovini, Dichelobacter nodosus, Treponema spp., Dermatite Digitale, PCR

 
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