Bovine mastitis caused by coagulase-negative staphylococci

Abstract

Bovine mastitis caused by coagulase-negative staphylococci

Mastitis is the most common disease affecting dairy cows, and staphylococci are the most common cause of mastitis. According to Finnish studies, staphylococci are isolated from 36% of clinical and 60% of subclinical mastitis cases. In mastitis diagnostics, staphylococci are divided into coagulase-positive and coagulase-negative based on their ability to coagulate plasma. Majority of staphylococcal mastitis is caused by coagulase-negative staphylococci (CNS). In mastitis diagnostics they are not identified at species level but are treated as a uniform group. Usually they cause subclinical or mildly clinical mastitis, and are considered as harmless bacteria of the normal skin flora. CNS mastitis is most common on the first lactation. It is assumed to cure spontaneously and antimicrobial treatment is not recommended. Although usually subclinical or mildly clinical, CNS mastitis causes increase of milk leucocytes and may decrease the milk quality. CNS mastitis seems to be especially a problem in well managed dairy herds with good udder health. In contrast to the usual assumption that CNS mastitis cures spontaneously, it may persist in the udder throughout the entire lactation. In addition, the CNS species are not necessarily a uniform group but differences between the species in virulence and clinical characteristics may exist.

In this dissertation, different aspects of bovine mastitis caused by CNS were studied. The response of CNS mastitis to antimicrobial treatment was investigated, as well as the persistence of CNS intramammary infection when left without antimicrobial treatment. The prevalence of different CNS species in mastitis and on cows’ skin, and possible differences in clinical characteristics and persistence between CNS species were studied. Species identification was performed based on bacterial phenotype and genotype. Identification using different methods was compared.

Majority of CNS mastitis was caused by S. chromogenes or S. simulans. Many other CNS species were isolated from mastitis sporadically. Molecular genetic identification methods based on bacterial genotype proved more reliable than biochemical methods based on bacterial phenotype. In some cases the identification results of genotypic and phenotypic methods disagreed. About half of CNS mastitis detected during lactation persisted without antimicrobial treatment, commonly until the end of lactation. Mastitis caused by penicillin-susceptible CNS cured well, about 90% cured. Of mastitis caused by penicillin-resistant CNS, 60 to 70% cured, although the causing bacteria were susceptible to the antimicrobial used. Most often CNS mastitis was subclinical or mildly clinical. Statistically significant differences in clinical characteristics or persistence between the two most common CNS species were not detected.

Bovine mastitis caused by coagulase-negative staphylococci

Utaretulehdus on lypsylehmien yleisin sairaus ja stafylokokit yleisimpiä utaretulehduksen aiheuttajabakteereita. Kliinisistä eli näkyviä oireita aiheuttavista utaretulehduksista stafylokokit aiheuttavat suomalaisten tutkimusten mukaan noin 36 % ja subkliinisistä eli piilevistä noin 60 %. Utaretulehdusdiagnostiikassa stafylokokit jaetaan koagulaasipositiivisiin ja –negatiivisiin ns. koagulaasitestin perusteella. Staphylococcus (S.) aureus on tunnettu koagulaasipositiivinen utaretulehduksen aiheuttaja, joka voi aiheuttaa vakavaoireisen, mutta myös oireettoman ja helposti kroonistuvan utaretulehduksen. Muut utaretulehduksesta eristetyt stafylokokit ovat yleensä koagulaasinegatiivisia stafylokokkeja (KNS), joita ei utaretulehdusdiagnostiikassa tunnisteta lajitasolle. Ne aiheuttavat useimmiten piilevän tai lieväoireisen utaretulehduksen, ja niitä onkin pidetty harmittomina ihon normaaliflooraan kuuluvina bakteereina. KNS-utaretulehdus on yleisin ensimmäisellä maidontuotantokaudella. Sen on oletettu paranevan itsestään poikimisen jälkeen, eikä antibioottihoitoa ole suositeltu.

Valtaosa stafylokokkien aiheuttamista utaretulehduksista johtuu koagulaasinegatiivisista stafylokokeista. Vaikka tulehdukset ovat piileviä tai lieviä, ne aiheuttavat kuitenkin maidon tulehdussolujen lisääntymistä ja maidon laadun heikkenemistä. Ne tuntuvat olevan ongelma etenkin hyvin hoidetuissa karjoissa, joissa muuten on hyvä utareterveys. Vastoin aiempia oletuksia KNS-utaretulehdus ei aina parane itsestään, vaan voi säilyä eli persistoida utareessa läpi koko lypsykauden. Eri KNS-lajit eivät välttämättä ole homogeeninen ryhmä, vaan eri lajien välillä saattaa olla eroja taudinaiheutuskyvyssä.

Tässä väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin KNS-utaretulehduksen persistoimiskykyä sekä vastetta antibioottihoitoon. Lisäksi selvitettiin eri KNS-lajien yleisyyttä utaretulehduksessa ja lehmien iholla sekä mahdollisia KNS-lajien välisiä eroja. KNS-lajien tunnistamista eri menetelmillä vertailtiin.

Valtaosan KNS-utaretuhduksista aiheuttivat S. chromogenes ja S. simulans. Monia muita KNS-lajeja eristettiin utaretulehduksista satunnaisesti. Bakteerin genotyyppiin perustuvat, molekyyligeneettiset lajitunnistusmenetelmät osoittautuivat luotettavammiksi kuin fenotyyppiin perustuvat biokemialliset menetelmät. Eri menetelmillä saatiin joskus toisistaan poikkeava lajitunnistustulos. Noin puolet lypsykaudella todetuista ja ilman antibioottihoitoa jätetyistä KNS-utaretulehduksista pesiytyi utareeseen, useimmiten lypsykauden loppuun saakka. Penisilliiniherkän KNS-bakteerin aiheuttama tulehdus parani antibioottihoidolla hyvin, noin 90 %:sesti. Penisilliiniresistentin KNS-bakteerin aiheuttamat tulehdukset paranivat hieman huonommin, vaikka bakteeri oli herkkä käytetylle antibiootille. Valtaosa utaretulehduksista oli piileviä tai lieväoireisia. Yleisimpien KNS-lajien välillä ei todettu taudinaiheuttamiskyvyssä merkitseviä eroja.