Home About Browse Search
Svenska


Treponema spp. in necrotic skin ulcers in pigs

phenotypic and genetic features

Svartström, Olov (2014). Treponema spp. in necrotic skin ulcers in pigs. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2014:38
ISBN 978-91-576-8024-2
eISBN 978-91-576-8025-9
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
24MB

Abstract

Treponema belongs to the phylum Spirochaetes consisting of bacteria distinguishable
by a unique cell architecture that enables corkscrew-like motility. In two case studies,
treponemes were isolated from ear necrosis and shoulder ulcers, two types of skin
lesions that have impact on animal welfare and may cause economic losses.

This doctoral thesis focuses on a hypothesis that Treponema spp. have a pathogenic
role in the progression of ear necrosis and shoulder ulcers in pigs and, as Treponema
spp. are present in gingiva of pigs, that transmission to skin is mediated by biting or
licking. The thesis describes their occurrence, phenotypic and genetic features.

We sampled 109 pigs with lesions and 60 apparently healthy piglets. Spirochetes
were present in 73% of the shoulder ulcers, in 53% of the ear necroses and in 9.7% of
the gingivae.

Many identified phylotypes were similar to Treponema spp. considered as pathogens
in bovine digital dermatitis, a claw disease in cattle. Similar phylotypes were present
both in gingiva and ulcers. There were indications of transmission between gingiva and
ulcers.

Twelve isolates were acquired and identified as T. pedis, T. parvum and T. sp.
OMZ840-like. Metabolic patterns were similar to those of other treponemes and were
not discriminatory between isolates. All except two gingival isolates showed unique
DNA fingerprints. Treponema sp. OMZ840-like and T. pedis isolates were hemolytic,
T. parvum was not. The isolates were generally susceptible to the tested antimicrobials.

The genome sequence of T. pedis strain T A4 from ear necrosis was de novo
assembled and analyzed. The genome was most similar to that of T. denticola, a species
strongly associated with human periodontitis. Several of the predicted genes in T. pedis
were homologous to virulence related genes in T. denticola, including those encoding
the major surface sheath protein, dentilisin and dentipain.

In T. denticola, IdeT is a protein that includes the oligopeptidase domain dentipain.
An IdeT-homologue in T. pedis strain T A4, TPE0673, was recombinantly expressed in
Escherichia coli and purified for in vitro testing. TPE0673 did not display protease
activity towards immunoglobulin G (IgG) or insulin as its homologues. However,
western blot analysis showed that IgG in serum from sows with shoulder ulcers bound
to purified TPE0673, suggesting an immunogenic property of this gene.

In conclusion, this thesis describes an association between Treponema spp. with ear
necrosis and shoulder ulcers. The treponemes present in pig ulcers were
phylogenetically similar to those of oral origin and transmission between gingiva and
ulcer was indicated. Finally, analysis of the genome of T. pedis revealed the presence of
several putative virulence genes indicating a pathogenic potential for this species.

Authors/Creators:Svartström, Olov
Title:Treponema spp. in necrotic skin ulcers in pigs
Subtitle:phenotypic and genetic features
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Spiroketer är en typ av bakterier med en utmärkande form. Många bakteriesläkten
beskrivs till utseendet som stavar eller kocker, spiroketer däremot liknar en korkskruv.
Arvsmassan hos spiroketer är så särskiljande att de bildar en egen gren i det
evolutionära släktträdet. Man tror också att alla arter inom spiroketerna har sitt
ursprung från samma spiroket-förfader.

Spiroketer kan förflytta sig i fasta miljöer, såsom i agar och i vävnad, genom en
skruvande rörelse skapad av roterande proteinstrukturer i cellens hölje.

Redan i början av 1900-talet fann man bakterier med form och rörlighet som spiroketer
i sår hos grisar. Vid den tiden hade man inte tillgång till dagens moderna teknik för att
kunna karaktärisera bakterierna. Sedan dess har endast ett fåtal studier undersökt
sambandet mellan spiroketer och hudsår hos grisar. Spiroketer kan orsaka en mängd
sjukdomar hos människa och djur, till exempel syfilis, borrelia, tandköttsinflammation
och smittsamt klövexem hos nötkreatur.

Vetskapen om spiroketers betydelse vid andra sjukdomar ledde till att vår forskargrupp
genomförde pilotstudier på två typer av nekrotiska sår hos grisar – öronnekros och
bogbladssår. Pilotstudierna visade att spiroketer av arten Treponema pedis kunde
isoleras från öronnekros, bogbladssår samt munslemhinna hos gris. Treponema pedis är
en av de arter som är associerad till smittsamt klövexem hos nöt. Man började
misstänka att T. pedis och möjligtvis andra Treponema-arter förekommer i munnen hos
grisar och (genom bitning) kunde spridas till hud där de får betydelse för
sjukdomsutvecklingen av öronnekros och bogbladssår vilket också är avhandlingens
hypotes.

Öronnekroser uppkommer hos grisar nyligen avvanda från suggan. Såren är vanligtvis
lokaliserade på nederkanten av örat men kan också förekomma på toppen. De kan
variera mellan små sår, ibland täckta av en skorpa, till stora som omfattar hela örat.
Bogbladssår kan uppkomma hos suggor under diperioden. Såren bildas på grisens bog
där huden blir utsatt av trycket från den liggande suggan. Det börjar med en rodnad och
hårlossning som kan övergå i ett bogbladssår på flera centimeter i diameter. Under våra
studier provtogs ett flertal sår som hade en diameter större än 5 centimeter. Både
öronnekros och bogbladssår påverkar djurvälfärden negativt och kan leda till
ekonomiska förluster hos grisproducenter.

Öronnekros har ansetts bero på bitskador men kan uppkomma plötsligt och spridas likt
en smittsam sjukdom. Den specifika lokaliseringen talar också emot att det endast är en
bitskada av icke infektiös natur. För bogbladssår är hull, liggtid och vissa typer av golv
riskfaktorer men när såren väl bildas ger de ett intryck av att vara infekterade med död
vävnad i kanterna. Det finns dock inte någon bestämd mikrobiologisk orsak till att
öronnekros och bogbladssår uppstår eller förvärras.

Avhandlingen bygger på forskargruppens studier av spiroketer som tillhör släktet
Treponema från öronnekros och bogbladssår hos grisar. Totalt har 18 svenska
besättningar besökts där 109 grisar med sår provtagits samt ytterligare munprover tagits
från 60 griskultingar. I 73 % av bogbladssåren, 53 % av öronnekroserna och 10 % av
munslemhinnorna kunde förekomst av spiroketer påvisas. Förutom T. pedis förekom
minst tre andra typer av Treponema som kan vara betydelsefulla.

Bland de olika typer av Treponema som identifierades förekom likadana såväl i mun
som i sår. Det fanns även indikationer på spridning mellan mun och sår vilket stödjer
hypotesen i avhandlingen. Tolv isolat erhölls av arterna T. pedis, T. parvum och en
annan som liknar en icke beskriven Treponema-art isolerad från plack på tänderna hos
hund. Isolaten karaktäriserades genom att enzymatiska aktiviteter testades. Treponema
pedis och isolat av den icke beskrivna arten visade hemolys på blodagar vilket T.
parvum inte gjorde. Alla isolat var känsliga för antibiotikum. Den kompletta
arvsmassan för T. pedis sattes samman, kartlades och analyserades. Vi kunde fastslå att
T. pedis bär på flera gener som har hög likhet med sjukdomsframkallande gener i T.
denticola som är en art som orsakar tandköttsinflammationer hos människa. Även om
den exakta funktionen för dessa gener i T. pedis behöver testas experimentellt, tyder det
på att en sjukdomsframkallande potential finns. En av generna studerades vidare genom
att proteinet den kodar för framställdes och renades fram. Det visade sig att serum från
suggor med bogbladssår innehöll antikroppar mot proteinet som den kodar för vilket
tyder på att de blivit infekterade av T. pedis.

Treponemors roll i nekrotiska sår hos grisar är ännu inte fullständigt kartlagd. De
resultat som läggs fram i avhandlingen ger stöd för hypotesen om att Treponema-arter i
grisens mun sprids via bitning till hud där de har betydelse för utvecklingen av
nekrotiska sår.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2014
Volume:2014:38
Number of Pages:51
Papers/manuscripts:
NumberReferences
I.Karlsson F, Svartström O, Belak K, Fellström C, Pringle M (2013). Occurrence of Treponema spp. in porcine skin ulcers and gingiva. Vet Microbiol 165(3-4), 402-409.
II.Svartström O, Karlsson F, Fellström C, Pringle M (2013). Characterization of Treponema spp. isolates from pigs with ear necrosis and shoulder ulcers. Vet Microbiol 166(3-4), 617-623.
III.Svartström O, Mushtaq M, Pringle M, Segerman B (2013). Genome-Wide Relatedness of Treponema pedis, from Gingiva and Necrotic Skin Lesions of Pigs, with the Human Oral Pathogen Treponema denticola. PLoS One 8(8), e71281.
IV.Svartström O, Johnzon C-F, Zuerner R, Rosander A. Characterization of TPE0673, a Treponema denticola IdeT homologue, in Treponema pedis. Manuscript in preparation.
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Biomedical Sciences and Veterinary Public Health, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-8024-2
ISBN for electronic version:978-91-576-8025-9
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:L Animal production > L73 Animal diseases
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Microbiology (Microbiology in the medical area to be 30109)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Bioinformatics and Systems Biology (methods development to be 10203)
Agrovoc terms:swine, wounds, treponema, pathogens, skin, shoulders, mouth, gingiva, animal diseases, infectious diseases, genes, pcr, rapd
Keywords:Treponema pedis, Spirochetes, Shoulder ulcers, Ear necrosis, Pigs, Treponema sp. OMZ840, Treponema parvum
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-1869
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-1869
ID Code:11130
Faculty:VH - Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science
Department:(VH) > Dept. of Biomedical Sciences and Veterinary Public Health
External funders:FORMAS
Deposited By: MSc Olov Svartström
Deposited On:24 Apr 2014 12:09
Metadata Last Modified:14 Dec 2014 11:34

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits