|
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]
AbstractTreponema 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: | Language | Abstract |
---|
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 Name/Journal: | Acta Universitatis Agriculturae Sueciae |
---|
Year of publishing : | 2014 |
---|
Number: | 2014:38 |
---|
Number of Pages: | 51 |
---|
Papers/manuscripts: | Number | References |
---|
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 Related resources No related resources given in workflow phase Relations
|
|