Polymerase chain reaction for the diagnosis of bovine genital campylobacteriosis

Bovine genital campylobacteriosis is a common venereal disease of cattle; the prevalence of this disease can be underestimated mostly because of the nature of the etiological agent, the microaerobic Campylobacter fetus subspecies venerealis. The purpose of the current study was to evaluate the utilization of polymerase chain reaction (PCR) in the diagnosis of genital campylobacteriosis in samples obtained from bull prepuce aspirate, cow cervical mucus, and abomasum contents of aborted fetuses, collected into enrichment medium. Five different DNA extraction protocols were tested: thermal extraction, lysis with proteinase K, lysis with guanidine isothiocyanate, lysis with DNAzol, and lysis with hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). The specificity, sensitivity, and technical application of the PCR assay were also evaluated with clinical samples and compared to bacterial isolation by standard culture. DNA extraction by the CTAB protocol provided better results in PCR, and it was able to detect 63 colony-forming units per ml of C. fetus. Out of 277 clinical samples tested, 68 (24%) were positive for Campylobacter fetus using PCR, while only 8 (2.8%) of the samples were positive by bacterial isolation in solid medium, proving the superiority of the PCR technique when compared to the standard isolation method, and providing evidence for its usefulness as a better screening test in cattle for the diagnosis of bovine genital campylobacteriosis.

Food safety and zoonotic enteric pathogens: sources, risk factors and transmission routes of human salmonellosis and campylobacteriosis

Salmonella and Campylobacter are common causes of human gastroenteritis. Their epidemiology is complex and a multi-tiered approach to control is needed, taking into account the different reservoirs, pathways and risk factors. In this thesis, trends in human gastroenteritis and food-borne outbreak notifications in Italy were explored. Moreover, the improved sensitivity of two recently-implemented regional surveillance systems in Lombardy and Piedmont was evidenced, providing a basis for improving notification at the national level. Trends in human Salmonella serovars were explored: serovars Enteritidis and Infantis decreased, Typhimurium remained stable and 4,[5],12:i:-, Derby and Napoli increased, suggesting that sources of infection have changed over time. Attribution analysis identified pigs as the main source of human salmonellosis in Italy, accounting for 43–60% of infections, followed by Gallus gallus (18–34%). Attributions to pigs and Gallus gallus showed increasing and decreasing trends, respectively. Potential bias and sampling issues related to the use of non-local/non-recent multilocus sequence typing (MLST) data in Campylobacter jejuni/coli source attribution using the Asymmetric Island (AI) model were investigated. As MLST data become increasingly dissimilar with increasing geographical/temporal distance, attributions to sources not sampled close to human cases can be underestimated. A combined case-control and source attribution analysis was developed to investigate risk factors for human Campylobacter jejuni/coli infection of chicken, ruminant, environmental, pet and exotic origin in The Netherlands. Most infections (~87%) were attributed to chicken and cattle. Individuals infected from different reservoirs had different associated risk factors: chicken consumption increased the risk for chicken-attributed infections; animal contact, barbecuing, tripe consumption, and never/seldom chicken consumption increased that for ruminant-attributed infections; game consumption and attending swimming pools increased that for environment-attributed infections; and dog ownership increased that for environment- and pet-attributed infections. Person-to-person contacts around holiday periods were risk factors for infections with exotic strains, putatively introduced by returning travellers.

Genotypes and antibiotic resistance of bovine Campylobacter and their contribution to human campylobacteriosis

Campylobacter jejuni and Campylobacter coli are the most important bacterial causes of human gastroenteritis. Chicken has been recognized as a major source for human infection, whereas cattle might also contribute to a lesser extent. However, there is a paucity of information available regarding Campylobacter in Swiss cattle and their role for human campylobacteriosis. To gain more information on genotypes and antibiotic resistance of bovine C. jejuni and C. coli and on their contribution to human disease, 97 cattle isolates were analysed. Multilocus sequence typing (MLST) and flaB typing were applied and the gyrA and 23S rRNA genes were screened for point mutations responsible for quinolone and macrolide resistance, respectively. A total of 37 sequence types (STs) and 44 flaB types were identified, including two sequence types and five flaB types not previously described. Most common sequence types were ST21 (21%), ST61 (12%) and ST48 (11%). Only one isolate was macrolide resistant while 31% (n = 30) were quinolone resistant. Source attribution indicated chicken as the main source of human infection with cattle being second. In conclusion, cattle should not be underestimated as a potential source of human campylobacteriosis.

Species and biotype distribution of thermotolerant Campylobacters in animal reservoirs in Southern Chile

The prevalence of thermotolerant Campylobacters in mammals and birds from Southern Chile was determined. Campylobacters were isolated from 46.3% of the animals studied being C. jejuni biotipe 1 the most frequent (25.7%) followed by C. coli (17.4%) and C. jejuni biotipe 2 (3.2%).

Circulation of Campylobacter spp. in rhesus monkeys (Macaca mulatta) held in captivity: a longitudinal study

Campylobacteriosis is an extremely important zoonosis, circulating freely in the environment. In nonhuman primates kept in open facilities and bred for experimental purposes, the presence of Campylobacter spp. could cause severe damage to the production and interfere with the results of scientific research. In this paper, we assessed the circulation of Campylobacter spp. in a colony of clinically healthy rhesus monkeys (Macaca mulatta) destined to research. The analysis was carried out during seven non-consecutive years. Data showed that despite several changes made in animal management along the studied years in order to control this zoonosis, reduction of bacterial charge did not occur. Significant differences among the age groups and sex were observed. Infants showed higher susceptibility than adult animals. In general males were more infected than females. Modifications adopted in the handling techniques need to be reviewed with the intent of improving the production, reducing bacterial infection of the stock and avoiding undesirable cross reactions in the research carried out with these animals. Therefore, this paper alerts professionals that work directly with captive rhesus monkeys about the risks of Campylobacter spp. infection and possible interference on the experimental procedures.

Antimicrobial Resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli

Antimicrobial Resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli Campylobacters are a common cause of bacterial gastroenteritis worldwide, with Campylobacter jejuni and C. coli being the most common species isolated in human infections. If antimicrobial treatment is required, the drugs of choice at the moment are the macrolides and fluoroquinolones. In this thesis, the in vitro resistance profiles of the C. jejuni and C. coli strains were evaluated with emphasis on multidrug resistance. The aim was also to evaluate the different resistance mechanisms against the macrolides. Further, the disk diffusion method was compared to agar dilution method and its repeatability was evaluated, since it has been widely used for the susceptibility testing of campylobacters. The results of the present study showed that resistance to the fluoroquinolones is common in strains isolated from Finnish patients, but resistance to the macrolides is still rare. Multidrug resistance was associated with resistance to both ciprofloxacin and erythromycin. Among the available per oral drugs, least resistance was observed to coamoxiclav There was no resistance to the carbapenems. Sitafloxacin and tigecycline were in vitro highly effective towards Campylobacter species. A point mutation A2059G of the 23S rRNA gene was the main mechanism behind the macrolide resistance, whereas the efflux pumps did not seem to play an important role when a strain had A2059G mutation. A five amino acids insertion, which has not been described previously, in the ribosomal protein L22 of one highly-resistant C. jejuni strain without mutation in the 23S rRNA gene was also detected. Concerning the disk diffusion method, there was variation in the repeatability In conclusion, macrolides still appear to be the first-choice alternative for suspected Campylobacter enteritis. The in vitro susceptibilities found suggest that co-amoxiclav might be a candidate for clinical trials on campylobacteriosis, but in life-threatening situations, a carbapenem may be the drug of choice. More studies are needed on whether the disk diffusion test method could be improved or whether all susceptibilities of campylobacters should be done using a MIC based method.

The use of enzyme-linked immunosorbent assay and immunoblotting for the detection of Campylobacter fetus immunoglobulins in the cervico-vaginal mucus of female cattle

An indirect enzyme-linked immunosorbent assay was developed to detect antigen-specific secretory IgA antibodies to Campylobacter fetus subsp. venerealis in bovine vaginal mucus with a protein extract of the Campylobacter fetus subsp. venerealis by the acid glycine extraction method. Mean optical density measurement (λ=450 nm) was 0.143±0.9. The most immunoreactive protein bands of the Campylobacter fetus subsp. venerealis or Campylobacter fetus subsp. fetus recognized by IgA in immunoblotting, using bovine vaginal mucus samples, migrate at 42.6 kDa. The protein that migrates at 93 kDa was recognized exclusively for C. fetus subsp. venerealis. A positive vaginal mucus sample of a cow from negative herd recognized antigens of C. jejuni subsp. jejuni e C. fetus subsp. fetus.

Production and characterization of monoclonal antibodies against Campylobacter fetus subsp. venerealis

Myeloma cells Sp2/0-Ag14 and spleen cells from BALB/c mouse immunized with sonicated Campylobacter fetus subsp. venerealis NCTC 10354 were fused with polyethylene glycol (PEG) for the selection of clones producing antibodies. Clones were obtained by limiting dilution and screened for the production of specific antibodies to C. fetus subsp. venerealis NCTC 10354 by indirect ELISA and western blot against a panel of bacteria: C. fetus subsp. venerealis NCTC 10354, C. fetus subsp fetus ADRI 1812, C. sputorum biovar sputorum LMG 6647, C. lari NCTC 11352, and Arcobacter skirrowii LMG 6621 for the ELISA and C. fetus subsp. venerealis NCTC 10354 and C. sputorum biovar sputorum LMG 6647 for the western blotting. Fifteen clones producing monoclonal antibodies (MAbs) anti-C. fetus subsp. venerealis of the IgM (1) and IgG (14) classes were further screened for species-specificity. Four clones of the 15 obtained were producers of species-specific monoclonal antibodies (MAbs): two were specific for C. fetus subsp. venerealis and two were specific for C. fetus subsp. fetus. None of the clones were reactive against C. sputorum biovar sputorum LMG 6647. All clones recognized a protein with molecular mass of approximately 148 kDa from lysed C. fetus subsp. venerealis NCTC 10354.

Occurrence of Campylobacter jejuni and C. coli on broiler carcasses after chilling in southern Brazil

Campylobacter jejuniand C. colihave been associated with gastrointestinal disorders in human beings, due mainly to the consumption of chicken meat. Despite control measures for reducing contamination by these bacteria, the detection of Campylobacter in carcasses after chilling remains high.A total of 105 carcasses were assessed by the horizontal detection method in five federally inspected slaughterhouses in southern Brazil in 2012 and in the first three months of 2013. Campylobacterwas isolated in 37.1% of the carcasses, of which 97.5% contained C. jejuni and 2.5% were infected by C. coli. The rate of positive carcasses across the slaughterhouses ranged from 0 to 71.4%. Determining the occurrence of Campylobacteramong flocks is crucial for estimating the microbial load at specific points along the slaughtering process and for minimizing the risk of contamination of end products by Campylobacter.

Searching to combine technologies for safer food attainment

Campylobacteriosis is an infection frequently acquired through the consumption of animal origin products. Chicken can be considered the main responsible cause in the transmission chain of this disease. Ionizing radiation was used to verify the reduction of the microbiological load of Campylobacter jejuni present in chicken liver, which, in natura, can present contamination in up to 100% of the cases. The doses of irradiation used were: 0.20 kGy, 0.27 kGy, 0.30 kGy and 0.35 kGy. The samples of chicken liver were acquired in aviaries, local supermarkets and large chain supermarkets. The samples were analyzed for Campylobacter at FIOCRUZ. Irradiation was performed at COPPE/UFRJ, using a Gamma Cell Irradiator with a 60Co gamma source. Only the frozen sample acquired at the local supermarket did not contain the bacterium. Campylobacter sp. was present in all other samples, even when using procedures and technologies that aimed at the impediment of the presence of this bacterium in food and, consequently, at the protection of human health. On the whole, the results were satisfactory; nevertheless, it is known that the bacterial growth conditions required by this bacterium are uncommon when compared to other enteropathogenic bacteria.

Épidémiologie spatiale de la campylobactériose au Québec

La campylobactériose représente la principale cause de gastro-entérite bactérienne dans les pays industrialisés. L’épidémiologie de la maladie est complexe, impliquant plusieurs sources et voies de transmission. L’objectif principal de ce projet était d’étudier les facteurs environnementaux impliqués dans le risque de campylobactériose et les aspects méthodologiques pertinents à cette problématique à partir des cas humains déclarés au Québec (Canada) entre 1996 et 2006. Un schéma conceptuel des sources et voies de transmission de Campylobacter a d’abord été proposé suivant une synthèse des connaissances épidémiologiques tirées d’une revue de littérature extensive. Le risque d’une récurrence de campylobactériose a ensuite été décrit selon les caractéristiques des patients à partir de tables de survie et de modèles de régression logistique. Comparativement au risque de campylobactériose dans la population générale, le risque d’un épisode récurrent était plus élevé pour les quatre années suivant un épisode. Ce risque était similaire entre les genres, mais plus élevé pour les personnes de régions rurales et plus faible pour les enfants de moins de quatre ans. Ces résultats suggèrent une absence d’immunité durable ou de résilience clinique suivant un épisode déclaré et/ou une ré-exposition périodique. L’objectif suivant portait sur le choix de l’unité géographique dans les études écologiques. Neuf critères mesurables ont été proposés, couvrant la pertinence biologique, la communicabilité, l’accès aux données, la distribution des variables d’exposition, des cas et de la population, ainsi que la forme de l’unité. Ces critères ont été appliqués à des unités géographiques dérivées de cadre administratif, sanitaire ou naturel. La municipalité affichait la meilleure performance, étant donné les objectifs spécifiques considérés. Les associations entre l’incidence de campylobactériose et diverses variables (densité de volailles, densité de ruminants, abattoirs, température, précipitations, densité de population, pourcentage de diplomation) ont ensuite été comparées pour sept unités géographiques différentes en utilisant des modèles conditionnels autorégressifs. Le nombre de variables statistiquement significatives variait selon le degré d’agrégation, mais la direction des associations était constante. Les unités plus agrégées tendaient à démontrer des forces d’association plus élevées, mais plus variables, à l’exception de l’abattoir. Cette étude a souligné l’importance du choix de l’unité géographique d’analyse lors d’une utilisation d’un devis d’étude écologique. Finalement, les associations entre l’incidence de campylobactériose et des caractéristiques environnementales ont été décrites selon quatre groupes d’âge et deux périodes saisonnières d’après une étude écologique. Un modèle de Poisson multi-niveau a été utilisé pour la modélisation, avec la municipalité comme unité. Une densité de ruminant élevée était positivement associée avec l’incidence de campylobactériose, avec une force d’association diminuant selon l’âge. Une densité de volailles élevée et la présence d’un abattoir de volailles à fort volume d’abattage étaient également associées à une incidence plus élevée, mais seulement pour les personnes de 16 à 34 ans. Des associations ont également été détectées avec la densité de population et les précipitations. À l’exception de la densité de population, les associations étaient constantes entre les périodes saisonnières. Un contact étroit avec les animaux de ferme explique le plus vraisemblablement les associations trouvées. La spécificité d’âge et de saison devrait être considérée dans les études futures sur la campylobactériose et dans l’élaboration de mesures préventives.

Caractérisation phénotypique et génotypique de Campylobacter jejuni et évaluation d’une stratégie de contrôle de la colonisation du poulet de chair par ce pathogène alimentaire

Campylobacter jejuni est l’agent causal de la campylobactériose, infection bactérienne importante en santé publique. Un des vecteurs de transmission de C. jejuni pour l’humain est le poulet via la chaîne alimentaire. Les mécanismes impliqués dans colonisation caecale commensale des oiseaux par C. jejuni sont toujours peu caractérisés, bien qu’une meilleure compréhension de ces mécanismes puisse apporter des solutions pour le contrôle du pathogène à la ferme. Cette étude avait pour buts de caractériser les propriétés phénotypiques et les facteurs génétiques impliqués dans la colonisation du poulet par C. jejuni et d’identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans cette association. Des souches, issues d’élevages conventionnels échantillonnés en 2003 et en 2008 ainsi que d’élevages biologiques, ont été caractérisées afin d’obtenir leur profil de résistance aux antibiotiques, leur autoagglutination et leur chimiotactisme. Les souches des élevages conventionnels ont de plus été caractérisées pour leur capacité à adhérer et envahir une culture primaire de cellules caecales de poulet. Une puce à ADN a été développée pour détecter la présence de 254 gènes et variants associés à la colonisation des poulets ainsi qu’à la résistance aux antibiotiques chez les souches issues d’élevages conventionnels. Les propriétés phénotypiques et la présence de certains gènes chez les souches ont par la suite été comparées. Finalement, des souches ayant des caractéristiques différentes ont été utilisées dans un modèle de colonisation du poulet pour évaluer l’efficacité d’un nouvel additif alimentaire à base d’acides organiques et d’huiles essentielles sur le contrôle de C. jejuni. Les propriétés phénotypiques des souches étaient très variées et n’étaient pas corrélées entre elles, à l’exception de l’adhésion et de l’invasion. L’analyse génétique a révélé que le contenu en gènes des souches était variable, notamment au niveau des gènes de l’enveloppe bactérienne, au flagelle, aux récepteurs du chimiotactisme et à la résistance à l’arsenic. Les souches de 2003 et de 2008 étaient semblables lorsque leur contenu en gènes ainsi que leurs propriétés phénotypiques étaient comparés. Des gènes possiblement associés à un fort ou un faible potentiel de colonisation ont été identifiés. L’additif alimentaire a diminué la contamination des carcasses bien qu’une augmentation de la colonisation intestinale ait été observée pour certaines souches. La moitié des lots de poulets d’origine biologique étaient positifs pour C. jejuni. Les souches issues de ce type d’élevage étaient peu résistantes aux antibiotiques et possédaient des phénotypes variés. Cette étude a permis de mieux définir les caractéristiques importantes de C. jejuni qui sont associées à la colonisation intestinale du poulet. Elle a établi pour la première fois au Canada la présence du pathogène dans les élevages de poulets biologiques. Cette étude fait partie des quelques études qui décrivent la présence des gènes de colonisation et de résistance aux antibiotiques dans une collection de souches issues uniquement du poulet. Elle a également remis en doute l’importance de certains gènes dans la colonisation. La caractérisation exhaustive des souches a également permis d’identifier de nouveaux gènes possiblement associés à la colonisation de poulet par C. jejuni. Finalement, elle a indiqué que l’utilisation d’un mélange d’huiles essentielles et d’acide organique encapsulés pouvait être efficace pour réduire la contamination des carcasses de poulet par C. jejuni et que son effet était souche-dépendant.

Campylobacter dans différents environnements aquatiques : quantification et génotypage afin de mieux évaluer les risques potentiels d’infection pour l’être humain

Campylobacter est l’agent pathogène zoonotique responsable de la majorité des gastro-entérites d’origine bactérienne chez l’homme. Les produits de volaille représentent la principale source d’infection; toutefois, l’exposition peut également découler de contacts directs avec les animaux ou avec l’eau. Une forte variation saisonnière est présente dans les cas rapportés, qui n’est toujours pas élucidée : les eaux environnementales, sources d’infection connues, sont soupçonnées. Cette étude transversale a été réalisée dans la région Sud-Est du Québec (Canada) où Campylobacter fut quantifié et génotypé à partir de différentes sources d’eau (eaux de captage, récréatives et usées) et de cas cliniques afin d’évaluer les risques potentiels posé par l’eau environnementale. Différents essais PCR en temps réel furent appliqués à l’eau environnementale et comparés: 2 ont été sélectionnés pour leur spécificité et sensibilité de quantification. Les courbes standards ont été calibrées en utilisant la PCR digitale pour déterminer précisément les concentrations. Les isolats environnementaux et cliniques furent comparés génétiquement en utilisant le CGF (« comparative genomic fingerprinting »). Les eaux usées étaient plus contaminées que les eaux de captage et récréatives (3.9Log, 1.7Log et 1.0Log cellules/L en moyenne, respectivement). Six pour cent des isolats d’eaux environnementales étaient génétiquement similaires (100 % homologie) aux isolats cliniques. Les cas cliniques de campylobactériose d’été montraient des isolats avec davantage de similarités génétiques avec les isolats retrouvés dans l’eau environnementale comparativement aux autres saisons (p<0.01). Les faibles concentrations et similarités génétiques entre les isolats d’eau et cliniques suggèrent un risque de transmission possible, mais faible.

Chicken Caecal Microbiome Modifications Induced by Campylobacter jejuni Colonization and by a Non-Antibiotic Feed Additive

Campylobacter jejuni is an important zoonotic foodborne pathogen causing acute gastroenteritis in humans. Chickens are often colonized at very high numbers by C. jejuni, up to 109 CFU per gram of caecal content, with no detrimental effects on their health. Farm control strategies are being developed to lower the C. jejuni contamination of chicken food products in an effort to reduce human campylobacteriosis incidence. It is believed that intestinal microbiome composition may affect gut colonization by such undesirable bacteria but, although the chicken microbiome is being increasingly characterized, information is lacking on the factors affecting its modulation, especially by foodborne pathogens. This study monitored the effects of C. jejuni chicken caecal colonization on the chicken microbiome in healthy chickens. It also evaluated the capacity of a feed additive to affect caecal bacterial populations and to lower C. jejuni colonization. From day-0, chickens received or not a microencapsulated feed additive and were inoculated or not with C. jejuni at 14 days of age. Fresh caecal content was harvested at 35 days of age. The caecal microbiome was characterized by real time quantitative PCR and Ion Torrent sequencing. We observed that the feed additive lowered C. jejuni caecal count by 0.7 log (p<0.05). Alpha-diversity of the caecal microbiome was not affected by C. jejuni colonization or by the feed additive. C. jejuni colonization modified the caecal beta-diversity while the feed additive did not. We observed that C. jejuni colonization was associated with an increase of Bifidobacterium and affected Clostridia and Mollicutes relative abundances. The feed additive was associated with a lower Streptococcus relative abundance. The caecal microbiome remained relatively unchanged despite high C. jejuni colonization. The feed additive was efficient in lowering C. jejuni colonization while not disturbing the caecal microbiome.

Perspectives de l'usage de poudre de jaunes d’oeuf comme additif alimentaire contre Campylobacter jejuni chez le poulet : mode d'immunisation et effet de l’encapsulation

La campylobactériose est une zoonose causée par Campylobacter jejuni, une bactérie commensale du poulet, considérée comme la principale source de contamination humaine. C. jejuni est rarement retrouvé dans le tube digestif des poulets avant deux ou trois semaines d'âge. Ce qui pourrait s'expliquer par la transmission d'une immunité maternelle (anticorps IgY) transmise aux poussins via le jaune d'œuf. À la Chaire de recherche en Salubrité des Viandes (CRSV), la caractérisation d'anticorps IgY extraits de jaunes d'œufs frais a montré des niveaux de production d’anticorps différents selon le mode d’immunisation et suggère, in vitro, des effets sur ce pathogène. Ce qui laisse penser qu'en tant qu'additif alimentaire, une poudre de jaunes d'œuf potentialisée permettrait de lutter contre C. jejuni chez le poulet à griller. Dans ce travail, le processus de fabrication de l'additif (déshydratation par « Spray dry » puis encapsulation) a été évalué et les différents modes d'immunisation des poules pondeuses ont également été comparés. Les anticorps ont été extraits des différentes poudres de jaunes d'œuf ou du produit final encapsulé, et caractérisés in vitro (dosage / ELISA, test de mobilité, bactéricidie, western blot). Puis, une évaluation in vivo de la capacité de ces poudres encapsulées, incorporée à 5 % dans la moulée, afin de réduire ou de bloquer la colonisation intestinale des oiseaux par C. jejuni a été testée. In vitro, les résultats ont montré des concentrations d'anticorps et d'efficacité variables selon le type de vaccination. Dans cette étude, on a observé que le « Spray dry » a concentré les anticorps dans les poudres et que ces anticorps sont restés fonctionnels contre C. jejuni. On a également observé que l'encapsulation n’entraîne pas une perte quantitative des anticorps contenus dans les poudres. Malgré les résultats in vitro encourageants, les résultats in vivo ne révèlent aucune inhibition ou réduction de la colonisation des oiseaux par C. jejuni. L’absence d’efficacité la poudre de jaunes d’œuf encapsulée dans notre étude n’est pas due à une perte quantitative et/ou qualitative des anticorps comme soutenu dans les expériences in vitro. Ce qui démontre que les recherches doivent être poursuivies afin de déterminer les conditions optimales de l'utilisation de la poudre de jaune d'œuf in vivo, en tant qu'additif alimentaire chez les poulets