Koagulaasinegatiivisten stafylokokkien aiheuttama utaretulehdus naudalla –kirjallisuuskatsaus ja patogeneesitutkimus kokeellisen infektiomallin avulla

Koagulaasinegatiivisia stafylokokkeja (KNS) on pidetty ja osittain pidetään edelleenkin vähäpätöisinä utaretulehdusta aiheuttavina bakteereina. Tämä on johtunut niiden aiheuttaman utaretulehduksen lievästä taudinkuvasta ja korkeasta paranemisprosentista, verrattuna esimerkiksi koagulaasipositiivisen Staphylococcus aureuksen aiheuttamaan utaretulehdukseen. Utaretulehdusdiagnostiikassa on näinollen tyydytty määrittämään KNS:t ainoastaan ryhmätasolle, ei lajitasolle. KNS:n esiintyvyys utaretulehdusten aiheuttajina on lisääntynyt jatkuvasti. Niistä on tullut Suomessa ja monessa muussakin maassa yleisimmin utaretulehdusnäytteistä eristetty taudinaiheuttaja. Joillakin tiloilla KNS:t ovat voineet muodostua jo karjaongelmaksikin. Tämä on herättänyt tutkijoiden ja karjanomistajien kiinnostuksen kyseistä bakteeriryhmää ja sen merkitystä kohtaan. Maidontuottajia KNS-bakteeriryhmä kiinnostaa eniten maidon laadun kannalta, koska KNS-tulehdus aiheuttaa muutoksia maidossa ja nostaa solulukua. KNS-tulehdukset ovat yleisimpiä ensikoilla, jotka ovat karjojen uudistumisen perusta. Kirjallisuuskatsauksessa perehdytään tämänhetkiseen tietoon KNS:n yleispiirteistä, niiden esiintyvyyteen, merkitykseen utaretulehduksen aiheuttajana, mikrobilääkeresistenssiin, etiologiaan ja taudinaiheutuskykyyn. Lisäksi käsitellään utareen puolustusmekanismeja sekä maidon tulehdusindikaattoreita. Kirjallisuuskatsauksen lopussa keskitytään KNS-tulehdusten hoitoon ja ehkäisyyn. Kokeellisessa osassa kuvataan tekemämme tartutuskoe, jossa kahdeksaan kerran poikineeseen lehmään tartutettiin peräkkäin S. epidermidis ja S. simulans. Tartutuksen jälkeen seurasimme mm. lehmien yleisoireita, maitomäärää, maidon solupitoisuutta sekä maidon entsyymiaktiivisuuksia. Koejärjestelyt perustuivat Simojoki ym. vuonna 2005 tekemään pilottikokeeseen. Kokeessa havaittiin eroavaisuuksia käyttämiemme KNS-lajien aiheuttamissa utaretulehduksissa. Tulosten perusteella voitiin todeta, että S. simulans aiheuttaa lehmälle voimakkaamman tulehdusvasteen kuin S. epidermidis. Lisätietoa eri KNS-lajien ominaisuuksista kaivataan edelleen ja uusia tutkimuksia julkaistaankin jatkuvasti. Jos tulevissa tutkimuksissa saadaan yhä enemmän todisteita KNS:n välisistä taudinaiheutuskyvyn eroista, epidemiologiasta sekä resistenssitilanteesta, uskon, että koagulaasinegatiivisia stafylokokkeja aletaan tyypittää lajitasolle asti. Lajitason tietämys mahdollistaisi yhä tehokkaampien utareterveyssuunnitelmien tekemisen KNS-tartuntojen ehkäisyä varten sekä yksityiskohtaisempien hoito-ohjeiden antamisen.

Detection of clinical mastitis with the help of a thermal camera

Increasing dairy farm size and increase in automation in livestock production require that new methods are used to monitor animal health. In this study, a thermal camera was tested for its capacity to detect clinical mastitis. Mastitis was experimentally induced in 6 cows with 10 mu g of Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS). The LPS was infused into the left forequarter of each cow, and the right forequarters served as controls. Clinical examination for systemic and local signs and sampling for indicators of inflammation in milk were carried out before morning and evening milking throughout the 5-d experimental period and more frequently on the challenge day. Thermal images of experimental and control quarters were taken at each sampling time from lateral and medial angles. The first signs of clinical mastitis were noted in all cows 2 h postchallenge and included changes in general appearance of the cows and local clinical signs in the affected udder quarter. Rectal temperature, milk somatic cell count, and electrical conductivity were increased 4 h postchallenge and milk N-acetyl-beta-D-glucosaminidase activity 8 h postchallenge. The thermal camera was successful in detecting the 1 to 1.5 degrees C temperature change on udder skin associated with clinical mastitis in all cows because temperature of the udder skin of the experimental and control quarters increased in line with the rectal temperature. Yet, local signs on the udder were seen before the rise in udder skin and body temperature. The udder represents a sensitive site for detection of any febrile disease using a noninvasive method. A thermal camera mounted in a milking or feeding parlor could detect temperature changes associated with clinical mastitis or other diseases in a dairy herd.

N-acetyl-β-D-glucosaminidaasi-entsyymiaktiivisuus normaalimaidossa sekä utaretulehdusta sairastavien lypsylehmien maidossa.

N-acetyl-β-D-glucosaminidaasi (NAGaasi) on glykosidaaseihin kuuluva, solujen lysosomeissa esiintyvä entsyymi, jota vapautuu maitoon utaretulehduksen aikana vaurioituneista utareen epiteelisoluista, neutrofiileistä ja makrofageista. NAGaasientsyymiaktiivisuuden on useissa tutkimuksissa havaittu korreloivan utareen tulehdustilan ja maidon soluluvun (SCC) kanssa ja sitä on ehdotettu käytettäväksi utareen epiteelisolutuhon mittaamiseen yksinään tai yhdistettynä SCC:n määritykseen. Koska saostuminen ei häiritse NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden mittausta maidosta, entsyymiaktiivisuus ei muutu maitoa säilytettäessä ja entsyymin mittaaminen on melko yksinkertaista ja nopeaa, menetelmä vaikuttaisi sopivan hyvin seulontatestiksi piileville utaretulehduksille. NAGaasin käyttö on toistaiseksi rajoittunut tutkimuskäyttöön. Sen hyödyntämistä vaikeuttaa se, että terveille lehmille eri tutkimuksissa määritetyissä NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvoissa on suurta vaihtelua. NAGaasi-entsyymiaktiivisuus maidossa on useiden tutkimusten mukaan korkeampi silloin, kun tulehduksen on aiheuttanut jokin merkittävä patogeeni kuin silloin, kun tulehduksen taustalla on vähäpätöinen patogeeni. Lypsykauden vaiheen on havaittu vaikuttavan maidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen siten, että aktiivisuudet ovat korkeampia heti poikimisen jälkeen ja lypsykauden lopulla. On myös havaittu, että normaalimaidossa NAGaasi-entsyymiaktiivisuus on hieman korkeampi loppumaidossa kuin alkumaidossa. Poikimakerran vaikutuksista NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen on ristiriitaisia tutkimustuloksia. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määrittää NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvot terveen sekä utaretulehdusta sairastavan lypsylehmän maidossa, sekä selvittää tulehduksen voimakkuuden, aiheuttajapatogeenin, poikimakerran ja lypsykauden vaiheen vaikutusta kyseisen entsyymin aktiivisuuteen maidossa. Tutkimusaineistossa oli mukana kaikkiaan 838 vuosina 2000–2010 otettua maitonäytettä 62 eri lypsykarjatilalta Suomesta ja Virosta. Normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvot määritettiin yhdeksältä suomalaiselta lypsykarjatilalta kerätyistä 196 maitonäytteestä, jotka täyttivät asettamamme normaalimaidon kriteerit. Normaalimaidon kriteerit olivat seuraavat: SCC < 100 000, lehmällä ei ole utaretulehduksen oireita, poikimisesta on kulunut aikaa yli 30 vuorokautta ja edellisestä lypsystä yli 6 tuntia. NAGaasi-entsyymiaktiivisuus mitattiin modifioidulla Mattilan menetelmällä (Mattila 1985) vakioiduissa olosuhteissa. Aineisto analysoitiin käyttäen Stata Intercooler tilasto-ohjelman versiota 11.0 (Stata Corporation, Texas, USA). Maidon NAGaasientsyymiaktiivisuuteen terveessä neljänneksessä vaikuttavia tekijöitä tutkittiin lineaarisella sekamallilla, jossa sekoittavana tekijänä oli tila. SCC:n ja NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden korrelaatiota arvioitiin terveillä lehmillä, piilevää utaretulehdusta sairastaneilla lehmillä ja koko aineistossa. Korrelaatiot laskettiin Pearsonin korrelaatiokertoimella. Tilastollisesti merkitsevänä raja-arvona kaikissa analyyseissä pidettiin p < 0.05. Normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvoiksi lehmillä, joilla poikimisesta oli kulunut yli 30 vrk, saatiin 0,09–1,04 pmol/min/μl maitoa. Verrattuna normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuksien keskiarvoon (0,56) ja piilevää utaretulehdusta sairastaneiden lehmien NAGaasi-entsyymiaktiivisuuksien keskiarvoon (2,49), kliinistä utaretulehdusta sairastavien lehmien maidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuus oli keskimäärin selvästi korkeampi (16,65). Keskiarvoissa oli selvä ero paikallisoireisten (12,24) ja yleisoireisten (17,74) lehmien välillä. Terveiden neljännesten maitonäytteistä määritetyn NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden ja SCC:n välillä ei havaittu korrelaatiota. Piilevässä utaretulehduksessa havaittiin positiivinen korrelaatio (0,74) maidon NAGaasientsyymiaktiivisuuden ja SCC:n välillä. NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen vaikuttivat tilastollisesti merkitsevästi SCC, poikimisesta kulunut aika ja poikimakerta. Eri patogeeniryhmien osalta havaitsimme, että neljänneksissä, joista eristettiin vähäpätöinen patogeeni, NAGaasi-entsyymiaktiivisuus oli selvästi matalampi kuin neljänneksissä, joista eristettiin merkittävä patogeeni. NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden keskiarvoksi vähäpätöisille patogeeneille (KNS, koryneformi) saatiin 2,82 ja merkittäville patogeeneille (S. aureus, Str. uberis, Str, agalactiae, Str. dysgalactiae, E.coli) 16,87.