Bovine mastitis due to coagulase-negative staphylococci and the role of minor pathogens on mastitis

Abstract

Bovine mastitis is the most common disease of dairy cows. To implement efficient control measures, it is generally necessary to diagnose the relevant aetiologic agents. Coagulasenegative staphylococci (CNS) and Corynebacterium spp. are considered minor mastitis pathogens because of the mild impact they have on udder health. Despite that, they are the most common agents isolated from milk samples in several large scale surveys worldwide. The objectives of this study were to evaluate if there were differences in pathogenicity between individual CNS species, to evaluate if alternative sampling or diagnostic techniques could more accurately determine in which cases the aforementioned minor pathogens were responsible for mastitis, and to determine if treatment of CNS infected quarters was a costeffective control measure. We followed 111 intramammary infections due to CNS for up to 48 weeks in four commercial dairy farms. Duration of infection had a mean of 188 days and was not significantly different between CNS species; geometric mean quarter somatic cell count (SCC) overall was 132,000 cells/ml and was also not significantly different between CNS species. There were differences in diversity between CNS species, with Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus simulans showing less diversity than Staphylococcus haemolyticus, the epidemiological significance of which is debated. Freezing milk samples overnight at -20ºC did not increase detection of intramammary bacteria in milk samples. Use of a real-time PCR-based test allowed for detection of udder pathogens beyond the ones identified using conventional bacteriology in milk samples with a high SCC that were culture negative or that yielded CNS or Corynebacterium bovis shown by conventional bacteriology. Single quarter milk samples were collected in duplicate from 132 dairy cows in a commercial dairy farm, with the standard technique and by use of a cannula surpassing the teat canal. There was a significant difference between the two sampling techniques for recovery of Corynebacterium spp. and for culture-negative samples. The observed difference could not be attributed to a particular sampling order and no significant change was observed in quarter SCC between the sampling day and seven days later, indicating iatrogenic IMI following use of the alternative technique was not an issue. Use of a deterministic economic model allowed to determine that in most situations lactational treatment of subclinical mastitis due to CNS would result in a net financial loss, on average of €38.74 per treated quarter. Taken together, these results indicate that CNS have a low impact in terms of udder health, with little differences between individual species. Treating CNS subclinical mastitis during the lactation is not cost-efficient and should therefore not be advised. Using a RTPCR and sampling with a teat cannula might improve diagnosis of mastitis etiology.

RESUMO: MASTITE BOVINA POR STAPHYLOCOCCI COAGULASE-NEGATIVOS E O PAPEL DE AGENTES PATOGÉNICOS MENORES NA MASTITE - A mastite bovina é a doença mais comum das vacas leiteiras. Para implementar medidas de controlo eficientes, é geralmente necessário identificar os agentes etiológicos relevantes. Os staphylococci coagulase-negativos (SCN) e Corynebacterium spp. são considerados agentes patogénicos menores porque têm um impacto ligeiro na saúde do úbere. Apesar disso, são os agentes mais frequentemente isolados a partir de amostras de leite em vários estudos de larga escala, em diversos pontos do mundo. Os objectivos deste estudo foram avaliar se havia diferenças em termos de patogenicidade entre espécies individuais de SCN, avaliar se um método de colheita e de diagnóstico alternativos podiam determinar mais precisamente em que casos os agentes mencionados acima eram responsáveis por mastite, e determinar se o tratamento antimicrobiano durante a lactação de quartos infectados com SCN era uma medida de controlo eficiente em termos de custos. Acompanhámos 111 infecções intramamárias por SCN durante até 48 semanas em quatro explorações leiteiras comerciais. A duração média de infecção foi de 188 dias e não foi significativamente diferente entre espécies de SCN; a média geométrica de contagens de células somáticas (CCS) global foi de 132.000 células/ml de leite e também não foi significativamente diferente entre espécies de SCN. Houve diferenças na diversidade entre espécies de SCN, tendo Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus simulans mostrando menor diversidade do que Staphylococcus haemolyticus, sendo discutida o possível significado epidemiológico destas observações. A congelação de amostras de leite durante a noite a -20ºC não permitiu o aumento da detecção de bactérias em amostras de infecções intramamárias. A utilização de um PCR em tempo real permitiu a detecção de agentes patogénicos mamários para além dos identificados após utilização de técnicas bacteriológicas convencionais em amostras de leite com CCS elevadas que se mostraram negativas após cultura ou que levaram ao isolamento de SCN ou Corynebacterium bovis. Foram colhidas amostras de leite de quartos individuais em duplicado de 132 vacas leiteiras numa vacaria comercial, com a técnica convencional e com a utilização de uma cânula permitindo ultrapassar o canal do teto. Observou-se uma diferença significativa entre as duas técnicas de colheita para a recolha de Corynebacterium spp. e para amostras sem crescimento após cultura. A diferença observada não era atribuível a uma ordem de colheita particular e não foram observadas alterações significativas na CCS dos quartos entre o dia de colheita e sete dias mais tarde, indicando que a infecção intramamária iatrogénica após a utilização da técnica alternativa não constituiu um problema. A utilização de um modelo económico determinístico permitiu determinar que na maioria das situações o tratamento durante a lactação de mastites subclínicas por SCN resultaria numa perda finaceira líquida, em média de €38.74 por quarto tratado. Considerados em conjunto, estes resultados indicam que os SCN têm um impacto baixo em termos de saúde do úbere, com poucas diferenças entre espécies individuais. Tratar mastites subclínicas por SCN durante a lactação não é eficiente em termos de custos e não deve portanto ser aconselhado. A utilização de um RT-PCR e a colheita de amostras com uma cânula de tetos pode melhorar o diagnóstico das causas de mastite.