Spatial and temporal analyses of culls due to bovine tuberculosis in slaughterhouses of Minas Gerais state, Brazil, 2008 to 2012 / Análise espacial e temporal das condenações por tuberculose bovina em frigoríficos do estado de Minas Gerais, Brasil, 2008 a 2012

The application of spatial and temporal analysis in epidemiology aims to understand the causes and consequences of spatial and temporal heterogeneity in studies of infectious diseases. Bovine tuberculosis (bTB) is a chronic and progressive infectious disease caused by Mycobacterium bovis and is an important zoonosis worldwide. The aim of this study was to conduct spatial and temporal analyses of a secondary database of bTB-positive cases registered by the Federal Inspection Service in two slaughterhouses from the West of Minas mesoregion of Minas Gerais state, Brazil, from 2008 to 2012 and to suggest its use in epidemiological surveillance. The culled cattle with bTB macroscopic lesions during post mortem inspection were considered positive in this study. The data used were the positive cases registered on the "Sistema de Informações Gerenciais do Serviço de Inspeção Federal" (SIG/SIF - Management Information System of the Federal Inspection Service) of the "Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento" (MAPA - Ministry of Agriculture, Livestock and Supplies), the number of animals slaughtered monthly and their municipalities of origin, per slaughterhouse. The prevalence (%) of cases per cattle slaughtered was calculated, and the relationship between these cases of bTB and cases of human tuberculosis (hTB) and the GDP per capita of the mesoregions comprising the municipalities surveyed was evaluated. The prevalence was 1,030 cases of bTB (0.28%). The lowest case numbers and prevalence rates were obtained in 2010, while the highest rates were observed in 2011. Slaughterhouse 1 showed stationarity, while Slaughterhouse 2 showed an increasing annual trend for data since October 2009. A statistical correlation between the numbers of cases of bovine and human TB (p=0.006, r=0.148) was observed. The prevalence for Slaughterhouses 1 and 2 were not correlated (p>0.05). The municipalities of origin demonstrated randomness in their spatial distribution. SIG/SIF-MAPA may be used for the analysis of spatial and temporal distribution to contribute to the monitoring of animal health services with information on the prevalence of culling for bTB in the West of Minas, South/Southwest of Minas, Campo das Vertentes and Zona da Mata mesoregions of Minas Gerais, Brazil.(AU)

A aplicação de análises espacial e temporal em epidemiologia visa compreender as causas e consequências da heterogeneidade espacial e temporal nos estudos de doenças infecciosas. A tuberculose bovina (TBb) é uma doença infecciosa crônica e progressiva causada pelo Mycobacterium bovis e uma importante zoonose em todo o mundo. O objetivo deste estudo foi realizar análises espaciais e temporais em um banco de dados secundário de casos positivos de TBb registrados pelo Serviço de Inspeção Federal em dois frigoríficos da mesorregião Oeste de Minas, estado de Minas Gerais, Brasil, de 2008 a 2012 e sugerir sua utilização na vigilância epidemiológica. Os bovinos abatidos com lesões macroscópicas de TBb durante a inspeção post mortem foram considerados positivos neste estudo. Os dados utilizados foram os casos positivos cadastrados no Sistema de Informações Gerenciais do Serviço de Inspeção Federal do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (SIGSIF/MAPA), o número de animais abatidos mensalmente e seus municípios de origem, por frigorífico. Foi calculada a prevalência (%) de casos por bovinos abatidos e avaliada a relação entre esses casos de TBb e os casos de tuberculose humana (TBh) e o PIB per capita das mesorregiões que compõem os municípios pesquisados. A prevalência foi de 1.030 casos de TBb (0,28%). Os menores números de casos e prevalências foram obtidos em 2010, enquanto as maiores prevalências foram observadas em 2011. O Frigorífico 1 apresentou estacionariedade, enquanto o Frigorífico 2 apresentou tendência anual crescente para os dados desde outubro de 2009. Correlação estatística entre o número de casos de TBb e TBh (p=0,006, r=0,148) foi observada. As prevalências nos Frigoríficos 1 e 2 não se correlacionaram (p>0,05). Os municípios de origem demonstraram aleatoriedade em sua distribuição espacial. O SIGSIF/MAPA pode ser utilizado para a análise da distribuição espacial e temporal a fim de contribuir com o monitoramento dos serviços de saúde animal com informações sobre a prevalência de condenações por TBb nas mesorregiões Oeste de Minas, Sul/Sudoeste de Minas, Campo das Vertentes e Zona da Mata de Minas Gerais, Brasil.(AU)

Spatial and temporal analyses of culls due to bovine tuberculosis in slaughterhouses of Minas Gerais state, Brazil, 2008 to 2012

ABSTRACT: The application of spatial and temporal analysis in epidemiology aims to understand the causes and consequences of spatial and temporal heterogeneity in studies of infectious diseases. Bovine tuberculosis (bTB) is a chronic and progressive infectious disease caused by Mycobacterium bovis and is an important zoonosis worldwide. The aim of this study was to conduct spatial and temporal analyses of a secondary database of bTB-positive cases registered by the Federal Inspection Service in two slaughterhouses from the West of Minas mesoregion of Minas Gerais state, Brazil, from 2008 to 2012 and to suggest its use in epidemiological surveillance. The culled cattle with bTB macroscopic lesions during post mortem inspection were considered positive in this study. The data used were the positive cases registered on the Sistema de Informações Gerenciais do Serviço de Inspeção Federal (SIG/SIF - Management Information System of the Federal Inspection Service) of the Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA - Ministry of Agriculture, Livestock and Supplies), the number of animals slaughtered monthly and their municipalities of origin, per slaughterhouse. The prevalence (%) of cases per cattle slaughtered was calculated, and the relationship between these cases of bTB and cases of human tuberculosis (hTB) and the GDP per capita of the mesoregions comprising the municipalities surveyed was evaluated. The prevalence was 1,030 cases of bTB (0.28%). The lowest case numbers and prevalence rates were obtained in 2010, while the highest rates were observed in 2011. Slaughterhouse 1 showed stationarity, while Slaughterhouse 2 showed an increasing annual trend for data since October 2009. A statistical correlation between the numbers of cases of bovine and human TB (p=0.006, r=0.148) was observed. The prevalence for Slaughterhouses 1 and 2 were not correlated (p>0.05). The municipalities of origin demonstrated randomness in their spatial distribution. SIG/SIF-MAPA may be used for the analysis of spatial and temporal distribution to contribute to the monitoring of animal health services with information on the prevalence of culling for bTB in the West of Minas, South/Southwest of Minas, Campo das Vertentes and Zona da Mata mesoregions of Minas Gerais, Brazil.

RESUMO: A aplicação de análises espacial e temporal em epidemiologia visa compreender as causas e consequências da heterogeneidade espacial e temporal nos estudos de doenças infecciosas. A tuberculose bovina (TBb) é uma doença infecciosa crônica e progressiva causada pelo Mycobacterium bovis e uma importante zoonose em todo o mundo. O objetivo deste estudo foi realizar análises espaciais e temporais em um banco de dados secundário de casos positivos de TBb registrados pelo Serviço de Inspeção Federal em dois frigoríficos da mesorregião Oeste de Minas, estado de Minas Gerais, Brasil, de 2008 a 2012 e sugerir sua utilização na vigilância epidemiológica. Os bovinos abatidos com lesões macroscópicas de TBb durante a inspeção post mortem foram considerados positivos neste estudo. Os dados utilizados foram os casos positivos cadastrados no Sistema de Informações Gerenciais do Serviço de Inspeção Federal do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (SIGSIF/MAPA), o número de animais abatidos mensalmente e seus municípios de origem, por frigorífico. Foi calculada a prevalência (%) de casos por bovinos abatidos e avaliada a relação entre esses casos de TBb e os casos de tuberculose humana (TBh) e o PIB per capita das mesorregiões que compõem os municípios pesquisados. A prevalência foi de 1.030 casos de TBb (0,28%). Os menores números de casos e prevalências foram obtidos em 2010, enquanto as maiores prevalências foram observadas em 2011. O Frigorífico 1 apresentou estacionariedade, enquanto o Frigorífico 2 apresentou tendência anual crescente para os dados desde outubro de 2009. Correlação estatística entre o número de casos de TBb e TBh (p=0,006, r=0,148) foi observada. As prevalências nos Frigoríficos 1 e 2 não se correlacionaram (p>0,05). Os municípios de origem demonstraram aleatoriedade em sua distribuição espacial. O SIGSIF/MAPA pode ser utilizado para a análise da distribuição espacial e temporal a fim de contribuir com o monitoramento dos serviços de saúde animal com informações sobre a prevalência de condenações por TBb nas mesorregiões Oeste de Minas, Sul/Sudoeste de Minas, Campo das Vertentes e Zona da Mata de Minas Gerais, Brasil.

Risk factors for high bulk milk somatic cell counts in dairy herds from Campos das Vertentes region, Minas Gerais State, Brazil: a case-control study / Fatores de risco para contagens elevadas de células somáticas no leite de tanque em rebanhos de bovinos da região de Campos das Vertentes, Minas Gerais, Brasil: um estudo de caso-controle

High bulk milk somatic cell counts (BMSCC) are indicative of failures related to the control of mastitis in the herd, which compromises the quality of the milk and generates great losses for the producers and for the industry. A case-control study was carried out in dairy herds in the Campos das Vertentes region, Minas Gerais State, Brazil, in order to contribute to the knowledge of the risk factors involved with elevated BMSCC. The study involved 46 dairy herds, of which 30 were considered cases (BMSCC ≥700,000 cells/mL of milk) and 16 control farms (BMSCC ≤200,000 cells/mL of milk). Sixteen qualitative variables and four quantitative variables were analyzed. The results showed that the risk factors for BMSCC ≥700,000 cells/mL were the presence of Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae pathogens in bulk milk, non-use of pre and post-dipping, non-use of disposable paper towel for drying of mammary glands, non-monitoring of mastitis in the herd by means of California Mastitis Test (CMT) or individual somatic cell counts (SCC), non-implementation of the milking line and therapy of dry cows and failures in hygiene of teats and udders before milking. Moderate correlations were also observed between the elevation of BMSCC and counts of S. aureus and BMSCC and counts S. agalactiae in bulk milk, and a moderate correlation between S. aureus and S. agalactiae counts in bulk milk. Failures with regard to the maintenance and use of milking equipment, including manual pressure application in milking assemblies, unregulated milking vacuum pressure, and vacuum loss during milking, and maintenance failures of the milking machine and bulk milk tank were also pointed out as important risk factors of BMSCC elevation. The results of this study provided subsidies for the elaboration of more effective programs for mastitis control and improvement of raw milk quality, reducing the losses caused by the disease to producers and industry.(AU)

Altas contagens de células somáticas no leite do tanque (CCSt) são indicativas de falhas relacionadas com o controle da mastite no rebanho, o que compromete a qualidade do leite e gera grandes perdas para os produtores e para a indústria. Visando identificar os fatores de risco envolvidos com a CCSt elevada, foi realizado um estudo de caso-controle em rebanhos bovinos leiteiros da região de Campos das Vertentes, em Minas Gerais. O estudo envolveu 46 propriedades, das quais 30 foram consideradas casos (CCSt ≥700.000 cels/mL de leite) e 16 propriedades controles (CCSt ≤200.000 cels/mL de leite). Foram analisadas 16 variáveis qualitativas e quatro variáveis quantitativas. Os resultados demonstraram que os fatores de risco para valores de CCSt ≥700.000 cels/mL de leite foram a presença dos patógenos Staphylococcus aureus e Streptococcus agalactiae, não utilização do pré e de pós-dipping, não utilização de papel toalha descartável para a secagem dos tetos, não monitoramento da mastite por meio do California Mastitis Test (CMT) ou CCS individual, não implementação da linha de ordenha e da terapia de vacas secas e falhas na higiene de tetos e de úbere antes da ordenha. Também se observaram correlações moderadas entre a CCSt e as contagens de S. aureus e entre CCSt e as contagens de S. agalactiae, e correlação moderada entre as contagens de S. aureus e de S. agalactiae no leite do tanque. Falhas com relação à manutenção e utilização dos equipamentos de ordenha, aplicação de pressão manual nos conjuntos da ordenha, pressão de vácuo da ordenha desregulada, perda de vácuo durante a ordenha e falhas de manutenção da ordenhadeira e do tanque de expansão foram também apontadas como fatores de risco para elevação da CCSt. Os resultados deste estudo possibilitaram identificar fatores de risco importantes para contagens elevadas de CCSt que poderão fornecer subsídios para a elaboração de programas de controle mais efetivos para a mastite e para a melhoria da qualidade do leite, mitigando o impacto que a doença causa para os produtores e para a indústria.(AU)

Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae: prevalence, resistance to antimicrobials, and their relationship with the milk quality of dairy cattle herds in Minas Gerais state, Brazil / Staphylococcus aureus e Streptococcus agalactiae: prevalência, resistência aos antimicrobianos e suas relações com a qualidade do leite em rebanhos leiteiros de Minas Gerais, Brasil

Bovine mastitis is the most frequent disease worldwide in dairy herds, causing high economic losses to producers and industry, as well as having implications for public health due to the zoonotic potential of some agents involved in its etiology and the increased risk of antimicrobial residues in milk and its derivatives. Considering the multifactorial aspect of this disease, knowledge of the agents involved in its etiology and their antimicrobial susceptibility profiles is very important. This study was conducted with 306 dairy herds from the Campo das Vertentes region, located in the south of Minas Gerais state, whose owners were milk suppliers to a dairy in the same region. The study involved approximately 34,000 dairy cows and covered an area of approximately 12,564 km2. In these herds, prevalence rates of Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae and their relationship with bulk milk somatic cell counts (BMSCC), total bacterial counts (TBC), and daily production were evaluated. In addition, analyses of resistance of these pathogens to the antimicrobials most commonly used in the treatment of mastitis in dairy herds were performed. Microbiological analyses of milk samples from collect from bulk milk tanks were performed aiming to evaluate the prevalence of S. aureus and S. agalactiae. For these proposes, the modified Baird-Parker Agar medium was used for detection of S. aureus and the modified Edwards Agar medium, enriched with 5% defibrinated sheep blood, was used for detection of S. agalactiae. The disc diffusion technique was applied to evaluate antimicrobial resistance. Results show high prevalence rates of S. aureus (70.3%) and S. agalactiae (67.0%) in the dairy farms studied, with 47.71% of the herds showing both pathogens. Associations between BMSCC and the presence of pathogens S. aureus and S. agalactiae and between TBC and the presence of S. agalactiae were observed, demonstrating the influence of these pathogens in milk quality. No variation was observed in the distribution of S. aureus and S. agalactiae in the different strata of daily production. High levels of resistance and multi-resistance were observed among the pathogens S. aureus and S. agalactiae. The results indicate the need for more effective control measures for mastitis caused by S. aureus and S. agalactiae in the dairy herds of the region studied and more judicious use of antimicrobials in order to reduce the problem of resistance to them.(AU)

A mastite bovina é a doença de maior frequência em rebanhos leiteiros em nível mundial, acarretando grandes prejuízos econômicos aos produtores e à indústria. Além disso, esta enfermidade tem implicações na saúde pública, devido ao potencial zoonótico de alguns agentes envolvidos em sua etiologia e por aumentar os riscos de resíduos de antimicrobianos no leite e derivados. Considerando o aspecto multifatorial da mastite bovina, o conhecimento dos agentes envolvidos em sua etiologia e os perfis de suscetibilidade aos antibióticos é de suma importância. O estudo envolveu 306 fazendas de leite da região de Campo das Vertentes, localizada no sul de Minas Gerais, cujos proprietários eram fornecedores de leite para um laticínio da região, totalizando aproximadamente 34.000 animais e abrangendo uma área aproximada 12.564 km2. Nestes rebanhos, avaliaram-se a prevalência de Staphylococcus aureus e Streptococcus agalactiae e a relação destes agentes com os índices de contagem de células somáticas do leite do tanque de expansão (CCSt), contagem bacteriana total (CBT) e produção diária. Analisou-se também a resistência destes patógenos aos antimicrobianos mais comumente utilizados no tratamento da mastite em rebanhos leiteiros. Análises microbiológicas de amostras de leite dos tanques de expansão foram realizadas para se determinar as prevalências dos patógenos S. aureus e S. agalactiae. Para a detecção de S. aureus, utilizou-se o meio seletivo Ágar Baird-Parker modificado e para a detecção de S. agalactiae, o meio seletivo Ágar Edwards modificado, enriquecido com 5% de sangue ovino desfibrinado. Foi utilizada a técnica de difusão em discos para a avaliação de resistência aos antimicrobianos. Os resultados apontaram altas prevalências de S. aureus (70,3%) e de S. agalactiae (67,0%), com 47,71% dos rebanhos examinados apresentando ambos os agentes. Verificaram-se associações entre a CCSt e a presença dos patógenos S. aureus e S. agalactiae, e também entre a CBT e a presença de S. agalactiae, demonstrando a interferência negativa destes patógenos nestes quesitos de qualidade. Não se observaram variações nas distribuições dos patógenos S. aureus e nem S. agalactiae em função da produção diária das propriedades estudadas. Níveis elevados de resistência e de multirresistência foram observados para ambos os agentes. Os resultados apontam a necessidade de medidas mais efetivas de controle para S. aureus e S. agalactiae nos rebanhos da região estudada e do uso mais criterioso dos antimicrobianos, visando minimizar o problema da resistência aos mesmos.(AU)

Molecular epidemiology of Streptococcus agalactiae isolated from mastitis in Brazilian dairy herds

Abstract Streptococcus agalactiae is one of the most common pathogens leading to mastitis in dairy herds worldwide; consequently, the pathogen causes major economic losses for affected farmers. In this study, multilocus sequence typing (MLST), genotypic capsular typing by multiplex polymerase chain reaction (PCR), and virulence gene detection were performed to address the molecular epidemiology of 59 bovine (mastitis) S. agalactiae isolates from 36 dairy farms located in the largest milk-producing mesoregions in Brazil (Minas Gerais, São Paulo, Paraná, and Pernambuco). We screened for the virulence genes bac, bca, bibA, cfb, hylB, fbsA, fbsB, PI-1, PI-2a, and PI-2b, which are associated with adhesion, invasion, tissue damage, and/or immune evasion. Furthermore, five capsular types were identified (Ia, Ib, II, III, and IV), and a few isolates were classified as non-typeable (NT). MLST revealed the following eight sequence types (STs): ST-61, ST-67, ST-103, ST-146, ST-226, ST-314, and ST-570, which were clustered in five clonal complexes (CC64, CC67, CC103, CC17, and CC314), and one singleton, ST-91. Among the virulence genes screened in this study, PI-2b, fbsB, cfb, and hylB appear to be the most important during mastitis development in cattle. Collectively, these results establish the molecular epidemiology of S. agalactiae isolated from cows in Brazilian herds. We believe that the data presented here provide a foundation for future research aimed at developing and implementing new preventative and treatment options for mastitis caused by S. agalactiae.

Seleção, caracterização e clonagem dos genes fljB e groEL agonistas dos receptores de reconhecimento de padrão do sistema imune inato das aves / Selection, characterization and cloning of the fljB and groEL genes agonists of the innate immune system pattern recognition receptors of birds

The recombinant production of innate immune system pattern recognition receptor agonists has provided a new tool for the production of immunostimulants for animals. The molecular pattern associated with the pathogen (PAMP), flagellin, coded by the fljB gene from Salmonella Typhimirium, and the molecular pattern associated to the damage (DAMP), HSP60, coded by the groEL gene from S. Typhimurium and S. Enteritidis, are recognized by pattern recognition receptors (PRRs) of the innate immune system of birds. In the present study, we performed the cloning of genetic fragments of the genes fljB, from S. Typhimurium, and groEL from S. Typhimurium and S. Enteritidis inserted in expression vector pET100/D-TOPO and transformed in E. coli TO10 cells. The clones were evaluated by colony PCR, plasmidial DNA PCR and genome sequencing in order to confirm the presence of these genes. In the colony PCR, we identified the presence of genes groEL (S. Enteritidis), groEL (S. Typhimurium) and fljB (S. Typhimurium) in 80%, 60% and 80% of the transformed colonies, respectively. The cloning system adopted allowed the production of HSP60 genetic fragment clones and flagellin of Salmonella strains, allowing the posterior use of these clones in gene expression trials, with the future potential of being used as non-specific immunostimulants for birds.

A produção recombinante de agonistas dos receptores do reconhecimento de padrão do sistema imune inato tem fornecido uma nova ferramenta para a produção de imunoestimulantes para animais. O padrão molecular associado ao patógeno (PAMP), flagelina, codificado pelo gene fljB de Salmonella Typhimurium e o padrão molecular associado ao dano (DAMP) HSP60, codificado pelo gene groEL da S. Typhimurium e S. Enteritidis, são reconhecidos por receptores de reconhecimento de padrões (RRPs) do sistema imune inato das aves. No presente estudo, foi feita a clonagem de fragmentos genéticos dos genes fljB de S. Typhimurium e groEL de S. Typhimurium e S. Enteritidis inseridos no vetor de expressão pET100/D-TOPO e transformados em células de E. coli TOP10. Os clones foram avaliados pela PCR de colônia, PCR de DNA plasmidial e sequenciamento genômico para a confirmação da presença desses genes. Na PCR de colônia, foram identificadas em 80%, 60% e 80% das colônias transformadas, a presença dos genes groEL (S. Enteritidis), groEL (S. Typhimurium) e fljB (S. Typhimurium) respectivamente. O sistema de clonagem adotado possibilitou a produção de clones dos fragmentos genéticos da HSP60 e flagelina das cepas de Salmonella, permitindo a utilização posterior desses clones em ensaios de expressão gênica, com potencial futuro de serem utilizados como imunoestimulante inespecífico das aves.