Protection of chickens against fowl typhoid using field vaccine programs formulated with the live attenuated strain Salmonella Gallinarum ΔcobSΔcbiA / Proteção de aves contra o tifo aviário utilizando a cepa atenuada Salmonella Gallinarum ΔcobSΔcbiA em diferentes programas vacinais de campo

Salmonella enterica serovar Gallinarum biovar Gallinarum (SG) is a host-specific bacteria that causes the fowl typhoid (FT). This disease is highly pathogenic to commercial chickens, specially brown layers and breeders, causing acute septicemia followed by high morbidity and mortality. Vaccination is extensively adopted in the fields as a biosafety tool for prevention of isolated infections and outbreaks in commercial poultry flocks. The present study evaluated the use of an attenuated SG with deletions on genes cobS and cbiA (SGΔcobSΔcbiA) as a live vaccine, using vaccination schemes adjusted for field conditions. To this end, brown layers were used in two different experiments, to evaluate the long-term protection, necessary in the fields. The vaccination scheme on the first experiment consisted of two doses, the first at 4 th week-of-age and the booster dose at 8 th week-of-age with challenge at 16 th week-of-age with wild SG strain. On the second experiment, the vaccination was carried out by different routes using three doses of the live vaccine, at 4 th , 8 th and 12 th weeks-of-age, and the challenge was done at 20 th weeks-of-age. After the challenge, the mortality was recorded during 28 days, and the egg production (experiment 2) was evaluated and compared with the group of unvaccinated layers. In both experiments, the mortality was significantly reduced, and the egg production was not affected in vaccinated layer-hens. In summary, this study shows the efficacy and the protection of different vaccination schemes against FT that can be applied under field conditions in commercial poultry farms.(AU)

Salmonella enterica sorovar Gallinarum biovar Gallinarum (SG) é uma bactéria hospedeira específica que causa o tifo aviário (TA). Essa doença é altamente patogênica em aves comerciais, especialmente galinhas poedeiras de linhagem vermelha e aves reprodutoras pesadas, causando septicemia aguda, e consequentemente, alta morbidade e mortalidade. A vacinação é amplamente utilizada no campo como uma ferramenta de biossegurança para a prevenção de infecções isoladas e surtos nas granjas avícolas comerciais. O atual estudo avaliou o potencial vacinal de uma cepa viva atenuada de SG com deleções nos genes cobS e cbiA (SGΔcobSΔcbiA), utilizando esquemas de vacinação formulados para utilização em campo. Para isso, as galinhas poedeiras de linhagem vermelha foram utilizadas em dois experimentos diferentes, para avaliar a proteção a longo prazo, necessária no campo. O esquema de vacinação no primeiro experimento consistiu em duas doses, a primeira na quarta semana de vida e a dose de reforço na oitava, e o desafio na 16ª semana com a estirpe selvagem SG. No segundo experimento, a vacinação foi realizada por diferentes rotas usando três doses da vacina viva, na quarta, na oitava e na décima segunda semana de vida, e o desafio foi feito na 20ª semana de vida. Após o desafio, a mortalidade foi acompanhada por 28 dias, e no experimento 2 a produção de ovos também foi avaliada e comparada com o grupo de galinhas não vacinadas. Em ambos os experimentos, a mortalidade foi significativamente reduzida, e a produção de ovos não foi afetada nos grupos de galinhas poedeiras vacinadas. Este estudo mostra a eficácia da proteção dos diferentes programas de vacinação contra o TA, que podem ser aplicados em granjas comerciais em condições de campo.(AU)

Antimicrobial susceptibility of Salmonella Gallinarum and Salmonella Pullorum isolated from ill poultry in Brazil / Suscetibilidade a antimicrobianos de Salmonella Gallinarum e Salmonella Pullorum isolados de aves doentes no Brasil

ABSTRACT: Salmonella Gallinarum (S. Gallinarum) and Salmonella Pullorum (S. Pullorum) are poultry host-specific, agents of fowl typhoid and pullorum disease, respectively. These biovars cause septicemic infections, resulting in high mortality. Outbreaks are frequently reported worldwide, causing losses due to the elimination of infected flocks and treatments. The use of antimicrobial agents is frequent in poultry farms to prevent or treat gastrointestinal infections. In the present research it was evaluated the antimicrobial susceptibility of 50 S. Gallinarum and S. Pullorum isolates, from outbreaks that occurred between 1987 to 1991 and 2006 to 2013. The comparison of the susceptibility profiles showed that all isolates were susceptible to β-lactams. All isolates from 1987-1991 were susceptible to all antibiotics tested except NAL and CIP (78%). The susceptibility profile of S. Gallinarum (2006 - 2013 period) was the following NAL (58%), CIP (63%), ENR (67%), TET (92%), FFC (96%) and SXT (96%). S. Pullorum isolates (2006 - 2013 period) showed the following susceptibility rates to NAL (65%), CIP (71%), ENR (94%) and TET (94%). All isolates were susceptible to β-lactams tested, however, resistance to quinolones and fluoroquinolones increased over time. Furthermore, low levels of resistance to other antibiotics were found in recent isolates, such as tetracyclines.

RESUMO: Salmonella Gallinarum (S. Gallinarum) e Salmonella Pullorum (S. Pullorum) são patógenos hospedeiro-específico de aves, agentes do tifo aviário e pulorose, respectivamente. Estes biovares causam infecções septicêmicas, resultando em alta mortalidade. Surtos são frequentemente relatados em diversos países, causando prejuízos devido à eliminação de lotes infectados e tratamentos. Agentes antimicrobianos são utilizados frequentemente em granjas avícolas para prevenir ou tratar infecções gastrointestinais. No presente trabalho, foi avaliada a susceptibilidade antimicrobiana de 50 isolados de S. Gallinarum e S. Pullorum, obtidos durante surtos que ocorreram entre 1987 a 1991 e entre 2006 a 2013. A comparação dos perfis de sensibilidade mostrou que todas as amostras são sensíveis aos β-lactâmicos. Todos os isolados de 1987-1991 foram sensíveis a todos os antibióticos testados, exceto NAL e CIP (78%). O perfil de susceptibilidade de S. Gallinarum (surtos de 2006 a 2013) foi NAL (58%), CIP (63%), ENR (67%), TET (92%), FFC (96%) e SXT (96%). Isolados de S. Pullorum (surtos de 2006 a 2013) apresentaram as seguintes taxas de sensibilidade: NAL (65%), CIP (71%), ENR (94%) e TET (94%). Todas as amostras foram sensíveis ao β-lactâmicos testados, no entanto, a resistência às quinolonas e fluoroquinolonas aumentou ao longo do tempo. Além disso, baixos níveis de resistência a outros antibióticos foram encontrados em isolados recentes, tais como as tetraciclinas.

Requirement for cobalamin by Salmonella enterica serovars Typhimurium, Pullorum, Gallinarum and Enteritidis during infection in chickens

Salmonella enterica serovar Typhimurium synthesizes cobalamin (vitamin B12) only during anaerobiosis. Two percent of the S. Typhimurium genome is devoted to the synthesis and uptake of vitamin B12 and to B12-dependent reactions. To understand the requirement for cobalamin synthesis better, we constructed mutants of Salmonella serovars Enteritidis and Pullorum that are double-defective in cobalamin biosynthesis (ÃcobSÃcbiA). We compared the virulence of these mutants to that of their respective wild type strains and found no impairment in their ability to cause disease in chickens. We then assessed B12 production in these mutants and their respective wild type strains, as well as in S. Typhimurium ÃcobSÃcbiA, Salmonella Gallinarum ÃcobSÃcbiA, and their respective wild type strains. None of the mutants was able to produce detectable B12. B12 was detectable in S. Enteritidis, S. Pullorum and S. Typhimurium wild type strains but not in S. Gallinarum. In conclusion, the production of vitamin B12 in vitro differed across the tested Salmonella serotypes and the deletion of the cbiA and cobS genes resulted in different levels of alteration in the host parasite interaction according to Salmonella serotype tested.

A defective mutant of Salmonella enterica Serovar Gallinarum in cobalamin biosynthesis is avirulent in chickens / Mutante de Salmonella enterica serovar Gallinarum duplo defectivo na biossíntese de cobalamina é avirulento para aves

Salmonella enterica serovar Gallinarum (SG) is a fowl typhoid agent in chickens and is a severe disease with worldwide economic impact as its mortality may reach up to 80 percent. It is one of a small group of serovars that typically produces typhoid-like infections in a narrow range of host species and which therefore represents a good model for human typhoid. The survival mechanisms are not considered to be virulent mechanisms but are essential for the life of the bacterium. Mutants of Salmonella Gallinarum containing defective genes, related to cobalamin biosynthesis and which Salmonella spp. has to be produced to survive when it is in an anaerobic environment, were produced in this study. Salmonella Gallinarum is an intracellular parasite. Therefore, this study could provide information about whether vitamin B12 biosynthesis might be essential to its survival in the host. The results showed that the singular deletion in cbiA or cobS genes did not interfere in the life of Salmonella Gallinarum in the host, perhaps because single deletion is not enough to impede vitamin B12 biosynthesis. It was noticed that diluted SG mutants with single deletion produced higher mortality than the wild strain of SG. When double mutation was carried out, the Salmonella Gallinarum mutant was unable to provoke mortality in susceptible chickens. This work showed that B12 biosynthesis is a very important step in the metabolism of Salmonella Gallinarum during the infection of the chickens. Further research on bacterium physiology should be carried out to elucidate the events described in this research and to assess the mutant as a vaccine strain.

Salmonella enterica serovar Gallinarum (SG) é o agente do tifo aviário, doença severa que provoca mortalidade em até 80 por cento do plantel de aves. SG encontra-se entre os poucos sorotipos de Salmonella que são agentes etiológicos de enfermidade específica, à semelhança de Salmonella Typhi em seres humanos podendo, portanto, servir de modelo experimental para outras salmoneloses hospedeiro especíifcas. Além dos mecanismos de virulência, a bactéria utiliza mecanismos de sobrevivência para permanecer no hospedeiro. A ativação desses mecanismos pode ou não estar associada à ativação dos mecanismos de virulência. Entre os mecanismos fisiológicos, está a produção de vitamina B12 que Salmonella spp. realiza em ambientes anaeróbicos, como quando encontra-se intracelularmente no organismo hospedeiro. Neste estudo, analisou-se a infecção de aves por cepas de SG, que tiveram genes alterados que participam da biossíntese de vitamina B12. Foram produzidos mutantes de SG contendo os genes cbiA e cobS alterados e um terceiro, contendo ambos os genes alterados. A sobrevivência e a ação patogênica de SG não foi modificada pela alteração simples de um dos genes, mas tornou a cepa de SG completamente atenuada quando os dois foram modificados. A mortalidade provocada pela cepa selvagem de SG foi de 64,52 por cento, enquanto que não observou-se mortalidade alguma no grupo de aves infectadas com SGNal r"cobs"cbiA. Estudos futuros deverão ser realizados para elucidar este processo fisiológico bacteriano e para avaliar a utilização desta cepa de SG como cepa vacinal.