Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37407
Type: Tese
Title: Caracterização da microbiota da glândula mamária bovina saudável e com mastite subclínica e seleção de bactérias potencialmente probióticas isoladas deste ecossistema
Authors: Raphael Steinberg da Silva
First Advisor: Álvaro Cantini Nunes
First Co-advisor: Jacques Robert Nicoli
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Elisabeth Neumann
First Referee: Glória Regina Franco
Second Referee: Izinara Rosse da Cruz
Third Referee: Patricia Vilhena Dias de Andrade
metadata.dc.contributor.referee4: Silvia Moura Beleza
Abstract: A mastite é a fonte dos maiores prejuízos à produção de leite em bovinos. Devido a importância estratégica da pecuária leiteira na produção de alimentos, o controle desta doença é vital. Objetivando atender às pressões, em nível internacional, para redução do uso de antimicrobianos, o desenvolvimento de métodos alternativos para o tratamento e prevenção da mastite devem ser implementados para substituir a atual terapia com antibióticos. Devido ao aumento do uso de probióticos para o controle de doenças, a bacterioterapia oferece uma possível estratégia para o controle da mastite. As bactérias do ácido lático (BAL) são membros da microbiota do leite, e tem uma longa história de uso seguro, produzindo efeitos benéficos à saúde do hospedeiro e, por isso, são candidatas à prospecção de probióticos para a glândula mamária. Os objetivos deste trabalho foram o de caracterizar a microbiota da glândula mamária bovina em quatro raças (Gir, Guzerá, Girolando 1/2 e Holandês) além de isolar e caracterizar BAL a partir de amostras de leite cru e swab intramamário. A microbiota da glândula mamária de 200 vacas (131 saudáveis e 69 com mastite subclínica) apresentou composição dominada por membros dos filos Firmicutes e Proteobactéria. De maneira geral, uma baixa porcentagem de OTUs foi compartilhada entre animais de raças diferentes. Nossos dados apontam que o efeito ambiental sobre a composição desta comunidade microbiana parece ser forte. A mudança na composição da microbiota com a instalação do quadro de mastite subclínica (redução da abundância de Acinetobacter e Pseudomonas e aumento de Staphylococcus) indicam que esse quadro está associado a disbiose. Com exceção da raça Holandês, que parece ter quadro de mastite subclínica caracterizado pelo aumento da abundância de Lactococcus, a abundância relativa de BAL diminuiu em animais com CCS> 200.000 cel/mL, indicando que elas podem estar relacionadas a úberes mais saudáveis. Por isso, amostras de 115 vacas foram submetidas ao isolamento de BAL. Foram obtidos 192 isolados de BAL pertencentes a 30 espécies, dos quais 82 foram selecionados para avaliação de seu potencial probiótico. De forma geral, as BAL que habitavam a glândula mamária apresentam baixa autoagregação, hidrofobicidade da superfície celular, co-agregação com patógenos, capacidade de produção de biofilme, além de incapacidade de produção de exopolissacarídeos (EPS) e forte antagonismo contra patógenos causadores de mastite, com alta produção de H2O2. Dois isolados de BAL, capazes de aderir e internalizar células epiteliais mamárias MDA-MB-231, apresentaram potencial efeito protetor contra mastite. O isolado WcoGIRO48L1* (Weissella confusa GIR48L1*) reduziu significativamente a adesão de Staphylococcus aureus ATCC 29213, adesão de Escherichia coli ATCC 25723 e produção de Tnfa. Por outro lado, o isolado LactGIRO4S8* (L. lactis GIRO4S8*) foi capaz de reduzir significativamente a adesão e invasão de S. aureus ATCC 29213 e a adesão de E. coli ATCC 25723, além de aumentar a expressão de IL8. Ambos os isolados foram capazes de reduzir a produção de IL1β. Nossos resultados, portanto, contribuem para a produção, no futuro, de novas ferramentas de diagnóstico e de bacterioterapia para mastite bovina.
Abstract: Mastitis is the most impactful disease on milk production in cattle. Due to strategic importance of dairy livestock in food production, control of this disease is of utmost importance. To address international pressure to reduce the use of antimicrobials in animal production, development of alternative methods of treatment and prevention of mastitis should be implemented to replace the traditional antibiotic therapy. Due to increasing use of probiotic bacteria in the control of different infectious diseases, bacteriotherapy offers a possible strategy for control of mastitis. The lactic acid bacteria are members of the natural microbiota of bovine mammary gland, having a long history of safe use, and present several proven beneficial health effects on the host, and therefore are strong candidates for selection of probiotics for the mammary gland. The objectives of this study were to characterize the microbiota of mammary gland in four bovine cattle (Gir, Guzerat, Girolando 1/2 and Holstein) and isolate and characterize BAL from raw milk and intramammary swab samples sources. The microbiota of the mammary gland of 200 cows (131 healthy and 69 with subclinical mastitis) showed composition dominated by Firmicutes and Proteobacteria. In general, a low percentage of OTUs was shared between different breeds. Our data indicate that the environmental effect on the composition of the microbial community seems to be strong. The change in microbiota composition with the installation of subclinical mastitis (reduced abundance of Acinetobacter and Pseudomonas and increased of Staphylococcus) indicate that this disorder is associated with dysbiosis. With the exception of Holstein, that seems to have subclinical mastitis condition characterized by increased abundance of Lactococcus, the relative abundance of BAL decreased in CCS> 200.000 cel/mL animals. This indicates that BAL may be related to healthier udders. Therefore, samples of 115 cows were subjected to the isolation of BAL. 192 isolates were obtained from BAL belonging to 30 species, of which 82 were selected for evaluation of its potential probiotic. In general, the BAL inhabiting the mammary gland had low autoagregation, hydrophobicity of the cell surface, co-aggregation with pathogens and biofilm production capacity. Moreover, it seems to be typical that these BAL did not exhibit the EPS production capacity and had a high percentage of antagonism against mastitis pathogens with high H2O2 production. Two BAL strains were able to adhere and internalize in MDA-MB-231 mammary epithelial cells and had potential protective effect against mastitis. WcoGIRO48L1* (Weissella confusa GIR48L1*) significantly reduced adhesion of Staphylococcus aureus ATCC 29213, adhesion of Escherichia coli ATCC 25723 and of Tnfa production. On the other hand, LactGIRO4S8* (L. lactis GIRO4S8*) was able to significantly reduce adhesion and invasion of S. aureus ATCC 29213 and adhesion of E. coli ATCC 25723, and increased IL8 expression. Both strains were able to reduce IL1β production. Our results contribute for production of new diagnostic and treatment tools for mastitis in the future.
Subject: Genética
Mastite Bovina
Microbiota
Probióticos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/37407
Issue Date: 21-Oct-2016
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