Carolyn J. Hovde

Departamentul de Microbiologie, Biologie Moleculară și Biochimie, 1 Divizie de Statistică, 2 și Departamentul de Științe Veterinare Animale, 3 Universitatea din Idaho, Moscova, Idaho 83844

Paula R. Austin

Departamentul de Microbiologie, Biologie Moleculară și Biochimie, 1 Divizie de Statistică, 2 și Departamentul de Științe Veterinare Animale, 3 Universitatea din Idaho, Moscova, Idaho 83844

Karen A. Cloud

Departamentul de Microbiologie, Biologie Moleculară și Biochimie, 1 Divizie de Statistică, 2 și Departamentul de Științe Veterinare Animale, 3 Universitatea din Idaho, Moscova, Idaho 83844

Christopher J. Williams

Departamentul de Microbiologie, Biologie Moleculară și Biochimie, 1 Divizie de Statistică, 2 și Departamentul de Științe Veterinare Animale, 3 Universitatea din Idaho, Moscova, Idaho 83844

Carl W. Hunt

Departamentul de Microbiologie, Biologie Moleculară și Biochimie, 1 Divizie de Statistică, 2 și Departamentul de Științe Veterinare Animale, 3 Universitatea din Idaho, Moscova, Idaho 83844

Abstract

S-a comparat durata vărsării izolatelor Escherichia coli O157 de către boi hrăniți cu fân și cu cereale inoculați experimental cu E. coli O157: H7, precum și rezistența la acid a bacteriilor. Animalele hrănite cu fân au aruncat E. coli O157 mai mult decât animalele hrănite cu cereale și, indiferent de dietă, aceste bacterii au fost la fel de rezistente la acid. Hrănirea fânului de vite poate crește infecțiile la om cu E. coli O157: H7.

Gestionarea bovinelor înainte de recoltare are un impact semnificativ asupra sănătății publice. Bovinele adăpostesc în mod tranzitoriu Escherichia coli O157: H7 în tractul lor gastro-intestinal și multe infecții umane rezultă din ingestia de produse alimentare contaminate din specia bovină (8). E. coli O157: Contaminarea cu H7, care a provocat rechemarea produselor și închiderea plantelor (3), are un impact economic enorm. Infecțiile umane cu E. coli O157: H7 au ca rezultat colita hemoragică care poate evolua spre sindromul hemolitic-uremic, o sechelă care pune viața în pericol și este cea mai frecventă cauză a insuficienței renale acute la copii (8). Diez-Gonzalez și colab. recent raportat că dietele cu boabe hrănite cu bovine au un număr mare de organisme generice totale E. coli rezistente la acid în fecale, în timp ce bovinele hrănite cu fân nu au (4). Ei sugerează că hrănirea dietelor cu fân a vitelor ar reduce riscul de infectii cu E. coli O157: H7, transmise de alimente, la oameni (4). Având în vedere diferențele aparente dintre rezultatele publicate ale acestui laborator (11, 12) și concluziile lui Diez-Gonzales și colab. (4) și având în vedere consecințele pe care această problemă le are asupra sănătății publice, am comparat duratele pentru care vitele hrănite cu fân și cele hrănite cu cereale au fost culturale pozitive pentru E. coli O157: H7 și am evaluat rezistența la acid a E. coli fecale O157: H7 de la ambele grupuri de bovine.

Opt stâlpi Holstein sănătoși de 1 până la 2 ani au fost hrăniți cu diferite diete într-un design experimental crossover modificat. Animalele erau hrănite o dată pe zi, aveau acces la apă ad libitum și erau adăpostite separat în tarabe de beton cu așternut din așchii de cedru. Au fost evaluate efectele a patru diete: diete tipice de finisare care conțin 82 până la 90% cereale (fie 62,1% orz - 19,3% porumb sau 90% porumb, cu echilibrul furajer), fân de lucernă de calitate medie 100% și calitate slabă 100% fân de iarbă timothy. Așa cum era de așteptat, dietele de cereale au fost mai mari în energie și mai mici în fibre decât dietele cu fân, așa cum este determinat de tehnicile standard (datele nu sunt prezentate) (1, 9, 10, 14). După 3 săptămâni de adaptare la o anumită dietă, bovinele au fost inoculate cu E. coli O157: H7 care fusese crescut în bulion Luria-Bertani la 37 ° C cu aerare la o densitate celulară de 10 9 CFU/ml. Fiecare animal a primit 10 10 CFU de E. coli O157: H7 printr-un tub gastric plasat direct în rumen. Probele de fecale proaspete au fost obținute prin palpare rectală la fiecare 3 până la 4 zile și au fost cultivate printr-o tehnică foarte sensibilă pentru a monitoriza vărsarea de E. coli O157, așa cum s-a descris anterior (11, 12).

Vitele hrănite cu fân (iarbă sau lucernă) vărsă E. coli fecale O157: H7 mai mult decât vitele hrănite cu cereale (Fig. (Fig.1). 1). Toate animalele au fost pozitive pentru cultură pentru E. coli O157: H7 la 24 de ore după inoculare. Toate animalele au rămas sănătoase și concentrația de E. coli fecală O157: H7 a scăzut treptat, până când fiecare animal a devenit negativ pentru cultură pentru bacterii. Indiferent de dieta lor, animalele au eliminat titluri similare de fecale E. coli O157: H7 care au variat de la 7,1 × 106 CFU/g de fecale până la niveluri detectabile numai prin cultura selectivă de îmbogățire (2 CFU/g de fecale). Durata medie a vitelor hrănite cu cereale a fost pozitivă pentru cultură a fost de 4 zile. În schimb, bovinele hrănite fie cu lucernă, fie cu diete cu fân de iarbă, elimină E. coli fecal O157: H7 pentru perioade mai lungi, în medie 39 și respectiv 42 de zile. Diferența dintre duratele pe care bovinele hrănite cu cereale și hrănite cu fân (iarbă sau lucernă) au fost pozitive pentru cultură a fost foarte semnificativă (test t asociat; P = 0,0004).

bovinelor

Efectul dietei asupra duratei pentru care E. coli O157: H7 este aruncat de la bovine. Se arată în prima zi în care fiecare dintre bovine a testat cultura negativă pentru E. coli O157: H7 în timp ce era hrănit cu cereale sau fân (lucernă sau iarbă). Fiecare punct reprezintă un animal individual. Inoculul a fost E. coli O157: H7 tulpina ATCC 43894 (American Type Culture Collection, Manassas, Virginia). Animalele au fost considerate negative pentru cultură pentru bacterii după trei analize consecutive de cultură-negative, care se întind pe 10 zile.

Deși aceste bovine au vărsat E. coli O157: H7 mai mult atunci când au fost hrănite cu fân decât atunci când au fost hrănite cu cereale, Diez-Gonzalez și colab. (4) a prezis că agenții patogeni de la animalele hrănite cu fân vor fi uciși de un șoc acid similar cu condițiile stomacului uman și, prin urmare, ar prezenta un risc mai mic de boală. Principalul argument al acestora este extrapolarea că E. coli O157: H7 este similară cu tulpinile generice nepatogene de E. coli pe care le-au analizat. Pentru a determina dacă E. coli O157: H7 din digesta colonică a rumegătoarelor hrănite cu cereale este mai rezistentă la acid decât E. coli O157: H7 din digesta colonică a rumegătoarelor hrănite cu fân, am comparat rezistența la acid a E. coli O157: H7 vărsat de vite pe aceste două diete.

TABELUL 1

Rezistența la acid a E. coli O157: H7 de la bovine hrănite cu cereale și hrănite cu fân

Supraviețuirea numărului animalelor E. coli la bovine hrănite cu: GrainHay
17529
234100
312100
41015
58223
62229
73419
82320
Rău3742

În ciuda faptului că conținutul acid al stomacului uman oferă o oarecare apărare împotriva agenților patogeni și că izolatele E. coli O157: H7 rezistente la acid sunt mai susceptibile de a supraviețui trecerii prin condițiile acide ale stomacului, semnificația E. coli rezistentă la acid. O157: H7 în fecalele bovine este discutabil. De exemplu, oamenii rareori, dacă vreodată, ingerează E. coli O157: H7 direct din digesta colonică a bovinelor. Este probabil ca bacteriile să se replice în afara colonului bovin pe pielea animalelor, în gunoi de grajd, în medii cu nutrienți scăzuti sau în alimente sau apă contaminate înainte de a fi ingerate de oameni (5, 13). În plus, Waterman și Small (15) au arătat recent că E. coli O157: H7 și alți agenți patogeni enterici pot fi protejați împotriva uciderii în condiții extreme de aciditate atunci când se află pe suprafețe alimentare solide. Bacteriile inoculate pe suprafața cărnii de vită au supraviețuit condițiilor de șoc acid pe care o cultură pură a aceluiași organism nu le-a făcut (15). Deoarece E. coli O157: H7 ingerat de oameni este probabil să se fi reprodus în afara colonului bovin și este probabil să fie la suprafața alimentelor atunci când este ingerat, am comparat rezistența la acid a E. coli O157: H7 de la bovinele hrănite cu fân. cu cea de la vitele hrănite cu cereale în condiții similare (15).

E. coli O157: Izolatele H7 de la bovine hrănite cu cereale sau fân au fost rezistente la acid atunci când au fost plasate pe suprafața cărnii de vită. Izolatele din fecalele de bovine au fost subculturate minim în laborator (la izolarea inițială din fecale și o dată înainte de inoculare pe carnea de vită măcinată) înainte de testare. Izolatele au fost plasate pe suprafața cărnii de vită măcinate, carnea de vită macinată inoculată a fost suspendată în bulionul Luria-Bertani ajustat la pH 2,0 timp de 1 oră la 37 ° C, iar procentul de supraviețuire a fost calculat în urma procedurii de șoc acid în referința 15, cu excepția că pH-ul utilizat în acest studiu a fost 2,0. Procentele mai mari de 100 au rezultat din recuperarea titrurilor mai mari de E. coli O157: H7 după tratamentul cu pH 2,0 decât după tratamentul cu pH 7,0. Procentul de supraviețuire pentru E. coli O157: tulpina H7 ATCC 43894 de la bovine hrănite cu cereale și fân a fost de 84 și respectiv 110. Pentru E. coli ATCC 43895 de la bovine hrănite cu cereale și fân, procentele au fost de 133 și respectiv 100. Datele sunt mediile a trei experimente separate (eroare standard = 10%). Interesant, chiar și E. coli O157: H7 ATCC 43894, care anterior a fost raportat a fi sensibil la acid (2), a fost rezistent la acid în aceste condiții.

Mulțumiri

Această lucrare a fost susținută parțial de Idaho Agriculture Experiment Station, S.U.A. Grantul Departamentului Agriculturii NRICGP 95-37201-1979, grantul Serviciului de Sănătate Publică AI33981 de la Institutele Naționale de Sănătate și o subvenție din partea Consiliului Idaho Beef Council.

Mulțumim lui Jody McKenna pentru asistență tehnică și lui David Breeding pentru asistență în manipularea animalelor. Îi recunoaștem pe Dennis Falk și Steven Maki pentru facilitățile de animale.