Mastite caprina: estudo da microbiota do leite por técnicas ômicas e microbiologia tradicional e o seu uso como forma de tratamento

Abstract

A mastite caprina é uma das principais doenças que afeta a produção de leite e bem-estar do caprino, sendo uma infecção causada principalmente por um ou mais agentes bacterianos na glândula mamaria, como o grupo Staphylococcus Coagulase-Negative (SCN) e a espécie Staphylococcus aureus. Dentre os SCN, Staphylococcus warneri tem sido identificada comumente em casos de mastite clínica e subclínica. Métodos de diagnósticos padrão, como mensurações de contagem de células somáticas (CCS) e isolamento do agente em lactocultura são utilizados para diagnosticar dessa doença. Por outro lado, os estudos metataxonômicos de microbiotas surgiram com o desenvolvimento dos sequenciamentos de alto rendimento do gene 16S, o que criou um ponto de inflexão em novas abordagens de identificação de componentes na microbiota do leite. Nosso objetivo foi induzir a infecção com S. warneri para criar um quadro de mastite subclínica em cabras e avaliar a utilização do transplante da microbiota do leite de animais saudáveis como estratégia de tratamento para a mastite caprina. Oito cabras sadias foram alocadas no infectório do Departamento de Veterinária, e seis delas submetidas a indução da infecção por S. warneri e mais uma mantida como controle, sendo avaliadas por sete dias. Em uma segunda fase, uma das cabras não infectada foi designada como a doadora de leite. As seis cabras submetidas a indução da infecção, receberam o transplante de microbiota por meio do leite da doadora por nove dias, sendo avaliadas por mais quatro após o término. Testes utilizados identificaram que a indução da infecção obteve sucesso nos animais, apresentando aumento dos valores de CCS e CBT, além de aumento no número de cruzes do exame de CMT, redução breve na produção de leite, assim como variações significativas no leucograma. A análise de microbiota por metataxonomia, antes e depois da infecção, revelaram que ocorreram reduções abruptas de vários gêneros e espécies, o que culminou com o predomínio de 90% da microbiota por S. warneri e S. caprae em abundância no leite dos animais em geral, resultando em uma disbiose. Na fase de transplante de microbiota foi identificado a diminuição da produção de leite após alguns períodos de aplicação da técnica, assim como variações individuais significativas de aumento de CCS, e aumento no número de cruzes no CMT para maioria dos animais, no entanto, ocorreu uma melhora de forma geral nos parâmetros avaliados para um animal, a cabra D. Além disso, dois animais apresentaram resultado negativo na última lactocultura realizada em ágar Sangue. Ademais, de forma positiva, os animais infectados alteraram a estrutura de suas microbiotas, reduzindo a abundância de S. warneri, e elevando a microbiota para uma abundância geral das principais espécies como H. parainfluenzae, S. simulans e S. aureus. No transplante, a cabra D apresentou melhora no quadro clínico, sendo o único animal que não eliminou S. warneri de sua microbiota geral, a tornando uma bactéria indígena a sua microbiota. Além disso, as análises de beta diversidade demonstraram que grupos diferentes de bactérias foram formados após o transplante, ressaltando que a microbiota final se tornou diferente do que foi durante a infecção. Portanto, com a indução da mastite subclínica por S. warneri, foi possível identificar diversas alterações de valores de diagnóstico para esse agente, e por outro lado, essa técnica proporcionou a modificação da microbiota para um estado completamente diferente do animal doador e da microbiota que os animais apresentavam. Assim, o transplante de microbiota do leite demonstrou ser uma técnica promissora, que se aprimorada, pode se tornar uma nova ferramenta de tratamento da mastite futuramente. . Palavras-chave: Bactéria. Caprino. Mastite. Metataxonomia. Microbiota do leite. Transplante de microbiota.

Goat mastitis is one of the main diseases that affects milk production and goat welfare, being an infection caused mainly by one or more bacterial agents in the mammary gland, such as the Staphylococcus Coagulase-Negative (SCN) group and Staphylococcus aureus. Among the CNS, Staphylococcus warneri has been commonly identified in cases of clinical and subclinical mastitis. Standard diagnostic methods such as somatic cell count (SCC) measurements and isolation of the agent from lactoculture are used to diagnose this disease. On the other hand, metataxonomic studies of microbiota emerged with the development of high-throughput sequencing of the 16S gene, which created an inflection point in new approaches to identifying components in the milk microbiota. Our objective was to induce infection with S. warneri to create a picture of subclinical mastitis in goats and to evaluate the use of microbiota transplantation from milk from healthy animals as a treatment strategy for goat mastitis. Eight healthy goats were allocated to the Veterinary Department's infectorium, and six of them were subjected to induction of infection by S. warneri and one more kept as a control, being evaluated for seven days. In a second phase, one of the uninfected goats was designated as the milk donor. The six goats submitted to infection induction received the microbiota transplant through the donor's milk for nine days, being evaluated for another four after the end. Tests used identified that the induction of infection was successful in the animals, showing an increase in CCS and CBT values, in addition to an increase in the number of crosses in the CMT exam, a brief reduction in milk production, as well as significant variations in the leukogram. The microbiota analysis by metataxonomy, before and after the infection, revealed that there were abrupt reductions of several genera and species, which culminated in the predominance of 90% of the microbiota by S. warneri and S. caprae in abundance in the milk of the animals in general, resulting in a dysbiosis. In the microbiota transplantation phase, a decrease in milk production was identified after some periods of application of the technique, as well as significant individual variations in the increase of CCS, and an increase in the number of crosses in the CMT for most animals, however, there was a general improvement in the parameters evaluated for one animal, goat D. In addition, two animals showed negative results in the last lactoculture performed on blood agar. Furthermore, in a positive way, the infected animals altered the structure of their microbiota, reducing the abundance of S. warneri, and raising the microbiota to a general abundance of the main species such as H. parainfluenzae, S. simulans and S. aureus. In the transplant, goat D showed improvement in the clinical picture, being the only animal that did not eliminate S. warneri from its general microbiota, making it an indigenous bacterium in its microbiota. In addition, beta diversity analyzes demonstrated that different groups of bacteria were formed after transplantation, highlighting that the final microbiota became different from what it was during infection. Therefore, with the induction of subclinical mastitis by S. warneri, it was possible to identify several changes in diagnostic values for this agent, and on the other hand, this technique provided the modification of the microbiota to a completely different state from the donor animal and from the microbiota that the animals showed. Thus, the transplantation of milk microbiota proved to be a promising technique, which, if improved, could become a new tool for the treatment of mastitis in the future. Keywords: Bacteria. Goat. Mastitis. Metataxonomy. Milk microbiota. Microbiota transplantation.