Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

In-vitro-Untersuchungen zur Eignung von Milchsäurebakterien zur Therapie der bovinen Mastitis

Wallis, Jonathan Klaus

Bovine Mastitiden stellen die wichtigste Erkrankung im Milchviehsektor dar. Die Therapie beruht üblicherweise auf der Verabreichung antibiotischer Formulierungen. Vor dem Hintergrund unzufriedenstellender Therapieergebnisse und zunehmender Kritik am Antibiotikaeinsatz in der Tierhaltung, rücken jedoch alternative Therapieformen, wie etwa der Einsatz von Milchsäurebakterien mit antimikrobieller Wirkung, in den Fokus. Die Bakterien sollen sich an das Euterepithel anheften und einen protektiven Biofilm bilden. Die vorliegende Studie befasste sich mit In-vitro-Untersuchungen zu 13 ausgewählten Milchsäurebakterien-Stämmen. Es wurde zunächst mithilfe eines Kristallviolett-Assays die Fähigkeit zur Biofilmbildung untersucht. Im zweiten Schritt wurde die Fähigkeit zur Adhäsion an frisch gewonnene Euterepithelzellen ermittelt. Beide Eigenschaften konnten mit stammspezifisch unterschiedlicher Ausprägung bei allen untersuchten Stämmen festgestellt werden. Im Folgenden wurden die fünf Stämme mit dem ausgeprägtesten Biofilmbildungs-Vermögen einer Biofilm-Challenge unterzogen. Ziel dieser Untersuchung war es die Fähigkeit zur Verdrängung mutmaßlich pathogener Biofilme durch einen eigenen Biofilm zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurden zunächst Biofilme durch drei Staphylokokken-Stämme vorgebildet und im zweiten Schritt die Milchsäurebakterien dazu gegeben. Es zeigte sich, dass zwar alle Stämme zuverlässig die vorgebildeten Biofilme eliminieren, jedoch nur zwei von fünf zugleich auch einen eigenen Biofilm bilden konnten. Diese zwei Stämme stellen interessante Kandidaten für weiterführende In-vivo-Untersuchungen dar. Dies gilt ebenfalls für zwei Stämme, die eine besonders ausgeprägte Adhäsion an Euterepithelzellen aufwiesen, jedoch aufgrund ihrer schwachen Biofilmbildung nicht für die Biofilm-Challenge ausgewählt wurden.

Bovine mastitis is the most important disease in the dairy sector. Therapy usually relies on the application of antibiotic formulations. However, this way of treating the disease is not always successful. Additionally, public concerns about the use of antibiotics in the agricultural sector are increasing. Due to these reasons, alternative approaches such as the use of lactic acid bacteria with antimicrobial properties become more important. In order to exert a therapeutic effect, the lactic acid bacteria should be able to adhere to epithelial cells of the udder forming a beneficial biofilm. In the present study 13 lactic acid bacteria strains with antimicrobial properties were included. The aim of the study was to investigate the strains’ therapeutic potential. First, the biofilm forming ability was investigated by subjecting the strains to a crystal violet assay. Furthermore, the ability to adhere to epithelial cells gained from a bovine udder was examined. These two properties turned out to be present in all the strains used in the study. However, the extent varied among the strains. For the second part of the study five strains with a higher than average biofilm forming ability were selected for a biofilm-challenge trial. In order to investigate the strains’ ability to eliminate and replace a pathogenic biofilm, three staphylococci strains were allowed to preform biofilms. The lactic acid bacteria were added to the staphylococcal biofilms and the microbial counts of the two species were determined via plate count, thereafter. All the lactic acid bacteria strains were able to eradicate the preformed biofilms. Nevertheless, only two out of five strains showed substantial formation of an own biofilm replacing the staphylococcal one. These two strains represent promising candidates for future in vivo studies. The same accounts for two strains with pronounced adhesive properties, despite being weak biofilm formers that had not been selected for the biofilm-challenge.

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Wallis, Jonathan: In-vitro-Untersuchungen zur Eignung von Milchsäurebakterien zur Therapie der bovinen Mastitis. Gießen 2019. DVG Service GmbH.

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