Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

In vitro-Untersuchungen zur antimikrobiellen Aktivität von Bakteriophagen sowie einer kombinierten Anwendung mit einem Milchsäurebakterium gegen Staphylococcus aureus aus bovinen Mastitiden

Titze, Isabel

Mastitiden stellen eine ökonomisch einflussreiche Gesundheitsstörung von Milchkühen dar und liefern den häufigsten Grund für eine antibiotische Therapie. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, S. aureus-Bakteriophagen sowie deren Kombination mit einem Milchsäurebakterium (Lactobacillus plantarum) als Alternativen zur antibiotischen Behandlung hinsichtlich ihrer Eignung für die S. aureus-Mastitistherapie zu untersuchen. Hierfür wurde das Wirtsspektrum von obligat lytischen Bakteriophagen für S. aureus-Isolate aus Viertelanfangsgemelksproben von bovinen Mastitiden mittels Spot- und darauffolgendem Plaque-Test bestimmt. Die Untersuchungen zeigen Phagen mit einem breiten und heterogenen Wirtsspektrum von denen drei Phagen für eine Bakteriophagenmischung ausgewählt wurden. Die Effektivität dieser Phagenmischung (109 pfu/ml) wurde hinsichtlich der Reduktion der S. aureus-Keimzahl in pasteurisierter und Rohmilch untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Keimzahl-Reduktion in pasteurisierter Milch und eine etwas geringere, dennoch signifikante Reduktion in Rohmilch über acht Stunden; sowohl im Vergleich zu den Ausgangswerten als auch zu den Werten der Kontrollen ohne Phagen. Im Weiteren erfolgte die Untersuchung der antimikrobiellen Aktivität einer kombinierten Anwendung mit einem Lb. plantarum-Stamm (106 KbE/ml) mit antimikrobiellen Eigenschaften in ultrahocherhitzter Milch. Die alleinige Anwendung der Phagenmischung zeigte die höchste Reduktion der S. aureus-Keimzahl nach 12 h (p <0,05). Die Kombination aus Phagenmischung und Milchsäurebakterium führte zu einer ähnlich hohen Reduktion (p >0,05), mit der höchsten antimikrobiellen Aktivität nach 24 h. Die alleinige Anwendung des Milchsäurebakteriums führte zu einer geringeren Reduktion der S. aureus-Keimzahl nach 24 h und nur im Vergleich zu den Kontrollen ohne Phagen und Milchsäurebakterium (p >0,05). Die vorliegenden Untersuchungen liefern wichtige Ansatzpunkte für zukünftige Studien auf diesem Gebiet.

Mastitis is one of the most economically influential health disorders of dairy cows and provides the most common reason for antibiotic therapy. The aim of the present study was to investigate S. aureus bacteriophages and their combination with a lactic acid bacterium (Lactobacillus plantarum) as alternatives to antibiotic treatment with regard to their suitability for S. aureus mastitis therapy. For this purpose, the host spectrum of obligate lytic bacteriophages for S. aureus isolates from quarter-foremilk samples of bovine mastitis was determined by spot and subsequent plaque tests. The assays show phage with a broad and heterogeneous host spectrum of which three phages were selected for a bacteriophage mixture. The efficacy of this phage mixture (109 pfu/ml) was investigated with regard to the reduction of S. aureus bacterial count in pasteurized and raw milk. The results showed a significant bacterial count reduction in pasteurized milk and a slightly lower but still significant reduction in raw milk for eight hours; both compared to the initial values and to the values of the controls without phage. Furthermore, the antimicrobial activity of a combined application with a Lb. plantarum strain (106 cfu/ml) with antimicrobial properties in ultrahigh-temperature milk was investigated. The sole application of the phage mixture showed the highest reduction of the S. aureus bacterial count after 12 h (p <0.05). The combination of phage mixture and lactic acid bacterium resulted in a similarly high reduction (p >0.05), with the highest antimicrobial activity after 24 h. The use of the lactic acid bacterium alone led to a lower reduction of the S. aureus bacterial count after 24 h and only in comparison to the controls without phage and lactic acid bacterium (p >0.05). The present investigations provide important starting points for future studies in this field.

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Titze, I., 2020. In vitro-Untersuchungen zur antimikrobiellen Aktivität von Bakteriophagen sowie einer kombinierten Anwendung mit einem Milchsäurebakterium gegen Staphylococcus aureus aus bovinen Mastitiden. Hannover.
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