Almanak:

Transcriptie

1 217 Almanak: 1

2 2

3 Microbiële Eco-systemen op melkveebedrijven Ynte Schukken Microbiële Eco-systemen Introductie Microbiële Eco systemen Uier, darm Dynamiek van Microbiële Eco systemen Voeding, Ab, Superinfectie, Omgeving Resilience Conclusies 3

4 Melk microbioom - gezond en ziek - Aantal species in melk Gezonde kwartieren Mastitis kwartieren T. pyogenes Aantal sequenties in melk 4

5 Wat is het melk microbioom? Melk microbieele samenstelling zoals gevonden met next generation of pyro-sequencing. De populatie van bacterieele species gevonden met 16S sequencing van DNA geisoleerd uit melk Gemiddeld 7 bacterieele 16S sequenties corresponderend met ~1 bacterieele species per melk monster, en waarschijnlijk meer in melk van gezonde kwartieren. Bacterieele identificatie met 16S DNA Sequencing 16S rpob 5

6 16S ribosomaal RNA Hoog geconserveerde regio Gebruikt voor primers Variabele regionen Tussen species variatie Bruikbaar voor phylogeny Next-generation-sequencing maakt het mogelijk grote aantallen te vinden: Sequentie resultaten, BLAST 6

7 Resultaten 15 melk monsters 173,984 sequences: Genera nivo resultaten: T. pyogenes+ monsters % van gevonden sequenties 1 Arcanobacterium,9,8,7 Porphyromonas,6,5,4,3 Fusobacterium,2,

8 Genus nivo prevalentie data kleuren in grafieken: Raoultella Escherichia/Shigella Lactobacillus Enterobacteriaceae Faecalibacterium Bacteroides Staphylococcus Clostridium Streptococcus Asticcacaulis Fusobacterium 8 SCC <1 % of identified sequences Aeroob BO: negatief

9 9 SCC 1-2 Aeroob BO: negatief SCC 2-3 Aeroob BO: negatief

10 Aantal The bad guys Sphingobacterium Aantal Streptococcus < >1 The good guys Aantal Paenibacillus Aantal Anaerococcus < >1 1

11 Wat is een pathogeen? Patho-gen Non-gen Physio-gen Sphingobacterium Aeribacillus Paenibacillus Self vs non-self Grote aantallen bacterieele species zijn aanwezig in een gezond kwartier met geen aanwijzing voor een immuun response. Zijn dit niet immunogen species of is er een andere reden voor het herkennen van deze self populatie? 11

12 Vroege immuun response Gensollen et al. 216 Th2 Th1 switch in vroege ontwikkeling 12

13 Ecologische resilience Scheffer et al Dynamiek van Eco-systemen Superinfectie met pathogenen Dieet Exposie op jonge leeftijd Antibiotica Gastheer Omgeving 13

14 Genera level results: S. uberis+ samples % of identified 1 sequences,9,8,7,6,5,4,3,2, Streptococcus Genera level results: S. dysgalactiae+ samples 1,9 % of identified sequences,8,7,6,5,4,3,2, Streptococcus 14

15 Genera level results: Escherichia coli+ samples 1,9 % of identified sequences,8,7,6,5,4,3,2, Escherichia/shigella Challenge infectie - E. coli - LV RV Controle LA RA Challenge Controle Antibiotica 15

16 Time (hours) Ruminococcaceae Enterobacteriaceae Aerococcaceae Lachnospiraceae Corynebacteriaceae Planococcaceae Bacillaceae Clostridiaceae Bacteroidaceae Staphylococcaceae Micrococcaceae Paraprevotellaceae Pseudomonadaceae Succinivibrionaceae Spirochaetaceae Prevotellaceae Rikenellaceae Xanthomonadaceae Veillonellaceae Streptococcaceae Fusobacteriaceae Peptostreptococcaceae Weeksellaceae S24-7 Comamonadaceae Other Time (hours) Ruminococcaceae Enterobacteriaceae Aerococcaceae Lachnospiraceae Corynebacteriaceae Planococcaceae Bacillaceae Clostridiaceae Bacteroidaceae Staphylococcaceae Micrococcaceae Paraprevotellaceae Pseudomonadaceae Succinivibrionaceae Spirochaetaceae Prevotellaceae Rikenellaceae Xanthomonadaceae Veillonellaceae Streptococcaceae Fusobacteriaceae Peptostreptococcaceae Weeksellaceae S24-7 Comamonadaceae Other 16

17 Time (hours) Ruminococcaceae Enterobacteriaceae Aerococcaceae Lachnospiraceae Corynebacteriaceae Planococcaceae Bacillaceae Clostridiaceae Bacteroidaceae Staphylococcaceae Micrococcaceae Paraprevotellaceae Pseudomonadaceae Succinivibrionaceae Spirochaetaceae Prevotellaceae Rikenellaceae Xanthomonadaceae Veillonellaceae Streptococcaceae Fusobacteriaceae Peptostreptococcaceae Weeksellaceae S24-7 Comamonadaceae Other Time (hours) Ruminococcaceae Enterobacteriaceae Aerococcaceae Lachnospiraceae Corynebacteriaceae Planococcaceae Bacillaceae Clostridiaceae Bacteroidaceae Staphylococcaceae Micrococcaceae Paraprevotellaceae Pseudomonadaceae Succinivibrionaceae Spirochaetaceae Prevotellaceae Rikenellaceae Xanthomonadaceae Veillonellaceae Streptococcaceae Fusobacteriaceae Peptostreptococcaceae Weeksellaceae S24-7 Comamonadaceae Other 17

18 8 Enterobacter (%) E. coli challenge * * * * * * * * * * Treatments Shannon Index of diversity E. coli challenge Challenged, Non-Treated Challenged, Treated 7 6 * * * * Treatments

19 Genera level results: Klebsiella spp.+ samples 1,9,8 % of identified sequences Raoultella,7,6,5,4,3,2, Escherichia/Shigella Genera level results: S. aureus+ samples 1,9 % of identified sequences,8,7,6,5,4,3,2, Staphylococcus 19

20 Genera level results: Staphylococcus spp.+ samples,8 % of identified sequences,7,6,5,4,3,2, Staphylococcus Culture-negative mastitis samples 1 % of identified sequences Asticcacaulus,9,8,7,6,5,4,3,2, Fusobacterium 2

21 Culture Negative CM samples versus SCC <1K % of identified sequences Species level results 35 % of identified species

22 Prediction based on genus level information T. NO STAPH STAPH STREPT STREPT Prediction:PYOGENES E. COLI KLEBSIELLA GROWTH AUREUS SP DYSG UBERIS Total Culture result: T. PYOGENES E. COLI KLEBSIELLA NO GROWTH STAPH AUREUS STAPH SP STREPT DYSG STREPT UBERIS out of 136 samples correctly predicted T. Pyogenes stands out 22

23 Canonical discriminants Dynamiek van Eco-systemen Infectie met pathogenen Dieet Exposie op jonge leeftijd Antibiotica Gastheer Omgeving 23

24 Antibiotica, Exposie en Dieet Nicholas A. Bokulich et al., Sci Transl Med 216;8:343ra82 Melk met Ab residueen Fecaal microbioom Melk met Ab residue Relatieve frequentie OTUs Melk zonder Ab residue Week Van Vleck Pereira R, Lima S, Siler JD, Foditsch C, Warnick LD, et al. (216) Ingestion of Milk Containing Very Low Concentration of Antimicrobials: Longitudinal Effect on Fecal Microbiota Composition in Preweaned Calves. PLOS ONE 11(1): e

25 Melk met Ab residueen Fecaal microbioom Melk met Ab residue Melk zonder Ab residue Van Vleck Pereira R, Lima S, Siler JD, Foditsch C, Warnick LD, et al. (216) Ingestion of Milk Containing Very Low Concentration of Antimicrobials: Longitudinal Effect on Fecal Microbiota Composition in Preweaned Calves. PLOS ONE 11(1): e Antibiotica in gezond kwartier 1 Enterobacter (%) 9 8 Not-Challenged, Not-Treated Not-Challenged, Ceftiofur Treated Treatments

26 Antibiotica in gezond kwartier Shannon Index of Diversity Treatments Dynamiek van Eco-systemen Infectie met pathogenen Dieet Exposie op jonge leeftijd Antibiotica Gastheer Omgeving 26

27 Nauwelijks overlappende ESBL populaties per gastheer Humaan Klinisch Veehouder Diersoort Dorado-Garcia et al. 216 Complete separatie op basis van herkomst bedrijf Species: anaerococcus, streptococcus, propionibacter,.. 27

28 Ecologische resilience Scheffer et al Microbiële Eco-systemen Management van microbioom versus bestrijden van pathogenen. Microbiële Eco-systemen spelen een belangrijke rol in uier, darm,... Belangrijke beinvloeding door: Voeding, omgeving, superinfecties, Ab, gastheer,... Belangrijke kiemen: Paenibacillus, Akkermansia Veel mogelijkheden voor nieuwe benaderingen, focus op Eco-systeem management 28

29 Vragen? 29