«Bedre håndtering av streptokokkinfeksjoner hos melkeprodusenter gir økt bærekraftig matproduksjon i Norge»

Streptococcus dysgalactiae subspecies dysgalactiae (S. dysgalactiae) is an important cause of outbreaks of infectious arthritis in lambs and mastitis in dairy cows in Norway. The infections compromise animal welfare, increase antimicrobial usage and reduce production. Despite the major importance of disease caused by this bacterium in both sheep and cattle, surprisingly few studies had investigated bacterial characteristics, reservoirs, and risk factors prior to this study. In Norway, the occurrence of disease caused by S. dysgalactiae has increased the last years, in particular in modern management systems. The Norwegian sheep and dairy industries state that streptococcal infections are one of the major challenges to production. The aim of this work was to increase our understanding of why some farms experience problems with streptococcal disease, and how the bacterium spreads and causes disease in in sheep and cattle in Norway. We approached the aim through risk factor studies, exploration of bacterial sources, and genomic investigations of bacterial isolates from Norwegian sheep flocks and bovine dairy herds. The project started in 2018 and ended in 2022. The project has been linked to project 280364 «Increasing sustainability of Norwegian food production by tackling streptococcal infections in modern livestock systems», The Norwegian Veterinary Institute. The industrial PhD-candidate defended the thesis entitled “Piecing together the chain of infection for Streptococcus dysgalactiae in sheep and dairy cows - risk factors, sources, and genomic diversity of bacterial strains” on January 23th, 2023. Several risk factors related to modern management systems were identified. Larger sheep flocks with more than two lambs per ewe had an increased risk of outbreaks of infectious arthritis in lambs. Intramammary infections caused by the bacterium were more common in bovine dairy herds housed in freestalls compared to tiestalls. Certain types of flooring were a risk factor for SDSD infections in both sheep flocks (plastic mesh flooring) and bovine dairy herds (closed flooring). Analyses of samples collected from sheep flocks and bovine dairy herds revealed that the bacterium is present in most of the visited sheep flocks and bovine dairy herds. S. dysgalactiae is mainly associated with the host but was also found in the environment. The bacterium was detected in a greater proportion of environmental samples from farms with dairy cows, compared with samples collected from sheep sheds during lambing. Wounds were particularly often colonized by the bacterium in both animal species and may serve as a site of bacterial multiplication that increases the size of the bacterial reservoir. Prevention of wounds may therefore be an important measure to reduce the infection pressure. Genomic investigations identified a close relationship (high similarity) between bacteria from flocks and herds that had not been in contact. We found no significant association between genotype and disease outcome (mastitis in cows vs outbreaks of infectious arthritis in lambs) or disease severity. In conclusion, the overall results from the project indicate that S. dysgalactiae is an animal-adapted opportunist that has lived with the hosts over time. The work has contributed to the understanding of risk factors, sources, and transmission dynamics in modern management systems and also the genome and population structure of the bacterium. It provides the basis for updated advice in the animal health services and will thus contribute to reducing S. dysgalactiae-infections in Norwegian livestock, reducing animal suffering and the use of antibacterial agents.

Prosjektet har generert ny kunnskap som kan bidra til å redusere streptokokkinfeksjonene hos både norske melkekyr og sau. Anbefalingene for forebygging av infeksjonene er oppdatert, og kommunisert i flere kanaler. Dersom de anbefalte rådene gjennomføres er det potensiale for en nedgang av mastittforekomsten hos norske melkekyr, som fører til redusert behov for antibiotika. Prosjektet har generert ny kunnskap om deteksjon av en vanlig mastittbakterie, og kunnskapen kan brukes til å undersøke og forstå andre bakterier med lignende oppførsel. Det er etablert et nettverk for videre forskningssamarbeid med andre næringsaktører og forskningsinstitusjoner.

Streptokokkinfeksjoner svekker lønnsomheten i melkeproduksjonen, reduserer melkekvaliteten, øker antibiotikabruken og reduserer dyrevelferden. Jurbetennelse er den produksjonssykdommen som forårsaker størst økonomisk tap og er den enkeltsykdommen som bidrar mest til antibiotikaforbruket hos melkekyr i Norge. I moderne driftsformer har streptokokkene økt betydning. I et nylig avsluttet forskningsprosjekt på S. agalcatiae, hadde andre smitteveier en tidligere antatt. Den nye kunnskapen førte til endrede retningslinjer for bekjempelse. Nå ønsker næringen å gjøre tilsvarende undersøkelser av S. dysgalactiae. Resultater fra prosjektet vil danne det nødvendige kunnskapsgrunnlaget. Undersøkelser av bakterievarianter vil avdekke om noen ulike undervarianter av bakterien er mer sykdomsfremkallende enn andre, og krever mer målrettet bekjempelse. Streptokokker i tankmelk kan ha en uheldig effekt på melkens produksjonsegenskaper. Streptokokkinfeksjoner i juret gir høyt innhold av somatiske celler som inneholder enzymer som lipaser og proteaser som kan bryte ned fett og protein i melka. Melk med høyt celletall er dårligere egnet som ystemelk og aktivitet fra somatiske celler vil medføre dårligere koagulering og redusert utbytte ved ysting samt redusert sensorisk holdbarhet i konsummelk. Pågående forskning gir grunn til å anta at variasjonen av mikrobiota i leverandørmelk påvirkes av både geografiske og sesongvariasjoner, i tillegg til praksis på gården. Resultater i prosjektet vil utnyttes av TINE ved rådgivning til enkeltprodusenter og regioner for å oppnå en jevnere og bedre melkekvalitet. Ved å gjennomføre fylogenetiske analyser av S. dysgalactiae vil en kunne se om det er enkelte genotyper som er mer smittsomme enn andre. En kan også se om visse genotyper er felles for flere besetninger, noe som indikerer mulig overføring mellom gårder. Med økende frekvens, trenger vi å lære om smittekilder, smittespredning og virulensfaktorer hos disse streptokokkene