Increasing sustainability of Norwegian food production by tackling streptococcal infections in modern livestock systems

Jurbetennelser hos ku forårsaket av bakterien Streptococcus dysgalactiae er mer enn fordoblet de siste 15 årene. Samtidig har man sett en økning av leddbetennelser hos lam forårsaket av samme bakterie. Infeksjonene gir produksjonstap, redusert dyrevelferd og fører til økt antibiotikabehandling. I dette prosjektet var målet redusere forekomsten av streptokokkinfeksjoner hos sau og melkeku i Norge. Det startet i 2018, med finansiering fra FFL/JA, Animalia og TINE SA og ble avsluttet i april 2022. Prosjektet har gitt ny kunnskap om risikofaktorer for S. dysgalactiae infeksjoner og om smitteveier og smittekilder for bakterien. Dette kan brukes til å forbedre smittebeskyttelse og sykdomskontroll hos sau og melkeku, noe som vil gi bedre dyrehelse. En av de første oppgavene i prosjektet var å forbedre metoder for å påvise S. dysgalactiae i kompliserte prøvematerieler, som miljøprøver. Arbeidet resulterte in en selektiv dyrkningsmetode samt en ny PCR-metode. Flere tusen prøver samlet inn fra sauebesetninger og storfebesetninger for å finne ut hva som er de viktigste kildene for S. dysgalactiae. Bakterien ble spesielt funnet på hud og sår hos dyra. I storfebesetninger var den også utbredt i miljøet. Bakterieisolater fra ulike besetninger og fra begge dyreslag ble helgenomsekvensert. Analysene tyder på at bakteriene til en viss grad er tilpasset de ulike dyreartene, og genetisk beslektede bakterieisolater ble funnet i besetninger med stor geografisk spredning. Det var ingen ting som tydet på at noen bakterievarianter ga mer alvorlig sykdom enn andre. Ved hjelp av spørreundersøkelser til sauebønder og melkebønder undersøkte vi om det finnes bestemte risikofaktorer for streptokokkinfeksjoner hos lam og melkeku. Undersøkelsene viste at store sauebesetninger med mange lam født per søye, plastrister på gulv og betente øremerker gir økt risiko for utbrudd med leddbetennelse hos lam. For storfe var løsdriftssystemer, betonggulv og melking i melkegrav forbundet med høyere risiko for høy forekomst av S. dysgalactiae jurbetennelser i besetningen. Det ble testet ut en helcellevaksine for sau mot S. dysgalactiae. På sikt skal effekten av vaksinen vurderes både med hensyn på antistoffrespons og sykdomsforekomst i vaksinerte besetninger. Preliminære undersøkelser tyder på at vaksinen har effekt så fremt en stor andel av søyene vaksineres. Det ble også etablert en ELISA metode for å påvise antistoffer fra vaksinerte sauer. Undersøkelser viser at dyrene hadde en antistoffrespons mot bakterien etter vaksinering. Sammensetningen av mikroorganismer (Mikrobiota) i leverandørmelk har innvirkning på kvaliteten av sluttproduktet. I prosjektet er det gjennomført undersøkelser av mikrobiota i tankmelk og det viser seg at endringer i tank melk mikrobiota påvirkes av forekomst av jurinfeksjoner i besetninger, men at sammensetningen av mikrobiota holder seg relativt stabil på besetningsnivå.

Prosjektet har gitt innsikt i hva som er risikofaktorer for utbrudd med S. dysgalactiae hos sau, og for høy forekomst av S. dysgalactiae jurbetennelse i melkekubesetninger. Prosjektet har også identifisert hva som er kilder til bakterien i besetningene. På bakgrunn av funnene har prosjektet kunne gi konkrete råd om tiltak til sauebønder og til melkebønder om hvordan å redusere problemer med streptokokkinfeksjoner. Dette vil med stor sannsynlighet kunne bidra til å bedre dyrehelsen i besetningene. Rådene er distribuert via Animalia (til sauebønder) og via TINE SA (til melkeprodusenter).

Streptococcal infections compromise welfare, reduce production and increase antibiotic usage in food-producing animals. In parallel with modernization of management and housing, Streptococcus dysgalactiae intramammary infections (IMI) in dairy cows and septic arthritis in lambs have increased. In sheep, outbreaks of septic arthritis have been observed with 40 % of the lambs affected and treated with antibiotics. The main objective is to reduce S. dysgalactiae infections in dairy cows and meat sheep in Norway. Sources, transmission routes, and risk factors for S. dysgalactiae infections will be investigated in order to identify control measures. The efficacy of S. dysgalactiae vaccination of ewes to prevent septic arthritis in lambs will be tested. Methods for detection of S. dysgalactiae will be improved. Sources, transmission routes and risk factors for S. dysgalactiae infection in sheep and cows will be investigated. Whole genome sequencing of bacterial isolates will be used to detect transmission routes and determine virulence, contagious behavior and host specificity of the bacteria. Whole cell vaccines give good immune responses in sheep, and are a starting point for vaccination against septic arthritis in lambs. The project will refine and test a whole cell vaccine to reduce the prevalence of septic arthritis. The microbial composition of milk affects the quality of the final milk product. The microbiota of bulk milk will be investigated by high throughput sequencing to find out how the microbiota is influenced by S. dysgalactiae IMI and management factors. The project will promote sustainability of Norwegian food production by improving animal health and welfare, and reducing antibiotic usage. The industries define streptococcal infections as a significant and increasing challenge. Knowledge on S. dysgalactiae epidemiology, transmission and environmental persistence will improve prevention of this contagious pathogen in modern production systems