Naudan sorkka-alueen ihotulehduksen bakteriologinen tutkimus 16S rRNA-rinnakkaissekvensoinnilla

Abstract

Nautojen (Bos taurus) sorkka-alueen ihotulehdus (DD) on ympäri maailman levinnyt sairaus, jota on myös havaittu muilla sorkkaeläimillä. Nykytiedon mukaan nautojen DD on bakteeri-, ei virus- tai sienitauti. Se aiheuttaa haavoja, vaurioita ja känsiä. DD leviää helposti ja aiheuttaa eläimelle myös kipua, heikentää sen yleiskuntoa ja hyvinvointia sekä aiheuttaa tuotantotappioita. Keski-Euroopassa ja Yhdysvalloissa DD:n on havaittu leviävän lähes epidemialuonteisesti, kun taas Pohjoismaissa sitä on tavattu yksittäisissä karjoissa. Taudin etiologiasta, esiintyvyydestä ja parhaasta mahdollisesta hoitomuodosta on eri teorioita.

Nykytiedon ja tieteellisen kirjallisuuden mukaan merkittävimpinä DD:n aiheuttajabakteereina pidetään eri Treponema-bakteerilajeja. Uusimpien tutkimusten perusteella taudin vakavuuteen vaikuttaa eri Treponema-lajien yhteisvaikutus keskenään tai muiden bakteereiden kanssa.

Tämän tutkielman tavoite oli pystyttää bakteerien 16S rRNA-geenin rinnakkaissekvensointiin perustuva metataksonomiatyövuo bakteereiden tunnistamiseksi. Tutkielmassa vertailtiin kahta eri DNA-eristysmenetelmää, kahta sekvensointityövuota ja kahta bioinformatiikan analyysimenetelmää. Näytemateriaalina oli suomalaisten nautojen sorkka-alueen ihosta otetut biopsianäytteet (n=10). Viisi näytteistä oli terveestä M0-naudasta ja viisi M2-naudasta. Tuloksena havaittiin pieniä määriä Spirochaetaceae-bakteeriperheen sekvenssejä kahdesta M0 -diagnosoduista naudasta. Kaikista M2 - diagnoosin naudoista havaittiin runsaasti Spirochaetaceae - sekvenssejä. Lisäselvityksiä Treponema-bakteerien luotettavasta lajitason tunnistamisesta sekä niiden roolista taudissa tarvitaan.

Bovine (Bos taurus) digital dermatitis (DD) of the foot is a widespead disease around the world, and it has also been diagnosed with several other hoofed ruminants. According to current knowledge, bovine digital dermatitis is a bacterial disease, not a viral or fungal disease. It causes ulcers, lesions, and raised calluses. DD spreads easily, and it can cause pain to the animal, weaken its overall health and well-being, as well as cause loss of production. DD has been almost epidemic in Central Europe, as well as in the United States of America, whereas in Scandinavia it has only been encountered in individual herds.

According to current knowledge and the scientific literature, the most important bacteria responsible for DD are Treponema species. Recent studies suggest that the severity of the disease is affected by the interaction of different Treponema species with each other or with other bacteria.

The aim of this thesis was to set up a metataxonomic pipeline for the parallel sequencing of the 16S rRNA bacterial gene, in order to identify the bacteria. Two different DNA extraction methods, two different sequencing pipelines, and two different bioinformatics pipelines were evaluated in this thesis. Sample material was biopsy samples of the skin of the Finnish bovine hoof (n=10). Five of the samples were from healthy M0 cattle and five from M2 cattle (acute active ulcerative lesions).

As a result, small amounts of Spirochaetaceae bacterial family sequences were detected in two M0 diagnostic cattle . Abundant Spirochaetaceae sequences were found in all bovine diagnosed with M2. Further studies on the reliable species identification of Treponema bacteria and their role in the disease are needed.