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以PCR精準檢測乳房炎致病菌種
畜試所新竹分所/凃柏安、楊明桂 編譯
乳牛乳房炎為全球酪農每年耗費大量金錢和勞力去治療之疾病,根據乳牛群性能改良計畫(Dairy Herd Improvement, DHI)統計,乳牛乳房炎在臺灣更位列乳牛非志願性淘汰第一名,約佔六成。造成乳牛罹患乳房炎原因很多,包含罹患初期時現場較難發現而延誤治療時機、機械性因素(擠乳機乳杯損耗及擠乳氣壓或脈動吸鬆比不正常等)及病原性因素(傳染性及環境性微生物)等,其中又以遭受病原性細菌感染時不知菌種,導致現場治療時無法對症下藥所造成之損失較為嚴重,因此精準檢測乳房炎致病菌種顯得格外重要。
在病原性乳房炎方面,牛隻乳房發炎可能由許多不同的細菌種類造成,或是合併感染不同細菌群所致。主要有10個主要細菌種類,可粗略分成傳染性微生物及環境性微生物。傳染性微生物包含三種:金黃色葡萄球菌(Staphylococcus
aureus)、乙型鏈球菌(Streptococcus agalactiae)及異乳鏈球菌(Streptococcus dysgalactiae),可在牛隻乳房環境適應並於擠乳時相互傳染;而環境性微生物則包含:乳房鏈球菌(Streptococcus
uberis)、腸球菌屬(Enterococcus spp.)、大腸(桿)菌群(Coliforms)、 化膿隱祕桿菌(Arcanobacterium
pyogenes)及凝固酶陰性葡萄球菌(Coagulase-negative staphylococci,
CNS),這些存在於環境的機會型致病菌可能由潛在污染的環境轉移至乳腺上,造成乳房炎。
即時定量PCR技術以預先設定之循環閾值(cycle threshold,
Ct)及內部控制組(internal
controls),可有效鑑別乳房炎致病菌種類,並排除偽陰性的結果;其以細菌基因序列為偵測標的,且可偵測已經死亡或是無法以傳統培養法進行檢測之致病菌,全程時間僅需3
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4小時。早期鑑別乳房炎的致病菌種類及其分佈範圍十分重要,有助於有效治療及早期預防。多年來國外相關研究已經證實以貯乳槽總乳可進行有效的乳房炎致病菌分析監控,且不僅可了解泌乳牛群乳房炎致病菌種類,更可了解乳頭表面及環境性微生物對於生乳的污染程度;未來進一步則可以推廣至泌乳牛隻乳房炎治療之分房乳之臨床個別分析。即時定量PCR技術診斷乳房炎致病菌,具備高敏感性及專一性;當Ct值設定為40時,與傳統培養法進行比較可得到敏感性95.2%及專一性98.8%的數據。
新竹分所於今(108)年度9月參與國際畜政聯盟乳質分析能力試驗,首次進行乳房炎病原菌鑑別比對測試,成功鑑別比對樣本中之多種不同之乳房炎致病菌,包含金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、葡萄球菌、克雷白氏桿菌及 β-內醯胺酶抗藥性基因等(圖1),正式比對結果將於11月揭曉。國際間已有許多關於總乳進行乳房炎致病菌檢測之相關研究,未來新竹分所將結合DHI計畫,進行總乳及個別牛隻乳樣之乳房炎致病菌檢測研究,以了解總乳及個別牛隻乳樣體細胞數關聯性,並進行個別乳房炎致病菌種類盛行率,以及不同乳房炎致病菌種類時間、地理及管理模式分布調查,而個別牛隻乳房炎檢測之結果更可作為臨床診斷治療用藥之參考,以達精準治療及對症下藥,避免過度之藥物浪費及產生抗藥性之問題發生。
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單一生乳樣品中含金黃色葡萄球菌,Ct = 26 |
單一生乳樣品中含大腸桿菌,Ct = 28 |
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單一生乳樣品中含葡萄球菌屬,Ct = 27 |
單一生乳樣品中含克雷白氏桿菌屬,Ct = 28 |
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單一生乳樣品中含β-內醯胺酶抗藥性基因,Ct = 26
圖1、生乳中含不同種乳房炎致病菌之檢驗樣態,可由x軸Ct值進行診斷,y軸則為
偵測到之對應螢光強度。 |
參考文獻:
Mweu, M. M., N. Toft, J. Katholm, and S. S.
Nielsen. 2012. Evaluation of two herd-level diagnostic tests for
Streptococcus agalactiae using a latent class approach. Vet. Microbiol. 159:
181-186.
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