doi: 10.15389/agrobiology.2024.6.1204rus
УДК 619:636.2.034:579.62
Исследование выполнено при финансовой поддержке Правительства Пермского края в рамках научного проекта № С-26/541.
ВИДОВОЙ СПЕКТР МИКРОБИОТЫ МОЛОКА У ЗДОРОВЫХ КОРОВ И ЖИВОТНЫХ С МАСТИТОМ ИМЕЕТ РАЗЛИЧИЯ
И.Л. МАСЛЕННИКОВА1, В.С. МИХАЙЛОВСКАЯ1,
Е.В. АФАНАСЬЕВСКАЯ2, И.Н. ЖДАНОВА3, М.В. КУЗНЕЦОВА1, 2 ✉
Мастит остается наиболее распространенным заболеванием коров как в России, так и в других странах с интенсивным молочным производством, несмотря на различные программы по профилактике и борьбе с инфекциями в животноводстве. Многочисленные исследования показали, что острая форма мастита встречается у 10-25 % животных, частота субклинической формы достигает 50 %. Этиология мастита чрезвычайно разнообразна: патогенные и условно-патогенные возбудители могут быть представлены индигенной микробиотой, но, как правило, бактерии попадают в сосковый канал молочной железы при ее экзогенном инфицировании. Методологии и результаты исследования микробного спектра молока здоровых и больных животных варьируются в результатах разных исследовательских групп. В представленной работе бактериологическим методом оценена обсемененность молока здоровых коров и коров с маститом, определены доминантные возбудители мастита и их некоторые биологические свойства, а в рамках отдельной задачи проведен анализ микробного разнообразия методом газовой хроматографии—масс-спектрометрии (ГХ—МС). Здоровых коров и животных с маститом (с клинической формой заболевания) отбирали в крупном агропромышленном комплексе (Пермский край), специализирующемся на разведении молочного крупного рогатого скота и производстве сырого молока. Все животные голштинской породы (n = 45, привязное содержание), возраст 2-5 лет, физиологический статус: период сухостоя, I, II и III фазы лактации. Бактериальная обсемененность исследованных проб, полученных от коров с маститом и здоровых животных, составила 100 %. Наиболее распространенными, как в монокультуре, так и в составе ассоциаций в обеих группах были бактерии рода Staphylococcus и Escherichia coli. Эшерихии достоверно (р < 0.05) чаще встречались в молоке больных животных, были чувствительны к антибиотикам и характеризовались присутствием в единичных случаях детерминант патогенности hlyA, stx2, kpsMTII и iss. Полученные бактериологическим методом данные свидетельствуют о распространенности так называемых экологических маститов крупного рогатого скота. Доли представителей основных филумов (Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes и Fungi), определенных методом ГХ-МС, не различались в молоке здоровых животных и коров с маститом (p > 0.05). В то же время анализ микробного разнообразия с помощью многомерного неметрического шкалирования показал, что в пробах от здоровых животных видовой состав микроорганизмов существенно варьировался, в то время как микробиота молока у коров с проявлениями мастита имела сходство. Кроме того, степень микробного разнообразия молока среди здоровых животных снижалась в более поздние фазы лактации. Определенные бактериологическим методом доминантные возбудители мастита — Е. coli и представители рода Staphylococcus также детектировали методом ГХ—МС, но их доли в общем спектре микроорганизмов были незначительными: у животных с маститом в период сухостоя представленность эшерихий и стафилококков не превышала соответственно 0,16 и 2,50 %, у лактирующих коров с маститом — 0,35 и 2,05 %. Учитывая многочисленные функции микроорганизмов в биотопе, а также возможное участие представителей индигенной микробиоты в патогенезе маститов, полагаем, что на предприятиях молочного животноводства может применяться метод ГС—МС, позволяющий учитывать полный микробный профиль секрета вымени как признак, характеризующий здоровье животных. Таким образом, при проведении комплексных эпизоотических исследованиях в животноводческих хозяйствах и текущем микробиологическом мониторинге целесообразно использовать бактериологический метод, тогда как метод ГХ—МС может быть применен для оценки качества продукции и углубленных исследований прогностического характера.
Ключевые слова: мастит, крупный рогатый скот, микробный спектр молока, бактериологический метод, газовая хроматография—масс-спектрометрия.
THE SPECIES SPECTRUM OF MILK MICROBIOTA IN HEALTHY COWS AND ANIMALS WITH MASTITIS HAS DIFFERENCES
I.L. Maslennikova1, V.S. Mikhailovskaya1, E.V. Afanas’evskaya2,
I.N. Zhdanova3, M.V. Kuznetsova1, 2 ✉
Mastitis remains the most common disease of cows in countries with intensive dairy production, despite various programs for the prevention and control of infections in animal husbandry. Numerous studies have shown that the acute form of mastitis occurs in 10-25 % of animals, and the occurrence frequency of the subclinical form reaches 50 %. The etiology of mastitis is extremely diverse. Pathogenic and opportunistic pathogens can include indigenous microbiota, but, as a rule, bacteria enter the teat canal of the mammary gland during its exogenous infection. The methodologies and results of studying the microbial spectrum of milk of healthy and sick animals vary in the results of different research groups. In the presented work, the microbiological method was used to evaluate the microbial profiles of milk from healthy cows and cows with mastitis, the dominant pathogens of mastitis and some of their biological properties were determined, and within a separate task, an analysis of microbial diversity was carried out using gas chromatography-mass spectrometry (GC—MS). Healthy cows and animals with mastitis (with the clinical form of the disease) were selected from a large agro-industrial complex (Perm Krai) specializing in raw milk production. Holstein cows (n = 45, tethered housing) aged 2-5 years differed in physiological status (dry period, I, II and III phases of lactation). Bacterial contamination of the studied samples from cows with mastitis and healthy animals was 100 %. The most common, both in monoculture and in associations in both groups, were bacteria of the genus Staphylococcus and Escherichia coli. Escherichia were significantly (p < 0.05) more common in the milk of sick animals, were sensitive to antibiotics and were characterized by the presence of pathogenicity determinants hlyA, stx2, kpsMTII and iss in isolated cases. The bacteriological method data indicate the prevalence of so-called environmental mastitis in cattle. The proportions of representatives of the main phyla (Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes and Fungi) determined by GC—MS did not differ in the milk of healthy animals and cows with mastitis (p > 0.05). However, the assessment of microbial diversity by multidimensional nonmetric scaling showed that in samples from healthy animals the species composition of microorganisms varied significantly, while mastitic cows it was similar. In addition, the degree of microbial diversity of milk among healthy animals decreased in later phases of lactation. GC—MS method revealed the dominant causative agents of mastitis, E. coli and members of the genus Staphylococcus, as did the bacteriological method, but their shares in the total microbial spectrum were insignificant nad not exceed 0.16 and 2.50 % in dry mastitic animals and 0.35 and 2.05 % in lactating mastitic animals. Considering the numerous functions of microorganisms in the biotope and probable role of the indigenous microbiota in the pathogenesis of mastitis, we believe that the GS—MS method can be used at dairy farms, allowing for the full microbial profile of the udder secretion to characterize animal health conditions. Thus, the bacteriological method is more advisable for studying epizootic conditions at livestock farms and ongoing microbiological monitoring, while the GC—MS method can be used to assess the quality of products and in prognostic studies.
Keywords: mastitis, cattle, milk microbial profile, bacteriological method, gas chromatography—mass spectrometry.
1Институт экологии и генетики микроорганизмов |
Поступила в редакцию |
