Epidemiological tracing of bovine tuberculosis in Switzerland : multilocus variable number of tandem repeat analysis of Mycobacterium bovis and Mycobacterium caprae

Abstract

After 15 years of absence, in 2013 bovine tuberculosis (bTB) caused by Mycobacterium (M.) bovis and M. caprae reemerged in the Swiss dairy cattle population. In order to identify the sources of infection, molecular-epidemiologic tracing by MIRU-VNTR analysis in combination with spoligotyping was performed. A total of 17 M. bovis and 7 M. caprae isolates were cultured from bovine lymph nodes and analyzed with a set of 49 genetic markers by using automated capillary electrophoresis genotyping. The outbreak in the western part of Switzerland was caused by M. bovis spoligotype SB0120. With exception of four single-locus variations observed in MIRU 20, the MIRU-VNTR profiles of the 17 M. bovis isolates were identical, indicating a single source of infection. M. bovis detected in archival bovine specimens from the outbreak region showed an identical MIRU-VNTR profile, suggesting persistence of the agent in a dairy herd for nearly fifteen years. The outbreak in the eastern part of Switzerland was caused by M. caprae spoligotype SB0418. All Swiss M. caprae isolates showed the Lechtal-type MIRU-VNTR profile, described as endemic in wild ruminants and in dairy cattle in Austrian bordering regions. Hence, the agent was most likely introduced by Swiss dairy cattle summering on Austrian pastures. The present study represents the first MIRU-VNTR analysis of Swiss bTB isolates. These findings can contribute to developing a European MIRU-VNTR database to improve the international surveillance of bTB.

Im 2013 ist die bovine Tuberkulose (bTB) erneut in der Schweiz ausgebrochen. Zur epidemiologischen Feintypisierung der zwei Pathogene, Mycobacterium (M.) bovis und M. caprae, wurde die MIRU-VNTR Analyse kombiniert mit Spoligotyping durchgeführt. 17 M. bovis und 7 M. caprae Isolate wurden anhand 49 genetischer Marker mittels automatisierter Kapillarelektrophorese analysiert. Der Ausbruch in der Westschweiz wurde durch den M. bovis Spoligotyp SB0120 verursacht. Mit der Ausnahme von 4 single-locus Variationen in MIRU 20 waren die MIRU-VNTR Profile der 17 M. bovis Isolate identisch, was auf eine einzelne Infektionsquelle hindeutet. Ein M. bovis Isolat aus Archivmaterial aus der Ausbruchsregion wies ein identisches MIRU-VNTR Profil auf. Eine asymptomatische Persistenz des Erregers von etwa 15 Jahren in einem Milchkuhbestand konnte deswegen in Betracht gezogen werden. Der zweite Ausbruch wurde in der Ostschweiz detektiert und durch M. caprae Spoligotyp SB0418 verursacht. Alle analysierten M. caprae Isolate wiesen das Profil vom Lechtaltyp auf, welcher in der Rotwild- und Rinderpopulation in Vorarlberg und Tirol als endemisch beschrieben wurde. Aufgrund dieser Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass der Erreger durch Sömmerung in Grenzgebieten eingeschleppt wurde. Die erhaltenen Erkenntnisse sind ein Beitrag zur Etablierung einer einheitlichen europäischen MIRU-VNTR Datenbank und zur Optimierung der internationalen Überwachung der bTB.