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Analysis of novel haemotrophic mycoplasma isolates with main focus on significance of haemotrophic mycoplasma infections in horses


Dieckmann, Sarah Maria. Analysis of novel haemotrophic mycoplasma isolates with main focus on significance of haemotrophic mycoplasma infections in horses. 2012, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Haemotrophic mycoplasmas (HM), small, cell wall-less, uncultivable bacteria, reside on the surface of mammalian red blood cells (RBCs). They were first described in the early 20th century as Eperythrozoon and Haemobartonella species within the group of Ricket- tsia. In the late 1990s, they were reclassified as Mycoplasma species within the group of Mollicutes. In most animal species, a HM infection is accompanied by haemolytic anae- mia, and clinical signs may include decreased exercise tolerance, lack of appetite, poor weight gain, and infertility. Although HM infections have already been studied in several domesticated and wild animals, almost nothing is known about possible infections in horses. First indications of the existence of horse-specific HM parasites and their infection of horses in the Lune- burg Heath (Northern Germany) were reported by owners presenting horses showing the aforementioned clinical signs. Blood samples of these animals were analysed for HM using microscopy, PCR, and 16S rRNA sequencing, and the first molecular proof, that HM infections do occur in horses, was shown. The clinical significance of HM infections in horses was evaluated. Blood samples from horses of one breeding farm were analysed haematologically and screened using PCR and microscopy. For a more sensitive and unambiguous diagnostics, a specific SYBR green I real-time PCR assay was developed. A high prevalence of 33.2 % and a mean blood load of 1.67 x 107 cells/mL blood were observed. Infected horses older than one year showed no significant blood parameter changes, while those younger than one year showed a significant reduction in red blood cell count, haematocrit, and haemoglobin concentration, indicating a haemolytic anaemia. In horses, HM infections frequently displayed a subclinical course of disease, with relatively low concentrations of bacteria in blood. A severe course of disease with pronounced clinical signs and anaemia may only develop in young, stressed, or immunocompromised animals. Generally, the current classification of HM in the Mycoplasma-cluster in the Mollicutes group was confirmed, and within HM’s group, two subclusters were found (‘haemofe- lis-group’ and ‘haemominutum-group’). In Northern Germany, two HM isolates were found in cattle: M. wenyonii and ‘CM haemobovis’. The novel equine HM isolate be- longs to the ‘haemofelis-group’ and shows 97-98 % 16S rRNA identity to ‘CM haemo- bovis’.

Hämotrophe Mykoplasmen (HM) sind kleine, zellwandlose, unkultivierbare Bakterien auf der Erythrozyten-Oberfläche von Säugetieren. Sie wurden Anfang des 20. Jahrhun- derts erstmals beschrieben und als Eperythrozoon oder Haemobartonella innerhalb Ri- ckettsia klassifiziert. In den späten 1990iger wurden sie als Mykoplasmen (Mollicutes) reklassifiziert. In den meisten Tierarten ist eine HM-Infektion durch hämolytische Anä- mie, Leistungsabfall, Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust und Infertilität gekennzeichnet. Obwohl HM-Infektionen in vielen Haus-, Nutz- und Wildtieren beschrieben wurden, ist bisher fast nichts über eine mögliche equine Infektion bekannt. In der Lüneburger Heide (Norddeutschland) wurde wiederholt von anämischen Pferden mit oben genannter Symptomatik berichtet. Blutproben dieser Tiere wurden auf das Vorkommen von HM mithilfe von Mikroskopie, PCR und 16S rRNA-Sequenzierung untersucht. Dabei konn- te der Erreger erstmals zweifelsfrei molekularbiologisch im Blut von Pferden nachge- wiesen werden. Um die klinische Relevanz einer HM-Infektion beim Pferd zu untersuchen, wurden so- wohl große Blutbilder angefertigt, als auch Mikroskopie und PCR durchgeführt. Zur sensitiveren und zweifelsfreien Diagnostik wurde ein spezifischer SYBR green I real- time PCR Assay entwickelt. Dabei wurde eine relativ hohe Prävalenz (33.2 %) mit einer durchschnittlichen Bakterienanzahl von 1.67 x 107 Zellen/mL Blut gefunden. Während bei infizierten Pferden älter als ein Jahr keine signifikanten Veränderungen im Blutbild beobachtet wurden, zeigten infizierte Pferde unter einem Jahr signifikante Reduzierun- gen der Erythrozytenzahl, des Hämatokrit und der Hämoglobin-Konzentration. Dies deutet auf eine hämolytische Anämie hin. Im Grossen und Ganzen scheint diese Infek- tion in Pferden eher subklinisch mit einer nur geringen Anzahl von Bakterien im Blut zu verlaufen, während die akute Verlaufsform mit ausgeprägter Symptomatik und Anämie nur in jungen, gestressten oder immunkompromitierten Tieren vorzukommen scheint. Im Allgemeinen wurde die Eingruppierung der HM in die Gruppe der Mollicutes inner- halb des Mykoplasmen-Clusters bestätigt. Es wurden zwei Subcluster innerhalb der HM gefunden (‘haemofelis-’ und ‘haemominutum-Gruppe’). In Norddeutschland wurden in einer anämischen Rinderherde zwei verschiedene HM Isolate gefunden: M. wenyonii und ‘CM haemobovis’. Das neue equine HM Isolat gehört zur ‘haemofelis-Gruppe’ und zeigt auf Ebene der 16S rRNA eine 97-98 %ige Identität zu ‘CM haemobovis’.

Abstract

Haemotrophic mycoplasmas (HM), small, cell wall-less, uncultivable bacteria, reside on the surface of mammalian red blood cells (RBCs). They were first described in the early 20th century as Eperythrozoon and Haemobartonella species within the group of Ricket- tsia. In the late 1990s, they were reclassified as Mycoplasma species within the group of Mollicutes. In most animal species, a HM infection is accompanied by haemolytic anae- mia, and clinical signs may include decreased exercise tolerance, lack of appetite, poor weight gain, and infertility. Although HM infections have already been studied in several domesticated and wild animals, almost nothing is known about possible infections in horses. First indications of the existence of horse-specific HM parasites and their infection of horses in the Lune- burg Heath (Northern Germany) were reported by owners presenting horses showing the aforementioned clinical signs. Blood samples of these animals were analysed for HM using microscopy, PCR, and 16S rRNA sequencing, and the first molecular proof, that HM infections do occur in horses, was shown. The clinical significance of HM infections in horses was evaluated. Blood samples from horses of one breeding farm were analysed haematologically and screened using PCR and microscopy. For a more sensitive and unambiguous diagnostics, a specific SYBR green I real-time PCR assay was developed. A high prevalence of 33.2 % and a mean blood load of 1.67 x 107 cells/mL blood were observed. Infected horses older than one year showed no significant blood parameter changes, while those younger than one year showed a significant reduction in red blood cell count, haematocrit, and haemoglobin concentration, indicating a haemolytic anaemia. In horses, HM infections frequently displayed a subclinical course of disease, with relatively low concentrations of bacteria in blood. A severe course of disease with pronounced clinical signs and anaemia may only develop in young, stressed, or immunocompromised animals. Generally, the current classification of HM in the Mycoplasma-cluster in the Mollicutes group was confirmed, and within HM’s group, two subclusters were found (‘haemofe- lis-group’ and ‘haemominutum-group’). In Northern Germany, two HM isolates were found in cattle: M. wenyonii and ‘CM haemobovis’. The novel equine HM isolate be- longs to the ‘haemofelis-group’ and shows 97-98 % 16S rRNA identity to ‘CM haemo- bovis’.

Hämotrophe Mykoplasmen (HM) sind kleine, zellwandlose, unkultivierbare Bakterien auf der Erythrozyten-Oberfläche von Säugetieren. Sie wurden Anfang des 20. Jahrhun- derts erstmals beschrieben und als Eperythrozoon oder Haemobartonella innerhalb Ri- ckettsia klassifiziert. In den späten 1990iger wurden sie als Mykoplasmen (Mollicutes) reklassifiziert. In den meisten Tierarten ist eine HM-Infektion durch hämolytische Anä- mie, Leistungsabfall, Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust und Infertilität gekennzeichnet. Obwohl HM-Infektionen in vielen Haus-, Nutz- und Wildtieren beschrieben wurden, ist bisher fast nichts über eine mögliche equine Infektion bekannt. In der Lüneburger Heide (Norddeutschland) wurde wiederholt von anämischen Pferden mit oben genannter Symptomatik berichtet. Blutproben dieser Tiere wurden auf das Vorkommen von HM mithilfe von Mikroskopie, PCR und 16S rRNA-Sequenzierung untersucht. Dabei konn- te der Erreger erstmals zweifelsfrei molekularbiologisch im Blut von Pferden nachge- wiesen werden. Um die klinische Relevanz einer HM-Infektion beim Pferd zu untersuchen, wurden so- wohl große Blutbilder angefertigt, als auch Mikroskopie und PCR durchgeführt. Zur sensitiveren und zweifelsfreien Diagnostik wurde ein spezifischer SYBR green I real- time PCR Assay entwickelt. Dabei wurde eine relativ hohe Prävalenz (33.2 %) mit einer durchschnittlichen Bakterienanzahl von 1.67 x 107 Zellen/mL Blut gefunden. Während bei infizierten Pferden älter als ein Jahr keine signifikanten Veränderungen im Blutbild beobachtet wurden, zeigten infizierte Pferde unter einem Jahr signifikante Reduzierun- gen der Erythrozytenzahl, des Hämatokrit und der Hämoglobin-Konzentration. Dies deutet auf eine hämolytische Anämie hin. Im Grossen und Ganzen scheint diese Infek- tion in Pferden eher subklinisch mit einer nur geringen Anzahl von Bakterien im Blut zu verlaufen, während die akute Verlaufsform mit ausgeprägter Symptomatik und Anämie nur in jungen, gestressten oder immunkompromitierten Tieren vorzukommen scheint. Im Allgemeinen wurde die Eingruppierung der HM in die Gruppe der Mollicutes inner- halb des Mykoplasmen-Clusters bestätigt. Es wurden zwei Subcluster innerhalb der HM gefunden (‘haemofelis-’ und ‘haemominutum-Gruppe’). In Norddeutschland wurden in einer anämischen Rinderherde zwei verschiedene HM Isolate gefunden: M. wenyonii und ‘CM haemobovis’. Das neue equine HM Isolat gehört zur ‘haemofelis-Gruppe’ und zeigt auf Ebene der 16S rRNA eine 97-98 %ige Identität zu ‘CM haemobovis’.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Hoelzle Ludwig E, Eberl Leo, Pernthaler Jakob, Wittenbrink Max M
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Institute of Food Safety and Hygiene
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2012
Deposited On:15 Mar 2012 21:03
Last Modified:26 Mar 2020 15:33
Number of Pages:221
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod007327130&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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