Application of a real-time PCR-based system for monitoring of O26, O103, O111, O145, and O157 Shiga toxin-producing Escherichia coli in cattle at slaughter

Abstract

Kotproben von 573 geschlachteten Rindern im Alter von drei bis 24 Monaten wurden in sieben Schlachthöfen gesammelt. Nach Anreicherung (mTSB mit Novobiocin) wurden die Proben mittels real-time PCR zunächst auf stx untersucht und, falls positiv, mittels serogruppenspezifischer PCR auf die Top-Fünf STEC-Serogruppen O26, O103, O111, O145 und O157 getestet. Von 563 Proben mit auswertbarem Resultat waren 74.1% positiv für die stx-Gene. In diesen konnten die Serogruppen O145, O103, O26, O157 und O111 in 41.9%, 25.9%, 23.9%, 7.8% respektive 0.8% detektiert werden. Aus 95 O26-, 166 O145- und 30 O157-PCR-positiven Proben konnten mittels Kolonienhybridisierung nach immunomagnetischer Anreicherung 17 O26-, 28 O145- und 12 O157-Stämme isoliert werden. Die 17 O26-Stämme waren eae-positiv, aber nur neun davon besassen stx (acht stx1 und einer stx2). Von den 28 O145-Stämmen waren zehn eae-positiv einschliesslich vierer Stämme, die stx1 oder stx2 besassen, während 18 negativ waren für stx und eae. Fünf der 12 O157-Stämme hatten stx2 und eae und wurden identifiziert als STEC O157:H7/ H-. Die anderen sieben O157-Stämme waren negativ für stx und eae oder nur eae-positiv. Shiga-toxin-Gene und die Top-Fünf STEC-Serogruppen können bei jungen Rindern bei der Schlachtung in der Schweiz häufig detektiert werden, aber die Isolationsrate von Stämmen ist tief und nur wenige der Stämme zeigen ein Virulenzspektrum von humanpathogenen STEC.

Summary
Fecal samples were collected from 573 slaughtered cattle aged between three and 24 months in seven abattoirs. After enrichment (mTSB with novobiocin), samples were screened by real-time PCR for first stx and if positive, tested for the top-five STEC serogroups using PCR assays targeting genes specific for serogroups O26, O103, O111, O145, and O157. Of 563 samples with available results, 74.1% tested positive for stx genes. Amongst them, the serogroups O145, O103, O26, O157, and O111 were detected in 41.9%, 25.9%, 23.9%, 7.8%, and 0.8%, respectively. From 95 O26, 166 O145, and 30 O157 PCR-positive samples, 17 O26, 28 O145, and 12 O157 strains were isolated by colony hybridization after immunomagnetic separation. The 17 O26 strains were eae-positive but only nine strains harbored stx (eight possessing stx1 and one stx2). Of the 28 O145 strains ten were eae-positive including four harboring stx1 or stx2, whereas 18 were negative for stx and eae. Five of the 12 O157 strains harbored stx2 and eae, did not ferment sorbitol, and were identified as STEC O157:H7/H-. The other seven O157 strains were negative for stx and eae or positive only for eae. Shiga toxin genes and the top-five STEC serogroups were frequently found in young Swiss cattle at slaughter, but success rates for strain isolation were low and only few strains showed a virulence pattern of human pathogenic STEC.