Examination of certain respiratory bacterial pathogens of poultry  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
108632
Type K
Principal investigator Magyar, Tibor
Title in Hungarian Baromfi légzőszervi megbetegedésekben szerepet játszó bakteriális kórokozók tanulmányozása
Title in English Examination of certain respiratory bacterial pathogens of poultry
Keywords in Hungarian Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale, Riemerella anatipestifer, virulencia, antibiotikum érzékenység
Keywords in English Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale, Riemerella anatipestifer, virulence, antimicrobial susceptibility
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Bacterial pathogens of animals
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants Glávits, Róbert
Gyuris, Éva
Jánosi, Szilárd
Szabó, Réka
Thuma, Ákos
Wehmann, Enikő
Starting date 2014-01-01
Closing date 2018-12-31
Funding (in million HUF) 26.904
FTE (full time equivalent) 8.45
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A légzőszervi megbetegedések a baromfitartás egyik legfontosabb állategészségügyi problémáját képezik világszerte. Az ilyen betegségek kóroktonában gyakran szerepelnek kórokozó baktériumok. A pályázat célja három ilyen pathogen mikroorganizmus (Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale és Riemerella anatipestifer) hazai előfordulásának feltérképezése, megfelelő törzsgyűjtemény létrehozása és a baktériumok meghatározó biológiai tulajdonságainak feltárása. A kórokozók elterjedését, a fokozott megbetegítő képességgel rendelkező variánsok megjelenését nagymértékben segíti a terápiás célra használt antibiotikumokkal szembeni rezisztencia terjedése, valamint a baktériumok feno- és genotípusos változatossága. Először elvégezzük a törzsek hagyományos rutin módszerekkel történő jellemzését (biokémiai próbák, metbolikus aktivitást mérő rendszerek), majd a megfelelő immunsavók előállítása után szerológiai tipizálását. Genetikai ujjlenyomat-technikák (ERIC-PCR és a RAPD-PCR) segítségével megkíséreljük az izolátumok molekuláris jellemzését, melyek alapján járványtani következtetéseket próbálunk levonni. Meghatározzuk a törzsek antibiotikum érzékenységi profiljait. Rezisztens törzsek esetében génbanki szekvenciák és az irodalomban leírt rezisztencia gének segítségével megvizsgáljuk a rezisztencia genetikai hátterét. Megpróbálunk a vizsgált kórokozó fajokra jellemző potenciális virulencia tényezőket azonosítani, majd azok kórfejlődésben játszott szerepét mesterséges fertőzési kísérletek segítségével kideríteni, melyek során vizsgáljuk a kórokozók esetleges együttműködését is a betegség kialakításában.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

Vizsgálataink során a következő kérdésekre szeretnénk választ kapni:
1) Mennyire elterjedt hazánkban a B. avium, O. rhinotracheale és R. anatipestifer?
2) Mennyire egységesek a hazánkban jelen lévő törzsek feno- és genotípusos tulajdonságai?
3) Melyek a Magyarországon leggyakrabban előforduló szerotípusok?
4) Milyen antibiotikum érzékenységi profillal rendelkeznek a hazai B. avium, O. rhinotracleale és R. anatipestifer törzsek?
5) Van-e különbség az eltérő fajból, különböző földrajzi területről izolált törzsek virulenciájában, és mennyire működnek együtt a kölönböző légzőszervi baktériumok a betegség kialakításában?

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A B. avium, O. rhinotracheale és R. anatipestifer hazai elterjedtségéről kevés adat ismert. Munkánk során fel kívánjuk mérni a kórokozók előfordulását magyarországi vadmadarakban és baromfiállományokban. A meglévő törzsgyűjteményünket további B. avium, O. rhinotracheale és R. anatipestifer izolátumokkal bővítjük, melyek újabb kutatások és nemzetközi együttműködések alapjául szolgálhatnak. Az izolált törzseket feno- és genotípusos vizsgálatok segítségével jellemezzük, felmérjük, melyek a hazánkban leginkább elterjedt szerotípusok, ami segítheti ezen kórokozók kiváltotta betegségek járványtanának tisztázását, és megteremtené az alapokat hatékony védekezési és megelőzési stratégiák kidolgozásához. Vizsgálataink aktuális adatokat szolgáltatnak a magyarországi izolátumok antibiotikum érzékenységéről, ami nélkülözhetetlen az ésszerű antibiotikum használat gyakorlatához. Célunk a különböző gazdafajokból és eltérő területekről izolált baktériumok megbetegítő képességének összehasonlító vizsgálata is, elsősorban a potenciális virulencia tényezők felderítése, valamint azok kórfejlődésben játszott szerepének tisztázása érdekében. A pályázatban vázolt kutatómunka eredményei a gyakorlatban is jól felhasználható adatokat fognak szolgáltatni e betegségek megelőzéséhez és kezeléséhez.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A bakteriális eredetű légzőszervi megbetegedések világszerte jelentős gazdasági veszteségeket okoznak a baromfiállományokban, sokszor azok gazdaságosságát is veszélyeztetve. A kórokozók széleskörű elterjedésében kiemelt szerepet játszik a terápiás célra használt antibiotikumokkal szemben mutatott ellenálló képesség kialakulása, illetve fokozódása, továbbá a baktériumok nagyfokú változatossága és a környezei változásokhoz való alkalmazkodó képessége. A pályázat célja három légszőszervi betegségeket okozni képes kórokozó baktérium faj (Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale és Riemerella anatipestifer) hazai előfordulásának feltérképezése, a megbetegítő képességük hátterében álló biológiai tulajdonságaik feltárására, és az antibiotikumokkal szembeni érzékenységük megállapítása. A kitűzött célok hiánypótlónak számítanak, hiszen hazai viszonylatban ez idáig kevés ismerettel rendelkezünk a fenti baktériumok elterjedtségéről és genetikai tulajdonságairól. A pályázatban foglalt kutatási célok sikeres megvalósítása mind az alapkutatás, mind a gyakorlat számára hasznos adatokat szolgáltat a vizsgálatba vont kórokozó baktériumok által kiváltott betegségek sikeres megelőzéséhez és hatékony kezeléséhez.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Respiratory tract infections are one of the most important animal health care problems in the poultry industry worldwide. Pathogenic bacteria are often included in the aetiology of these diseases. The main aim of the project is to investigate the prevalence and significant biological properties of three of these bacterial pathogens (Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale and Riemerella anatipestifer) and to establish a convenient strain collection. The expansive spread of the pathogens and the emergence of variants with enhanced virulence are heavily promoted by the spread of resistance to antibiotics used for therapeutic purposes and the pheno- and genotypic variability of pathogenic agents. Firstly, strains will be examined by traditional methods (biochemical tests, measurement of the metabolic activity of organisms), then, after producing the respective antisera, the strains will be serotyped. For molecular characterisation, isolates will be examined by genetic fingerprinting methods (ERIC-PCR and RAPD-PCR), the results might enable us to make epidemiological conclusions. The antimicrobial susceptibility profile of the strains will be ascertained. In case of resistant strains we plan to investigate the genetic background of resistance based on GenBank sequences and previously described virulence genes. We hope to identify different virulence factors characteristic for the examined pathogens and to assess their roles in the pathomechanism of the respective diseases in experimental infection studies. The challenge studies will also be used to elicit any possible synergism of these bacteria in the pathogenesis of the diseases.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The aim of the proposed research is to find answers to the following questions:
1) What is the prevalence of B. avium, O. rhinotracheale and R. anatipestifer in Hungary?
2) Do strains isolated in Hungary have uniform pheno- and genotypic traits?
3) What are the most common serotypes in Hungary?
4) What are the antibiotic susceptibility profiles of the Hungarian B. avium, O. rhinotracheale and R. anatipestifer strains?
5) Is there any difference in the virulence of strains originating from different geographical regions and host species? Is there any kind of synergism between these pathogens in the pathogenesis of the diseases?

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Little is known about the prevalence of B. avium, O. rhinotracheale and R. anatipestifer in Hungary. During the course of our work, the presence of these pathogenic agents will be investigated in wild and domesticated birds in Hungary. Our existing strain collection will be updated with further B. avium, O. rhinotracheale and R. anatipestifer isolates, which will enable future studies and international collaborations. The isolated bacteria will be characterised by pheno- and genotypic properties and the most common serotypes prevalent in Hungary will be assessed. This information would help to clarify the epidemiology of the respective infections and create the theoretical basis of the development of more efficient prevention and therapy of the diseases caused by the studied microorganisms. Up to date data on the antimicrobial susceptibility of Hungarian isolates will be presented, which is necessary for a sensible use of antibiotics in the practise. Virulence of strains originating from different geographical regions and host species will be compared, particularly to determine any potential virulence determinants and to unravel their roles in the pathogenesis. The research described in this application will provide useful information for the prevention and therapy of the respective diseases.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Bacterial respiratory diseases cause significant economic losses worldwide in the poultry industry, often jeopardising its profitability. The wide spread of the pathogens are heavily promoted by the emergence and increase of resistance to antibiotics used for therapeutic purposes, the high variability of bacteria, and their amazing ability to adapt to environmental changes. The aim of this project is to investigate the prevalence of three bacterial respiratory pathogens (B. avium, O. rhinotracheale and R. anatipestifer), to determine some of their biological properties that are related to virulence, and to assess the antimicrobial susceptibility of these pathogens. The results of the research described here are expected to fill a gap in our knowledge of the genetic properties of the above mentioned pathogens and their prevalence in Hungary. A successful realization of the aims described here would result in useful information for both fundamental research and also for prevention and therapy of the diseases caused by these bacterial agents in the field.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Vizsgálatainkban baromfi-állományokat megbetegítő, jelentős gazdasági károkat okozó baktériumok (Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale, Riemerella anatipestifer) hazai előfordulását és biológiai tulajdonságaikat tanulmányoztuk. Az anatipestifer betegség kórokozója gyakran volt kimutatható ludakból és kacsákból, míg a B. avium és O. rhinotracheale okozta fertőzések ritkábban fordultak elő házityúkban, pulykában, galambban és vadmadarakban. Mindhárom baktérium antibiotikum érzékenységi vizsgálatai kimutatták, hogy az antibiotikum rezisztencia terjed köztük, és egyre gyakrabban jelennek meg multi-rezisztens törzsek is. R. anatipestifer izolátumok ERIC-PCR elemzése 17 különböző mintázatot tárt fel, melyek jól korrelálnak azok szerotípusával. Eredményeink szerint az ERIC-PCR alkalmas lehet a R. anatipestifer szerotípusok molekuláris azonosítására, és a szerotípusokon belüli altípusok kimutatása járványtani vizsgálatokban nyújthat segítséget. Az O. rhinotracheale esetében 13 különböző mintázatot azonosítottunk ERIC-PCR-rel, míg az M13 primerrel végzett RAPD vizsgálattal 10 mintázat mutattunk ki. Az O. rhinotracheale genetikai diverzitásának elemzésére az ERIC-PCR bizonyult a leghatékonyabb módszernek. Kutatásunk hasznos adatokat szolgáltathat járványügyi vizsgálatokhoz, továbbá a vizsgált kórokozóknak az eredményeinken alapuló további jellemzése elősegítheti a betegségek elleni hatékonyabb vakcinajelöltek kiválasztását.
Results in English
The aim of this project was to investigate the prevalence in Hungary and biological properties of three economically important bacterial pathogens of poultry (Bordetella avium, Ornithobacterium rhinotracheale and Riemerella anatipestifer). The anatipestifer disease was often diagnosed disease in goslings and ducklings, B. avium and O. rhinotracheale infections occurred less frequently in chicken, turkey, pigeon and wild birds. Antimicrobial susceptibility testing indicated that the overall resistance rate of these pathogens has increased by time similarly to the proportion of multidrug resistant strains. In the case of R. anatipestifer, ERIC-PCR pattern showed 17 distinct patterns that correlated with serotype. These results indicate that ERIC-PCR may be a suitable technique for the molecular identification of RA serotypes, and the detection of subtypes within certain serotypes may aid further epidemiological investigations. In the case of O. rhinotracheale, 13 distinct patterns were identified with ERIC-PCR, and the RAPD assay with the M13 primer assigned the isolates to 10 different patterns. In this study, ERIC-PCR was the most effective method for investigating the genetic diversity of O. rhinotracheale isolates. The data generated by this research may be useful during epidemiological investigations, and the further characterization of these pathogens utilizing our results might help the selection of more efficacious vaccine candidates against these important diseases.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=108632
Decision
Yes





 

List of publications

 
Szabó R; Wehmann E; Magyar T: Antimicrobial susceptibility of Bordetella avium and Ornithobacterium rhinotracheale strains from wild and domesticated birds in Hungary, Acta Vet Hung 63: 413–424, 2015
Szabó Réka, Wehmann Enikő, Magyar Tibor: Ornithobacterium rhinotracheale törzsek jellemzése genotipizáló PCR módszerekkel, Akadémiai Beszámolók, 2015. évi 42. füzet, 10. oldal, 2016
Szabó Réka, Wehmann Enikő, Magyar Tibor: Ornithobacterium rhinotracheale törzsek jellemzése, Akadémiai Beszámolók, 2016. évi 43. füzet, 8. oldal, 2017, 2017
Szabó, R, Wehmann, E, Magyar, T: Antimicrobial susceptibility of Bordetella avium and Ornithobacterium rhinotracheale strains from wild and domesticated birds in Hungary, Acta Vet Hung 63: 413–424, 2015
Gyuris, É, Wehmann, E, Czeibert, K, Magyar, T: Antimicrobial susceptibility of Riemerella anatipestifer strains isolated from geese and ducks in Hungary, Acta Vet Hung, 65: 153-165, 2017, 2017
Szabó, R, Wehmann, E, Makrai, L, Csaba, Cs, Gyuris, É, Thuma, Á, Magyar, T: Characterization of Ornithobacterium rhinotracheale field isolates from Hungary, Avian Pathology, 46: 206-514, 2017, 2017
Gyuris, É, Wehmann, E, Czeibert, K, Magyar, T: Antimicrobial susceptibility of Riemerella anatipestifer strains isolated from geese and ducks in Hungary, Acta Vet Hung, 65: 153-165, 2017
Szabó, R, Wehmann, E, Makrai, L, Csaba, Cs, Gyuris, É, Thuma, Á, Magyar, T: Characterization of Ornithobacterium rhinotracheale field isolates from Hungary, Avian Pathology, 46: 206-514, 2017
Magyar, T, Gyuris, É, Ujvári, B, Metzner, M, and Wehmann, E:: Genotyping of Riemerella anatipestifer by ERIC-PCR and correlation with serotypes, Avian Pathology, 48:12-16, 2019
Gyuris, É, Nemes, Cs, Magyar, T: Data on the epidemiology and pathology of anatipestifer disease in Hungary (2010-2014), Acta Vet Hung, 66:350-364, 2018




Back »