Analysis of Bordetella bronchiseptica virulence factors and host adaptation  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
83332
Type K
Principal investigator Wehmann, Enikő
Title in Hungarian Bordetella bronchiseptica virulencia tényezői és gazdafaj adaptációja
Title in English Analysis of Bordetella bronchiseptica virulence factors and host adaptation
Keywords in Hungarian Bordetella bronchiseptica, virulencia faktor, adhezin, gazdafaj adaptáció, PCR-RFLP, filogenetika
Keywords in English Bordetella bronchiseptica, virulence factors, adhesin, host adaptation, PCR-RFLP, phylogenetic analysis
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research, Hungarian Academy of Sciences)
Participants Khayer, Bernadett
Magyar, Tibor
Szabó, Réka
Starting date 2011-02-01
Closing date 2016-01-31
Funding (in million HUF) 22.513
FTE (full time equivalent) 11.50
state closed project
Summary in Hungarian
A Bordetella bronchiseptica a természetben meglehetősen elterjedt, széles gazdaspektrummal rendelkező Gram-negatív baktérium. Képes megbetegíteni a sertést, kutyát (kennel köhögés), macskát, nyulat, de szórványos emberi megbetegedésekről is beszámoltak már. A sertések torzító orrgyulladása kóroktanában betöltött szerepe intenzíven kutatott terület, mivel a betegség súlyos gazdasági károkat okoz a modern sertéstartásnak. Vizsgálataink célja annak felderítése, létezik-e a B. bronchiseptica virulencia tényezőinek gazdafaj specifikussága (gazdaadaptáció), illetve képes-e a baktérium a virulencia faktorok segítségével a környezet változásaihoz alkalmazkodni. A bakteriális fertőzés első kritikus lépése a nyálkahártya sejtjeihez való tapadás (adhézió). Ehhez a kórokozónak megtapadást szolgáló mechanizmussal (adhezinnel) kell rendelkeznie. A B. bronchiseptica különösen gazdag ebben a tekintetben (filamentózus haemagglutinin, fimbriák, pertaktin). Mivel a gazdafajjal való találkozás eredményét az adhezinek határozzák meg, kutatásunk erre a területre koncentrálódna. Törzsgyűjteményünk a sertés eredetű törzsek mellett kutya, nyúl, macska, ember illetve egyéb (egzotikus állatból) származó törzseket is tartalmaz, ami lehetőséget nyújt a virulencia faktorok gazdafaj specifikusságának tanulmányozására. Vizsgálataink nemcsak az alapkutatás számára szolgálhatnak új eredményekkel, de fontosak lehetnek az állattartók igényeit kielégítő gyorsdiagnosztikában és a betegségek elleni célzott kezelésben és a prevencióban is. Eredményeink a humán gyógyászat számára is értékesek lehetnek, mivel a B. bronchiseptica a B. pertussis (a szamárköhögés kórokozója) modelljeként is használható mikroorganizmus.
Summary
Bordetella bronchiseptica occurring in different mammal species is a widespread bacterium. The bacterium can cause disease in a number of host species: swine, dog, cat, rabbit, and human cases have also been reported. Its role in atrophic rhinitis of swine is the most well known. Although this disease is not accompanied by high mortality rate, it causes remarkable economic losses to the modern swine husbandry. The aim of our research is to reveal whether the various virulence factors of B. bronchiseptica are host-specific, and also how the bacterium can adapt to environmental changes with the help of these virulence factors. The first critical step of bacterial infection is adhesion to the mucosal cells of the host. For this, the organism needs a mechanism for adhesion (adhesins). B. bronchiseptica possesses quite a number of adhesins (filamentous haemagglutinin, fimbriae, pertactin). As the adhesins may fundamentally influence the success of colonising the host, we are going to focus our work on this area. Our strain collection contains isolates not only of swine origin but also isolates from dog, cat, rabbit, and humans that provide an excellent opportunity to examine the host specificity of virulence factors. This is an important requirement for developing efficient diagnostic tools and protection methods against these economically significant diseases. Our examinations can be helpful for the basic research and rapid diagnostic services (hobby and farm animals), too. The results are also valuable for human Bordetella research because B. bronchiseptica may serve as a good model for B. pertussis (the etiological agent of whooping cough).





 

Final report

 
Results in Hungarian
A különböző gazdafajokból, eltérő időszakból és földrajzi területekről származó B. bronchiseptica törzsek biokémiai próbákban, néhány kivételtől eltekintve, homogénnek bizonyultak. A hemagglutinációs képességük különböző vérekkel szemben eltérő volt. A hemolízist nem mutató törzsek kizárólag kutya eredetűek voltak. Munkánk során két adhezin (fimA, flaA), valamint két toxin (cyaA, dnt) tulajdonságait vizsgáltunk. A dnt jelenlétét néhány törzs kivételével kimutattuk a vizsgált törzsek között. A legnagyobb eltéréseket a vizsgált törzsek között a flagellint kódoló génszakasz (flaA) elemzésekor mutattuk ki: PCR-RFLP-vel nyolcféle mintázatot kaptunk. A humán törzsek esetében nagyfokú változatosságot tapasztaltuk, ami az emberi fertőzések zoonótikus eredetére hívja fel a figyelmet. A hazai törzsek közül a sertés (B-típus), kutya (A-típus) és tengerimalac eredetű törzsek (C-típus) tűntek egységesnek, szűk földrajzi környezetben a gazdaadaptáció jegyei felismerhetők voltak. A flaA gén hipervariábilis szakaszán az egyes csoportokra jellemző egyedi aminosav mintázatokat mutattunk ki. A cyaA gén PCR-RFLP vizsgálatában négy hasítási típust tártunk fel, azonban a gazdafajhoz való kapcsolat nem volt igazolható. Kivételt jelentettek a főképpen kutya és humán eredetű törzsek, melyeknél a cyaA gén hiányzott, melynek helyére egy ún. peptid transzportért felelős gén épült be. A fimbriát kódoló génszakasz (fimA) PCR-RFLP és szekvencia vizsgálata a törzsek homogenitását mutatta ki.
Results in English
B. bronchiseptica strains isolated from different host species, periods and various geographical regions proved to be homogenous by biochemical tests with some exceptions. Their haemagglutinating ability was variable with erythrocytes from different host species. Only among strains of canine origin occurred the lack of haemolytic activity. In this study, properties of two adhesins (fimA, flaA) and toxins (cyaA, dnt) were investigated. The presence of dnt, with the exception of a few strains, was detected in all strains. The most remarkable differences between the strains were detected by the analysis of the sequence encoding the flagellin (flaA), where eight PCR-RFLP patterns were obtained. We found great diversity in strains originated from humans, which suggests a zoonotic origin of B. bronchiseptica infections in man. The strains from pigs (type B), from dogs (type A) and from guinea pigs (C-type) appeared uniform that indicates signs of the host adaptation, at least in a limited geographical area. In the hypervariable region of the flaA gene, unique amino acid patterns were detected. By the PCR-RFLP analysis of cyaA four types of cleavage patterns were revealed, however, host adaptation was not justified. The only exceptions were represented by some of the strains of canine and human origin, from which the cyaA gene was missing replaced by a peptide transporter gene. The PCR-RFLP and sequence analysis of the coding region of fimA showed homogeneity of strains.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83332
Decision
Yes





 

List of publications

 
Khayer B, Magyar T, Wehmann E: Flagellin typing of Bordetella bronchiseptica strains originating from different host species, VET MICROBIOL 173: (3-4) 270-278, 2014
Wehmann E, Khayer B, Magyar T: Heterogeneity of Bordetella bronchiseptica adenylate cyclase (cyaA) RTX domain, ARCH MICROBIOL 197: (1) 105-112, 2015
Khayer B, Wehmann E, Demeter Z, Rónai Zs, Jánosi Sz, Rusvai M, Magyar T,: Kutya eredetű Bordetella bronchiseptica törzsek molekuláris vizsgálata, MAGYAR ÁLLATORVOSOK LAPJA, 133: (10) 594-600, 2011
Khayer Bernadett: Bordetella bronchiseptica törzsek összehasonlító feno- és genotípusos vizsgálata, különös tekintettel a baktérium virulencia tényezőire és gazdaadaptációjára, SZIE Állatorvos-tudományi Doktori Iskola, 2015
Khayer B., Sulyok KM., Wehmann E., Magyar T: Antibiotic sustebility of Bordetella bronchiseptica strains isolated from rabbits., New Approaches and Concepts in Microbiology 14-15 October 2013, EMBL Advanced Training Centre, Heidelberg, Germany, p. 184, 2013
Magyar T; Khayer B; Wehmann E: PCR-RFLP analysis of Bordetella bronchiseptica isolates from different animal species to detect the possible signs of host-adaptation., VetPath, Abstracts #63. Presented at the 2nd Prato conference on the Pathogenesis of Bacterial Diseases of Animals (VetPath 2012). Prato, Italy, 2012. October 9-12., 2012
BERNADETT KHAYER, ILDIKÓ FERENCZNÉ PALUSKA, JUDIT TÓTH, TIBOR MAGYAR, ENIKŐ WEHMANN: HUMAN BORDETELLA BRONCHISEPTICA ISOLATES FROM HUNGARY, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 62 (Suppl): 164, 2015
BERNADETT KHAYER, JUDIT DOMOKOS, TIBOR MAGYAR, ENIKŐ WEHMANN: ANTIBIOTIC SUSCEPTIBILITY OF HUNGARIAN BORDETELLA BRONCHISEPTICA STRAINS ISOLATED FROM PIGS, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 62 (Suppl): 44-45, 2015
Khayer Bernadett, Sulyok Kinga, Wehmann Enikõ, Magyar Tibor: Nyúl eredetû Bordetella bronchiseptica törzsek antibiotikum érzékenysége, Janda T(szerk.) II. ATK Tudományos Nap: Velünk Élő Tudomány (A Magyar Tudomány Ünnepe alkalmából). Martonvásár: MTA Agrártudományi Kutatóközpont, 2013. pp. 225-228., 2013
Khayer Bernadett, Magyar Tibor, Wehmann Enikõ: Humán és állati eredetû Bordetella bronchiseptica törzsek összehasonlító vizsgálata PCR-RFLP-vel és filogenetikai analízissel, Janda T (szerk.) II. ATK Tudományos Nap: Velünk Élő Tudomány (A Magyar Tudomány Ünnepe alkalmából). Martonvásár: MTA Agrártudományi Kutatóközpont, 2013. pp. 50-53., 2013
Wehmann E, Magyar T, Khayer B: Bordetella bronchiseptica virulencia tényezői és gazdafaj adaptációja., I. ATK Tudományos Nap, Felfedező kutatások az Agrártudományi Kutatóközpontban. Szerkesztő: Janda Tibor, ISBN: 978-963-8351-40-1, p. 69., 2012
Khayer B., Domokos J., Magyar T., Wehmann E.: Magyarországi sertés eredetű Bordetella bronchiseptica törzsek antibiotikum rezisztencia vizsgálata [Antibiotic susceptibility of Hungarian Bordetella bronchiseptica str, Konferencia absztraktfüzet p. 30.; poszter száma: KLP-3 Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése. Keszthely, 2014.10.15-17., 2014
Khayer Bernadett, Sulyok Kinga Mária, Domokos Judit, Magyar Tibor, Wehmann Enikő: NYÚL ÉS SERTÉS EREDETŰ BORDETELLA BRONCHISEPTICA TÖRZSEK ANTIBIOTIKUM ÉRZÉKENYSÉGI VIZSGÁLATA, MTA ÁLLATORVOS-TUDOMÁNYI BIZOTTSÁGA, SzIE ÁLLATORVOS-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA, AKADÉMIAI BESZÁMOLÓK, Budapest, 2015. január 27., 2015
Wehmann E, Khayer B, Magyar T: Heterogeneity of Bordetella bronchiseptica adenylate cyclase (cyaA) RTX domain, ARCH MICROBIOL 197: (1) 105-112, 2015
Khayer B, Magyar T, Wehmann E: Flagellin typing of Bordetella bronchiseptica strains originating from different host species, VET MICROBIOL 173: (3-4) 270-278, 2014
Khayer B, Wehmann E, Magyar T: Kutya eredetű Bordetella bronchiseptica törzsek molekuláris vizsgálata., Magyar Állatorvosok Lapja, 133(10): 594-600., 2011
Khayer B, Wehmann E, Magyar T: Characterisation of Bordetella bronchiseptica strains isolated from pet animals, Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica, 58 (Suppl), p. 167., DOI: 10.1556/AMicr.58.2011.Suppl.2, 2011
Magyar T; Khayer B; Wehmann E: PCR-RFLP analysis of Bordetella bronchiseptica isolates from different animal species to detect the possible signs of host-adaptation., VetPath, Abstracts #63. Presented at the 2nd Prato conference on the Pathogenesis of Bacterial Diseases of Animals (VetPath 2012). Prato, Italy, 2012. October 9-12., 2012
Khayer B; Magyar T; Wehmann E: Phylogenetic analysis of Bordetella bronchiseptica strains isolated from different host species., A Magyar Mikrobiológiai Társaság 2012. évi Nagygyűlése, ABSZTRAKTFÜZET, Helikon Szálló, Keszthely, 2012. október 24-26., pp. 19-20., 2012
Wehmann E, Magyar T, Khayer B: Bordetella bronchiseptica virulencia tényezői és gazdafaj adaptációja., I. ATK Tudományos Nap, Felfedező kutatások az Agrártudományi Kutatóközpontban. Szerkesztő: Janda Tibor, ISBN: 978-963-8351-40-1, p. 69., 2012
Khayer B, Magyar T, Wehmann E: PHYLOGENETIC ANALYSIS OF BORDETELLA BRONCHISEPTICA STRAINS ISOLATED FROM DIFFERENT HOST SPECIES, ACTA MICROBIOLOGICA ET IMMUNOLOGICA HUNGARICA 60:(Suppl) p. 32., 2013
Khayer B., Sulyok KM., Wehmann E., Magyar T: Antibiotic sustebility of Bordetella bronchiseptica strains isolated from rabbits., New Approaches and Concepts in Microbiology 14-15 October 2013, EMBL Advanced Training Centre, Heidelberg, Germany, p. 184, 2013
Khayer B., Magyar T., Wehmann E: Comparison of Human and Animal Bordetella bronchiseptica Strains by PCR-RFLP and Phylogenetic Analysis., 10th International Symposium on Bordetella, Genomics and Evolution of Bordetellae session, 8-11 September 2013, Trinity Biomedical Sciences Institute, Trinity College, Du, 2013
Khayer Bernadett, Magyar Tibor, Wehmann Enikő: KÜLÖNBÖZŐ GAZDAFAJOKBÓL SZÁRMAZÓ BORDETELLA BRONCHISEPTICA TÖRZSEK VIRULENCIA FAKTORAINAK VIZSGÁLATA, MTA ÁLLATORVOS-TUDOMÁNYI BIZOTTSÁGA, SzIE ÁLLATORVOS-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA, AKADÉMIAI BESZÁMOLÓK (2013. jan. 29.), 2013
Khayer Bernadett, Magyar Tibor, Wehmann Enikõ: Humán és állati eredetû Bordetella bronchiseptica törzsek összehasonlító vizsgálata PCR-RFLP-vel és filogenetikai analízissel, In: Janda T (szerk.) (szerk.) II. ATK Tudományos Nap: Velünk Élő Tudomány (A Magyar Tudomány Ünnepe alkalmából). Martonvásár: MTA Agrártudományi Kutatóközpont, 2013. pp. 50-53., 2013
Khayer Bernadett, Sulyok Kinga, Wehmann Enikõ, Magyar Tibor: Nyúl eredetû Bordetella bronchiseptica törzsek antibiotikum érzékenysége, In: Janda T (szerk.) (szerk.) II. ATK Tudományos Nap: Velünk Élő Tudomány (A Magyar Tudomány Ünnepe alkalmából). Martonvásár: MTA Agrártudományi Kutatóközpont, 2013. pp. 225-228., 2013




Back »