Molecular characterization and genetic diversity of Staphylococcus aureus isolates of dairy production farms in Rio de Janeiro, Brazil

Staphylococcus aureus is an important pathogen involved in subclinical bovine mastitis, causing high economic losses for the dairy industry. The successful persistence of this pathogen in the host occurs due to a series of factors associated with colonization ability and the acquisition of virulence factors. This bacterial species carries genetic heterogeneity, and genetically diverse strains characterize the population. Analysis of the genetic variation is an important tool for epidemiological studies. For this study, S. aureus strains were randomly selected by molecular profiling. All strains were originated from the milk of cows of subclinical mastitis on farms in the State of Rio de Janeiro. Strains of S. aureus were profiled using virulence gene analysis profiles, agr and spa typing, Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE), and Multilocus Sequence Typing (MLST). 47% (8/17) of the tested strains were positive strains for icaA gene; 82.3% (14/17) for icaD gene; 41% (7/17) for fbnA gene; 47% (8/17) positive for fbnB gene; 94% (16/17) for the hlA gene and 70.5% (12/17) for hlB gene. These virulence results generated 11 different profiles. Most strains (58.8% - 10/17) were classified as type-II by agr system. spa typing identified seven different spa types. PFGE analysis found extensive genetic heterogeneity and no clones were observed. MLST analysis generated five different types of ST/CC. Considering the results observed at the present study, a high genetic variety of S. aureus strains associated of the presence of different virulence factors justified the absence of clonal strains at the properties evaluated. Besides, that, the definition of S. aureus clonal strain as well dynamic population in not fully understood since there are a limited number of studies in S. aureus associated with bovine mastitis.
Staphylococcus aureus é um importante patógeno envolvido na mastite subclínica bovina, causando altas perdas econômicas para a indústria de laticínios. A persistência bem-sucedida desse patógeno no hospedeiro ocorre devido a uma série de fatores associados à capacidade de colonização e aquisição de fatores de virulência. Esta espécie bacteriana possui heterogeneidade genética e a população é caracterizada por cepas geneticamente diversas. A análise da variação genética é uma ferramenta importante para estudos epidemiológicos. Para este estudo, cepas de S. aureus foram selecionadas aleatoriamente por perfil molecular. Todas as cepas foram originadas do leite de vacas de mastite subclínica em fazendas do Estado do Rio de Janeiro. As cepas de S. aureus foram caracterizadas usando perfis de análise de genes de virulência, tipagem agr e spa, eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE) e tipagem de sequência de foco múltiplo (MLST). 47% (8/17) das cepas testadas foram positivas para o gene icaA; 82.3% (14/17) para o gene icaD; 41% (7/17) para o gene fbnA; 47% (8/17) positivo para o gene fbnB; 94% (16/17) para o gene hlA e 70.5% (12/17) para o gene hlB. Esses resultados de virulência geraram 11 perfis diferentes. A maioria das cepas (58.8% - 10/17) foi classificada como tipo II pelo sistema agr. A tipificação por spa identificou sete tipos diferentes. A análise por PFGE encontrou extensa heterogeneidade genética e nenhum clone foi observado. A análise do MLST gerou cinco tipos diferentes de ST / CC. Considerando os resultados observados no presente estudo, uma elevada variedade genética de cepas de S. aureus associada à presença de diferentes fatores de virulência justificou a ausência de cepas clonais nas propriedades avaliadas. Além disso, a definição de cepas clonais assim como a dinâmica populacional em S. aureus não é totalmente compreendida, pois há um número limitado de estudos em S. aureus associados à mastite bovina.