Studie identifiziert Stechfliegen als Erreger von Mastitis-Bakterien auf Milchviehbetrieben

Mastitis bei Kühen führt zu einer verringerten Milchproduktion und kann unbehandelt tödlich sein. Das National Animal Health Monitoring System des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) hat Fälle in 99,7 % aller Milchviehbetriebe in den USA gemeldet, was die Erkrankung zur häufigsten auf Milchviehbetrieben macht.

Die Krankheit wird durch pathogene Bakterien und andere Mikroben verursacht. Die genauen Übertragungsmechanismen – insbesondere durch Fliegen, die bei vielen Erkrankungen in Milchviehbetrieben eine Rolle spielen – sind jedoch noch nicht eindeutig geklärt.

Eine Studie veröffentlicht In mSphere hat Stomoxys-Fliegen (auch als Stallfliegen bekannt) als Überträger pathogener Bakterien identifiziert, die Mastitis bei Rindern verursachen.

Forscher der University of Wisconsin-Madison sequenzierten mikrobielle Gemeinschaften dieser Stechfliegen auf zwei miteinander verbundenen Milchfarmen und verglichen diese Ergebnisse anschließend mit Mistproben derselben Farmen. In beiden Proben identifizierten sie Bakterienarten, die mit Mastitis bei Rindern in Zusammenhang stehen.

Besonders bemerkenswert war, dass die Forscher feststellten, dass die pathogenen Mikroben, zu denen Kolonien von Escherichia-, Klebsiella- und Staphylococcus-Bakterien gehörten, in den Mistproben ziemlich selten und verstreut waren. In den Fliegenproben waren diese Arten jedoch deutlich häufiger anzutreffen. Diese Diskrepanz deutet stark darauf hin, dass die pathogenen Bakterien den Darm der Fliegen leicht besiedeln und dort überleben.

„Die Fliegen sind echte Reservoirs dieser Bakterien“, sagte die Mikrobiologin und leitende Autorin Kerri Coon, Ph.D., deren Labor sich auf Krankheitsüberträger und Wechselwirkungen zwischen Insekten und Mikroben konzentriert.

„Ihr Darm ist nicht nur offen für die Besiedlung durch klinisch relevante Bakteriengruppen, sondern diese Bakterien können auch wachsen und sich vermehren und so zu dominanten Mitgliedern des Fliegenmikrobioms werden.“ Die Stallfliegen, sagte sie, könnten tatsächlich dazu beitragen, dass diese Krankheitserreger in der Umwelt erhalten bleiben.

Frühere Studien haben Stallfliegen mit Mastitis bei Rindern in Verbindung gebracht, bemerkt Coon. Die meisten Studien konzentrierten sich jedoch auf die mechanische Übertragung. Dabei untersuchten sie Krankheitserreger, die am Körper oder an den Beinen der Fliege haften bleiben und übertragen werden können, wenn die Fliege auf einer offenen Wunde oder Öffnung im Körper der Kuh landet.

Die neue Studie, so Coon, weise auf Insektenstiche als zusätzlichen Übertragungsweg hin. Wenn eine Stallfliege eine Kuh beißt, injiziert sie Speichelproteine, die der Kuh helfen, an das Blut zu gelangen und es zu verdauen. Dieser Prozess, so Coon, biete den Krankheitserregern die Möglichkeit, vom Mikrobiom der Fliege in den Körper der Kuh zu gelangen.

Mithilfe der Hochdurchsatz-16s-rRNA-Sequenzierung analysierten Andrew Sommer und Julia Kettner, beide Doktoranden in Coons Labor, innere Proben von insgesamt 697 Fliegen und verglichen diese mit Daten von 106 Mistproben, die alle auf zwei Milchfarmen im Süden von Wisconsin gesammelt worden waren.

Die Mistproben wiesen eine deutlich höhere Diversität an Bakterienarten auf als die Fliegenproben, allerdings waren in den entsprechenden Fliegenproben mit Mastitis verbundene Taxa in weitaus größerer Menge vorhanden.

„Wir wissen, dass Mist als Reservoir für Krankheitserreger fungiert, aber das ist ziemlich uneinheitlich, und Umwelt- oder opportunistische Krankheitserreger kommen im Allgemeinen nur in geringen Mengen vor“, sagte Coon. „Wenn sich eine Kuh also eine opportunistische oder umweltbedingte Mastitis-Infektion zuzieht, möchten wir wissen, wie sie dorthin gelangt ist.“

In früheren Arbeiten untersuchte Coon die Rolle der Wechselwirkungen zwischen Insekten und Mikrobiom bei Mücken. Sie startete die neue Studie mit Unterstützung des Dairy Innovation Hub der University of Wisconsin, der Milchbauern und Forscher zusammenbringt, um die Milchwirtschaft des Staates zu unterstützen.

Coon weist nicht nur darauf hin, dass das Mikrobiom von Stechfliegen ein Reservoir für Krankheitserreger ist, sondern sagte auch, dass die neue Arbeit möglicherweise dazu beitragen könnte, bessere Strategien zum Schutz von Kühen vor boviner Mastitis zu entwickeln – und sogar zum Schutz von Menschen vor möglichen Zoonosen.

„Ich glaube, es gibt viel Aufregung darüber, diese Insektenmikrobiome als Ressource zu erschließen“, sagte sie für Präventions- oder Schutzstrategien auf Milchfarmen. „Aber zuerst müssen wir die grundlegenden Prozesse verstehen, die dem Verhalten dieser Insekten und Mikroben auf dem Feld zugrunde liegen und die möglicherweise zur Krankheitsübertragung beitragen.“