Isolation, characterization and therapeutic potential assessment of bacteriophages virulent to Staphylococcus aureus associated with goat mastitis

در مطالعه حاضر، باكتريوفاژهاي بيماري‌زا براي استافيلوكوكوس اورئوس مرتبط با ورم پستان در بز جداسازي و شناسايي شدند و توان درماني آن‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. استافيلوكوكوس اورئوس (باكتري ميزبان يا شاخص) از يك بز كه دچار ورم پستان باليني بود جدا شد. براي تأييد ارگانيسم به عنوان استافيلوكوكوس اورئوس از روش كشت، تست‌هاي مورفولوژيكي، بيوشيميايي و افزوده‌ سازي ژن ترمونوكلئاز اختصاصي استافيلوكوكوس اورئوس به روش PCR استفاده شد. باكتريوفاژها از خاك و نمونه‌هاي مدفوع (42=n) كه از بخش‌هاي مختلف در منطقه ماتورا، يوتر پردش (هند) جمع‌آوري شده بودند جدا شدند. باكتريوفاژهاي شناسايي شده به كمك تكثير قطعه ژن اندوليزين اختصاصي باكتريوفاژ به روش PCR تأييد شدند. مطالعات مقاومت حرارتي نشان داد كه تمام فاژهاي جدا شده در 30 و 40 درجه سانتي‌گراد با اثربخشي ليتيك 100% پايدار بودند، در 50 درجه سانتي‌گراد فعاليتشان به 80-62% كاهش يافت و در 60 درجه سانتي‌گراد اثر بخشي آن‌ها به شدت كاهش يافت و به كمتر از 5% رسيد. همچنين در pH 5/6 و 5/7 ميزان بقاي تمام جدايه‌ها 100% بود و در pH 5/5 و 5/8 به ترتيب به 79-70% و 91-84% رسيد. تمام جدايه‌ها در 37 درجه سانتي‌گراد بيشتر از 3 ماه و در 4 درجه سانتي‌گراد به مدت 16 ماه پايدار بودند، اما پايداري اندوليزين مربوط به هر كدام در 37 درجه سانتي‌گراد فقط 23-12 روز و در 4 درجه سانتي‌گراد 6 ماه به طول انجاميد. سه جدايه از باكتريوفاژها، فاژ استافيلوكوكوس اورئوس/GIRG/1، فاژ استافيلوكوكوس اورئوس/GIRG/4 و فاژ استافيلوكوكوس اورئوس/GIRG/5 فعاليت ليتيك عليه بيش از 80% از جدايه‌هاي استافيلوكوكي داشتند. نتايج اين مطالعه نشان داد كه مي‌توان از باكتريوفاژهاي ليتيك به عنوان مداخلات درماني عليه استافيلوكوكوس اورئوس با مقاومت دارويي چندگانه كه ايجاد كننده ورم پستان در بز است استفاده كرد.

In the present study, the therapeutic potential of bacteriophages virulent to Staphylococcus aureus associated with goat mastitis were isolated, identified and assessed. Staphylococcus aureus (host or indicator bacterium) was isolated from a goat suffering from clinical mastitis. Based on cultural, morphological, biochemical tests and amplification of S. aureus specific thermonuclease gene in PCR, the identity of the organism was confirmed as S. aureus. Bacteriophages were isolated from soil and faecal samples (n=42) collected from different parts of the Mathura district in Uttar Pradesh (India), and their identity was confirmed by amplification of the bacteriophage-specific endolysin gene fragment in PCR. The thermal tolerance study revealed that all phage isolates were stable at 30 and 40 C with 100% lytic efficacy and their activities reduced to 62-80% at 50 C declining sharply at 60 C with less than 5% efficacy. Likewise, at pH = 6.5 and 7.5, the survivability of all isolates was 100% which reduced to 70-79% and 84-91% at pH = 5.5 and 8.5, respectively. All isolates were stable up to 3 months at 37 C, and for 16 months at 4 C but the stability of their respective endolysins only lasted for 12-23 days at 37 C and 6 months at 4 C. Three of the bacteriophage isolates, S. aureus phage/CIRG/1, S. aureus phage/CIRG/4 and S. aureus phage/CIRG/5 exhibited lytic activity against over 80% of the staphylococcal isolates. The results of the present study provide insight for the use of lytic bacteriophages for therapeutic interventions against multi-drug-resistant S. aureus inducing mastitis in goats.