dissertação

Diagnosis of bovine mastitis: performance of chromogenic medium compared to convencional methods and MALDI-TOF as gold standard technique

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Faculdade de Zootecnia e Medicina Veterinária (FZMV)

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Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tipo de impacto

Sociais
Tecnológico
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Meio ambiente
Saúde
Tecnologia e produção
Trabalho

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 3: Saúde e bem-estar
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima

Dados abertos

Resumo

A mastite bovina é uma doença multifatorial de alta prevalência e de cunho inflamatório que acomete a glândula mamária de fêmeas bovinas. A pecuária leiteira do Brasil é uma das mais competitivas no cenário mundial e os impactos econômicos da doença representam um desafio na cadeia leiteira, causando impactos negativos para a produtor, considerando a perda da qualidade do leite e bemestar do rebanho, o descarte do leite e gastos com antimicrobianos. Os microrganismos mais importantes e frequentemente relacionados com a ocorrência dessa doença são Staphylococcus spp. (S. aureus, Sthaphylococcus não aureus), Streptococcus spp. (S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, entre outros), coliformes (Escherichia coli, Klebsiella spp., e Enterobacter spp.), e Pseudomonas spp. Sua identificação é essencial para determinar a adoção de antimicrobianos na fazenda. No primeiro capítulo desta dissertação, procedeu-se à avaliação do desempenho (sensibilidade - DSe, especificidade - DSp e acurácia - Ac) de um sistema de cultura cromogênica comercial (Mamitest, inLab, Brazil) comparativamente à cultura microbiológica clássica recomendada pelo National Mastitis Council (NMC), bem como a concordância (índice kappa de Cohen) com os resultados obtidos no teste rápido entre dois avaliadores, um com vasta experiência em microbiologia e um iniciante. Um total de 632 amostras de leite foram avaliadas utilizando ambos os métodos diagnósticos. A análise de acurácia, sensibilidade (DSe, DSp) e concordância entre avaliadores com e sem experiência em microbiologia revelou um alto nível de concordância na maioria dos desfechos (Kappa > 0,8). Além disso, os valores de DSe foram satisfatórios para os principais grupos, especialmente de bactérias Gram-positivas [0,86 (IC 95%: 0,82; 0,89)], estafilococos [0,88 (IC 95%: 0,82; 0,93)] e estreptococos [0,93 (IC 95%: 0,88; 0,96)]. No segundo capítulo, complementamos o estudo anterior avaliando ambos os métodos citados anteriormente em comparação com o teste de referência cultura e isolamento seguido de identificação bacteriana por MALDI-TOF por meio do cálculo de DSe, DSp e Ac, utilizando amostras criopreservadas a -80 °C. Nessa etapa, recuperamos 526 isolados bacterianos, dos quais foram identificados 490 isolados, distribuídos entre 61 espécies diferentes. Nesta avaliação, o meio cromogênico apresentou bom desempenho na triagem dos principais grupos bacterianos (Gram-positivos e Gram-negativos). A cultura clássica por sua vez, apresentou melhor desempenho na diferenciação de espécies, mas apresentou valores moderados de DSe para alguns patógenos críticos, como S. aureus, Staphylococcus não aureus e S. agalactiae. Em geral, os resultados do meio cromogênico avaliado consolidam esta ferramenta como um bom método de triagem para amostras de leite na fazenda, auxiliar nas tomadas de decisão iniciais, sobretudo para reduzir o uso de antimicrobianos.

Abstract

Bovine mastitis is a highly prevalent, multifactorial inflammatory disease affecting the mammary gland of dairy cattle. Brazil has one of the most competitive dairy industries worldwide, and the economic impact of mastitis represents a major challenge for the dairy production chain. The disease negatively affects producers through reduced milk quality and animal welfare, milk discard, and increased expenditures on antimicrobial treatments. The microorganisms most commonly associated with bovine mastitis include Staphylococcus spp. (S. aureus and non-aureus Staphylococcus [NAS]), Streptococcus spp. (S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, among others), coliforms (Escherichia coli, Klebsiella spp., and Enterobacter spp.), and Pseudomonas spp. Accurate identification of these pathogens is essential for guiding antimicrobial use on dairy farms. In the first chapter of this dissertation, we evaluated the diagnostic performance [diagnostic sensitivity (DSe), diagnostic specificity (DSp), and accuracy (Ac)] of a commercial chromogenic culture system (Mamitest, inLab, Brazil) compared with the conventional microbiological culture method recommended by the National Mastitis Council (NMC). Additionally, agreement (Cohen’s kappa coefficient) between two evaluators, one highly experienced in microbiology and one novice was assessed when interpreting the rapid test results. A total of 632 milk samples were analyzed using both diagnostic methods. The evaluation of Ac, DSe, DSp, and inter-observer agreement demonstrated a high level of agreement for most outcomes (Kappa > 0.80). Furthermore, DSe values were satisfactory for the main pathogen groups, particularly Gram-positive bacteria [0.86 (95% CI: 0.82–0.89)], staphylococci [0.88 (95% CI: 0.82–0.93)], and streptococci [0.93 (95% CI: 0.88–0.96)]. In the second chapter, we expanded upon the previous study by comparing both diagnostic methods with a reference standard consisting of bacterial culture and isolation followed by identification using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Diagnostic performance was assessed through the calculation of DSe, DSp, and Ac using milk samples cryopreserved at −80°C. In this phase, 526 bacterial isolates were recovered, of which 490 were successfully identified and classified into 61 different species. The chromogenic culture system demonstrated good performance as a screening tool for the major bacterial groups, particularly Gram-positive and Gram-negative organisms. Conventional microbiological culture showed superior performance in species-level differentiation; however, it exhibited only moderate DSe values for some critical pathogens, including S. aureus, non-aureus Staphylococcus, and S. agalactiae. Overall, the results obtained with the evaluated chromogenic culture system support its use as an effective on-farm screening tool for milk samples. This approach can assist dairy producers and veterinarians in making timely treatment decisions, particularly by supporting more judicious antimicrobial use and contributing to antimicrobial stewardship in dairy herds.

Descrição

Área de concentração

Sanidade Animal e Saúde Única

Linha de pesquisa

Medicina Veterinária Preventiva e Saúde Coletiva

Agência de desenvolvimento

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Citação

DUARTE, Paula Oliveira. Diagnosis of bovine mastitis: performance of chromogenic medium compared to convencional methods and MALDI-TOF as gold standard technique. 2026. 56 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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