Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 123, 20-30

DOI: 10.2376/0005-9366-123-20

© Schlütersche Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG. 2010

Publiziert: 01/2010

Summary

In this paper we briefly report recent taxonomic changes that have taken place within the bacterial family Pasteurellaceae as a result of molecular investigations. We address the complexity and diagnostic possibilities and outline the current knowledge on the population structure these investigations have generated. In addition, we discuss future possibilities to improve basic understanding of genetic diversity at population level, possible host adaptation and stability of clones associated with disease outbreaks.
All taxa of Pasteurellaceae have been characterized by 16S rRNA gene sequencing, and the 16S rRNA gene sequence has been the starting point for classification and identification of most taxa, including PCR detection methods developed. Generally, it is preferred to isolate and store the bacterium before characterization is carried out, however, if this is impossible, a PCR test can be carried out on DNA extracted from suspected material. Fluorescent in situ hybridization (FISH) is a possibility for only a few members of Pasteurellaceae. Identification based on the partial rpoB sequence is possible when a high simililarity to a sequence of a well known reference strain is found. Multilocus sequence typing (MLST) is only available for a few taxa of Pasteurellaceae of veterinary importance including [Haemophilus] parasuis, Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida and Actinobacillus pleuropneumoniae. Application of this method for characterization of broad strain collections has improved our knowledge on population level significantly, and added to our understanding of disease manifestations. Current improvements in progress focus on sequence based identification at the population level reflecting that disease and persistence, host associations and host response are expressed at the clonal population level rather than at the species level.

Zusammenfassung

In diesem Übersichtsartikel fassen wir taxonomische Entwicklungen innerhalb der bakteriellen Familie Pasteurellaceae zusammen, die sich in den letzten Jahren aufgrund neuer molekularer Erkenntnisse ergeben haben. Dabei fokussieren wir auf die Komplexizität und die diagnostischen Möglichkeiten, die auf den neuen Einsichten in die Populationsstruktur dieser Familie beruhen. Zudem möchten wir Konzepte diskutieren, die zukünftig zu einem besseren Verständnis der genetischen Diversität auf Populationsebene führen sollten. Dies beinhaltet Aspekte der Wirtsadaptation sowie der Stabilität bestimmter Klone, die mit Krankheiten assoziiert sind.
Ursprünglich wurden alle Taxa der Pasteurellaceae anhand von 16S rRNA-Sequenzanalysen bestimmt. Die 16S rRNA-Sequenzanalyse war somit der Ausgangspunkt zur Klassifizierung und Identifizierung der meisten Taxa und diente unter Anderem der Etablierung PCR-basierter Nachweismethoden. Prinzipiell beruht die Klassifizierung und Typisierung von Bakterien auf der Kultivierung und Isolierung einzelner Isolate. Ist eine Kultivierung jedoch nicht möglich, kann dies auch durch den direkten PCR-Nachweis gelingen, die auf der Isolierung von bakterieller DNA aus Untersuchungsmaterial basiert. Hingegen findet die Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) nur bei wenigen Mitgliedern der Pasteurellaceae Anwendung. Die Identifizierung anhand einer Partialsequenz des rpoB kann ebenfalls nur in jenen Fällen genutzt werden, in denen die entsprechende Sequenz eines Referenzstammes vorliegt.
Auch die Multilokus Sequenztypisierung (MLST) ist derzeit nur für wenige veterinärmedizinisch relevante Spezies der Pasteurellaceae etabliert, z. B. [Haemophilus] parasuis, Mannheimia haemolytica, Pasteurella multocida oder Actinobacillus pleuropneumonia. Es ist aber gerade die MLST, die uns anhand der Analyse großer Stammkollektive wesentliche Einblicke in die Populationsstruktur ermöglicht und unser Wissen über Krankheitsmanifestationen maßgeblich erweitert hat. Die derzeitigen Fortschritte im Verständnis der Populationsebene bezüglich der Widerspiegelung von Persistenz und Krankheit, Wirtsassoziation und Wirtsantwort beruht tatsächlich maßgeblich auf Sequenz-basierten Methoden. Es zeigt sich, dass solche Habitat-spezifischen Interaktionen eher auf definierten Klonen beruhen als auf Ebene der Bakterienspezies.