Distribution of Exfoliative Toxin Genes of Staphylococcus intermedius Group (SIG) Isolated from Dogs

Abstract

Staphylococcal exfoliative toxins (ETs) are known to digest desmoglein-1, a desmosomal cell–cell adhesion molecule, thus causing intraepidermal splitting in human bullous impetigo, staphylococcal scalded skin syndrome(SSSS) and swine exudative epidermitis. Staphylococcus pseudintermedius, one of members of Staphylococcus intermedius group (SIG), has a few ETs, such as siet, expA (formerly exi) and expB. The aim of this study was to determine the distribution of ET genes in SIG isolated from diseased, and healthy dogs. Total 135 and 73 isolates of SIGs were identified in diseased dogs and healthy dogs. The isolates of diseased dogs were taken from lesions related to eyes, nose, ears, skin, interdigit and urine, and those of healthy dogs were isolated from nose, mouth and skin. The siet gene not related to skin exfoliation was most common in SIGs isolated from both groups, but the isolates from diseased dogs (89.6%) had much higher siet gene then those from healthy dogs (37.0%). In diseased dogs and helathy dogs, expA and expB genes were found in 29 (21.5%) and 7 (9.6%), and 8 (5.9%) and 6 (8.2%) isolates, respectively. In diseased dog group, siet gene was found in 100% of nose and urine samples and the prevalence rate was high in most other samples. expA gene was detected in 21.3% of skin, 37.5% of interdigit, 19.4% of ear, 23.1% of nose, 12.5% of eyes and 33.3% of urine. expB gene was present in 23.1% of nose, 6.6% of skin, 2.8% of ears. In healthy dogs, siet gene was found 40.0% of nose, 33.3% of mouth and 37.1% of skin samples. expA gene was found in mouth and skin samples, and expB gene was present in nose, mouth and skin samples. SIGs (65.2%) with only the siet gene were the most common, while in healthy dogs, those without any toxins (53.4%) were prominent. In particular, 19.3% of the isolates from the diseased dog showed siet-expA combination, and expA-expB combination was found 1 strain of healthy dog-derived SIG. The siet-expA-expB combination was found in 2 and 1 isolates from the diseased dogs and healthy dogs, respectively. In conclusion, our results showed that expA and expB genes were found in SIGs from various leisons of both groups and there were expA-expB combination in some organisms. Since S. pseudintermedius is well-known normal flora of dog and could cause opportunistic infection in dogs and human, especially in immune suppressed patients. This subject can be effective for help of diagnosis of SIGs induced disease in veterinary medicine and risk control for dog owners who have underlying medical problems like immunosuppression.| Staphylococcus의 exofolative toxin은 데스모좀 세포 접착 분자인 desmoglein-1을 선택적으로 소화하여 사람에서 수포성 농가진, SSSS 및 돼지 삼출성 표피염을 유발하는 것으로 알려져 있다. 그 중 수의학, 특히 개에서 자주 분리되고 있는 기회감염균인 Staphylococcus pseudintermedius 는SIG(Staphylococcus intermedius) 그룹에 속하는데, siet, expA(구 exi), exp B와 같은 몇 가지 exfoliative toxin(ET)를 보유하고 있다. 본 연구는 다양한 질병을 앓고 있는 개와 건강한 개에서 임상적으로 분리된 SIG에서의 exfoliative toxin 유전자의 분포를 확인하였다. 먼저, 질병에 걸린 개에서 총 135개, 건강한 개에서 73개의 SIG 분리주를 확보하였다. 샘플은 질병에 걸린 개의 눈, 코, 귀, 피부, 지간 및 소변과 관련된 병변에서, 건강한 개의 코, 입 및 피부에서 채취하였다. 피부 박리와 관련이 없는 siet 유전자가 두 그룹 모두에서 흔했지만 질병에 걸린 개에서 분리한 확률(89.6%)이 건강한 개에서 분리한 확률(37.0%)보다 훨씬 더 높았다. 질병에 걸린 개와 건강한 개에서 expA 및 expB 유전자는 각각 29개(21.5%), 7개(9.6%) 및 8개(5.9%), 6개(8.2%)주에서 발견되었다. 질병군에서 siet 유전자는 코와 소변 검체에서 100% 발견되었으며 대부분의 다른 검체에서도 높은 확률로 발견되었다. expA 유전자는 피부 21.3%, 손가락 37.5%, 귀 19.4%, 코 23.1%, 눈 12.5%, 소변 33.3%에서 검출되었으며 expB 유전자는 코 23.1%, 피부 6.6%, 귀 2.8%에 존재했다. 건강한 개에서 siet 유전자는 코 40.0%, 입 33.3%, 피부 37.1%에서 발견되었다. expA 유전자는 입과 피부 샘플에서, expB 유전자는 코, 입 및 피부 샘플에서 발견되었다. siet 유전자만 있는 SIG(65.2%)가 가장 많았고 건강한 개에서는 독소가 없는 SIG(53.4%)가 두드러졌다. 특히, 질병에 걸린 개의 분리주 중 19.3%가 siet-expA 조합을 보였고, expA-expB 조합은 건강한 개 유래 SIG 1개주를 발견했다. siet-expA-expB 조합은 질병군에서 2개 건강군에서 1개주를 발견했다. 결론적으로, expA 및 expB 유전자가 두 그룹 모두의 다양한 해부학적 부위에서 검출된 SIG에서 발견되었으며 일부는 expA-expB 조합이 있음을 알게 되었다. Staphylococcus pseudintermedius는 개의 정상 세균총 중 하나로 개에게 기회 감염을 일으킬 수 있고, 더욱이 개를 반려동물로 키우는 사람들이 증가하고 있으므로 이런 분리주는 사람에게 전염되어 질병을 유발할 수도 있다. 임상 샘플에서 이러한 분리주를 확보하여 모니터링하면 수의학적 측면에서는 SIG 유발 질병의 진단에 도움이 될 수 있으며, 의학적으로는 면역 억제와 같은 근본적인 문제가 있는 반려견 보호자의 위험 관리에 효과적일 수 있겠다.