Thesis--Auburn University, 2009. / Abstract. Vita. Includes bibliographic references.

Campylobacter are a leading cause of bacterial derived foodborne illness. Thymol is a natural product that reduces survivability of Campylobacter in vitro. Results from animal studies, however, indicate that absorption or degradation within the stomach and small intestine may preclude delivery of thymol to the cecum and large intestine, the main sites of Campylobacter colonization. Presently, we compared the anti- Campylobacter activity of thymol against that of thymol-β-D-glucopyranoside (β-Dthymol), the latter suspected to be resistant to degradation and absorption in the proximal alimentary tract lacking β-glycosidase activity. When treated with 1 mM thymol, the survivability of Campylobacter coli and jejuni in vitro was reduced by 3.41 to 6.87 log_10 CFU mL-1 after 48-h pure culture and after co-culture, respectively. In the presence of a β-glycosidase-expressing Parabacteroides distasonis. Conversely, the survivability of C. coli and C. jejuni was reduced by 3.72 and 4.30 log_10 CFU mL-1, respectively, in cocultures treated with β-D-thymol, but not in pure cultures similarly treated. When tested in mixed cultures of porcine or bovine fecal microbes possessing endogenous β- glycosidase, C. coli and C. jejuni survivability was reduced by 3.26 and 2.50 log_10 CFU mL-1, respectively, whether treated with thymol or β-D-thymol. In mixed populations of avian crop and cecal microbes, C. jejuni survivability was reduced 1.41 to 2.32 log_10 CFU mL-1 whether treated with thymol or β-D-thymol. Thymol and β-D-thymol inhibited ammonia accumulation in mixed populations of porcine and mixed bovine fecal microbes which is consistent with free thymol’s purported role as a deaminase inhibitor. Conversely, thymol and β-D-thymol did not affect ammonia accumulation in mixed populations of avian gut microbes implicating population specific effects of these compounds. β-D-thymol, but not thymol, reduced accumulation of fermentation acids indicating the conjugate inhibited fermentation which may limit its application to the last meal or last few meals before harvest. Oral administration of 150 μmol β-D-thymol reduced C. jejuni in avian crop, but not in cecal contents; treatment with thymol was ineffective. These results indicate that β-D-thymol, or similar β-glycosides, may be a suitable candidate to escape absorption and degradation within the proximal alimentary and retain its anti-Campylobacter properties. Further research is needed to reduce such technology to practice.

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Campylobacter species are the primary cause of bacterial food-borne diarrhoea worldwide. Comparative genomic analyses of Campylobacter strains reveal genome plasticity providing insight into the evolution of virulence traits. The goal of this study was to identify genes important for infectivity and for naturally occurring variability in phenotypic traits in C. jejuni and C. coli strains. Transcriptome and phenotype analyses were conducted to determine if genetic and phenotypic characteristics could be attributed to the source of the strains. Isolates from water sources had higher biofilm formation than animal strains. Clinical strains had decreased sensitivity to hydrogen peroxide as well as increased adherence and invasion when compared to animal strains. A number of genetic differences were observed; however, without further analysis it is difficult to determine which of these impact virulence in Campylobacter. Ultimately, this project will lead to the identification of markers associated with strains of Campylobacter causing illness.

Campylobacter fetus subsp. venerealis ist der Erreger der bovinen genitalen Campylobacteriose, einer anzeigepflichtigen Tierseuche. Er hat sein natürliches Reservoir im Präputialsack klinisch gesunder Bullen und ist in der Lage, Aborte zu verursachen (enzooti-scher Abort). Davon abzutrennen sind Infektionen mit C. fetus subsp. fetus, welcher natürlicherweise im Intestinaltrakt des Rindes auftritt und ebenfalls Aborte auszulösen vermag (spo-radischer Abort). Während C. fetus subsp. venerealis einen ausgeprägten Tropismus für die Genitalschleimhaut des Rindes aufweist, handelt es sich bei der Subspezies fetus um einen Zoonoseerreger, der beim Menschen schwerwiegende Erkrankungen mit zumeist septikämischen Charakter verursachen kann. Die Übertragung von C. fetus subsp. venerealis erfolgt hauptsächlich durch den natürlichen Deckakt, es besteht aber auch die Gefahr der Verbreitung durch künstliche Besamung, da klinisch gesunde Bullen den Erreger im Samen enthalten können. Die Unterschiede in der Epidemiologie und die klinische Bedeutung der beiden C. fetus-Subspezies erfordern eine exakte Identifizierung und Differenzierung. Der erste Teil der Untersuchung befasst sich daher mit den Möglichkeiten des molekularen Erregernachweises. Im zweiten Teil wurden 50 Isolate aus den vergangenen fünf Jahren mit molekularen Methoden auf ihre genetische Ähnlichkeit untersucht. Eine Abgrenzung durch traditionelle mikrobiologische Methoden ist sehr problematisch, da sie im Wesentlichen auf nur zwei Reaktionen beruht: die Glycin-Toleranz und die Na-Selenit-Reduktion, wobei neueste Untersuchungen unter standardisierten Bedingungen nur die Glycin-Toleranz als eindeutig charakterische Reaktion für beide Subspezies übrigließe. Aus diesem Grunde wurden PCR-Untersuchungen zur Identifizierung und Differenzierung beider C. fetus-Subspezies eingeführt. In einem ersten Schritt wurde Campylobacter fetus spezifisch nachgewiesen. Danach erfolgte die Differenzierung der Subspezie durch eine weitere PCR, in der nur bei Vorliegen der DNS von C. fetus subsp. venerealis ein Amplikon erhalten wurde. Insgesamt wurden 103 C. fetus-Isolate untersucht, einschließlich der Typenstämme von C. fetus subsp. fetus und C. fetus subsp. venerealis. Auf Grund der Ergebnisse des Gly-cintoleranztests konnten 81 C. fetus subsp. venerealis (Glycin intolerant) und 22 C. fetus subsp. fetus (Glycin tolerant) identifiziert werden. Die Ergebnisse des Glycintoleranztests und der PCR stimmten bei allen 103 C. fetus Isolaten überein. Versuche zum Direktnachweis von C. fetus subsp. venerealis aus Bullensperma durch Anwendung von fünf unterschiedlichen DNS-Extraktionsmethoden waren in ihren Ergebnissen hinsichtlich ihrer Sensitivität nicht zufrieden stellend (104 KbE/ml). Daraus ergibt sich zwingend, dass die Kultivierung des Erregers vor seiner phäno- und genotypischen Charakterisierung weiterhin unverzichtbar bleibt. Durch Untersuchungen mittels PFGE wurde gezeigt, dass die Campylobacter fetus subsp. venerealis-Population, die in Deutschland vorkommt, genetisch nicht einheitlich ist. Eine strenge Gruppierung nach geografischen Regionen war nicht möglich. Innerhalb größerer Gruppen genetisch ähnlicher Stämme fielen Isolate mit identischen Mustern auf, was auf gemeinsame Infektionsquellen hindeutet. Die ERIC-PCR sollte in der vorliegenden Arbeit als zweite Methode der Analyse des Gesamtgenoms zur weiteren Stützung der Ergebnisse der Makrorestriktionsanalyse beitragen. Die Analysen mittels ERIC-PCR machte ein hohes Maß an Heterogenität innerhalb der einzelnen Spezies sichtbar, lässt jedoch keine Assoziation zwischen Bandenprofilen und einer Zuordnung zum Krankheitsbild oder zur geographischen Herkunft zu.

Schweine im Bestand und auf dem Schlachthof, Schlachttierkörper und Lebern sowie Hackfleisch vom Schwein und Schweinefleisch aus dem Handel wurden auf das Vorkommen von thermophilen Campylobacter spp. untersucht. Zusätzlich wurden Putenkarkassen auf einem Putenschlachthof und Hähnchen- und Putenfleischerzeugnisse aus dem Handel mit in die Untersuchung einbezogen. Die in den Proben gefundenen Campylobacter-Isolate wurden zuerst phänotypisch charakterisiert, anschließend erfolgte eine genotypische Feindifferenzierung durch zwei molekularbiologische Fingerprintingmethoden (AFLP-Typisierung und FLA-Typing). Durch den Vergleich der Isolate untereinander und mit humanen Campylobacter-Isolaten sollten epidemiologische Zusammenhänge geklärt und die Bedeutung von Geflügel- und Schweinefleisch als Infektionsquelle für den Menschen aufgezeigt werden. / Faeces of pigs at the farm and the slaughterhouse, pig carcasses, livers, minced meat and porc from retail were investigated for the occurence of thermophilic Campylobacter spp. Turkey carcasses at a turkey slaughterhouse and chicken and turkey products from retail were also included in this investigation. First the Campylobacter isolates found in the samples were characterized phenotypically, afterwards they were typed with two molecularbiological fingerprinting methods (AFLP- and FLA-Typing). The comparison of the isolates with human isolates should give answers to epidemiological questions and the importance of poultry and porc as a source of infection for humans.

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Campylobacter has been known for more than a century and today Campylobacter infection is considered the leading cause of bacterial foodborne disease in the developed world. Consumption of undercooked poultry and/ or handling of raw poultry are seen as the main transmissions of Campylobacterto humans due to high levels (107 and 108 CFUlg) of C.jejunifound in the intestinal tract of raw poultry. Several studies have suggested that by delaying addition of antibiotics for 2 h at 37??C there was a better recovery of Campylobacter in food samples. Rinses from sixty whole carcasses were treated to non-pre-enrichment incubation and preenrichment at 37??C or 42??C for 2, 4 and 6h. Using TECRA?????? CAMVIA immunoassay method, results showed that 100% of the carcasses were positive for Campylobacter when the pre-enrichment techniques was applied compared to just 30-60% positive results from non pre-enrichment techniques. To develop more efficient enrichment methods, thirty carcass rinses were incubated in Bolton, Preston and TECRA??? broth under aerobic and microaerobic atmosphere at 25??C and 42??C. Results' from TECRA??? CAMVIA revealed that recovery of Campylobacter spp. from TECRA??? broth under aerobic conditions and Bolton or Preston broth under microaerobic conditions are not significantly different (p > 0.05). Charcoal based CCDA and Karmali agar were as effective as blood based Campy-Cefex agar in isolating Campylobacter spp. although Karmali was better in suppressing the growth of background microflora. Twenty samples of retail poultry carcasses, offal, portion chicken, mince respectively and ten samples of each fresh chicken sausages and frozen nuggets respectively were enriched in TECRA??? and Preston broths for recovery of Campylobacter. TECRA??? CAMVIA showed that 100% (TECRA??? and Preston) of the portion chicken was Campylobacter positive compared to 80 (TECRA???)-100% (Preston) of liver, 90 (TECRA???)-1 00% (Preston) of minced chicken and 65 (TECRA???)-75% (Preston) of carcasses. The difference between the two broths to recover Campylobacter spp. was not significant.