The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

総ETIOLOGY OF BOVINE DIGITAL DERMATITIS

説

ポリマイクロバイアル感染症としての牛趾皮膚炎の病態解明
三澤尚明 1 † 谷口喬子 1 大岡唯祐 2
1

後藤恭宏 3

林哲也 3

宮崎大学産業動物防疫リサーチセンター〒 889-2192 宮崎県宮崎市学園木花台西 1-1

2

鹿児島大学大学院医歯学総合研究科 感染防御学講座 微生物学分野〒 890-8544 鹿児島県鹿児島市桜ヶ丘 8-35-1

3

九州大学大学院 医学研究院 細菌学分野〒 812-8582 福岡県福岡市東区馬出 3-1-1†

責任著者：三澤尚明
Tel & Fax: 0985-58-7284
Email: a0d901u@cc.miyazaki-u.ac.jp［要約］

牛趾皮膚炎（Bovine Digital Dermatitis： BDD）は跛行を呈する伝染性の蹄病で、病変内に多数のス
ピロヘータ様細菌が認められるが、真の原因菌は不明のままである。我々は、国内の 8 地域、12 農場の BDD 罹患乳牛 80 頭から 91 の病変部をバイオプシーにより採取し、スピロヘータの分離を試みた。
その結果、2 段階培養法により 24 頭（30%）の BDD 病変から 40 株を分離した。分離株の 16S rRNA
遺伝子の塩基配列の解析から、Treponema phagedenis 基準株および米国や欧州で BDD 病変から分離された T. phagedenis 類縁菌と 99% 以上の相同性を示した。これらの T. phagedenis 分離株は、供試した一部の抗菌剤に対し自然耐性を示したが、その他の薬剤には感受性を示した。BDD 病変内に優勢に存在する細菌群を調べるため、16S rRNA 遺伝子を PCR で増幅した後、大腸菌ベクターにクローニングした。
得られた形質転換体をランダムに選択し、クローニングされた 16S rRNA 遺伝子の塩基配列を決定してホモロジー検索を実施し、健康牛の蹄踵部皮膚には存在せず、病変内にのみ分布する優性菌種を明らかにした。5 頭の BDD 病変から 836 個のクローンおよび 4 頭の健康牛の蹄踵部皮膚から 689 クローンを 解 析 し た と こ ろ、BDD 病 変 の ク ロ ー ン の 143 ク ロ ー ン が T. phagedenis と、112 ク ロ ー ン がBacteroidetes と高い相同性を示した。一方、これらの優勢菌は蹄踵部皮膚からは検出されなかった。さらに、BDD 病変内には複数のトレポネーマ属菌が検出された。以上の結果から、BDD はトレポネーマ
を中心とするポリマイクロバイアル感染症であることが示唆された。
キーワード：牛趾皮膚炎、トレポネーマ属菌、ポリマイクロバイアル感染症

緒16］。日本では 1992 年に群馬県での発生が木村論らによって報告され［9］、以後、酪農地帯であ牛趾皮膚炎（Bovine Digital Dermatitis ：以る北海道全域に加え、北海道からの導入牛を中下 BDD と略す）は伝染性の強い蹄病で、1974

心に全国的に発生が確認されている［11, 13,

年にイタリアにおいて Cheli と Moratellaro に

17］。

よって初めて報告［2］されてから、ヨーロッ

保菌あるいは罹患牛の導入による牛舎内汚染

パ諸国、北米等でその発生が確認されている［1,と湿潤した牛舎環境等の発生要因が揃うと集団的発生が見られる。フリーストール牛舎のように罹患牛が舎内を自由に動ける畜舎環境での発受理：2020年4月7日－ 139 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

ポリマイクロバイアル感染症としての牛趾皮膚炎の病態解明

2．トレポネーマ分離培地および培養方法

生が多く認められる傾向がある［13］。前後肢ともに発生するが、特に後肢の蹄踵辺縁に好発

バイオプシーした BDD 病変に付着した雑菌

し、病変の進行とともに外観が変化する。感染の増殖を抑制するために抗生剤を添加した輸送

初期は境界明瞭なイチゴ状の発赤丘疹で、表皮培地［21］に病原入れて数日間 4℃で静置したのびらん・潰瘍なども認められ、しばしば疼痛

後、当研究室で考案した抗生剤を添加したトレと悪臭を伴う。次第に病変部はカリフラワー状

ポネーマ分離用平板培地［21］に BDD 組織のあるいはイソギンチャク状の肉芽組織となり、割面を直接スタンプし、アネロパック嫌気（三表皮は乳頭腫状の外観を呈する。罹患牛は疼痛

菱化学、東京）を用いて 37℃、7 ～ 10 日間嫌ストレスにより増体重および泌乳量の低下など

気培養を行った。

生産性が低下することもあるため、経済的損失
3．トレポネーマの同定と形態観察の高い感染症として重要視されている［15］。
BDD 病変部の表皮の割面は乳頭状を呈し、平板上の単一集落を純培養し、アルカリボイ

病理組織学的には、有棘細胞層から角質層にかル法により DNA を抽出した。抽出した DNA

けて著しく増殖し、真皮乳頭の伸展を伴う乳頭を鋳型として、16S rRNA のユニバーサルプラ

腫様の組織像を示す。ワーチンスターリーまたイマー（8F/16R）を用いた PCR を行い、増幅は免疫組織化学的染色で観察すると、ラセン菌された遺伝子断片を精製した後、ダイレクトは角質層深部から有棘細胞層浅層の細胞間に多シークエンスを実施した。解読した塩基配列を数認められる［4, 6, 12, 15］。このラセン菌は、

ジーンバンク（GenBank）に登録されている

電 子 顕 微 鏡 観 察 に よ る 形 態 学 的 特 徴 と 16S

細菌の 16S rRNA 遺伝子配列とのホモロジー

rRNA 遺伝子の塩基配列の解析からトレポネー

検索を実施し、分離された菌種を同定した。さマ属菌であると考えられている［5, 8, 18］が、らに、スピロヘータ様菌については、その形態難培養性で培養に成功した例は極めて少なく、および微細構造を透過型電子顕微鏡で観察し病変形成の再現性についても確認されていな

た。

い。この他にも、形態の異なる複数の菌が病変内 に 確 認 さ れ て い る［14, 19, 20］ こ と か ら、

4． BDD 由来トレポネーマの薬剤感受性

BDD は ポ リ ミ ク ロ バ イ ア ル 感 染 症

BDD 病変内から主原因菌の一つと考えられ（polymicrobial infection）と考えられているが、る T. phagedenis が分離されたことから、薬剤感

真の原因菌は明らかにされていない。

受性試験を実施した。BDD 病変部から分離さ本講演では演者がこれまで行なってきた

れた T. phagedenis 株について、15 種類の抗生

BDD の細菌学的および分子生物学的解析、さ剤 に 対 す る 最 小 発 育 阻 止 濃 度（Minimum

らには分離に成功したトレポネーマの病原性にInhibitory Concentration; MIC）を微量液体希ついて概説し、BDD の病態や治療・診断法に釈法により決定した［7］。

関する研究成果についても述べる。
5．BDD 病変内に存在する細菌群の分子生物学

材料と方法

的検査

1．材料の収集

BDD 罹患牛の病変部 5 検体を供試材料とし国内の 8 地域、12 農場の BDD 罹患乳牛 80

た。対照として、正常な乳牛の蹄踵部皮膚 4 検

頭から 91 の病変部を採取し、供試材料とした。

体を用いた。BDD 病変および正常皮膚を外科対照として、4 頭の健康牛の蹄踵部皮膚を食肉用メスで細切し、ultraclean soil DNA isolation

処 理 場 に て 採 取 し た。 採 材 に は、 直 径 4 ～kit（MO BIO, USA）
を用いて DNA を抽出した。

8mm の皮膚用バイオプシーパンチ（生検トレ

それを鋳型として細菌の 16S rRNA 遺伝子を 2

パン；カイ組の異なるユニバーサルプライマーにより増幅

インダストリーズ株式会社、岐阜）を用いて３箇所から組織を採取し、細菌検査、
病理組織検査および分子生物学的検査に供試しした［23］。
プライマーは、27F（5’-AGAGTTTGATCMTGた。

GCTCAG-3’）と 1391R（5’-GACGGGCGGTGWGT－ 140 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

ETIOLOGY OF BOVINE DIGITAL DERMATITIS

RCA-3’）、
および 27F と 1492R（5’-GGMTACCTTの発現を菌接種前後で比較した。対照として、

GTTACGACTT-3’）の 組 み 合 わ せ で 行 っ た。

ヒト由来 T. phagedenis ATCC 27087 および T.

プログラムは 94℃ 2 分、94℃ 1 分、55℃ 1 分、

denticola JCM 8225 を供試した。

72℃ 2 分を 20 サイクル、72℃ 5 分で行った。

結

増 幅 産 物 は pT7 blue vector（TaKaRa BIO、

果

1．病理組織および免疫組織学的検査東京）にライゲーション後、E. coli DH5 αにトランスフォームし、LB agar（BD, USA）上表皮は有棘細胞層から角質層にかけて著しくで 28℃ 48 時間培養した。得られた形質転換体

増殖し、角質層は錯角化による有核の細胞が認をランダムに、プライマー 1 組について 96 ク

められた。表皮は過形成により、真皮乳頭の著

ローン選択し、クローニングされた遺伝子（16S

しい伸展を伴う乳頭腫様の組織象を呈していrRNA） の 塩 基 配 列 を Big Dye Terminator

た。らせん菌を検出するためにワーチンスター

v3.1 Cycle Sequencing kit（Applied

リー染色を行ったところ、角化深層から有棘細Biosystems, USA）を用い、Genetic Analyzer

胞層浅層の細胞間に多数のラセン菌が認められ（Applied Biosystems）により決定した。

た。

なお配列の決定は T7（5’-TAATACGACTCAC

BDD 病変部より分離した T. phagedenis HT201

TATAGGG-3’）
および U19mer（5’-GTTTTCCCA

株を家兎に免疫して作製した抗血清を用いて、GTCACGACGT-3’）プライマーを用い、両側BDD 病変組織内のトレポネーマ抗原の分布をから行った。得られた塩基配列はホモロジー検調べた結果、ワーチンスターリー染色の結果と索（BLAST search）を行って菌種の同定を行一致した所見が得られた。

うと共に、配列の 99% の相同性を基準として
SEQUENCHER（GeneCodes, USA）を用いて

2．BDD 病変部からの菌分離・同定と形態の特徴

クラスター分析を行い、病変サンプル中の細菌

トレポネーマ様大型スピロヘータは BDD 罹群の比率を調べた。その結果、BDD サンプル

患 乳 牛 24 頭 か ら 分 離 さ れ、 こ れ ら の 16S

で高頻度に認められるクローンに関しては、近rRNA 遺伝子塩基配列を解析したところ、全て縁であると考えられる細菌の 16S rRNA 遺伝の分離株は 99％以上の相同性を示し、ホモロ

子 配 列 を GenBank か ら 得 て 系 統 樹 を 作 成

ジー検索の結果、いずれも T. phagedenis 2-1498（neighbor-joining 法）し、その近縁関係を調株と最も高い相同性を示した。2-1498 株は、米べた。

国で BDD 病変から分離されたトレポネーマである。分離されたトレポネーマはいずれもカタ

6．病理組織および免疫組織学的検査

ラーゼ陰性、オキシダ－ゼ陰性、弱い β 溶血性BDD 病変部の病理組織学的検査を実施するを示した。

と 共 に、 病 変 部 よ り 分 離 し た T. phagedenis

BDD 病変から分離された T. phagedenis を透（HT201 株）を家兎に免疫して作製した抗血清

過型電子顕微鏡で観察したところ、トレポネーを用いて、BDD 病変組織内のトレポネーマ抗マの特徴である軸糸が菌体周囲に 8 本認められ原の分布を調べた。

た。菌体の幅は 0.4 から 0.6 ミクロン、長さは6 から十数ミクロンあった［21］。

7．BDD 由来トレポネーマの細胞侵入性
3．BDD 由来トレポネーマの薬剤感受性

BDD 由来 T. phagedenis（HT201 株）の培養細胞への侵入性を調べた。ヒト表皮角化細胞

被検菌株は採材地に関係なく、ほぼ同様の薬（NHDK） お よ び ヒ ト 結 腸 癌 由 来 上 皮 細 胞

剤感受性を示した。最も高い感受性を示した薬（Caco-2）を多孔性フィルター上でコンフルエ剤は、ペニシリン G、アンピシリン、エリスロ

ントになるまで培養後、供試菌株の生菌又は加マイシンで、次いでクロラムフェニコール、オ

熱死菌を細胞の頂上側から接種し、継時的な経

キシテトラサイクリンに感受性を示したが、ク

上皮抵抗値（TEER 値）の測定と通過菌の確

ロラムフェニコールに耐性を示す株も 1 株認め

認 を 行 っ た。 ま た、 細 胞 間 接 着 分 子（ZO-1）

られた。リンコマイシンおよびエンロフロキサ－ 141 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

ポリマイクロバイアル感染症としての牛趾皮膚炎の病態解明

シンに対する MIC 値は 6.25 ～ 25μg/ml であっ

赤色の潰瘍を呈するが、慢性化するとイソギンた。カナマイシン、ストレプトマイシン、リファ

チャク様と形容される灰色ないし茶色の病変をンピシン、スルファメトキサゾール、トリメト形成することが知られている［13］。今回の我々

プリムおよびコリスチンに対してはいずれもの調査では、個々の病変発生の時期や病変部全MIC 値は 100μg/ml 以上であった［22］。

体像に関する情報が不足していたため、病変のステージの差異を確認することはできなかっ4．BDD 病変内に存在する細菌群の分子生物学

た。病変部のステージによって組織像も変化し的解析ている可能性があり、その確認は今後の課題でBDD 病変部および健康な蹄踵部皮膚から抽ある。

出した DNA を鋳型として、16S rRNA 遺伝子

BDD 病 変 の 病 理 組 織 学 的 観 察 で は、を認識する２組の異なるユニバーサルプライ

Treponema 様大型らせん菌は表皮表層から錯角マーを用いて増幅した PCR 産物の塩基配列を化した上皮細胞深部にかけて観察され、組織中合計 1525 クローン決定し、ホモロジー検索をで最も高頻度に認められた。大部分の検体にお行った。5 頭の BDD 病変から 836 個のクロー

いて、らせん菌の侵入は細胞質に豊富にケラチンおよび 4 頭の健康牛の蹄踵部皮膚から 689 ク

ンを含む錯角化層に限局し、顆粒層、有棘層とローンを解析したところ、BDD 病変のクローの境界で停滞していた。有棘細胞間や真皮にもンの 143 クローンが T. phagedenis と、112 クロー

多数のらせん菌が観察されるという報告［4, 6,

ンが Bacteroidetes と高い相同性を示した。一方、10］があるが、今回の我々の調査では、潰瘍にこれらの優勢菌は蹄踵部皮膚からは検出されなより有棘細胞層や真皮が表面部に露出あるいはかった。16S rRNA 遺伝子の塩基配列の解析で、それに近い状態の場合において、それらの組織

トレポネーマと高い相同性を示したクローンに中にらせん菌が侵入していることを確認した。

ついて、系統分類学的解析を行ったところ、過形成を起こした上皮が厚く、有棘細胞層や真BDD 病変内には 3 菌種（Treponema vincentii, T.

皮が深部にとどまる場合は、らせん菌の侵入はphagedenis, T. denticola）が優勢に分布していた。

表皮に限られることから、らせん菌の侵入深度

一方、正常皮膚からもトレポネーマは検出されにはある程度の限界が存在すると考えられた。

たが、病変部から検出される菌種とは異なってまた上皮細胞間を埋め尽くすように多数観察さいた［23］。

れるらせん菌は、時に細胞質内に侵入している
ようにも見えるが、これは光学顕微鏡検索切片

5．BDD 由来トレポネーマの細胞侵入性がある程度の厚みをもつためとも考えられるのT. denticola は NHDK および Caco-2 を用いてで、超薄切切片を用いた電子顕微鏡によるさらも 菌 接 種 後 に TEER 値 は 継 時 的 に 低 下 し、なる観察が必要であろう。

ZO-1 の発現も著しく減少するとともに多数の今回実施した免疫組織化学染色の結果、PDD

通過菌が確認された。一方、いずれの細胞を用病変部には高頻度に抗 HT201 抗体に反応する

い て も BDD 由 来 T. phagedenis HT201 株 は 菌抗原が存在していたが、正常蹄皮膚では検出さ接種後も TEER 値は低下せず、ZO-1 の発現にれなかった。また抗原が確認された部位はワーも変化は認められなかったが、両細胞を貫通しチンスターリー染色で見られたトレポネーマ様たことが確認された。よって、T. phagedenis でらせん菌の位置とほぼ一致しており、病変内にはエンドサイトーシスによる細胞内取り込みに

観 察 さ れ た ト レ ポ ネ ー マ 様 ら せ ん 菌 は T.

より基底膜側に到達する経路が示唆された（未phagedenis HT201 株と免疫学的に交差するこ

発表データ）。

とが示唆された。
考

今回種々の培地を用いてトレポネーマの分離

察を試みたが、分離に成功したのは、抗生剤を添

BDD は北海道から九州にかけて広く乳牛に加した増菌培地内で４℃下で数日サンプルを浸浸潤していることが明らかにされた。一般に漬した後に抗生剤を含むトレポネーマ分離用平BDD 病変は急性期にはイチゴ状と形容される

板に直接塗抹する方法であった。抗生剤を添加－ 142 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

ETIOLOGY OF BOVINE DIGITAL DERMATITIS

しないと、トレポネーマ以外の細菌が優位に増BDD 病変内に検出された構成菌種は、ヒトの殖・遊走し、トレポネーマを分離することはで歯周病から検出される構成菌種と類似している

きなかった。選択剤を含んだ増菌培地内で病変との報告［3.］がある。

部を低温下で静置することによりトレポネーマ

BDD の治療に関しては、オキシテトラサイ

以外の多くの菌が死滅するため、平板培地でのクリン、リンコマイシン、ペニシリン系およびトレポネーマの増殖が阻害されないことが分離

セファロスポリン系薬剤の全身、あるいは局所率の向上の原因であると考えられた。今後は、投与で治癒することが報告されている。今回分離されたトレポネーマの薬剤感受性を調べ、BDD 病変から分離された T. phagedenis に対す

より選択性の高い培地の作製を行うことが必要

る MIC を測定したところ、ペニシリン系薬剤、である。

オキシテトラサイクリンには高い感受性を示

BDD 病 変 部 か ら 分 離 さ れ た 大 型 の ス ピ ロ

し、臨床現場における治療効果と一致する結果

ヘータ様らせん菌は、それらの 16S rRNA 遺となった。

伝子の塩基配列の比較解析から、いずれも T.

感染症の成立要因として、１．感染源、２．

phagedenis に近縁種であることが分かった。T.

感染経路、３．感受性宿主の 3 要素が挙げられ、

phagedenis は、ヒトの口腔内に存在するトレポ

どれか一つの要因が欠けても感染は成立しな

ネーマであるが、その病原性は明らかにされてい。この点に関しても BDD では感染源およびいない。トレポネーマ属菌以外の細菌としては、感染経路を特定するまでには至っていない。しバクテロイデス属菌やカンピロバクターなどのたがって、BDD の病態を明らかにするために糞便由来と考えられる細菌が分離された。これは、BDD がポリミクロバイアル感染症である

らの結果は、これまでに他の研究者が行った細という視点に立ち、発症の原因となる複数の病

菌学的検査結果とほぼ同じものであった。一方、原体を対象とした解析を進める事が重要であ病変部が蹄底部に形成されることもあって、病る。

変部は常に土壌や糞便で汚染されているため、今回行った培養方法では、BDD 病変内に存在する優勢菌種を特定することは困難であった。
さらに、培養不能菌あるいは難培養性の細菌の存在も考えられるため。人工培地を用いて全ての細菌を分離培養することは不可能である。したがって、BDD 病変内に存在する優勢菌を特定するためには、分子生物学的手法を用いた網羅的な解析を実施する必要があった。
BDD 病変部位に存在する細菌（群）の網羅的解析結果により、トレポネーマ属菌が最も優勢に検出されたが、一方でその他の複数の嫌気性細菌も病変部から検出された。分離されたト
レポネーマは、ヒトの口腔内トレポネーマである T. phagedenis に近縁種であった［23］。BDD病変から分離された T. phagedenis には培養細胞を貫通する能力を有することから、病原性を有し、BDD の病態に関与することが示唆された。
さらに、T. phagedenis 近縁種とは異なる複数の難培養性トレポネーマも同一の病変内に存在していた。以上の結果から、BDD はトレポネー
マを中心としたポリミクロバイアル感染症である こ と が 裏 付 け ら れ た。 興 味 深 い こ と に、

引用文献［1］ Blowey, R. W., Done, S. H. and Cooley, W. 1994.
Observations on the pathogenesis of digitaldermatitis in cattle. Vet. Rec. 135: 115–117.
［2］ Cheli, R. and Mortellaro, C. M. 1974. La dermatite
digitale del bovino, pp.208–213. In P. Gallarati ed.
Proceedings of the 8th International Conference on
Diseases of Cattle. International Conference on
Diseases of Cattle, Piacenza, Italy.
［3］ Choi, B. K., Nattermann, H., Grund, S., Haider, W.
and Gobel, U. B. 1997. Spirochetes from digitaldermatitis lesions in cattle are closely related to
treponemes associated with human periodontitis. Int.
J. Syst. Bacteriol. 47: 175–181.
［4］ Cruz, C. E., Pescador, C. A., Nakajima, Y. andD r i e m e i e r, D . 2 0 0 5 . I m m u n o p a t h o l o g i c a linvestigations on bovine digital epidermitis. Vet.
Rec. 157: 834–840.
［5］ Demirkan, I., Carter, S. D., Hart, C. A. and
Woodward, M. J. 1999. Isolation and cultivation of a
spirochaete from bovine digital dermatitis. Vet. Rec.,145: 497–498.
［6］ Do¨pfer, D., Koopmans, A., Meijer, F. A., Szakall, I.,
Schukken, Y. H., Klee, W., Bosma, R. B., Cornelisse,
J. L., van Asten, A. J. and ter Huurne, A. A. 1997.

－ 143 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

Histological and bacteriological evaluation of digitaldermatitis in cattle, with special reference tospirochaetes and Campylobacter faecalis. Vet. Rec.
140: 620–623.
［7］ Evans, N. J., Brown, J. M., Demirkan, I., Birtles, R.,
Hart, C. A. and Carter, S. D. 2009. In vitro
susceptibility of bovine digital dermatitis associatedspirochaetes to antimicrobial agents. Vet. Microbiol.
136: 115–120.
［8］ Evans, N. J., Brown, J. M., Demirkan, I., Murray, R.
D., Vink, W. D., Blowey, R. W., Hart, C. A. andCarter, S. D. 2008. Three unique groups of
spirochetes isolated from digital dermatitis lesions in
UK cattle. Vet. Microbiol. 131: 141–150.
［9］ Kimura, Y., Takahashi, M., Matsumoto, Tsukuda, H.,
Sato, M., Ohgawara, K., Kanoe, M., Goto, N., Aoki,
O. and Hataya, M. 1993. Verrucose dermatitis anddigitial papillomatosis in dairy cows. Jpn. J. Vet.
Med. 46: 899–906.
［10］Klitgaard, K., Boye, M., Capion, N. and Jensen, T. K.
2008. Evidence of multiple treponema phylotypes
involved in bovine digital dermatitis as shown by
16S rRNA gene analysis and fluorescence in situ
hybridization. J. Clin. Microbiol. 46: 3012–3020.
［11］永井文紀，太田浩運，藤本勝久，阿部英雄，宗像 巧，安倍健彦，田中 実，伊藤 篤，山本康朗，安藤達哉，小岩政照，谷山弘行，菊池直哉，草場信之 . 2000. トレポネーマ様らせん菌による乳牛の疣状皮膚炎および趾乳頭腫症の集団発生 . 日獣会誌 . 53: 577–581.
［12］Nordhoff, M., Moter, A., Schrank, K. and Wieler, L.
H. 2008. High prevalence of treponemes in bovine
digital dermatitis-A molecular epidemiology. Vet.
Microbiol. 131: 293–300.
［13］大竹 修 . 2003. わが国の乳牛に多発する肢蹄疾患 . 山口獣医学雑誌 . 30: 41-50.

［14］Ohya, T., Yamaguchi, H., Nii, Y. and Ito, H. 1999.
Isolation of Campylobacter sputorum from lesionsof papillomatous digital dermatitis in dairy cattle.
Vet. Rec. 145: 316–318.

ポリマイクロバイアル感染症としての牛趾皮膚炎の病態解明［15］Read, D. H., Walker, R. L., Castro, A. E., Sundberg, J.
P. and Thurmond, M. C. 1992. An invasive
spirochaete associated with interdigital
papillomatosis of dairy cattle. Vet. Rec. 130: 59–60.
［16］Rebhun, W. C., Payne, R. M., King, J. M., Wolfe, M.
and Begg, S. N. 1980. Interdigital papillomatosis indairy cattle. J. Am. Vet. Med. Assoc. 177: 437–440.
［17］Shibahara, T., Ohya, T., Ishii, R., Ogihara, Y.,
Maeda, T., Ishikawa, Y. and Kadota, K. 2002.
Concurrent spirochaetal infections of the feet andcolon of cattle in Japan. Aust. Vet. J. 80: 497–502.
［18］Walker, R. L., Read, D. H., Loretz, K. J. andNordhausen, R. W. 1995. Spirochetes isolated fromdairy cattle with papillomatous digital dermatitis andinterdigital dermatitis. Vet. Microbiol. 47: 343–355.
［19］Warnick, L. D., Nydam, D., Maciel, A., Guard, C. L.
and Wade, S. E. 2002. Udder cleft dermatitis andsarcoptic mange in a dairy herd. J. Am. Vet. Med.
Assoc. 221: 273–276.
［20］Wyss, C., Dewhirst, F. E., Paster, B. J., Thurnheer, T.
and Luginbuhl, A. 2005. Guggenheimella bovis gen.
nov., sp. nov., isolated from lesions of bovinedermatitis digitalis. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 55:
667–671.
［21］Yano, T., Yamagami, R., Misumi, K., Kubota, C.,
Moe, K.K., Hayashi, T., Yoshitani, K., Ohtake, O.,
Misawa, N. 2009. Genetic heterogeneity among
strains of Treponema phagedenis-like spirochetes
isolated from dairy cattle with papillomatous digitaldermatitis in Japan. J. Clin. Microbiol. 47: 727–733.
［22］Yano, T, Moe, K. K, Chuma, T. and Misawa, N.
2010. Antimicrobial susceptibility of Treponema
phagedenis-like spirochetes isolated from dairy
cattle with papillomatous digital dermatitis lesions
in Japan. J. Vet. Med. Sci. 72: 379-382.
［23］Yano, T, Moe, K. K, Yamazaki, K, Ooka, T.,
Hayashi, T, and Misawa, N. 2010. Identification ofcandidate pathogens of papillomatous digitaldermatitis in dairy cattle from quantitative 16S
rRNA clonal analysis. 143: 352-362.

－ 144 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

ETIOLOGY OF BOVINE DIGITAL DERMATITIS

Elucidation of the etiology of bovine digital dermatitis as a polymicrobial infection
Naoaki Misawa1†, Takako Taniguchi1, Tadasuke Ooka2, Yasuhiro Goto3, Tetsuya Hayashi3
1

Center for Animal Disease Control, University of Miyazaki
1-1 Gakuenkibanadai-nishi, Miyazaki 889-2192, Japan2
Department of Microbiology, Graduate School of Medical and Dental Sciences, Kagoshima University
8-35-1 Sakuragaoka, Kagoshima 890-8544, Japan3
Department of Bacteriology, Graduate School of Medical Science, Kyushu University
3-1-1 Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582, Japan†
Corresponding to: Naoaki MISAWA【Abstract】
Bovine digital dermatitis (BDD) is a foot infectious disease causing lameness in dairy cattle. Although a large
number of spirochetes are observed in the lesions, the etiology of BDD is not yet fully understood. We collected
91 lesions of BDD from 80 dairy cattle on 12 farms in 8 regions of Japan to isolate the spirochetes detected inlesions. We isolated 40 strains of Treponema phagedenis-like spirochte from 24 cattle (30.0%) by a simple twostep culture technique. The antimicrobial susceptibility test of T. phagedenis suggested that no isolate had acquired
resistance to the antimicrobial agents examined, although they may have natural resistance to some agents.
Sequencing of the 16S rRNA gene showed that all strains isolated had >99% identity to those of the T. phagedenis
type strain and of T. phagedenis-like strains isolated from BDD lesions in the USA and Europe. To study thebacterial community, we used 16S rRNA gene sequencing of randomly selected clones based on PCR withminimum amplification cycles to search for organisms present in BDD lesions but not in healthy foot skin. The
nucleotide sequences of 1525 clones from 5 BDD lesions (836 clones) and 4 samples of healthy foot skin (689
clones) were determined. Two operational taxonomic units (OTUs), P-01 (143 clones; 100% nucleotide sequence
identity with T. phagedenis) and P-02 (112 clones; 86% identity with Bacteroidetes), were detected mostfrequently in all BDD samples examined. Detection of multiple treponemes and an unknown bacterium close toBacteroides sp. at high rates by a culture-independent approach could be evidence of the association of theseorganisms with BDD as a polymicribial infection.
Keywords: bovine digital dermatitis, Treponema species, polymicribial infection－ 145 －