Effect of bacteriophage DC22 on Escherichia coli O157:H7 in an artificial rumen system (Rusitec) and inoculated sheep

The effect of a bacteriophage, DC22, on the survival of Escherichia coli O157:H7 in an artificial rumen system (Rusitec) and in experimentally inoculated sheep was assessed. Plaque assay challenge of E. coli strains to DC22 showed that 23 of 23 E. coli O157:H7 strains were sensitive to DC22, while 12 non-O157 strains of enterohemorrhagic E. coli were not sensitive to the bacteriophage. In triplicate studies using clarified ruminal fluid, the multiplicity of infection (MOI) of DC22 on E. coli O157:H7 was determined to be $>$ 10$^4$ plaque forming units (PFU)/CFU. In the artificial rumen system (Rusitec), 10$^4$ CFU$\cdot$mL$^{-1}$ of E. coli O157:H7 strain 3081 were eliminated from the fermenters (n = 4) 4 h following the administration of 10$^5$ PFU of DC22/CFU of E. coli O157:H7 ($P < 0.05$). Escherichia coli O157:H7 persisted in the control fermenters (n = 4) for up to 168 h post-inoculation. Two groups of six wether lambs were fasted for 48 h and orally inoculated with 10$^8$ CFU of E. coli O157:H7 strain E318N. On day 2 post-inoculation, one group was inoculated with 10$^5$ PFU/CFU of DC22 (DC22-treated group) and the other group was inoculated with an equivalent amount of SM buffer (control group). There was no difference ($P > 0.05$) in the levels of E. coli O157:H7 shed by lambs in the DC22-treated group or control group over a 30 day period. Levels of DC22 recovered from the feces of the DC22-treated group declined from 5.98 log$_{10}$ PFU$\cdot$g$^{-1}$ on day 3 to undetectable in all lambs on day 13. Non-specific adsorption of DC22 or inactivation prior to reaching the lower tract may have reduced its effectiveness at eliminating E. coli O157:H7 from the intestinal tract of lambs.Effet du bactériophage DC22 sur Escherichia coli O157:H7 dans un système de rumen artificiel (Rusitec) et de moutons infectés. L'effet du bactériophage DC22, sur la survie d'Escherichia coli O157:H7 dans un système de rumen artificiel (Rusitec) et chez des moutons expérimentalement infectés a été évalué. Le test de détection des plages de lyse des souches E. Coli au DC22 a montré que 23 des 23 souches E. Coli O157:H7 étaient sensibles au DC22, tandis que 12 souches E. Coli entérohémorragique non-O157 n'étaient pas sensibles au bactériophage. Sur les études utilisant le fluide ruminal clarifié, la multiplicité d'infection (MI) du DC22 sur E. coli O157:H7 a été supérieure à 10$^4$ unités formant des plages (UFP)/unité formant des colonies (UFC). Dans le rumen artificiel (Rusitec), 10$^4$ UFC$\cdot$mL$^{-1}$ de la souche E. coli O157:H7 3081 ont été éliminées des fermenteurs (n = 4), 4 h après l'administration du DC22 (MI = 10$^5$ UFP/UFC, $P < 0,05$). En revanche, E. coli O157:H7 a persisté dans les fermenteurs témoins (n = 4) jusqu'à 168 h après l'inoculation bactérienne. Après 48 h de jeûne, deux groupes de six agneaux castrés ont été oralement inoculés avec 10$^8$ UFC de la souche E. coli O157:H7 E318N. Deux jours après l'inoculation, un groupe a reçu le DC22 à une MI de 10$^5$ UPF/UFC (groupe DC22) et l'autre une quantité équivalente de tampon SM (groupe témoin). Aucune différence significative ($P > 0,05$) n'a été observée en ce qui concerne les concentrations d'E. coli O157:H7 dans les fèces, entre le groupe DC22 et le groupe témoin, sur une période de 30 jours. Les taux de DC22 retrouvés dans les fèces du groupe DC22 ont diminué de 5,98 log$_{10}$ UFP$\cdot$g$^{-1}$ le 3$^{\rm e}$ jour à un niveau indétectable le 13$^{\rm e}$ jour chez tous les agneaux. L'adsorption non spécifique du DC22 ou son inactivation avant d'atteindre le tractus digestif inférieur a probablement diminué son efficacité à éliminer E. coli O157:H7 de la portion intestinale du tube digestif des agneaux