Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Birte Kürpick

 

Seroepidemiologische Studie zur Verbreitung von Fasciola hepatica in Deutschland und Evaluierung eines rekombinanten Cathepsin L-ELISAs

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103231

title (engl.)

Seroepidemiological studies of the distribution of Fasciola hepatica in Germany and evaluation of a recombinant cathepsin L ELISA

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/kuerpickb_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Infektionen von Rindern mit dem großen Leberegel Fasciola hepatica gehen in der Regel mit wirtschaftlichen Verlusten einher, was sich bei Milchkühen unter anderem in einer reduzierten Milchleistung äußert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Prävalenz von F. hepatica in Deutschland sowie in dem Risikogebiet Ostfriesland zu ermitteln. Weiterhin wurde ein auf einem rekombinanten Antigen basierender ELISA evaluiert und mit zwei weiteren ELISAs verglichen.

Insgesamt wurden 19.947 Tankmilchproben, die im November 2008 in Gesamtdeutschland gesammelt wurden, mit einem ES ELISA auf Antikörper gegen F. hepatica untersucht und die Ergebnisse mittels GIS-Analyse auf spezielle Risikofaktoren hin untersucht. Die deutschlandweite Gesamtprävalenz belief sich auf 23,6 %, wobei im Norden, Nordwesten und Süden die höchsten Prävalenzen ermittelt wurden. So ergaben sich 38,4 % positive Herden in Schleswig-Holstein, 29,4 % in Niedersachsen, 18,6 % in Nordrhein-Westphalen und 17,7 % in Bayern. Sachsen-Anhalt zeigte mit 2,6 % die niedrigste Prävalenz. Die GIS-Analyse ergab einen signifikanten Zusammenhang zwischen positiven ELISA-Ergebnissen und den Variablen Grünfläche sowie Gewässer, welches sich zum einen aus dem Zusammenhang mit Weideflächen als auch dem Vorhandensein von Habitaten für den Zwischenwirt Galba truncatula erklären lässt. Das finale Modell der GIS-Analyse zeigte einen Pseudo-R² von 14 %, was darauf schließen lässt, das andere Variablen, wie z.B. Management-assoziierte Faktoren, einen großen Einfluss auf das Auftreten der Fasciolose haben.

Die Untersuchung von jeweils 669-868 Tankmilchproben im Januar, September und November 2008 und 2010 in dem Risikogebiet Ostfriesland ergab eine regional hohe Prävalenz. Im Jahre 2008 wurde in den einzelnen Sammelmonaten eine Prävalenz von 49,1 %,57,1 % und 53,9 % ermittelt, in 2010 beliefen sich die Prävalenzen in den drei Monaten auf 45,1 %, 49,5 % und 48,4 %. Der Anstieg der Prävalenz von Januar vs. September 2008 erwies sich dabei als signifikant. Ebenso war der Abfall der Prävalenzen von September und November 2008 vs. 2010 signifikant, was auf klimatische Faktoren, wie trockene Jahre, oder steigende Behandlungen der Kühe zurückzuführen sein könnte. Von insgesamt 606 Betrieben, die in allen sechs Monaten untersucht wurden, blieben 34,5 % kontinuierlich positiv und 30,9 % kontinuierlich negativ. Insgesamt zeigen die beiden Studien, dass Fasciolose nach wie vor ein ernstzunehmendes Problem in Deutschland darstellt.

Um einen ELISA mit dem in Pichia pastoris rekombinant exprimierten Cathepsin L1 mit dem ES und Pourquier ELISA zu vergleichen, wurden der Serumverlauf von insgesamt 20 Kälbern, die mit niedrigen, mittleren und hohen Infektionsdosen infiziert waren, bis 21 Wochen p.i verfolgt. Der kommerziell erhältliche Pourquier ELISA erwies sich mit 100 % Sensitivität und Spezifität ab Woche 4 p.i. als der überlegene Test. Beim ES ELISA wurde mittels ROC-Analyse ein Cut-off-Wert von 0,090 ODR ermittelt, die Spezifität lag bei 99,3 %, die Sensitivität ab Woche 4 p.i. zwischen 90-100 %. Der rCL1 ELISA zeigte mit einem Cut-off-Wert von 0,096 ODR eine Spezifität von 88,6 %, die Sensitivität erreichte erst ab Woche 8 p.i. bis zum Ende der Studie Werte zwischen 90-100 %. Damit ist der rCL1 ELISA in der patenten Phase der Infektion eine geeignete Alternative zum ES bzw. Pourquier ELISA. Weitere Tests mit Einzel- und Tankmilch könnten den Nutzen des rCL1 ELISAs für Herdenscreenings und epidemiologische Studien zeigen.

 

abstract (englisch)

Infections with the liver fluke Fasciola hepatica in cattle can lead to economical losses which in dairy cows are amongst others represented by reduced milk yield. The aim of the present thesis was to estimate the prevalence of F. hepatica in Germany as well as in the risk area East Frisia. Furthermore, an ELISA based on a recombinant antigen was evaluated and compared with two other ELISA tests.

A total of 19,947 bulk-tank milk samples from all over Germany collected in November 2008 were analysed with an ES ELISA for antibodies against F. hepatica. The ELISA results were further analysed for special risk factors by GIS-analysis. The overall liver fluke prevalence in Germany was 23.6%. The highest prevalences where found in the north, north-west and south of Germany with 38.4% positive herds in Schleswig-Holstein, 29.4% in Lower Saxony, 18.6% in North-Rhine Westphalia and 17.7% in Bavaria. Saxony-Anhalt showed the lowest prevalence with 2.6%. GIS-analysis revealed a significant correlation between positive ELISA results and grassed area as well as bodies of water. These results mirror the pasture-born nature of the parasitosis: grassed areas may represent pastures and moisture is essential for survival of the intermediate host Galba truncatula. The final model revealed a pseudo-R² of only 14%. Thus it can be concluded that other variables such as management-associated factors have a significant impact on the occurrence of fasciolosis.

The analysis of 669-868 bulk tank milk samples in January, September and November 2008 and 2010, respectively, in the risk area East Frisia, which is located in the north-west of Lower Saxony, revealed a high prevalence compared to entire Germany. In the year 2008, prevalences of 49.1%, 57.1% and 53.9% were estimated in the three sampling months. In 2010, the prevalences were 45.1%, 49.5% and 48.4%. However, only the increase from January to September 2008 was statistically significant. The prevalences in September and November 2010 were significant lower than the prevalences in the respective months in 2008. This could be due to climatic factors like dry years, or an increased treatment frequency of the cows. Out of 606 farms which were sampled in all six months, 34.5% remained continuously positive whereas 30.9% remained continuously negative. Overall, both studies show that Fasciolosis is still a problem in Germany.

An ELISA based on recombinant Cathepsin L1 expressed in Pichia pastoris was evaluated and compared with the ES and Pourquier ELISA. The serum antibody course of 20 calves infected with low, medium and high infection doses was determined up to 21 weeks p.i. The Pourquier ELISA was the superior test with 100% sensitivity and specificity as of week 4 p.i. For the ES ELISA, a cut-off value of 0.090 ODR was estimated by ROC analysis. Specificity was 99.3% and sensitivity ranged between 90-100% as of week 4 p.i. For the rCL1 ELISA a cut-off value of 0.096 ODR was estimated. Specificity was 88.6% and sensitivity ranged as of week 8 p.i. between
90 and 100%
. In conclusion, during patency the rCL1 ELISA is a suitable alternative to the ES and Pourquier ELISA. Further tests with individual or bulk tank milk may show the suitability of the rCL1 ELISA for herd screenings or epidemiological studies.

 

keywords

Fasciola hepatica, Prävalenz, ELISA, Fasciola hepatica, prevalence. ELISA

kb

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