Dissertation

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

Ulrike Mohr

Untersuchung diagnostischer Verfahren und

Kontrollmaßnahmen der Paratuberkulose

mittels SWOT-Analyse

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109308

title (engl.)

Investigation of diagnostic and control methods for paratuberculosis using a SWOT analysis

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/mohru_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Die Paratuberkulose beim Rind ist in Deutschland und ebenso in vielen Ländern weltweit eine stetig zunehmend verbreitete Erkrankung. Sie wird durch das Bakterium Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) verursacht. Besonders der Infektionsnachweis ist mithilfe der aktuell vorhandenen Diagnoseverfahren schwierig. Daher erfolgt in dieser Arbeit eine Beurteilung der nachstehend genannten Nachweismethoden: mikroskopischer und kultureller Erregernachweis, PCR, Gamma-Interferon-Test, Johnin-Hauttest, KBR, AGIDT sowie ELISA. Die Diagnoseverfahren wurden hierbei anhand der folgenden Faktoren untersucht und bewertet: Zeitaufwand, Netto-Untersuchungskosten, Aussagekraft mithilfe der Sensitivität und Spezifität, Aufwand der Probennahme, mögliche Probenmatrices und Zeitpunkt der möglichen Diagnosestellung im Infektionsverlauf. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Anwendungsempfehlungen für praxisrelevante Fallbeispiele erarbeitet.

Das Paratuberkulose-Vorkommen für ein Land zu kontrollieren ist genauso schwierig wie die richtige Diagnosestellung bei einem MAP-infizierten Tier. Daher wurden im zweiten Teil dieser Arbeit für ausgewählte Nationen die jeweils vorgeschriebenen Gegenmaßnahmen dargestellt und hinsichtlich ihrer Effizienz bei der Erfassung infizierter Tiere sowie bei der Kontrolle und Bekämpfung der Erkrankung bewertet.

Zur Beurteilung der beiden genannten Themenkomplexe wurde in dieser Arbeit die SWOT-Analyse verwendet. Diese Methode dient der Bewertung von Stärken (Strengths) und Schwächen (Weakness) sowie Chancen (Opportunities) und Risiken (Threats). Die hiermit beurteilten Kontrollmaßnahmen orientieren sich an den Vorgaben der OIE zur allgemeinen Seuchenbekämpfung. Hierzu zählen folgende Interventionen: Meldepflicht, Schutzmaßnahmen beim Import, Monitoring, Surveillance sowie Targeted Surveillance, Screening, Kontrolle von Tierbewegungen innerhalb eines Landes, Keulung und modifizierte Keulung, offizielle Impfanordnung, Impfverbot, Behandlung sowie Kontrolle von Wildtierreservoiren und Vektoren. Aufbauend auf den Ergebnissen der SWOT-Analyse der einzelnen Kontrollmaßnahmen wurde ein theoretischer Idealfall für Maßnahmen gegen Paratuberkulose erstellt. Bei der Länderanalyse wurden die vorgeschriebenen Interventionen gegen Paratuberkulose der Nationen Deutschland, Tschechien, Schweden, Norwegen, Griechenland, Österreich und Japan in Bezug zu deren Inzidenzverlauf sowie im prozentualen Vergleich mit dem Idealfall, der 100 % symbolisiert, im Zeitraum von 2005 bis 2014 betrachtet. Die Boston Consulting Group (BCG) Matrix wurde anschließend zur grafischen Darstellung der Länderinformationen benutzt. Diese Methode verwendet ein Koordinatensystem, bei dem in dieser Arbeit auf der y-Achse das Ergebnis der Statuserfassung und auf der x-Achse die Bewertung der Kategorie Kontrolle und Bekämpfung aller Länder in Prozent zur Übereinstimmung mit dem Idealfall dargestellt werden. Es ist in die vier Quadranten Poor Dogs, Question Mark, Stars und Cash Cow unterteilt.

Als Ergebnis der SWOT-Analyse für die Diagnoseverfahren war letztendlich kein Test zum Paratuberkulose-Nachweis zu ermitteln, der uneingeschränkt und für jeden Untersuchungszweck zu empfehlen war. Der ELISA und die PCR konnten die besten Gesamtnoten erzielen, wohingegen der kulturelle Erregernachweis trotz der höchsten Sensitivität im subklinischen Stadium aufgrund anderer negativer Eigenschaften wie der langen Untersuchungszeit und der hohen Kosten nur im hinteren Mittelfeld einzuordnen war.

Im Folgenden werden die Untersuchungsergebnisse der Fallbeispiele erläutert. Bei der freiwilligen Untersuchung einer MAP-unverdächtigen Herde auf Paratuberkulose ist trotz des mittelmäßigen Abschneidens bei der SWOT-Analyse der kulturelle Erregernachweis anhand von Sockentupferproben die Empfehlung dieser Arbeit. Es ist das sensitivste Nachweisverfahren mit einer Spezifität von etwa 100 %, wodurch das aussagekräftigste Ergebnis erzielt werden kann. Für die Untersuchung eines Jungtieres zur Aufstockung eines MAP-unverdächtigen Betriebs ist keines der analysierten Nachweisverfahren uneingeschränkt empfehlenswert. Die Nachweise der zellvermittelten Immunreaktion, deren veränderte Parameter zuerst erfassbar wären, weisen große Schwächen in der Sensitivität und Spezifität auf. Liegt ein klinischer Paratuberkulose-Verdacht bei einem Einzeltier vor, so ist mit einer erfolgten Antikörperbildung zu rechnen und der Einsatz eines ELISA zu empfehlen. Dieser besitzt die höchste Aussagekraft der serologischen Verfahren. Soll ein MAP-infizierter Bestand getestet und die Prävalenz kontrolliert werden, so sind regelmäßige serologische Untersuchungen von Sammel- oder am besten sogar von Einzelmilchproben mithilfe des ELISA empfehlenswert.

Bei der Länderanalyse war Deutschland das einzige untersuchte Land, dessen Trendverlauf der Paratuberkulose-Inzidenz im Zeitraum von 2005 bis 2014 anstieg. Alle anderen Nationen konnten ihre Inzidenz senken bzw. auf einem sehr niedrigen Niveau halten. Im Vergleich mit dem Idealfall (100 %) erreichen die vorgeschriebenen Maßnahmen der Länder in der Kategorie der Statuserfassung folgende prozentuale Übereinstimmungen: Deutschland (2005-2007) 6,7 % bzw. (2008-2014) 13,3 %, Tschechien (2005-2008) 13,3 % bzw. (2010-2013) 33,3 %, Schweden (2011-2014) 53,5 %, Norwegen (2005-2007) 33,3 % bzw. (2012-2014) 86,7 %, Griechenland (2005-2007) 13,3 % bzw. (2010-2014) 40 %, Österreich (2006-2014) 46,7 % und Japan (2008-2014) 100 %.

In der Kategorie der Paratuberkulose-Kontrolle und -Bekämpfung erzielen die Interventionsmaßnahmen der Länder im Vergleich zum Idealfall folgende prozentuale Übereinstimmungen: Deutschland (2005-2014) 0 %, Tschechien (2005-2008 und 2010-2013) 26,7 %, Schweden (2011-2014) 60 %, Norwegen (2005-2007) 26,7 % bzw. (2012-2014) 0 %, Griechenland (2005-2007 und 2010-2014) 0 %, Österreich (2006-2011) 26,7 % bzw. (2012-2014) 20 % und Japan (2008-2014) 26,7 %.

In der BCG Matrix wurden die Maßnahmenpakete folgender Länder in den Quadranten Poor Dogs eingeteilt, der für eine geringe bis mittelmäßige Statuserfassung sowie Kontrolle und Bekämpfung steht: Deutschland (2005-2007 und 2008-2014), Tschechien (2005-2008 und 2010-2013), Norwegen (2005-2007), Griechenland (2005-2007 und 2010-2014) und Österreich (2006-2011 und 2012-2014). Im Quadranten Question Mark, welcher eine gute Statuserfassung bei geringer bis mittelmäßiger Kontrolle und Bekämpfung kennzeichnet, befanden sich lediglich die Länder Japan (2008-2014) und Norwegen (2012-2014). Schweden (2011-2014) lag als einzige Nation im Quadranten Stars, für den in beiden Kategorien gute Ergebnisse erforderlich sind und in den auch der Idealfall fällt.

Zusammenfassend kann bezüglich der Diagnoseverfahren zum Nachweis einer Paratuberkulose-Infektion gesagt werden, dass keine der betrachteten Methoden uneingeschränkt empfohlen werden kann. Der Einsatz der vorhandenen Verfahren muss sehr genau an die Fragestellung und die betriebliche Ausgangssituation angepasst werden.

Aufgrund der Ergebnisse der Länderanalyse zur Paratuberkulose-Kontrolle kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass eine Reduktion der Neuinfektionen bei Rindern grundsätzlich möglich ist, wobei verschiedene Maßnahmenkombinationen zur Anwendung kommen können. Die Länder mit einer deutlich rückläufigen bzw. geringen Inzidenz erreichen eine höhere Übereinstimmung mit dem Idealfall als andere Nationen.

abstract (englisch)

Paratuberculosis in cattle is steadily becoming increasingly widespread in Germany and in many other countries around the world. It is caused by the Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) bacteria. Detection of the bacteria is difficult using the currently available diagnostic methods. This study therefore evaluates the following detection methods: detection by microscopy and culture tests, PCR, interferon-gamma test, Johnin skin test, CFT, AGID test, and ELISA. For this purpose, the diagnostic methods were examined and evaluated based on the following factors: time required, net cost of the test, validity based on sensitivity and specificity, difficulty of taking a sample, possible sample matrices, and possible time for establishing a diagnosis during the course of an infection. On the basis of these results, recommendations for use were developed for case examples relevant to practice.

Controlling the incidence of paratuberculosis in a country is just as difficult as making the correct diagnosis of an animal infected with MAP. Therefore, the second part of this study presents the countermeasures prescribed in selected countries and assesses them with respect to their efficiency in documenting infected animals and for controlling and preventing the disease.

This study used a SWOT analysis to evaluate these two aspects. This method utilizes the assessment of Strengths and Weakness as well as Opportunities and Threats. The control methods assessed here are based on the OIE specifications for the general control of epidemics. They include the following interventions: required reporting, protective measures for import, monitoring, surveillance and targeted surveillance, screening, control of animal movement within a country, culling and modified culling, official vaccination regulations, vaccination ban, treatment, and control of wild animal reservoirs and vectors. Based on the results of the SWOT analysis of the individual control methods, a theoretical ideal case for measures against paratuberculosis was compiled. In the country analysis, the prescribed interventions against paratuberculosis were observed in Germany, the Czech Republic, Sweden, Norway, Greece, Austria, and Japan with respect to incidence progression and percentage in comparison with the ideal case symbolizing 100%. The Boston Consulting Group (BCG) matrix was then used for the graphic visualization of data from the different countries. This method uses a system of coordinates, in which for this study, the result of the status documentation is represented on the y-axis and the evaluation of the control and prevention category in all countries as a percent of agreement with the ideal case is shown on the x-axis. The coordinate system is divided into the four quadrants Poor Dogs, Question Mark, Stars, and Cash Cow.

Ultimately, no test for detecting paratuberculosis was found in the SWOT analysis of diagnostic methods that could be recommended unreservedly and was suitable for every test purpose. The ELISA and the PCR achieved the best overall rating, however, detection by culture was only in the low average range despite having the highest sensitivity in the subclinical stage due to other negative factors such as the long test time and the high costs.

The test results of the case examples are explained below. For voluntary paratuberculosis testing of a herd not suspicious for MAP, the recommendation of this study is for detection by culture using boot swab samples, despite the only average performance in the SWOT analysis. It is the most sensitive detection method with a specificity of around 100%, which means that the most valid result can be achieved. None of the detection methods analyzed was unreservedly recommended for testing a young animal to be added to a herd not suspected of MAP infection. The detection of the cell-mediated immune response, the changed parameters of which would have been identifiable for the first time, shows major weaknesses in sensitivity and specificity. If there is the clinical suspicion of paratuberculosis in an individual animal, it is likely that antibodies have been formed and the use of an ELISA assay is recommended. This test has the highest validity of the serological methods. If an MAP-infected herd is to be tested and the prevalence checked, regular serological tests of bulk milk, or better yet, of single milk samples with an ELISA assay are recommended.

In the analysis of countries, Germany was the only country studied in which the tendency of the incidence of paratuberculosis increased in the period from 2005 to 2014. All other countries were able to lower the incidence or maintain it at a very low level. In comparison with the ideal case (100%), the prescribed measures of the countries for the category of documenting status reached the following percentage agreement: Germany (2005-2007) 6.7% and (2008-2014) 13.3%, Czech Republic (2005-2008) 13.3% and (2010-2013) 33.3%, Sweden (2011-2014) 53.5%, Norway (2005-2007) 33.3% and (2012-2014) 86.7%, Greece (2005-2007) 13.3% and (2010-2014) 40%, Austria (2006-2014) 46.7%, and Japan (2008-2014) 100%.

In the category for paratuberculosis control, the intervention measures of the countries compared with the ideal case reached the following percentage agreement: Germany (2005-2014) 0%, Czech Republic (2005-2008 and 2010-2013) 26.7%, Sweden (2011-2014) 60%, Norway (2005-2007) 26.7% and (2012-2014) 0%, Greece (2005-2007 and 2010-2014) 0%, Austria (2006-2011) 26.7% and (2012-2014) 20%, and Japan (2008-2014) 26.7%.

In the BCG matrix, the measures taken by the following countries were assigned to the Poor Dogs quadrant, which indicates low to moderate documentation of status and control: Germany (2005-2007 and 2008-2014), Czech Republic (2005-2008 and 2010-2013), Norway (2005-2007), Greece (2005-2007 and 2010-2014), and Austria (2006-2011 and 2012-2014). There were only two countries in the Question Mark quadrant, which indicates good status documentation and low to moderate control: Japan (2008-2014) and Norway (2012-2014). Sweden (2011-2014) was the only country in the Stars quadrant, which requires good results in both categories and also includes the ideal case.

In summary, with respect to the diagnostic methods for detecting a paratuberculosis infection, it can be stated that none of the methods investigated can be unreservedly recommended. The use of existing methods must be very precisely adapted to the clinical question and the initial situation at the farm.

Based on the results of the country analysis for paratuberculosis control, it can be concluded that it is theoretically possible to reduce new infections in cows, for which different combinations of methods can be used. Countries with a low incidence or a clear reduction of the incidence achieve greater agreement with the ideal case than other countries.

keywords

Paratuberkulose, Nachweisverfahren, Kontrollmaßnahmen, paratuberculosis, diagnostic methods, control measures

kb

4.025