Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Botulismus bei Großkatzen

Garbe, Sibylle

A few deadly incidents in big cats caused by C. botulinum gave reason to develop two laboratory methods for further investigating botulism in these species.   A new ELISA protocol for the detection of specific Botulinum neurotoxin antibodies was developed. It uses protein A or G as secondary binding and detection agent. According to Stöbel et al. (2002) it is thus theoretically suitable for testing most of the mammal species without further adaption. In the present study it was validated for goats, cattle, lions, tigers, and leopards. Furthermore, a newly developed qPCR protocol enables the detection of C. botulinum type A, C, E and F using various clinical and environmental sample matrices, in particular faeces, soil and meat. Therefore ELISA and qPCR allow for the laboratory testing in clinical cases and can be used for screening studies in zoo and wild animal populations avoiding or reducing mouse bioassays, which are ethically questionable and consume resources.   A botulism outbreak in a zoo in Northern Germany in 2005 caused the death of two tigers (Panthera tigris tigris) and one lion (Panthera leo) in the course of four months. Clinical symptoms were comparable to those reported for botulism in horses. Toxins of the groups ABE and CD were detected in the organs of the deceased animals.   For the present study, various environmental samples were collected from the zoological garden over a time period of one year and a clinical trial regarding vaccination of four animals of the species lion (Panthera leo), tiger (Panthera tigris tigris) and leopard (Panthera pardus orientalis), respectively, was conducted. The serological status during the course of one year was documented by using the new ELISA method. The vaccination titres developed as expected. The obtained environmental samples were further analysed with the newly developed qPCR protocol. However, the source of the initial outbreak remained unclear. C. botulinum was detected in a few samples in the year following the outbreak especially in faeces of several species, but without appearance of new incidences.   The analysis of sera of 328 animals belonging to 23 species obtained from various sources allowed conclusions regarding the reliability of the new ELISA concerning the application to different species. Samples with known vaccination status lead to corresponding titres. Several animals were suspected to have been in contact with C. botulinum or exposition was ascertained by routine diagnostic. Some of those cli­nical samples showed increased titres. In a few cases of samples without known exposition status high titres were detected comparable to maximal titres after vaccination. This observation could not be related to the species, but rather to the individual animal.   Hence, both methods proved suitable for the detection of C. botulinum or specific Botulinum neurotoxin antibodies under various circumstances.

Anlässlich einiger durch C. botulinum verursachter Todesfälle unter Großkatzen wurden zwei Labormethoden entwickelt, um das Geschehen weiter aufklären zu können.   Ein neues ELISA-Protokoll wurde zum Nachweis spezifischer Antikörper gegen Botulinum-Neurotoxine entwickelt. Es verwendet Protein A oder G als sekundären Bindungspartner und Detektor. Laut STÖBEL et al. (2002) sind auf diese Weise theoretisch Untersuchungen bei den meisten Säugetierspezies ohne weitere Anpassungen möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde die Methode für die Tierarten Ziege, Rind, Löwe, Tiger und Leopard validiert. Weiterhin wurde eine neue qPCR-Methode für den Nachweis von C. botulinum Typ A, C, E und F aus den verschiedensten Umweltproben entwickelt, insbesondere aus Kot, Boden und Fleisch. Damit ermöglichen diese beiden Verfahren sowohl die Untersuchung eines klinischen Falls als auch wissenschaftliche Arbeiten im Zoo- und Wildtierbereich unter Vermeidung oder nur des gezielten Einsatzes des aufwändigen und ethisch bedenklichen Tierversuchs.   Bei einem Botulismusausbruch in einem norddeutschen Zoo verstarben im Jahr 2005 im Verlauf von vier Monaten zwei Bengaltiger (Panthera tigris tigris) und ein Löwe (Panthera leo) unter klinischen Symptomen, wie sie für Botulismus beim Pferd beschrieben werden. In den Organen der verstorbenen Tiere wurden Botulinum-Toxine der Gruppen ABE und CD nachgewiesen.   Für die vorliegende Arbeit wurden daraufhin über ein Jahr hinweg verschiedene Umweltproben aus dem Tierpark genommen und ein Impfversuch durchgeführt. Je vier Tiere der Tierarten Löwe (Panthera leo), Tiger (Panthera tigris tigris) und Leopard (Panthera pardus orientalis) wurden geimpft und ihr serologischer Status im Jahresverlauf mit Hilfe des in dieser Arbeit entwickelten ELISA dokumentiert. Die Impftiter verliefen erwartungsgemäß. Die Untersuchung der Umweltproben mittels der neu entwickelten qPCR ließ keine Rückschlüsse auf die Ursachen des Ausbruchs zu. C. botulinum konnte in einigen Proben aus dem Folgejahr nach dem Ausbruch nachgewiesen werden, insbesondere im Kot verschiedener Tierarten. Dennoch kam es zu keinen weiteren Neuerkrankungen.   Eine Untersuchung der Seren von 328 Tieren aus 23 Tierarten verschiedenster Herkunft ließ Rückschlüsse auf die Verlässlichkeit des neuen ELISA beim speziesübergreifenden Einsatz zu. Proben mit bekanntem Impfstatus führten in der Regel zu damit korrespondierenden Titern. Bei einer Anzahl von klinischen Proben bestand ein Verdacht auf Kontakt mit C. botulinum oder es war in der Routinediagnostik der Nachweis des Erregers erbracht worden. Hier konnten teilweise erhöhte Messwerte festgestellt werden. Einige Einzeltiere ohne nähere Informationen zum Expositionsstatus fielen durch sehr hohe, den maximalen Impftitern vergleichbare Titer auf.   Beide Methoden haben sich damit für den Nachweis von C. botulinum oder von spezifischen Antikörpern gegen Botulinum-Neurotoxine unter vielfältigen Bedingungen als geeignet erwiesen.

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Garbe, Sibylle: Botulismus bei Großkatzen. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule.

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