Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Vorkommen von Salmonella spp., Campylobacter spp. und Yersinia enterocolitica und zur Dynamik der Salmonelleninfektion in Schweinemastbetrieben

Nathues, Christina

Campylobacter spp. Yersinia enterocolitica and Salmonella spp. represent the most common bacterial causes of food-borne intestinal disease in humans in Europe. Pigs are a reservoir of all three agents, with pork being the meat species with the highest per-capita consumption in the EU. Therefore the aim of this study was to assess ‑ in two sub-projects ‑ the occurrence of the three pathogens in fattening pig herds. Thus it was expected to gain more detailed knowledge concerning transmission routes and (common) risk factors of the three zoonotic agents that might lead to a more efficient control of these pathogens on the pre-harvest level.   In a cross-sectional study 50 fattening pig herds, located in Lower-Saxony, were investigated for the presence of the three pathogens, half of them being categorized in QS Salmonella category I and category III respectively, Therefore a survey on speci-fic management factors of the farms via questionnaire was carried out, supplemented by the collection and cultural examination of faecal and environmental samples and samples of pests. This was followed by a statistical analysis of the occurrence of the pathogens in the animals and their environment, for each alone and also for all three together, on sample as well as herd level. Additionally, a risk factor analysis of certain management factors, based on the culturally assessed pathogens status of each farm, was performed.   Furthermore, a longitudinal study was conducted in twelve fattening pigs herds in Salmonella category III over the course of one up to three fattening periods. The samplings of faeces, environment and pests took place at regular intervals of four weeks, starting before the housing in of the piglets until the end of the fattening period. The analysis of the dynamics of Salmonella infections in fattening periods, in the course of time as well as in its spatial expansion, was done on species level and additionally on the level of the results of a molecular fingerprinting (clone level).   In the cross-sectional study it could be shown that apart from Salmonella (S.) spp. also Campylobacter (C.) spp. and Y. enterocolitica were found frequently in the pig’s environment. C. spp. were detected in 33% of all samples taken from the direct environment of the pigs (pen walls, nipple drinkers etc.), almost as much as from faeces. From 8% of these samples Y. enterocolitica were isolated. Even at locations without or with only sporadic animal contact (indirect environment) both pathogens were detected: C. spp. from 10% of the farmer’s boots and 12% of the passage ways, Y. enterocolitica on 4% of guide boards and passage ways. Both were also found in flies / rodents. This indicates that the importance of the pig’s environment might have been underestimated until present. Salmonella spp. were detected less frequently than the other pathogens with the exception of the indirect environment where it was quite as frequent as C. spp. Campylobacter spp. as well as Y. enterocolitica were isolated more often in farms of Salmonella category I than category III (C. spp. 88% vs. 72%, Y. enterocolitica 76% vs. 20%). Furthermore there couldn’t be characterized any common risk factor for all the three agents, leaving the question whether the implementation of one single control strategy for all three bacteria on farm level might be possible unresolved. Salmonella spp. were found only slightly more often in category I herds than category III herds (36% vs. 28% positive herds). This indicated that from the QS Salmonella category one cannot always conclude directly on the actual bacterial load of the herd.   In the longitudinal study Salmonella spp. were detected culturally in eight out of twelve farms, the overall detection rate was 8.6%. The sample type offering the highest proportion of positive samples (30%) was the piglet’s faeces before housing them in. Here, in nine out of 23 examined fattening periods the pathogen was detected. This leads to the assumption that S. spp. were brought into the farm most often via the piglets themselves. In seven fattening periods the agent was detected already in the empty cleaned and disinfected compartment. Besides, there were no statistical differences in the proportions of positive samples from the empty compartment and during the fattening period (8% vs. 10%). This shows that the cleaning an disinfection of the compartment, carried out on the farms, did not lead to a considerable reduction of the Salmonella load in the unit and could not prevent the transmission of the pathogen from one to the following fattening period. The indirect environment was the group of locations second most frequently positive (11% of these samples), suggesting its high importance as a permanent reservoir of Salmonella. With the help of the molecular fingerprinting all isolates could be assigned to one of 20 different clonal lineages. Almost all different clonal lineages were present in more than one fattening period within each farm, indicating their long term presence in the herd. The highest diversity of clones was found in the indirect environment; nearly all of the 20 clonal lineages were detected here. Besides, by revealing the presence of some identical clonal lineages in different herds, the transmission routes of Salmonella spp. between the farms could be traced back (piglets in one, rodents in two cases), suggesting a high potential of a molecular fingerprinting of the isolates as a valuable tool in epidemiological investigations.

Campylobacter spp., Yersinia enterocolitica und Salmonella spp. repräsentieren die drei häufigsten bakteriellen Ursachen lebensmittelassoziierter Enteritiden beim Menschen. Alle drei Zoonoseerreger kommen beim Schwein vor, dessen Fleisch der höchste Pro-Kopf Konsum in der gesamten Europäischen Union beigemessen wird. Daher war das Ziel dieser Arbeit, in zwei Teilprojekten das Vorkommen der drei Pathogene in der Schweinemast genauer zu untersuchen. Dadurch wurden neue Erkenntnisse zu Übertragungswegen und (gemeinsamen) Risikofaktoren der Erreger erwartet, die zu einer besseren Bekämpfung der Pathogene im Bestand führen sollen.   Im Rahmen einer Querschnittsuntersuchung wurden 50 niedersächsische Schweinemastbetriebe, je zur Hälfte in QS-Salmonellen-Kategorie I und III, auf das Vorkommen der drei Erreger untersucht. Dazu wurden eine Befragung zu Betriebsfaktoren durchgeführt und Sammelkotproben, Umgebungsproben sowie Proben von Schädlingen entnommen und kulturell untersucht. Anhand dessen wurden das Vorkommen aller Erreger im Tier und an den verschiedenen Lokalisationen und ihr gemeinsames Auftreten auf Proben- und Betriebsebene ‑ auch differenziert nach Kategorie ‑ analysiert. Zudem wurden betriebliche Faktoren im Hinblick auf einen möglichen Einfluss auf den in der kulturellen Untersuchung ermittelten Herdenstatus untersucht.   In einer Verlaufsuntersuchung wurden zwölf Mastbetriebe der QS-Salmonellen-Kategorie III über einen bis drei Mastdurchgänge regelmäßig auf Salmonella spp. untersucht. Die Probenentnahmen von Sammelkot, Umgebung und Schädlingen fanden regelmäßig im vierwöchigen Rhythmus, beginnend kurz vor Einstallung der Ferkel bis zum Ende des Mastdurchgangs, statt. Die Auswertung der zeitlichen und räumlichen Entwicklung der Salmonelleninfektion im Mastverlauf erfolgte zum einen auf Speziesebene, zum anderen anhand einer auf einer komplexen Feintypisierung basierenden Einteilung der Salmonellen in klonale Linien.   In der Querschnittsuntersuchung konnte gezeigt werden, dass neben Salmonella (S.) spp. auch Campylobacter (C.) spp. und Y. enterocolitica häufig in der Tierumgebung vorkommen. So wurden in insgesamt 33 % aller Proben aus der direkten Tierumgebung (Buchtenwände, Tränken etc.) Campylobacter spp. nachgewiesen, fast ebenso häufig wie im Sammelkot selbst. In 8 % dieser Umgebungsproben waren Y. enterocolitica nachweisbar. Auch an Lokalisationen ohne oder mit nur sporadischem Tierkontakt (tierferne Umgebung) wurden beide Erreger nachgewiesen: So wurden C. spp. von knapp 10 % aller Stiefel und 12 % aller Abteilgänge nachgewiesen, Y. enterocolitica von je 4 % aller Treibbretter und Zentralgänge isoliert, Beide Erreger wurden auch in Fliegen bzw. Nagerkot nachgewiesen. Dies ist ein Hinweis, dass die Rolle der Tierumgebung bei der Übertragung dieser Erreger bisher möglicherweise unterschätzt wurde. Salmonella spp. wurden seltener als die anderen Pathogene nachgewiesen, nur in der tierfernen Umgebung ähnlich häufig wie C. spp. Sowohl Campylobacter spp. als auch Y. enterocolitica traten häufiger in Betrieben der Kategorie I als in Kategorie III auf (C. spp.: 88 % zu 72 %, Y. enterocolitica: 76 % zu 20 %). Des Weiteren konnten keine gemeinsamen Risikofaktoren für alle drei Erreger charakterisiert werden, so dass es auch weiterhin unklar ist, ob identischen Bekämpfungsstrategien für alle drei Erreger im Bestand möglich sein werden. Salmonella spp. traten nur wenig öfter in Betrieben der Kategorie III als denen Kategorie I auf (36 % der Betriebe zu 28 % der Betriebe), so dass die Salmonellen-Kategorisierung nicht in jedem Fall Rückschlüsse auf die momentan aktuelle Belastung eines Betriebs mit Salmonellen zulässt.   In der Verlaufsuntersuchung wurden bei acht der zwölf Kategorie-III-Betriebe kulturell Salmonellen nachgewiesen, der Anteil positiver Proben betrug insgesamt 8,6 %. Die mit 30 % am häufigsten positive Probenart war der Kot der Ferkel vor Anlieferung, Bei neun von 23 Durchgängen wurden hier Salmonella spp. nachgewiesen. Somit erfolgte der Neueintrag von Salmonellen in die Mast am häufigsten mit den Ferkeln. Bei sieben Durchgängen konnte der Erreger bereits im leeren, gereinigten und desinfizierten Abteil detektiert werden. Zudem unterschieden sich die Anteile positiver Proben aus dem leeren und dem belegten Abteil kaum (8 % zu 10 %). Dies zeigte, dass die in den Betrieben durchgeführte Reinigung und Desinfektion nicht zu einer Minderung der Salmonella-Belastung beitrug und so zu einer Übertragung des Erregers von einer zur nächsten Mastgruppe führte. Die tierferne Umgebung war die am zweithäufigsten positive Lokalisationsgruppe (11 % positive Proben). Dies weist auf ihre wichtige Bedeutung als permanentes Erregerreservoir hin. Anhand der komplexen Feintypisierung konnten alle Salmonellenfunde einer von 20 klonalen Linien (Klone) zugeordnet werden. Die Mehrheit der Klone trat in mehreren Mastdurchgängen eines Betriebs auf, was auf eine länger andauernde Persistenz im Bestand hindeutet. Die höchste Klondiversität fand sich in der tierfernen Umgebung, fast alle klonalen Linien wurden dort nachgewiesen. Zudem konnten anhand einiger in mehreren Betrieben aufgetretener Klone mögliche Übertragungswege zwischen den Beständen, zweimal durch Nager, einmal durch zugekaufte Ferkel rekonstruiert werden, wodurch das Potential einer Erreger-Feintypisierung für epidemiologische Untersuchungen unterstrichen wird.

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Nathues, Christina: Untersuchungen zum Vorkommen von Salmonella spp., Campylobacter spp. und Yersinia enterocolitica und zur Dynamik der Salmonelleninfektion in Schweinemastbetrieben. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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