Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Charakterisierung aktueller PRRSV Isolate aus verschiedenen Regionen in Deutschland

Fiebig, Kerstin

Most of the German pig population is endemically infected with Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV). The infection causes severe reproductive disorders and respiratory distress, and thus leads to considerable economic losses. Two genotypes of PRRSV are known, the European (EU) and the North American (NA) genotype. An acknowledged way to successfully control PRRS is to achieve herd immunity by means of vaccination. Two modified live vaccines, based on an EU- or NA-genotype virus strain, respectivley, are currently licenced. Protection is most efficient using vaccine strains that are antigenically closely related to the field isolates. To use the most appropriate vaccine, knowledge of diversity among field isolates is crucial. The main antigen inducing neutralising antibodies is the glycoprotein GP5, which is coded by the ORF5. The sequences of this ORF are widley used to analyse the diversity of field isolates. The objective of this study was to examine the genetic diversity of current PRRSV isolates of ORF5 and ORF7 sequences over a defined period and in pre-selected herds. Specific data were analysed to describe distinct clusters in German isolates. PRRSV isolates were identified in 232 samples from 84 herds collected between December 2004 and March 2007. From 50 herds specific data were collected. From these farrow-to-finish and breeding farms 35 were chosen for a second sampling. The analysis of the data can be summarized as follows: the clinical signs mainly appeared in autumn and winter. Between 2004 and 2005 respiratory symptoms could were recorded in almost all herds, whereas reproductive symptoms were reported in 11 herds. In the second sampling reproductive symptoms were observed in three herds only. In 14 herds the vaccination of sows and in 11 herds piglets’ vaccination was replaced. In 2006 / 2007 about 60 % of the herds used the attenuated EU-vaccine Porcilis®PRRS. During the first study in 2004 / 2005 EU-field-isolates were detected in 71 % of the herds, in 2006 / 2007 EU-field-isolates were isolated in only 25 %. In 18 herds no virus was found anymore. Phylogenetic analysis of the sequence data led to a grouping into the genotypes EU and NA. The EU-type-isolates showed identities between 83.4 and 100 % in the ORF5 and they formed different clusters. In contrast the NA-type-isolates were all in the cluster of the reference strain VR-2332 with the exeption of the isolates from herd H-16-2. These isolates had an identity of 96.7 % to the NA vaccine strain. The clusters were supported by phylogenetic analysis of the ORF7. The NA attenuated live vaccine strain was found in herds following a former vaccination, but also in herds which had replaced their vaccine more than one year before sampling. The EU attenuated live vaccine strain was exclusively found after vaccination. It has been shown that live attenuated vaccines persist, replicate and were excreated over month. They coexist together with other PRRSV isolates at the same time within the same host. Together with European isolates within the EU-genotype clustering of the German PRRSV isolates was confirmed but it showed to be geographically skewed.

Das Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) ist eine in der deutschen Schweinepopulation verbreitete Virusinfektion, die zu schwerwiegenden und verlustreichen Reproduktionsstörungen und Atemwegserkrankungen führen kann. Als Voraussetzung für eine erfolgreiche Kontrolle des PRRS wird derzeit eine Bestandsimmunität angesehen, die am zuverlässigsten durch eine Impfung zu erreichen ist. Vorraussetzung für die Wirksamkeit der Impfstoffe ist, dass sie gegen die zirkulierenden Feldisolate eine ausreichende Immunität induzieren. Für den Einsatz von Vakkzinen gegen das PRRSV sind Kenntnisse zur genetischen und antigenen Variabilität der Isolate notwendig. Grundsätzlich werden zwei Genotypen des PRRSV unterschieden. Dabei handelt es sich um den ursprünglich nur in Europa zirkulierenden EU-Typ, sowie den in Nord-Amerika und Asien verbreiteten NA-Typ. Es sind zwei modifizierte Lebendvakzinen in Deutschland zugelassen. Eine basiert auf einem Stamm des EU-Genotyps, die andere auf einem Stamm des NA-Genotyps. Die genetische Variabilität bzw. Diversität könnte die Wirksamkeit der in Europa verwendeten Impfstoffe beeinflussen. Neutralisierende Antikörper werden v.a. gegen das Hauptantigen GP5 gebildet, welches für das ORF5 kodiert. Für phylogenetische Analysen werden hauptsächlich die Sequenzen des ORF5 verwendet. Ziel dieser Arbeit war die genetische Diversität aktueller PRRSV-Isolate im ORF5 und teilweise im ORF7 innerhalb eines bestimmten Zeitraumes in ausgewählten Herden zu untersuchen und herdenspezifische Daten zu erfassen. Weiterhin sollte geklärt werden, ob deutsche Isolate ein Clustering erkennen lassen. Zwischen Dezember 2004 und März 2007 wurden in 232 Proben aus 84 deutschen Herden PRRSV-Isolate nachgewiesen. Von 50 Herden konnten herdenspezifische Daten ermittelt werden. Aus diesen wurden 35 Kombi- bzw. Zuchtbestände für eine erneute Beprobung ausgewählt. Die Auswertung der Daten lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: Die klinische Symptomatik trat vorrangig in den Herbst- und Wintermonaten auf. Zwischen 2004 bis 2005 traten in nahezu allen Beständen respiratorische Symptome auf, während reproduktive Symptome nur in 11 Herden nachgewiesen wurden. Zwischen 2006 bis 2007 wurden lediglich in drei Herden typische reproduktive Symptome registriert. In den Herden, in denen ein Impfstoff eingesetzt wurde, wurde im Verlauf der Untersuchungen die Impfung der Sauen in 14 Herden, und die Impfung der Ferkel in 11 Herden geändert. Im Zeitraum 2006 / 2007 wurde in 60 % der untersuchten Herden der attenuierte EU‑Impfstamm Porcilis®PRRS eingesetzt. Während bei der ersten Probennahme in 71 % EU-Wildtyp-Isolate nachgewiesen wurden, konnte 2006 / 2007 in den erneut untersuchten Herden nur noch in 25 % der Bestände ein EU‑Wildtyp isoliert werden. In 18 Herden wurde kein Virus mehr nachgewiesen. Die mit den Sequenzdaten durchgeführten phylogenetischen Analysen im ORF5 ergaben eine Zuordnung der Isolate zu den beiden Genotypen NA und EU. Die EU‑Typ-Isolate waren im ORF5 mit 83,4 bis 100 % Nukleotididentität sehr variabel und bildeten unterschiedliche Cluster. Dagegen ließen sich die NA-Typ-Isolate mit Ausnahme der Isolate einer Herde nur dem Referenzstamm-Cluster zuordnen. Die Isolate dieser einen Herde bildeten ein eigenes Cluster mit nur noch 96,7 % Identität zum NA-Impfstamm. Die phylogenetische Analyse des ORF7 bestätigte das Clustering im ORF5. Der NA‑Impfstamm wurde in Zusammenhang mit einer Impfung aber auch in Herden nachgewiesen, in denen die Impfung vor mehr als einem Jahr eingestellt worden war. Der EU‑Impfstamm wurde dagegen nur direkt nach Impfungen nachgewiesen. Es hat sich gezeigt, dass Lebendimpfstoffe persistieren und weiter replizieren können sowie zusammen mit anderen PRRSV‑Isolaten in ein und demselben Tier existieren. Im Vergleich sämtlicher europäischer PRRSV‑Isolate innerhalb des EU-Genotyps konnte das Clustering bestätigt werden. Die deutschen Isolate finden sich dabei haupsächlich in Clustern mit Isolaten aus Spanien, Großbritannien und den Niederlanden wieder.

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Fiebig, Kerstin: Charakterisierung aktueller PRRSV Isolate aus verschiedenen Regionen in Deutschland. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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