Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Serologische und epidemiologische Untersuchungen zur Salmonellendynamik in Schweinebeständen für die Optimierung des Salmonellenmonitorings beim Schwein

Bode, Kerstin

In this study the in-depth analysis of the reasons for an extreme high Salmonella load of a high-health and well-managed pork production system and the measures that were taken to reduce the prevalence of Salmonella are described. The investigations took place in a closed swine production system consisting of a breeding herd, a nursery and three connected finishing herds which have been in the QS category III for a long time. The first phase of the study was to identify the Salmonella infection sources. From 42 sows blood was drawn in late gestation, colostrum was taken and three piglets per sow were earmarked. At various points in time (7th day, 20th day, flat deck) blood samples of these sentinel pigs were collected. 72 of the earmarked pigs were evenly supplied into the three finishing herds and were followed until slaughter (some more blood samplings in the growing phase, in the middle and end of the finishing phase and at slaughter). All together, 751 serological samples were investigated for Salmonella antibodies. Simultaneously, 538 diverse bacteriological samples such as faeces, environmental samples and slaughter samples (tonsils, Ln. mandibularis, Lnn. iliaci) were cultivated for Salmonella. From the results of these in-depth investigations the following conclusions of the Salmonella situation in the investigated production system could be drawn: -          The breeding herd was not Salmonella free, but showed only a low Salmonella load. -          The colostrum of Salmonella antibody positive sows was always seropositive. -          The piglets from Salmonella antibody positive sows had quite high contents of maternal antibodies which, however, were already gone in nearly all piglets at weaning. -          In the nursery the Salmonella load raised only slightly. -          In the finishing phase, a steep increase of the Salmonella infection was observed (the seroprevalence of finishing herd 1 was 20 %, of finishing herd 2 was 95 % and of finishing herd 3 was 94 %). After the first phase of the study, high bacteriological Salmonella rates of the finishing herds 1, 2 and 3 were seen in faeces (56,3 %; 25,0 %; 15,6 %) and in environmental samples (31,1 %; 7,5 %; 5,0 %). The following measures for reducing Salmonella were implemented: -          Intensifying of cleaning and disinfection of floors, walls, feed dispensers, drinkers and other areas accessible to pigs; -          Additional disinfection of floors and walls of areas with rare pig contact (anterooms, transport vehicles, alleys for pig movement, devices for moving pigs etc.); -          Cleaning and disinfection of areas that are not regularly included in cleaning and disinfection (fans, scales, loading and unloading ramps, ceilings); -          Optimising animal and people movement targeting Salmonella reduction; -          Anterooms with an improved strict separation between normal and farm clothes and -boots; -          Installing boots and disinfection mats or tubs inside of each pig barn; -          Increasing awareness of crossing walkways between barns and pens; -          Disinfection of well water with chlorine dioxide; -          Switch to municipal water supply instead of well water; -          Rough grinding of grain components (> 50 % of the particles > 1 mm); -          Increase the amount of barley in the ration (> 35 %) and -          Addition of 0.6 till 1.2 % potassium diformate. In the second phase of the study, the success of the taken measures to reduce the Salmonella load was controlled. 60 randomly chosen and earmarked weaners were divided into the same three finishing barns from phase 1 and blood samples were collected at five points in time (flat deck, growing, middle of finishing, end of finishing, slaughter). All together, 368 serological samples and 556 bacteriological samples (faeces, environmental and slaughter samples) were investigated for Salmonella. The results of phase 2 showed that farm specific measures were suitable to reduce the infection load and the environmental contamination in this Salmonella contaminated pork production system. A permanent success is only possible by consequent repetition of the farm specific measures. Most likely, in finishing herd 3 a non-planned construction in the barn without biosecurity measures and a transfer of cattle and pig slurry to the deep pit of the study barn led to a severe Salmonella recontamination. For the reduction of Salmonella, all activities and working procedures on the farm have to be taken into consideration. The most striking result, however, is that even the most accurate traditional cleaning and disinfection, if only targeted against pig-adopted micro-organisms, do not reduce the Salmonella contamination of those areas of the barn that are not included in the traditional cleaning and disinfection procedures. As most frequent Salmonella reservoirs in this pork production system were areas identified which are not regularly included in cleaning, such as fans and the area beneath the fans after drying if dust fell down, boots, ante-rooms, alleys for moving pigs and hallways, devices for moving pigs, loading and unloading ramps and transport vehicles. Moreover, Salmonella was detected in feed dispensers, drinkers and in pens after cleaning and disinfection, underlying the fact that any seemingly accurate cleaning and disinfection procedure leaves room for improvement. Apart from including “new” areas into the cleaning and disinfection process, it is most important to make sure that the disinfection is done properly. The results obtained in finishing herd 3 underline that all described measures have to be taken complementarily and simultaneously. Individual measures such as acidification of feed or the rough grinding of the feed, if taken alone, are not sufficient as shown by finishing herd 3, since in this herd the same dietary measures that were also taken in finishing herds 1 and 2 did not lead to the remarkable reduction of the Salmonella load as in herds 1 and 2.

In dieser Arbeit wurde eine umfassende Analyse zu den Gründen für eine extrem hohe Salmonellenbelastung eines Schweineproduktionssystems vorgenommen, obwohl ein hoher Hygiene- und Leistungsstatus sowie ein sehr gutes Management vorlagen. Zudem wurden Maßnahmen aufgezeigt, die zur Salmonellenreduzierung ergriffen worden sind. Die Untersuchungen erfolgten in einem Schweineproduktionssystem aus Ferkelerzeugung und -aufzucht mit drei angeschlossenen Mastbetrieben, die seit langem in die QS-Kategorie III eingestuft waren. In der ersten Verlaufsuntersuchung stand die Identifizierung von Salmonelleneintragsquellen im Vordergrund. Dazu wurde von 42 Sauen in der Hochträchtigkeit eine Blutprobe entnommen, Kolostrum gewonnen und je drei ihrer Ferkel markiert. Zu verschiedenen Zeitpunkten (7. Lebenstag, 20. Lebenstag, Flatdeck) fanden Blutprobenentnahmen bei diesen markierten Ferkeln statt, von denen anschließend 72 Tiere auf die drei Mastbestände aufgeteilt und bis zur Schlachtung verfolgt wurden (weitere Blutprobenentnahmen in der Vormast, Mittelmast, Endmast, Schlachtung). Insgesamt wurden 751 Proben serologisch auf Salmonellenantikörper und parallel dazu Kot- und Umgebungsproben sowie Schlachtproben (Tonsille, Ln. mandibularis und Lnn. iliaci) bakteriologisch auf Salmonellen untersucht (538 Proben). Anhand der Ergebnisse dieser intensiven Untersuchungen wurden folgende Schlussfolgerungen zur Salmonellensituation im untersuchten Produktionssystem gezogen: -          Der Sauenbestand war nicht salmonellenfrei, aber nur gering belastet. -          Salmonellenantikörperpositive Sauen hatten ein seropositives Kolostrum. -          Die Ferkel von salmonellenantikörperpositiven Sauen wiesen relativ hohe maternale Antikörperkonzentrationen auf, die aber zum Absetzzeitpunkt bei nahezu allen Ferkeln bereits nicht mehr vorhanden waren. -          In der Ferkelaufzucht nahm der Salmonellendruck leicht zu. -          In der Mast stieg die Salmonelleninfektion steil an. Die Seroprävalenz im Mastbestand 1 betrug 20 %, im Mastbestand 2 lag sie bei 95 % und im Mastbestand 3 bei 94 %. Nach der ersten Verlaufsuntersuchung ergaben sich in den Mastbetrieben 1, 2 und 3 hohe bakteriologische Salmonellennachweisraten sowohl in den Kotproben (56,3 %; 25,0 %; 15,6 %) als auch in den Umgebungsproben (31,1 %; 7,5 %; 5,0 %). Daraufhin wurden folgende Salmonellen reduzierende Maßnahmen ergriffen und konsequent umgesetzt: -          Intensivierung der Reinigung und Desinfektion von Böden, Wänden, Futterausfallrohren, Tränkenippeln usw. und anderen Schweinekontaktbereichen in den Ställen; -          Zusätzliche Desinfektion von Böden und Wänden in Bereichen mit sporadischem Schweinekontakt (Vorraum, Viehanhänger, Treibwege, Treibbretter etc.); -          Reinigung und Desinfektion von Bereichen, die bisher nicht regelmäßig in die Reinigung und Desinfektion eingeschlossen wurden (Lüfter, Tierwaage, Verladerampen, Decken); -          Optimierung von Tier- und Personenverkehr hinsichtlich der Salmonellenübertragung; -          Vorräume mit einer verbesserten strikten und sichtbaren Trennung zwischen Straßen- und Stallkleidung sowie –stiefeln; -          Separate Stiefel und Desinfektionswannen in jedem Schweine haltenden Gebäude; -          Stärkeres Bewusstsein für sich kreuzende Wege zwischen den Ställen und den Tierbuchten; -          Desinfektion des Brunnenwassers mit Chlordioxid; -          Wechsel von Brunnenwasser auf Stadtwasser; -          Grobe Vermahlung der Getreidekomponenten (> 50 % der Partikel > 1 mm); -          Gesteigerter Gerstenanteil (> 35 %) und -          Zusatz von 0,6 bis 1,2 % Kaliumdiformiat. In der zweiten Verlaufsuntersuchung wurde der Erfolg der ergriffenen Salmonellen reduzierenden Maßnahmen kontrolliert. Dazu wurden 60 zufällig ausgewählte und markierte Flatdeckferkel auf die gleichen drei Mastabteile aus dem ersten Durchgang aufgeteilt und Blutprobenentnahmen zu fünf Zeitpunkten (Flatdeck, Vormast, Mittelmast, Endmast, Schlachtung) durchgeführt. Insgesamt wurden 368 Proben serologisch und 556 Kot-, Umgebungs- und Schlachtproben bakteriologisch auf Salmonellen untersucht. Die Auswertung der zweiten Verlaufsuntersuchung ergab, dass die bestandsspezifischen Maßnahmen dazu geeignet waren, den Infektionsdruck und die Umgebungskontamination im salmonellenbelasteten Schweineproduktionssystem drastisch zu reduzieren. Ein dauerhafter Erfolg kann sich nur bei konsequenter Wiederholung der betriebsspezifischen Maßnahmen einstellen. Im Fall des Mastbestandes 3 führte vermutlich ein nicht geplanter Stallumbau ohne Biosecurity-Maßnahmen und ein Verbringen von Rinder- und Schweinegülle in die Güllegrube unterhalb des Versuchsstalls zu einem schwerwiegenden Salmonellenwiedereintrag. Daher sollten zur Salmonellenreduzierung auch stets die Aktivitäten und Arbeitsabläufe auf dem Hof hinterfragt werden. Die entscheidende Erkenntnis, die aus den beschriebenen Untersuchungen gewonnen wurde, ist, dass selbst eine akribisch durchgeführte Reinigung und Desinfektion nach dem traditionellen Reinigungs- und Desinfektionsverständnis in Schweinebeständen, die nur auf schweineadaptierte Erreger abzielt, unweigerlich übrig bleibende Salmonellenreservoire nicht zuverlässig beseitigen. Als häufigste Salmonellenreservoire in der untersuchten Produktionskette wurden Bereiche identifiziert, die nicht regelmäßig in die Reinigung miteinbezogen werden, wie z. B. Lüfter und der von diesen herunterfallende Schmutz, Stiefel, Vorräume, Treibwege und Stallgänge, Treibbretter, Verladerampen und Viehanhänger. Des Weiteren wurden in Breiautomaten, an Nippeltränken und in Tierbuchten nach Reinigung und Desinfektion des Stalls Salmonellen nachgewiesen, was den eindeutigen Schluss zulässt, dass trotz augenscheinlich guter Reinigung und Desinfektion des Stalls eine weitere Optimierung der Reinigung und Desinfektion erforderlich ist. Neben der Einbeziehung selten gereinigter Stallbereiche und Geräte ist auch die Überprüfung und Optimierung der Desinfektionsmittelmenge und der Desinfektionsmittelausbringung wichtig. Die Ergebnisse in Mastbestand 3 belegen, dass alle beschriebenen Maßnahmen im Komplex angewendet werden müssen, und Einzelmaßnahmen, wie z. B. der Zusatz von Säuren zum Futter oder die grobe Vermahlung des Futters, allein nicht ausreichend wirksam sind, da im Mastbestand 3 trotz der gleichen diätetischen Maßnahmen wie in den Mastbeständen 1 und 2 die Mängel im Management und bei der Reinigung und Desinfektion zu einer viel geringeren Reduktion der Salmonellenbelastung als in den beiden anderen Mastbeständen geführt haben.

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Bode, Kerstin: Serologische und epidemiologische Untersuchungen zur Salmonellendynamik in Schweinebeständen für die Optimierung des Salmonellenmonitorings beim Schwein. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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