Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Experimentelle Untersuchungen zum Verlauf von Infektionen mit Salmonella enteritidis und Salmonella typhimurium bei der kommerziell genutzten Pekingente (Anas platyrhynchos)

Oellrich, Wiebke

In literature, the Salmonella infection of the duck, in contrast to that of the chicken, only is a rare subject of discussion. However, well-founded knowledge about the course of infection inside of the duck is indispensable within the scope of development and examination of potential Salmonella vaccines. This study describes the route of infection with Salmonella (S.) Enteritidis and S. Typhimurium within the Pekin duck under experimental conditions. During the studies, particular regard was paid to parameters like infective dose, age of the animals, organ preference, excretion duration and quantity.   In this respect, the five strains of S. Enteritidis tested were found to show great variety in their function as virulence markers in terms of their colonisation of the caecum, whereas five strains of S. Typhimurium were rather uniform. As infection was detected more frequently in Caecum, liver and spleen than in lung, heart, gall bladder and brain, the three organs mentioned first, were chosen for the evaluation of Salmonella infections.   Different groups of ducks aged 5, 8, 15, 22, and 43 days were each infected during the experiment by oral application of a selected strain of S. Enteritidis or S. Typhimurium. The infective dose was 1 x 106 CFU/animal. In addition to this, caecum, liver and spleen of five animals from each group were examined qualitatively for salmonella after 3, 5, 7, 14, 21 days, and in some cases, also after 28 days of infection. Caecum and liver were also examined quantitatively for Salmonella. Both experiments were repeated identically except that a higher infective dose (1 x 109 CFU/animal) was administered to ducks being 15 days old or older.   There was a significantly higher frequency of detection and of the amounts of Salmonella isolated in younger ducks infected on the 5th and 8th day of life than in both of the oldest groups infected on day of life 22 and 43. The group infected on day 15 was normally positioned in between the others. This was the case regardless of whether the infection was caused by S. Enteritidis or S. Typhimurium.   After infection with S. Enteritidis the maximum frequency of detection was mostly reached in all organs on the 5th day p.i. After that time, there was a continuous decrease in salmonella infections, so that no S. Enteritidis, at all, could be isolated from liver and spleen 28 days p.i. At that time this strain was only detected in very few samples from the caecum.   Infection with S. Typhimurium reached its maximum 5 days p.i. within the caecum and 7 days p.i. within liver and spleen. This strain was also isolated 28 days after infection, primarily in organs from younger animals.   S. Enteritidis could be isolated with a maximum rate of 70 % from liver and 50 % from spleen. For S. Typhimurium the maximum rate was 90 % from liver and 70 % from spleen. These differences were confirmed by bacterial count, which was nearly twice as high for S. Typhimurium as for S. Enteritidis. When summarizing all results, both Salmonella strains were found most frequently within the caecum, whereas the rate of isolation was significantly lower from liver and, once more, the isolation rate from spleen was significantly lower than that from liver. At the same time, S. Enteritidis was isolated from caecum, liver and spleen significantly less frequently than S. Typhimurium which may indicate that S. Typhimurium invades extra-intestinal organs more intensely and is thus more pathogenic for the duck than S. Enteritidis.   For an experimental infection model, a dose of 106 CFU was found to be sufficient for ducks with less than two weeks of age, whereas a dose of 109 CFU is preferable for older animals. To evaluate the protective effect of any substances or vaccinations, the count of isolatable bacteria on day 5 after infection seems to be an adequate parameter for testing its effectiveness. Caecum, liver and spleen are the most appropriate organs for study. As the frequency of detection is higher in young animals, they are preferable for control purposes, and this should lead to more highly differentiated results.

Die Salmonelleninfektion der Ente wird im Gegensatz zum Huhn in der Literatur nur wenig thematisiert. Fundierte Kenntnisse über den Infektionsverlauf in der Ente sind jedoch im Rahmen der Entwicklung und Prüfung potentieller Salmonella-Impfstoffe unabdingbar. Diese Arbeit beschreibt den Infektionsverlauf von Salmonella (S.) Enteritidis und S. Typhimurium in der Pekingente unter experimentellen Beding­ungen. Die Untersuchungen berücksichtigen insbesondere die Parameter Erreger­dosis, Alter der Tiere, Organpräferenz, Ausscheidungsdauer und –rate.   Fünf zur Verfügung stehende S. Enteritidis-Stämme verhielten sich sehr unter­schiedlich bezogen auf die Besiedlung des Caecums und das Invasionsvermögen innerer Organe als Virulenzkriterien, während fünf S. Typhimurium-Stämme eher ein­heitlich waren. Als Organe für die Beurteilung einer Salmonellen-Infektion erwiesen sich Caecum, Leber und Milz wegen hoher Nachweisraten als gut geeignet im Ver­gleich zu Lunge, Herz, Gallenblase und Gehirn.   Enten im Alter von 5, 8, 15, 22 und 43 Tagen wurden mit je einem ausgewählten S. Enteritidis- oder S. Typhimurium-Stamm oral infiziert. Die Infektionsdosis betrug 1x106KbE/Tier. Nach 3, 5, 7, 14, 21 und bei einigen Gruppen auch nach 28 Tagen wurden von jeweils fünf Tieren Caecum, Leber und Milz qualitativ sowie Caecum und Leber zusätzlich quantitativ auf Salmonellen untersucht. Die Versuche wurden in identischer Weise wiederholt, mit der Ausnahme, dass Enten, die 15 Tage und älter waren, eine höhere Infektionsdosis mit 109KbE/Tier erhielten. Die Nachweishäufigkeit und die Anzahl der isolierten Salmonellen waren bei jüngeren Enten mit Infektion am 5. und 8. Lebenstag z. T. signifikant höher als bei den beiden ältesten Gruppen mit Infektion am 22. und 43. Lebenstag. Die Gruppe, die am 15. Lebenstag infiziert wurde, nahm in der Regel eine intermediäre Stellung ein. Dies war unabhängig davon, ob die Infektion mit S. Enteritidis oder S. Typhi­murium erfolgte.   Nach Infektion mit S. Enteritidis wurde das Maximum der Nachweisraten in allen Organen meist am 5. Tag p.i. erreicht; danach kam es zu einer kontinuierlichen Abnahme der Salmonellen, so dass der Erreger 28 Tage p.i. aus Leber und Milz überhaupt nicht und aus dem Caecum nur noch selten nachweisbar war.   Die Infektion mit S. Typhimurium erreichte ihr Maximum im Caecum am 5. Tag p.i. und in Leber und Milz am 7. Tag p.i. Der Erreger war auch 28 Tage p.i. noch häufig aus den untersuchten Organen, vor allem jüngerer Tiere, isolierbar.   Für S. Enteritidis ergaben sich maximale Isolierungsraten aus der Leber von 70 % und aus der Milz von 50 %. Für S. Typhimurium betrugen die entsprechenden Werte 90 % in der Leber und 70 % in der Milz. Diese Unterschiede wurden durch Bestimmung der Keimzahlen bestätigt, die für S. Typhimurium etwa doppelt so hoch lagen wie für S. Enteritidis. Unter Zusammenfassung aller Ergebnisse ergab sich für beide Salmonella-Stämme die höchste Isolierungsrate aus dem Caecum; sie war signifikant geringer aus der Leber und nochmals signifikant geringer aus der Milz. Gleichzeitig waren die Nachweisraten für S. Enteritidis aus Caecum, Leber und Milz jeweils signifikant geringer als die für S. Typhimurium, was andeutet, dass die Invasivität in Organe und damit die Pathogenität von S. Typhimurium für die Ente größer ist als von S. Enteritidis.   Für ein Infektionsmodell ergab sich, dass für Enten, die jünger als zwei Wochen sind, eine Infektionsdosis von 106 KbE ausreichend ist, während bei älteren Tieren eine Dosis von 109 KbE vorzuziehen ist. Für die Bewertung der Schutzwirkung einer Substanz oder Immunprophylaxe kann die Bestimmung der isolierbaren Keimzahlen am 5. Tag p.i. ein geeigneter Parameter für die Prüfung der Wirksamkeit sein. Als Organe sind in besonderer Weise Caecum, Leber und Milz für die Untersuchungen geeignet. Bezogen auf das Alter der Tiere zum Prüfzeitpunkt ist ein früher Zeitpunkt vorzuziehen, da aufgrund der höheren Nachweisraten eine bessere Diskriminierung der Ergebnisse möglich ist. 

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Oellrich, Wiebke: Experimentelle Untersuchungen zum Verlauf von Infektionen mit Salmonella enteritidis und Salmonella typhimurium bei der kommerziell genutzten Pekingente (Anas platyrhynchos). Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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