Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zu den möglichen Zusammenhängen zwischen Betriebsmanagement und der Resistenzsituation bakterieller Krankheitserreger aus Schweinebeständen in Nordwestdeutschland

Usling, Michaela

The use of antimicrobials in veterinary medicine has been and will be one of the most powerful tools of veterinarians to control bacterial animal diseases. It is well known that any use of antimicrobial substances leads to antimicrobial resistance. It is of utmost importance to minimise the development of antimicrobial resistance by prudent use of these substances. To be able to design intelligent strategies for the prudent use of antimicrobials, it is important to know the factors which lead to the development of antimicrobial resistance in bacteria isolated from food animals. The presented study investigated the susceptibility of E. coli, Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Pasteurella multocida, Bordetella bronchiseptica, Clostridium perfringens und Salmonella spp. isolated from pig herds in the North-West of Germany with different husbandry systems and management factors. The objective of the study was to identify the distribution of the most common bacterial isolates in the different organs per age group of pigs and to describe the resistance situation of bacteria isolated from pigs in the region of Gemany with the highest pig density. Based on the assumption that different husbandry systems and management factors lead to different patterns of the use of antimicrobials, we developed the hypothesis: differences in pig husbandry and management factors lead to differences in the resistance patterns. 776 isolates from 294 pig farms were tested. The bacteria were tested against 14 antimicrobials. The sampling period was 12 months (Aug.2004-2004). The sensitivity of the bacteria was determined using the microdilution broth method for measuring the minimal inhibitory concentration (MIC) according to the  NCCLS M31- A2. Fourteen antimicrobial substances representing 11 antimicrobial classes were included in the MIC tests. A questionnaire on the pig herds where the pigs for necropsy came from was filled in by the responsible veterinarian. The questionnaire asked for the type of production unit (breeding and/or grow-finish), number of animals in the herd, the number of origins for the supply animals into the finishing barn, and the prevailing disease patterns (e.g. diarrhoea, respiratory or reproductive). Statistical analyses (Fisher’s Exact Test, Chi-Quadrat Test) have been made to determine if any of the factors have an influence on the resistance patterns of the isolated and tested bacteria. As for the association of resistance patterns and husbandry and management criteria, only a few differences in the resistance of bacteria from different farms could be found, which is very little in consideration of the amount of calculations that have been made. None of the factors showed a clear influence on the antimicrobial resistance of bacteria from pig. Between the groups of the factors type of production unit and number of animals in the herd was no difference in resistance at all. Farms which have more than one origin for the supply of animals have in some cases higher levels of resistance than the farms with only one origin and vice versa. It was not possible to find clear tendencies. The disease group diarrhoe piglet and the diesease group diarrhoe finisher shows in comparison with the respiratory diesease groups higher resistance levels five times in total. This results include antimicrobial and bacteria combinations which are not used in for therapy. The distribution of the isolates in the different organs was corresponding to the expectations. Most of the E. coli and Clostridium perfringens were isolatet from piglets. In fattening pigs most of the salmonella isolates could be found. E. coli and Staphylokokken spp. were frequently isolated from sows.  The results of the susceptibilty testing give only an overview of the regional resistance situation. The Chi-Square Test and the Fisher´s Exact Test showed very few diffenrences in the resistance pattern. The hypothesis that differences in pig husbandry and management factors lead to differences in the resistance pattern cannot be confirmed. It is important to keep in mind, that in some of the groups the number of isolates was very little. Further studies, with more isolates are necessary to clarify the factors which have an influence on the resistance patterns. It would be helpful to know the quantity and the sort of antimicrobial that is used for therapy on the farm. Despite of the rejection of the hypothesis, the presented results contribute to a better understanding of the development of bacterial resistance in pig herds.

Antimikrobielle Wirkstoffe sind zur Therapie bakterieller Infektionskrankheiten in der Veterinärmedizin derzeit unverzichtbar. Daher ist es notwendig die Faktoren, die zur Selektion und Ausbreitung resistenter Bakterien im Tier führen, zu kennen. Ziel dieser Arbeit war es durch explorative Analysen, der in einem diagnostischen Labor angefallenen Ergebnisse eventuelle Zusammenhänge zwischen Betriebs- und Managementfaktoren und den Resistenzen bakterieller Krankheitserreger beim Schwein aufzuzeigen. Auf der Annahme, dass verschiedene Management- und Haltungsfaktoren verschiedene Strategien in der Annwendung von Antibiotika bedingen, basiert die Hypothese, dass verschiedenen Management- und Haltungsfaktoren zu Unterschieden in den Resistenzmutstern bakterieller Erreger führen. Zu diesem Zweck wurden 1 Jahr lang, von August 2003 bis August 2004, alle Probenmaterialien vom Schwein, die im Lebensmittel- und Veterinärlabor (LVL) eingesendet wurden, und bei denen ein Antibiogramm erstellt wurde, ausgewertet. Für den betreffenden Schweinebestand, aus dem die Probe stammt, wurde dann von den  betreuenden Tierärzten ein Fragebogen ausgefüllt. In diesem Fragebogen wurden unter anderem die Region, die Betriebsform, die Tierzahl, die Anzahl der Herkünfte aus denen zugekauft wird und das Hauptproblem in der entsprechenden Tiergruppe abgefragt.  Komplette Datensätze mit Resistenztest und betriebsspezifischen Informationen konnten für 776 Proben aus 294 Beständen erhoben werden. Diese Datensätze wurden in einer Access Datenbank gesammelt. Die in vitro- Empfindlichkeitsprüfung der isolierten bakteriellen Erreger erfolgte mittels Bestimmung der minimalen Hemmstoffkonzentration in der Mikrodilution. Im Labor wurde routinemäßig 26 verschiedenen Antibiotika getestet, hier wurden nur 14 ausgewählte Antibiotika, die als Stellvertreter ihrer Gruppe gelten können weiter untersucht. Ein Ziel war es dem praktisch tätigen Tierarzt eine Hilfe bei der ersten Einschätzung einer Erkrankungssituation zu geben. Hierzu wurden die Daten hinsichtlich des Vorkommens der Bakterien in den verschiedenen Organen und Altersgruppen ausgewertet. E. coli, Clostridien und Salmonellen wurden erwartungsgemäß hauptsächlich im Dünndarm und Kot nachgewiesen, wobei E. coli am zweithäufigsten im weiblichen Genital gefunden werden konnte. Pasteurellen und Bordetellen wurden ausschließlich  in der bronchioalveolären Lavageflüssigkeit, Lunge oder Nasentupfern nachgewiesen. Die Streptokokken waren in diesen Untersuchungsmaterialien auch am häufigsten vertreten, gefolgt von den Lokalisationen Gehirn und Gelenke. Staphylokokken wurden am häufigsten in der bronchioalveolären Lavageflüssigkeit, Lunge und Nasentupfern, sowie im weiblichen Genital gefunden. Betrachtet man die Verteilung der Bakterien über die Altersgruppen, fällt auf, dass E. coli mit Abstand in allen Gruppen am häufigsten auftritt. Bei den Ferkeln wurden die meisten Clostridien isoliert, bei den Mastschweinen der größte Teil der Salmonellen und bei den Sauen vergleichsweise viele Staphylokokken. Im Weiteren konnte ein Hinweis auf die allgemeine Resistenzsituation gegeben werden. Für den Einsatz bei E. coli-bedingten Erkrankungen zeigen sich Apramycin, Ceftiofur, Colistin, Enrofloxacin, Florfenicol und Gentamicin in-vitro als gut wirksam. Welche Formulierungen im Einzelfall anzuwenden sind, kann nur vom behandelnden Tierarzt eingeschätzt werden. Zur Behandlung von Streptokokken Infektionen bieten sich ß-Lactam Antibiotika an. Enrofloxacin und Florfenicol haben ebenfalls eine gute Wirksamkeit. Staphylokokken weisen geringe Resistenzraten gegenüber Amoxicillin, Ceftiofur, Enrofloxacin und Florfenicol auf. In dieser Studie zeigen Pasteurellen nur geringe Resistenzraten gegenüber Amoxicillin, Apramycin, Ceftiofur, Enrofloxacin, Erythromycin, Penicillin und Tilmicosin. Gegenüber Florfenicol und Gentamicin konnten gar keine Resistenzen nachgewiesen werden. Bordetellen sind zum größten Teil sensibel gegenüber Amoxicillin, Ceftiofur, Enrofloxacin, Florfenicol und Gentamicin. Clostridium perfringens zeigt sich in den meisten Fällen empfindlich gegenüber Penicillin, Amoxicillin, Ceftiofur und Florfenicol. Salmonellen weisen in dieser Untersuchung niedrige Resistenzraten gegenüber Apramycin, Ceftiofur, Colistin, Enrofloxacin und Gentamicin auf. Bei der Prüfung, ob betriebsspezifische Faktoren Einfluss auf die Resistenzsituation haben, konnten nur wenige statistisch signifikante Unterschiede festgestellt werden. E. coli aus Beständen, die nur aus einer Herkunft Ferkel zukaufen sind gegenüber Amoxicillin und die Kombination Trimethoprim/ Sulfonamid signifikant resistenter als E. coli, die aus Beständen isoliert wurden, die aus mehreren Herkünften zukaufen. In der Erkrankungsgruppe Ferkel zeigen sich die Staphylokokken, isoliert aus der Gruppe Durchfall und Ödemkrankheit, signifikant resistenter gegenüber Erythromycin, als die Staphylokokken, der anderen Gruppen. Die Streptokokken, die ebenfalls aus der Gruppe Durchfall und Ödemkrankheit stammen, weisen im Vergleich die höchste Resistenzrate gegenüber Tiamulin auf. In der Erkrankungsgruppe Mastschwein wurden drei signifikante Unterschiede deutlich. Die höchsten Resistenzraten weist in allen drei Fällen, die Gruppe der enteritischen Erkrankungen auf. Dabei handelt es sich um E. coli gegenüber Apramycin, sowie Streptokokken gegenüber Apramycin und Ceftiofur. Die statische Betrachtung der Daten mittels Fisher´s Exact Test und Chi- Quadrat Test lässt keine Verallgemeinerung zu, ob einer der betrachteten Faktoren einen stärkeren Einfluss auf die Resistenzsituation hat, als ein anderer. Die Hypothese muss abgelehnt werden. Einzig scheinen die Gruppen mit enteritischen Problemen ein wenig häufiger die höchsten Resistenzraten aufzuweisen.

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Usling, Michaela: Untersuchungen zu den möglichen Zusammenhängen zwischen Betriebsmanagement und der Resistenzsituation bakterieller Krankheitserreger aus Schweinebeständen in Nordwestdeutschland. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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