Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Auftreten von Salmonelleninfektionen in Schweinebeständen

große Austing, Michaela Christina

In the first part of this thesis the aim was to create a check list to identify the specific Salmonella infection sources and factors for the Salmonella perpetuation such as animal purchase, animal flow, management, feeding, watering, cleaning and disinfection, critical contacts (biosecurity) and pest control. This check list is thought to be universally usable in pig finishing farms for a Salmonella specific weak point analysis. The following questions were examined: Where is a potential risk for the introduction and dissemination of Salmonella? (= analysis of Salmonella-specific critical points in pig finishing farms). How big is the risk for the occurrence of Salmonella estimated by the presence of individual risk factors on the basis of the own study and the literature? Each of the participating farms (the closed system A with a breeding and a multiplying herd, a nursery and 6 finishing farms, the closed system B with a multiplying and a finishing farm, the breeding herd C and the finishing farm h) was visited and the farm was analysed with a check list, which was to be tested. Additionally, environmental and fecal random samples were taken and cultured in the lab of the Field Station for Epidemiology of the University of Veterinary MedicineHanover. The culturing of the material was to verify the theoretical identified risk areas. To revise the “check list to assess the Salmonella risk in pig finishing farms” used for the own studies the literature was searched for risk factors which are associated with a high Salmonella prevalence. From the results of the own studies, the evaluation of the literature and from exising check lists which were created by other study groups, the final check list and the points which allow a classification into a high, medium or low Salmonella risk were established.   In the second part of this thesis follow-up studies in the two closed systems were carried out to quantify the Salmonella occurrence and the Salmonella dynamics in pig farms. The following questions should be answered: How is the dynamics of the Salmonella shedding in different animal groups? How is the development oft the antibody titers parallel to that? How good is the comparability between the serological and bacteriological results? For this, different animal groups at the finishing farms of the closed system A were periodically bacteriologically examined. At slaughter, meat juice and blood samples were taken from 10% of the pig carcasses for a serological examination. In the closed system B two study groups with 20 marked animals each were sampled serologically and bacteriologically from weaning until slaughtering. Additionally, the Salmonella Typhimurium live vaccine SALMOPORC® was tested in the closed system B. Two vaccinated study groups with 20 marked animals each were sampled from weaning until the slaughtering to answer the question: How is the dynamics of the Salmonella shedding and the antibody titers in animals which are vaccinated with the Salmonella Typhimurium live vaccine SALMOPORC®?   By culturing 266 environmental samples, factors which may be responsible for the circulation of Salmonella in the herd and the perpetuation of Salmonella infections could be identified. The detection of Salmonella was successful in 3 dust samples, 3 samples of the ventilation system, 3 feed samples, 1 water sample, 2 rodents, 2 samples of rodent feces, 4 samples of flies, 1 sample of bird feces, 1 insect sample and a sample taken from a room for weighing growing gilts.   The dynamics of the Salmonella shedding in the different finishing groups of the closed system A showed great variations over the time and great differences in comparison of the different farms and the different finishing groups. The comparison of the bacteriological and serological findings of the finishing groups showed partly big differences. The follow-up examinations of the study groups 1 and 2 of the closed system B showed that the piglets immediately after weaning had low antibody titers. A lot of animals got infected in the nursery, showed fecal excretion and reacted positively in the ELISA at the end of the growing phase. In the finshing period, some animals excreted Salmonella, too. A lot of animals had their maximum of antibody concentration during this time period. At slaughtering, the antibody titers of some animals decreased below the cut-off. The examination of the vaccinated animals (study groups 3 and 4) showed that a lot of animals excreted despite their immunization the field strain and developed already in the growing or later in the finshing period antibody titers above the cut-off. The number of Salmonella-positive animals in study group 4 was substantially lower than in the other three groups. Here, the vaccination, but also the improvement of the hygiene measures might have resulted in the reduction of Salmonella.   106 (92,1%) of the isolated Salmonella strains were identified as S. Typhimurium using the Kauffmann-White-scheme. Lysotype S. Typhimurium DT 104 dominated, followed by S. Typhimuium DT 193, the Zoosal oral vaccination strain DT 009 and S. Typhimurium DT 120. Only a few S. Derby and S. Subspezies I. were isolated. 39 of the Salmonella isolates were examined for their resistance patterns and showed in 100% resistance against Erythromycin, Tylosin, Lincomycin, Penicillin G, Oxacillin and Spectinomycin. Five of the S. Typhimurium DT 193 isolates showed resistance to 11 antimicrobials.   Altogether, the results of this study confirm the thesis of several working groups that in principle each pig farm has its own specific Salmonella dynamics and that the analysis of the farm specific Salmonella dynamics is indispensable for the establishment and implementation of targeted intervention measures.

Im ersten Teil der vorliegenden Dissertation war das Ziel der eigenen Untersuchungen die Erarbeitung einer Checkliste zur Ermittlung potentieller Eintragsquellen und Verbreitungsfaktoren aus den unterschiedlichen Bereichen Tierbezug, Tierfluss, Betriebsmanagement, Fütterung, Tränke, Reinigung und Desinfektion, seuchenhygienisch kritische Kontakte und Schädlingsbekämpfung. Diese Checkliste soll universell in Schweinemastbetrieben einsetzbar sein und eine auf die Salmonellen orientierte (=salmonellenspezifische) Schwachstellenanalyse möglich machen. Folgende Fragen wurden untersucht: Wo besteht die potentielle Gefahr der Einschleppung und Weiterverbreitung von Salmonellen? (= Analyse von „salmonellenspezifischen“ Critical Points im Schweinemastbetrieb) Wie hoch ist die Gefahr für das Auftreten von Salmonellen beim Vorliegen der einzelnen Risikofaktoren aufgrund eigener Untersuchungen und laut Literaturangabe einzuschätzen? In jedem der teilnehmenden Betriebe (das geschlossene System A mit Vermehrungsbetrieb, Ferkelerzeuger, Ferkelaufzucht und 6 Mastbetrieben, das geschlossene System B mit Ferkelerzeuger und Mastbetrieb, der Vermehrungsbetrieb C und der Mastbetrieb h) wurde ein Bestandsbesuch durchgeführt, bei dem der Betrieb anhand einer zu erprobenden Checkliste analysiert wurde. Zusätzlich wurden stichprobenweise Umgebungs- und  Kotproben entnommen, die im Labor der Außenstelle für Epidemiologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover in Bakum bakteriologisch untersucht wurden. Diese Untersuchungen sollten der Verifizierung der zunächst theoretisch identifizierten Risikobereiche dienen. Zur Komplettierung der „Checkliste zur Salmonellenrisikobewertung im Schweinemastbetrieb“ wurde anschließend an die eigenen Untersuchungen in der Literatur nach Risikofaktoren, die mit einer hohen Salmonellenprävalenz assoziiert sind, gesucht. Aus den Ergebnissen der eigenen Untersuchungen, der Auswertung der Literatur und aus bereits existierenden Fragebögen anderer Arbeitsgruppen wurden dann die endgültige Checkliste und die Punkte, die eine Einstufung in ein hohes, mittleres oder geringes Salmonellenrisiko erlauben, erarbeitet.   Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Verlaufsuntersuchungen in den beiden geschlossenen Systemen durchgeführt, um das Salmonellenvorkommen und die Salmonellendynamik in den Schweinebeständen zu quantifizieren. Folgende Fragen sollten beantwortet werden: Wie verläuft die Salmonellenausscheidung in den verschiedenen Tiergruppen? Wie entwickeln sich parallel dazu die Antikörpertiter der Tiere? Wie groß ist die Vergleichbarkeit zwischen serologischen und bakteriologischen Befunden? Hierzu wurden in den Mastbetrieben des geschlossenen Systems A Tiergruppen im Verlaufe der Mastperiode regelmäßig bakteriologisch untersucht. Im Anschluss an die entsprechende Mastperiode wurden bei ca. 10 % der Schlachtkörper Fleischsaft- und Blutproben zur Durchführung einer serologischen Untersuchung entnommen. Im geschlossenen System B wurden zwei Versuchsgruppen mit jeweils 20 gekennzeichneten Tieren vom Absetzen bis zur Schlachtung regelmäßig serologisch und bakteriologisch beprobt. Zusätzlich wurde im geschlossenen System B der Salmonella Typhimurium-Lebendimpfstoff SALMOPORC® (Fa. IDT) getestet. Zwei immunisierte Versuchsgruppen mit jeweils 20 gekennzeichneten Tieren wurden vom Absetzen bis zur Schlachtung regelmäßig serologisch und bakteriologisch beprobt zur Beantwortung der Frage: Wie sind der Verlauf der Salmonellenausscheidung und die Entwicklung der Antikörpertiter bei mit dem Lebendimpfstoff Salmoporc® geimpften Tieren?   Durch die bakteriologische Untersuchung von 266 Umgebungsproben konnten Faktoren, die beim Zirkulieren der Salmonellen im Bestand beteiligt sein können und damit zur Aufrechterhaltung der Salmonelleninfektionen führen, als solche erkannt werden. Der Nachweis von Salmonellen gelang aus 3 Staubproben, 3 Abluftschachtproben, 3 Futterproben, einer Wasserprobe, 2 Schadnagern, 2 Nagerkotproben, 4 Fliegenproben, einer Vogelkotprobe, einer Insektenprobe und einer Abklatschprobe einer Tierwaage.   Die Entwicklungen der Salmonellenausscheidung in den einzelnen Mastgruppen des geschlossenen Systems A wiesen starke zeitliche Schwankungen und im Vergleich der Betriebe und einzelnen Mastgruppen große Unterschiede auf. Bei der Gegenüberstellung der bakteriologisch und serologisch ermittelten Belastungshöhen der Mastgruppen zeigten sich zum Teil große Differenzen. Die Verlaufsuntersuchungen der Versuchsgruppen 1 und 2 des geschlossenen Systems B zeigten, dass die Ferkel kurz nach dem Absetzen negative Antikörpertiter aufwiesen; ein großer Teil der Tiere infizierte sich im Flatdeck, schied Salmonellen mit dem Kot aus und reagierte am Ende der Flatdeckphase bereits positiv im Fleischsaft-ELISA. Auch während der Mastphase schieden einige Tiere Salmonellen aus, bei vielen Tieren war dies der Zeitpunkt der maximalen Antikörperkonzentration im Blut. Bis zur Schlachtung waren die Antikörpertiter einiger Tiere bereits wieder unter den Cutt-off gesunken. Die Untersuchung der geimpften Tiere (Versuchsgruppe 3 und 4) zeigte, dass viele Tiere trotz der Immunisierung den Feldstamm ausschieden und bereits in der Aufzucht, aber auch erst in der Mast positive Antikörpertiter entwickelten. Die Anzahl der Salmonellen-positiven Tiere der Versuchsgruppe 4 war wesentlich niedriger als die der übrigen drei Gruppen, hier könnte die Impfung, aber auch die Verbesserung der Hygienemaßnahmen zu einer Reduzierung der Salmonellen geführt haben.   Bei der Typisierung stellten sich 106 (92,1%) der isolierten Stämme als S. Typhimurium heraus. Der Lysotyp S. Typhimurium DT 104 dominierte, gefolgt von S. Typhimurium DT 193, dem Zoosal oral-Impfstamm DT 009 und S. Typhimurium DT 120. Des Weiteren wurden S. Derby und S. Subspezies I isoliert. 39 der isolierten Salmonellenstämme wurden einer Resistenzprüfung unterzogen und zeigten bei der Resistenzprüfung zu 100% eine Sechsfachresistenz gegenüber Erythromycin, Tylosin, Lincomycin, Penicillin G, Oxacillin und Spectinomycin. Fünf der S. Typhimurium DT 193-Isolate besaßen sogar eine Elffachresistenz.   Insgesamt untermauern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die von verschiedenen Arbeitsgruppen aufgestellte These, dass im Prinzip jeder einzelne Schweinebestand seine ganz spezifische Salmonellendynamik aufweist, und dass die Analyse und Identifikation der betriebsspezifischen Salmonellendynamik zur Erarbeitung und Durchführung zielgerichteter Maßnahmen unverzichtbar ist.

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große Austing, Michaela Christina: Untersuchungen zum Auftreten von Salmonelleninfektionen in Schweinebeständen. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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