Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Vergleich des Nachweises von Rhodococcus equi durch mikrobiologische Kultur mit dem Nachweis durch die Polymerase Chain Reaction in endoskopisch entnommenem Tracheobronchialsekret bei Fohlen

Heyers, Paul

For many decades pneumonia in foals caused by Rhodococcus equi has led to substantial economic losses in the equine breeding industry. When the disease is not diagnosed before the manifestation of severe clinical symptoms, a mortality of up to 80% has been reported. When such a disease is linked with a high mortality, the sensitivity of the evidence-method is very important, because only a safe diagnosis justifies a specific and expensive therapy. The aim of the present study was to investigate, if a genomic evidence of Rhodococcus equi out of tracheobronchial fluid from foals can replace the routinely used bacteriological examination. The tracheobronchial fluids investigated in this study have been taken from 50 foals with pulmonary abscesses and from 40 healthy foals, which all have been born on a breeding farm with endemic Rhodococcus equi infections in the year 2004. Before taking the airway samples clinical and hematological parameters where determined and a ultrasonographical examination of the lung was performed. The tracheobronchial fluid was taken endoscopically and then examined by bacteriological culture as well as by PCR. As genomic evidence two PCR-variants have been chosen, namely a AceA500- and a IdeR500-PCR. The evidence of Rhodococcus equi by culture reached a sensitivity of 52% and a specificity of 70%, the AceA500-PCR reached a sensitivity of 40% and a specificity of 83% and the IdeR500-PCR a sensitivity of 33% and a specificity of 83%. The results of the genomic evidence show, that the AceA500-PCR is superior to the IdeR500-PCR and it has also a higher specificity compared to the culture. With regard to the sensitivity the culture reached the best results. The disappointing outcome of the genomic evidence may be caused by inhibitors in the tracheobronchial fluid and the partly high viscosity of the samples. To improve results by PCR, different DNA-extraction-methods should be tested. Considering the unsatisfactory sensitivity of the bacteriological culture (52%), further research is required for the direct detection of Rhodococcus equi. In the present study no connection between the direct detection of the infectious agents by culture or PCR respectively and the results of the clinical, hematological and sonographical examination could be established. For example, there was no significant connection between the number and depth of pulmonary abscesses and the results of the direct detection of Rhodococcus equi–DNA in the tracheal secretions of the foals. In addition the fibrinogen- and C-reactive-protein-concentration in the blood of the sick and the healthy foals was determined, to check, if they can be used as indicators for inflammatory processes in the lung. But no significant difference was determined in the concentration of the “acute-phase-proteins” between the healthy and the foals with pulmonary abscesses. Consequently the conclusion can be drawn, that this parameters are not suitable for Rhodococcus equi diagnosis at an early stage in foals.

Rhodococcus equi verursacht weltweit seit mehreren Jahrzehnten schwere wirtschaftliche Schäden in der Pferdezucht durch Bronchopneumonien und pyogranulomatösen Entzündungen der Lungen der Fohlen. Wird die Erkrankung nicht frühzeitig vor dem Auftreten der hochgradigen klinischen Symptome erkannt, so kann es zu einer Letalität bis zu 80% kommen. Die Sensitivität eines Nachweisverfahrens ist bei einer Krankheit mit einer hohen Mortalität, wie die Rhodokokkose, von großer Bedeutung, da nur die sichere Diagnose bei betroffenen Patienten eine gezielte und aufwendige Therapie rechtfertigt. Ziel der vorliegenden Untersuchung war, zu untersuchen, ob der molekularbiologische Nachweis von Rhodococcus equi aus Tracheobronchialsekret von Fohlen in der Routinediagnostik die bisher verwendete bakteriologische Untersuchung ersetzten kann. Die in dieser Studie untersuchten Tracheobronchialsekretproben stammen von 50 Fohlen mit einer abszedierenden Pneumonie und 40 lungengesunden Fohlen des Jahrgangs 2004, die alle auf einem Betrieb mit endemischer Rhodokokkose aufgewachsen sind. Bei den Fohlen wurden vor der Probengewinnung klinische und hämatologische Parameter bestimmt und bei allen Fohlen eine sonographische Untersuchung der Lunge durchgeführt. Die Tracheobronchialsekretproben wurden sowohl bakteriologisch untersucht, als auch einem molekularbiologischen Nachweis mittels polymerase chain reaction (PCR) zugeführt. Als molekularbiologische Untersuchungsverfahren wurden zwei PCR-Varianten ausgewählt und zwar die sogenannte AceA500- und IdeR500-PCR. Der Nachweis von Rhodococcus equi mittels Kultur erreichte eine Sensitivität von 52% und eine Spezifität von 70%, die AceA500-PCR erlangte eine Sensitivität von 40% und eine Spezifität von 83%, die IdeR500-PCR errang eine Sensitivität von 33% und eine Spezifität von 83%. Somit erreichte von den beiden molekularbiologischen Nachweismethoden die AceA500-PCR die besseren Ergebnisse und besitzt im Vergleich mit dem kulturellen Nachweis auch eine höhere Spezifität. Aber hinsichtlich der Sensitivität schneidet der kulturelle Nachweis des Erregers am besten ab. Eine mögliche Erklärung für die insgesamt unbefriedigenden Ergebnisse der molekularbiologischen Nachweise ist das Vorliegen von Inhibitoren im Tracheobronchialsekret und die zum Teil sehr hohe Viskosität des Sekretes. Um bessere Ergebnisse mittels PCR zu erzielen, sollten weitere Extraktionsverfahren zur Isolierung der Rhodokokken-DNA getestet werden. Da aber auch die Sensitivität der Kultur mit 52% nicht zufriedenstellend ist, besteht für den direkten Nachweis von Rhodococcus equi noch weiterer Forschungsbedarf. Des weiteren wurde hier kein Zusammenhang zwischen dem Erregernachweis mittels Kultur bzw. PCR und den Ergebnissen der klinischen, hämatologischen und sonographischen Untersuchungen festgestellt. Es gab z.B. keinen Zusammenhang zwischen der Anzahl und Tiefe der sonographisch nachgewiesenen Lungenabszessen und den Ergebnissen des direkten Erregernachweises. Außerdem wurde der Fibrinogen- und C-reactive-protein-Gehalt im Blut der gesunden und der erkrankten Fohlen bestimmt, um zu überprüfen, ob sie als Indikatoren für Entzündungsprozesse in der Lunge verwendet werden können. Dabei konnten aber keine signifikanten Unterschiede im Gehalt dieser beiden „Akute-Phase-Proteine“ zwischen den lungengesunden Fohlen und den Fohlen mit abszedierender Pneumonie festgestellt werden. Somit ist der Rückschluss erlaubt, dass diese Parameter nicht geeignet sind, eine Erkrankung mit Rhodococcus equi in einem frühen Stadium zu diagnostizieren.

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Heyers, Paul: Vergleich des Nachweises von Rhodococcus equi durch mikrobiologische Kultur mit dem Nachweis durch die Polymerase Chain Reaction in endoskopisch entnommenem Tracheobronchialsekret bei Fohlen. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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