Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Investigations into the correlation between animal health, animal welfare quality and antibiotic treatment of pigs at herd level

Wadepohl , Anna Katharina Sunny

Der Einsatz von Antibiotika stellt einen der wichtigsten Selektionsfaktoren für Antibiotikaresistenzen dar und ist somit auch in der Tierhaltung ein entscheidender Faktor für die Resistenzentwicklung. Resistente Bakterien in der Nutztierhaltung stellen zudem auch eine potentielle Gefahr für die Humangesundheit dar. Gemeinsame Reservoire spielen bei der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen eine zentrale Rolle und zeigen die Notwendigkeit des One Health Konzepts zur Erhaltung der Wirksamkeit von Antibiotika für Mensch und Tier. Um die Wirksamkeit von Antibiotika in der Veterinärmedizin zu erhalten, werden verstärkt die Tiergesundheit und das Tierwohl berücksichtigt, da zwischen beiden eine positive Assoziation angenommen wird. Durch eine verbesserte Tiergesundheit soll der Antibiotikaeinsatz reduziert und so der Selektionsdruck auf Bakterien reduziert werden. Sowohl Antibiotikaeinsatz, als auch Antibiotikaresistenzen werden bereits überwacht, doch bis heute gibt es in keinem Land der Europäischen Union ein einheitliches, nationales Tiergesundheits- und Tierwohlmonitoring auf Herdenebene. So konnte die direkte Assoziation von Tiergesundheit und Tierwohl mit dem Einsatz von Antibiotika bis heute wissenschaftlich nicht untersucht werden. Zum ersten Mal wurde im Projekt EFFORT die Chance genutzt, die Daten zu Antibiotikaeinsatz und -resistenzen in der Landwirtschaft und der Tiergesundheit in den untersuchten Schweinebetrieben in unterschiedlichen europäischen Ländern auszuwerten. Ziel meiner PhD-Arbeit war es zu ermitteln, in welchem Maße der Einsatz von Antibiotika vom Level des Tierwohls und der Tiergesundheit beeinflusst wird. Es galt zu prüfen, ob Herden mit einem hohen Verbrauch an Antibiotika auch eine schlechtere Tiergesundheit aufweisen. Bereits existierende Scores zur Erhebung des Status von Tiergesundheit und Tierwohl, wie das Protokoll des Welfare Quality®Projekts (WQ®-Projekt) oder dem Herd Health Score (HHS) sind sehr zeitaufwendig und oft auch abhängig von extern, am Schlachthof erhobenen Tiergesundheitsdaten. Somit wurden die Scores bislang nur selten für die Untersuchung des Antibiotikaeinsatzes und den daraus resultierenden Tierwohl- und Tiergesundheitsstatus in der Nutztierhaltung genutzt. Das erste Ziel meines PhD-Projektes war es daher, einen Tiergesundheits- und Tierwohlindex zu entwickeln, der einfach, zeiteffektiv und direkt auf dem Betrieb einsetzbar ist. Ein langfristiges Ziel ist es, diesen als Benchmarkinginstrument für die standardisierte Erhebung in unterschiedlichen Ländern einsetzen zu können. Im Rahmen des Projektes EFFORT wurde der Herd Health and Welfare Index (HHWI) für die praktische Anwendung neu entwickelt und in neun Ländern vergleichend getestet. Das Projekt EFFORT hatte nicht nur das Ziel, die Verteilung von Antibiotikaresistenzen entlang der Lebensmittelkette zu erfassen, sondern auch in Relation dazu, den Einsatz von Antibiotika in der Nutztierhaltung zu bestimmen. Ergänzend wurden in allen Betrieben der neu entwickelte HHWI von den speziell geschulten Projekt-Mitarbeitern angewendet, um den Status der Herdengesundheit zu erfassen. Im Rahmen meiner PhD-Arbeit habe ich die Ergebnisse des HHWI mit der eingesetzten Menge von Antibiotika verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Entscheidung zum Einsatz von Antibiotika nicht nur vom Status der Tiergesundheit und des Tierwohls beeinflusst wird, sondern hier u.a. psychologische und wirtschaftliche Faktoren eine Rolle spielen, z.B. ein gesteigertes Sicherheitsbedürfnis des Landwirts, der das wirtschaftliche Risiko bei Verlust von Tieren in der Herde trägt. In meiner PhD-Arbeit konnte ich erneut aufzeigen, dass die Wahrnehmung einer Notwendigkeit zur Reduktion von Antibiotikaresistenzen in Bereich der Tierhaltung von besonderer Bedeutung ist. Der Vergleich der Daten zu Antibiotikaeinsatz und Tiergesundheit und Tierwohl zeigen, dass es weiterer Trainings der Tierhalter bedarf, um einen sorgfältigen Umgang mit Antibiotika sicherzustellen. Für die Vermittlung von alternativen Methoden zum Einsatz von Antibiotika in der landwirtschaftlichen Tierhaltung sind speziell geschulte Veterinärmediziner gefordert. Es bedarf jedoch weiterer Forschung und zusätzliches Handeln, um Programme ähnlich der „Antimicrobial Stewardship“-Programme in der Humanmedizin zu etablieren. Im zweiten Teil meiner PhD Arbeit wurde eine Pilotstudie zur Beurteilung des Risikos einer Übertragung von resistenter Enterobacteriaceae bei Mitarbeitern am Geflügelschlachthof am Arbeitsplatz durchgeführt. Hier konnte gezeigt werden, dass trotz intensivem Tierkontakt ein nur gering erhöhtes Übertragungsrisiko im Vergleich zu der durchschnittlichen Besiedlung der Bevölkerung mit resistenten Enterobacteriaceae bestand. Der niedrige Anteil von betroffenen Mitarbeitern kann möglicherweise durch einen protektiven Faktor, wie Hygienemaßnahmen erklärt werden. Unter der Annahme, dass etwa durch die Nutzung von Schutzkleidung, die Verbreitung der Bakterien und somit der Resistenzen reduziert werden. Um dies zu überprüfen sind jedoch weitere Studien notwendig. Zusammenfassend lässt sich aus den Ergebnissen meiner PhD These folgern, dass Tierwohl und Tiergesundheit ein wesentlicher, aber nicht allein entscheidender Faktor für den Einsatz von Antibiotika sind. Es gilt zu prüfen, welche zusätzlichen Faktoren den Einsatz von Antibiotika bedingen. Ergebnisse aus weiterführenden Studien zur Erfassung weiterer Faktoren, die den Antibiotikaeinsatz bestimmen, sollten in Herden spezifischen Maßnahmen zur Antibiotikareduktion einfließen.

Antimicrobial usage is one of the most important selection factors for antibiotic resistance and is therefore also an important factor for the spread of bacterial resistance in animal husbandry. Resistant bacteria in livestock also pose a potential threat to human health. Common reservoirs play a key role in the spread of antimicrobial resistance and demonstrate the need for the One Health approach to maintain the efficacy of antibiotics for human and animal health. In order to maintain the efficacy of antibiotics in veterinary medicine, animal health and animal welfare are increasingly taken into account, as a positive association is assumed here. Improved animal health should reduce antibiotic use and thus reduce the selection pressure. Antimicrobial resistance and antimicrobial usage are both monitored in human and veterinary medicine by European organisations (EFSA, ECDC, EMA, EFSA). However, a harmonised animal health and welfare monitoring at herd level is still lacking. Therefore, the association of animal health and animal welfare with the use of antimicrobials has yet to be analysed on a broader European basis. For the first time, the EFFORT project has used the opportunity to collect data on antimicrobial use and resistance in bacteria from livestock and animal health on assessed pig herds. The aim of my PhD research was to determine to what extent the use of antibiotics is influenced by the level of animal welfare and animal health, to examine whether herds with a high consumption of antimicrobials also have a poorer animal health. Existing scores to assess the status of animal health and welfare, such as the Welfare Quality® Project (WQ®) protocol or the Herd Health Score (HHS), are time consuming and often dependent on external animal health data collected at the slaughterhouse. Thus, these scores are rarely used to analyse antimicrobial treatments and the associated health and welfare status in livestock. Therefore, the first goal of my PhD project was to develop an Animal Health and Animal Welfare Index (HHWI) that is simple, time effective and can be used directly on the farm. The long term plan is to be able to use it as a standardised benchmarking tool in different countries. As part of the EFFORT project, the HHWI has been developed and tested in nine countries. The aim of the EFFORT project was to assess the transmission of antimicrobial resistance along the food chain taking into account the use of antimicrobials in livestock. In addition, the newly developed HHWI was used by trained members of the project to raise the status of herd health. As part of the present work, the results of the HHWI were compared with antimicrobial usage. The results showed that the decision for antimicrobial treatment is not only influenced by the status of animal health and animal welfare, but possibly also by psychological and economic factors, e.g. an increased need for security of farmers who bear the economic risk of animal losses. The importance of awareness of farmers to reduce antimicrobial resistance in livestock was highlighted in the work of my PhD, as already known from former studies. The analysis on antimicrobial usage and animal health and welfare showed that further training to support farmers in their choice of treatment is needed to ensure a prudent use of antimicrobials. To implement farm-tailored trainings, well-trained veterinarians are needed. However, in order to establish a programme similar to the "antimicrobial stewardship" programs in human medicine further actions are needed. As the second part of the presented work, a pilot study was conducted to assess the risk of occupational exposure of ESBL-producing Enterobacteriaceae to poultry slaughterhouse workers. Here it could be shown that, despite intensive animal contact, there was only a slightly increased occupational risk compared to the average population. The low occurrence in slaughterhouse workers may indicate the presence of a protective factor, for example hygienic measures taken, assuming that the use of protective material can reduce the spread of bacteria and consequently antimicrobial resistance. However, further research is needed to identify the presence of possible factors. In conclusion, the results of my PhD thesis suggest that animal welfare and animal health are essential, but not exclusive determinant factors of the use of antimicrobials. Unfortunately, the results of the studies did not allow a detailed analysis, to be carried out. Therefore, further studies are needed to examine which additional factors can influence the use of antimicrobials.

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Wadepohl, Anna: Investigations into the correlation between animal health, animal welfare quality and antibiotic treatment of pigs at herd level. Hannover 2020. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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