Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluation of alternative strategies for raising pigs with minimal antimicrobial usage : opportunities and constraints

Die vorliegende Arbeit umfasst zwei Untersuchungen, die im Rahmen des MINAPIG Projektes durchgeführt wurden. Ziel der ersten Untersuchungen war, die Ursachen und Gründe für einen erhöhten Antibiotikaeinsatz in geschlossenen, schweinehaltenden Betrieben (Ferkelproduktion, Ferkelaufzucht und angeschlossene Mast) in Deutschland zu untersuchen und den Einfluss von Hygienemaßnahmen und Herdenmanagementfaktoren auf den Antibiotikaeinsatz zu analysieren. In einer zweiten Untersuchung wurde in vier europäischen Ländern (Belgien, Deutschland, Frankreich und Schweden) die Effektivität von Strategien zur Antibiotikaminimierung untersucht. In der retrospektiven Querschnittsstudie (erste Untersuchung) wurden zwischen Dezember 2012 und Dezember 2013 insgesamt 60 schweinehaltende Betriebe in Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Mecklenburg-Vorpommern untersucht. Um den Umfang und die Gründe für den Antibiotikaeinsatz zu analysieren, wurden Daten zu Hygienemaßnahmen (Biosecurity), Antibiotikaeinsatz und Managementmaßnahmen in Ferkelerzeugerbetrieben (mindestens 100 Sauen und 500 direkt angeschlossene Mastplätze) erfasst. Jeder Betrieb wurde einmalig untersucht und dabei mittels eines Fragebogens (109 offene und geschlossene Fragen) Daten zum Management und der internen sowie externen Biosecurity erhoben. Der Umfang des Antibiotikaeinsatzes konnte anhand der „treatment incidence“ (Behandlungsinzidenz) qualitativ und quantitativ erfasst werden. Bei der Auswertung wurden die verschiedenen Altersgruppen, die Antibiotikaklassen und die Art der Applikation (oral oder per injectionem) erfasst. Hier waren nicht nur große Unterschiede zwischen den teilnehmenden Betrieben festzustellen, sondern auch Unterschiede in der Verteilung auf die Altersgruppen (Sauen und Jungsauen, Saug- und Absetzferkel, Mastschweine, TI200days [von Geburt bis zur Schlachtung]). Bei Saug- und Absetzferkel wurden im Vergleich zu den anderen Altersgruppen die meisten Behandlungen durchgeführt (Saugferkel: median TI = 138,9; abgesetzte Ferkel: median TI = 487,6). Darüber hinaus wurden Schweine von Geburt bis zur Schlachtung (gemessen als ‚TI200days‘) an insgesamt 48,5 von 200 Lebendtagen mit einer täglichen Antibiotikagabe behandelt. Reserveantibiotika (Cephalosporine der 3. und 4. Generation) waren vorrangig an Saugferkel verabreicht worden. Die Anzahl der Sauen (p < 0,01) war zudem allgemein mit einem niedrigeren Ergebnis der externen Biosicherheit (p = 0,06) und einem höheren Antibiotikaeinsatzes bei Schweinen von der Geburt bis zur Schlachtung (‚TI200days‘) korreliert, d.h. hier war der Antibiotikaeinsatz in größeren Betrieben höher. Die Ergebnisse der ersten Untersuchung vermitteln wichtige Ansätze, Antibiotika zielorientiert und nachhaltig einzusetzen, um weiterhin antibiotische Behandlungen zu reduzieren. Die Umsetzung und Verbesserung von Biosicherheitsmaßnahmen scheinen hier eine sinnvolle Strategie darzustellen, um den betriebsspezifischen Antibiotikaeinsatz zu minimieren. Auf der Basis der ersten Untersuchung, wurden in der prospektiven Kohortenstudie (zweite Untersuchung) alternative Strategien zur Reduzierung des Antibiotikaeinsatzes umgesetzt und bewertet. Zwischen Februar 2014 und August 2015 wurden 68 Ferkelerzeuger in Belgien (n = 15), Frankreich (n = 19), Deutschland (n = 25) und Schweden (n = 9) aus den Teilnehmern der retrospektiven Studie rekrutiert und Maßnahmen, von denen erwartet wurde, dass sie den Antibiotikaeinsatz in dem jeweiligen Betrieb maßgeblich beeinflussen würden, umgesetzt. Diese Maßnahmen umfassten die Kategorien: Verbesserung der Hygienemaßnahmen (externe, interne Biosecurity) (n = 29), Impfmaßnahmen (n = 30), Verbesserung der Futter-/Wasserqualität (n = 45) oder Verbesserung Tierschutz und Tierwohl (n = 21) und Verbesserung Stallklima und Managementmaßnahmen am Einzeltier (n = 14). Ab dem Zeitpunkt des ersten Besuches und der Umsetzung der vereinbarten alternativen Strategie, wurden bei Schweinen von der Geburt bis zur Schlachtung bestimmte Daten erfasst. Bei den Daten handelte es sich vorrangig um die Anwendung von Antibiotika und Leistungsparameter (Verluste, Dauer der Ferkelaufzucht, Mast etc.). Am Ende der Studie wurden – wie bei der retrospektiven Studie – Anwendungs- und Abgabebelege aus 12 Monaten ausgewertet. Die Einhaltung des zu Studienbeginn vereinbarten Maßnahmenplans war sehr hoch. Bei einem Medianwert von 93%, setzten die beteiligten Betriebe die Vereinbarungen zuverlässig um. Der Umfang des Antibiotikaeinsatzes konnte durch die Umsetzung von alternativen Maßnahmen signifikant reduziert werden. Im Durchschnitt der Länder wurden die Schweine im Zeitraum von der Geburt bis zur Schlachtung vor dem Einsatz der alternativen Maßnahmen (retrospektive Studie) an durchschnittlich 50 Tagen (25% der Lebensdauer) und nach dem Einsatz der Maßnahmen (prospektive Studie) an durchschnittlich 32 Tagen (16% der Lebensdauer) mit Antibiotika behandelt. Dabei konnte insbesondere der Umfang des Antibiotikaeinsatz bei den Saug- und Absetzferkeln signifikant reduziert werden (Saugferkel: 37% und abgesetzte Ferkel: 54%). Auch der Einsatz von Polymyxinen (69%) und Tetrazyklinen (49%) konnte im Zusammenhang mit der Durchführung alternativer Maßnahmen signifikant reduziert werden. Besonders in Betrieben, die vor der Studie einen vergleichsweise hohen Antibiotikaeinsatz verzeichneten, konnte diesen durch die eingesetzten Maßnahmen nochmal deutlich reduzieren. Ein sehr wichtiger Faktor für eine erfolgreiche Reduktion antibiotischer Behandlungen ist sicherlich der stetige Austausch und die enge Kooperation zwischen Landwirt und bestandsbetreuenden Tierarzt. Abschließend bleibt festzuhalten, dass eine Reduktion des Antibiotikaeinsatz auf Betriebsebene immer noch eine große Herausforderung darstellt. Die Untersuchungen zeigten aber auch, dass erst das tiefergehende Verständnis der Motivation für den Einsatz von Antibiotika es erlaubt, Ansätze für eine erfolgreiche Beratung zur Reduzierung der Antibiotika und die Anwendung alternativer Strategien zu finden.

As a part of the MINAPIG project, this thesis includes two studies: the first focused on the investigation of associations between antimicrobial usage (AMU), biosecurity practices and herd management factors in farrow-to-finish herds (herds including breeding sows, nursery unit and fattening unit); the second assessed the effectiveness of alternative measures to reduce antimicrobial usage on herd level. In a cross-sectional study 60 farrow-to-finish herds with at least 100 breeding sows and 500 fattening pigs located in Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen and Mecklenburg Vorpommern were visited between December 2012 and January 2014. Data on disease incidence, management factors, biosecurity and antimicrobial usage was collected using a questionnaire with 109 open and closed questions. To investigate between-farm variations of high and low AMU the treatment incidence (TI) per age group was qualitatively and quantitatively analysed and linked to biosecurity measures, and herd management characteristics. AMU was measured as the treatment incidence and calculated by age category, antimicrobial class and administration route. The analysed data demonstrated, that weaned pigs received most of the treatments (median TI = 487.6), followed by suckling pigs (median TI = 138.9). Moreover, pigs from birth till slaughter (‘TI200days’) were treated with a daily dose of antimicrobials for 48.5 days out of the 200 days of their expected lifespan. Suckling pigs were treated with critically important antimicrobials (3rd and 4th generation cephalosporines) to a remarkable extent. Larger herds with more sows present at site (p < 0.01) tended to achieve a low score for external biosecurity (p = 0.06). These parameters were associated with a higher antimicrobial usage in pigs from birth till slaughter (‘TI200days’). Thus, the level of biosecurity of a herd was associated with the amount of antimicrobials used. The findings of the cross-sectional study indicate possible points of action in the reduction and prudent use of antimicrobials in Germany. The improvement of biosecurity measures could be a promising alternative to reduce antimicrobial usage on herd level. Based on the knowledge of risk factors the effect of alternative measures on the antimicrobial usage was investigated in an intervention study. Between February 2014 and August 2015 68 farrow-to-finish pig herds located in Belgium (n = 15), France (n = 19), Germany (n = 25) and Sweden (n = 9) were recruited on a voluntary basis to implement tailor-made intervention plans to reduce their antimicrobial usage. Alternative measures included improvement of biosecurity (n = 29 herds), vaccination (n = 30), changes of feeding schemes or drinking water quality (n = 45), improved pig health and welfare care (n = 21) as well as changes in stable climate and zootechnical measures (n = 14). Herds were followed for one year after implementing herd-individual interventions. Annual antimicrobial expenditures or treatment records, as well as disease incidence scores were collected and compared to those of the year before intervention. Similar to the cross-sectional study AMU was measured as the treatment incidence. Moreover, an average compliance score was computed for each measure. The median compliance with the intervention plans was high (median 93%). Following the interventions, AMU was significantly reduced. In the median herd of the four countries, pigs were treated before intervention 25% of their expected lifespan (200 days from birth to slaughter) and after intervention 16%. The youngest age groups (i.e. suckling and weaned pigs) were targeted in priority. Thus, AMU in the suckling pigs was reduced by 37% and in the weaned pigs by 54%, respectively. Moreover, the usage of polymyxins and tetracyclines was significantly reduced by 69% and 49%, respectively. Herds with a higher AMU level before intervention achieved a bigger reduction. The reduction of AMU was achieved without jeopardising animal health. The majority of disease incidence were similar before and after intervention. A key element of a successful reduction of AMU on herd-level is the close cooperation between farmer and herd veterinarian. In conclusion, the reduction of antimicrobial treatments in pig production is a challenging task. The results demonstrated important factors to be included when motivating farmers and herd veterinarians to jointly address the reduction of AMU.

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