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DISKUSSION

In Anbetracht der Tatsache, dass die Tiere in Isolierschränken für die Krankheitsübertragung untergebracht waren, ist die Wiederfindung von S. Agonanal+ und S. Typhimuriumnal+ von Sentinel-Schweinen in den Versuchen ein Beweis dafür, dass diese Erreger über die Luft verbreitet werden und abgesetzte Schweine über eine kurze Distanz infizieren können. Darüber hinaus zeigten die Makrorestriktion der chromosomalen DNA und die Plasmidprofilierung von Isolaten, die von Sentinel-Schweinen und geimpften Schweinen in jedem Versuch gewonnen wurden, nicht unterscheidbare Muster im Vergleich zu dem jeweiligen Stamm, der als Inokulum verwendet wurde (Daten nicht gezeigt). Dies reichte aus, um die Nullhypothese zu verwerfen, so dass keine weiteren statistischen Analysen durchgeführt wurden. Diese Ergebnisse bestätigen frühere Hinweise auf die Möglichkeit einer aerogenen Übertragung von S. enterica bei Schweinen. Darüber hinaus wurde die aerogene Übertragung von S. enterica bereits bei Geflügel, Kälbern, Schafen und Mäusen nachgewiesen.

Obwohl ähnliche Experimente durchgeführt wurden, um die aerogene Übertragung anderer Krankheitserreger bei Schweinen zu testen, ist der vorliegende Bericht unseres Wissens nach der erste, der die aerogene Übertragung von S. enterica bei Schweinen unter Verwendung von Isolierschränken beschreibt.

Einzelne Rektalabstriche wurden untersucht, um festzustellen, wann die Schweine Salmonellen auszuscheiden begannen. Unseren Ergebnissen zufolge wurden Salmonellen von den geimpften Schweinen in beiden Versuchen bereits am ersten Tag nach der Infektion isoliert (Tabellen 1 und 2), was mit früheren Berichten über eine rasche Salmonellenausscheidung nach der experimentellen Inokulation übereinstimmt.

In Versuch I zeigte ein Sentinel-Schwein (P6) ein einheitliches Ausscheidungsmuster von S. Agonanal+ zwischen 11 und 15 DPI. In Versuch II wurde S. Typhimurium jedoch von P11 bei 5 DPI isoliert und nur durch PCR in rektalen Abstrichen von P12 bei 2, 5 und 18 DPI nachgewiesen. In dem einzigen verfügbaren Bericht über die aerogene Übertragung von S. Typhimurium bei Schweinen wurden keine Bakterien von Sentineltieren isoliert, die dem Luftstrom aus einem Raum mit infizierten Schweinen ausgesetzt waren, und es wurde nur eine Serokonversion beobachtet.

Trotz der großen zeitlichen Schwankungen und der Häufigkeit der Salmonellenausscheidung bei exponierten Schweinen kann S. Typhimurium schnell aus Kot isoliert werden, kurz nachdem sie mit Tieren, die diesen Erreger ausscheiden, zusammengebracht wurden, oder wenn sie in eine kontaminierte Umgebung gebracht werden. Wenn infizierte Schweine und Sentinel-Schweine jedoch nur Nase-an-Nase-Kontakt hatten, scheidet die Mehrheit der exponierten Schweine nach 5 Wochen S. Typhimurium aus. Diese Ergebnisse könnten die Hypothese stützen, dass kontaminierte Fäkalien eine Hauptquelle für die Kreuzkontamination zwischen den Buchten sind.

Die Wiederfindung von S. Agonanal+ aus Luftproben, die in Versuch I an vier aufeinanderfolgenden Tagen am Eingang von C3 entnommen wurden, stützt die Annahme, dass die Sentinel-Schweine die Infektion erworben haben, nachdem sie kontaminierte Luft aus C2 erhalten haben. Die Tatsache, dass S. Typhimuriumnal+ in Versuch II nicht aus Luftproben gewonnen wurde, widerlegt nicht die Hypothese einer Übertragung durch die Luft. Obwohl man davon ausgeht, dass brillantgrüner Agar im Vergleich zu anderen Selektivmedien bessere Ergebnisse bei der Isolierung von Salmonellen aus Luftproben liefert, ist zu bedenken, dass die Isolierung spezifischer pathogener Bakterien aus der Umgebungsluft in Tierhaltungsanlagen immer schwierig ist und die Ergebnisse häufig negativ ausfallen, wenn eine starke Kontamination durch saprophytische Mikroorganismen vorliegt.

Bei den 387 Proben, die sowohl durch Isolierung als auch durch PCR analysiert wurden, war eine erhebliche Übereinstimmung zwischen den beiden Tests festzustellen. Der hier ermittelte Kappa-Koeffizient (0-77) bestätigt die erfolgreiche Verwendung von angereicherter Rappaport-Vassiliadis-Bouillon als Quelle von DNA-Templates für die PCR als zusätzliche Methode zur Verbesserung der Sensitivität des Salmonella-Nachweises in Schweinekotproben. Es wurde vermutet, dass die Anreicherung eine Verdünnung der hemmenden Substanzen ermöglicht und auch die Salmonellenzahl in den Fäkalien erhöht. Neunzehn Proben waren durch PCR positiv und durch Isolierung negativ, während 21 Proben durch Isolierung positiv und durch PCR negativ waren. Diese widersprüchlichen Ergebnisse und die Tatsache, dass zur Bestätigung der Übertragungshypothese in experimentellen Versuchen die Isolierung von Bakterien erforderlich ist, legen nahe, dass die PCR mit Anreicherungsbrühe nur als unterstützendes Diagnoseinstrument und nicht als Ersatz für die Bakterienisolierung verwendet werden kann.

Das hier verwendete Versuchsdesign lässt keine Rückschlüsse auf die Invasionsorte der Salmonellen in den Sentinel-Schweinen zu. Die Häufigkeit der Wiederfindung von Salmonellen in beiden Versuchen, d. h. die rasche Kontamination der Umwelt in C3 vor der Identifizierung von Salmonellenausscheidungen bei den Sentinel-Schweinen, könnte darauf hindeuten, dass diese Tiere Salmonellen über die Nahrungsaufnahme erworben haben, wahrscheinlich von Umweltoberflächen, die durch Aerosole von C2 kontaminiert waren, einschließlich Futter. Diese Hypothese wird durch die Tatsache gestützt, dass Schweine im Schlachtalter schnell infiziert werden können, wenn sie relativ geringen Mengen von S. Typhimurium in der Umwelt ausgesetzt sind.

Andererseits kann die Hypothese der Inhalation von Salmonellen durch Sentinel-Schweine nicht ausgeschlossen werden. Fedorka-Cray et al. zeigten anhand von ösophagotomierten Schweinen, dass sich S. Typhimurium auf anderen Wegen als der klassischen oralen Inokulation schnell im Darm ansammeln kann, und erläuterten die Bedeutung des NALT als wichtige Eintrittspforte für S. Typhimurium bei Schweinen. Diese Gewebe können auch wichtige Invasionsstellen für Bakterien darstellen, die in Partikeln von Lebensmitteln und Fäkalien vorhanden sind, da das Verhalten von Schweinen sicherstellt, dass solche Partikel normalerweise während des Fressens und Wühlens in die Nasenhöhle gelangen.

Interessanterweise deutet die Isolierung von S. Agonanal+ aus Lungen- und Leberproben von P6 sowie Geweben aus dem Verdauungstrakt auf eine systemische Infektion hin. Systemische Infektionen bei Schweinen wurden häufig in Versuchen mit intranasaler respiratorischer Inokulation dokumentiert, sind aber in der Regel nicht in Versuchen mit oraler Exposition beschrieben worden. Die Reihenfolge der Exposition, d.h. oral-respiratorisch gegenüber respiratorisch-oral, könnte auch die Immunreaktion beeinflussen, was sich wiederum auf den Schweregrad der Erkrankung auswirken könnte.

Die Unterschiede in Bezug auf das Alter der Tiere, die Herkunft der Tiere, die mittlere Luftfeuchtigkeit und die Temperatur lassen keinen direkten Vergleich zwischen den beiden Versuchen zu. Der wichtigste Unterschied zwischen den beiden Versuchen liegt in dem unterschiedlichen Immunstatus der Tiere vor der Inokulation (Tabelle 4). Der mittlere MCOD-Wert der Tiere aus Betrieb A (Versuch I) betrug nur 0-056, während er bei den Tieren aus Betrieb B (Versuch II) 0-187 betrug. Drei Tiere in Versuch II (P7, P8 und P9) wiesen einen höheren MCOD-Wert als den Standard-Cut-off-Wert für den Test (0-169) auf, was auf das Vorhandensein von mütterlichen Antikörpern gegen Salmonellen hinweist. Trotz der Tatsache, dass S. Typhimuriumnal+ aus den Geweben eines Sentinel-Schweins (P12) in Versuch II isoliert wurde, könnte das Vorhandensein einer laktogenen Immunität das Fehlen von Salmonellenausscheidungen bei den Sentinel-Schweinen während des gesamten Versuchszeitraums erklären. Tatsächlich könnte das Vorhandensein mütterlicher Antikörper gegen Salmonellen die Ferkel in den ersten Wochen schützen.

Zwei Sentinel-Schweine (P6 und P12) wiesen erhöhte Titer von Antikörpern gegen Salmonellen auf. Diese Ergebnisse bestätigen frühere Erkenntnisse über den Nachweis einer humoralen Immunantwort nach Aerosol-Exposition bei Schweinen.

Der bei infizierten Schweinen in Versuch II beobachtete Titerabfall könnte auf die Erschöpfung der mütterlichen Antikörper nach der Exposition zurückzuführen sein. Interessanterweise zeigten die infizierten Schweine in Versuch I keinen deutlichen Anstieg der Antikörpertiter. Diese geringe serologische Reaktion könnte auf das relativ niedrige Alter der Schweine und den relativ kurzen Versuchszeitraum zurückzuführen sein. Tatsächlich hat sich gezeigt, dass die Serokonversion bei geimpften Schweinen sehr unterschiedlich ausfällt (6-37 Tage) und der Höhepunkt der Serokonversion in der Regel um den 30. Bei natürlich infizierten Schweinen kann die Zeitspanne zwischen Infektion und Serokonversion sogar noch länger sein.

Der Mangel an Wissen und die Komplexität der Epidemiologie von Salmonellen in modernen Schweineproduktionssystemen gelten als die größten Probleme bei der Bekämpfung dieser Bakterien in den Betrieben. Zahlreiche Berichte über die Auswirkungen von Ernährung, Produktionssystemen, Management und Transport-/Lüftungsstrategien auf die Reduzierung von Salmonellen bei Schweinen wurden veröffentlicht, und der fäkal-orale Infektionszyklus wird gewöhnlich als Grundlage für die epidemiologische Analyse herangezogen. Dagegen wurde der Verbreitung, Kontamination und Infektion von Salmonellen durch Aerosole bei Schweinen bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Ob dieser Übertragungsweg auch für die Epidemiologie von Salmonellen in intensiven Schweineproduktionssystemen von Belang sein kann, muss noch geklärt werden. Bei Geflügel wurde jedoch bereits nachgewiesen, dass kontaminierte Aerosole eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Salmonellen spielen, und Methoden zur Verringerung der Aerosolstaubkonzentration wurden erfolgreich angewandt, um die Übertragung dieses Erregers in Brutkästen und Hähnchenzuchtanlagen zu verringern.

In diesem Sinne könnten Umwelt- und Managementverbesserungen, die sich auf die Verringerung von Aerosolen konzentrieren, auch bei Schweinen eine wichtige Rolle bei der Prävention von Salmonelleninfektionen spielen. Um die aerogene Krankheitsübertragung bei Schweinen zu verringern, sollten das Luftvolumen pro Tier sowie die Belüftungs- und Feuchtigkeitsraten angemessen sein, und hohe Bestandsdichten bei der Aufzucht von Schweinen und übermäßige Tierbewegungen sollten vermieden werden. Es ist erwähnenswert, dass solche Maßnahmen nicht nur die infektiösen Aerosole verringern, sondern auch zu einem geringeren Stress der Tiere beitragen. Außerdem kann das Besprühen der Umgebung mit Öl oder einem Öl-Wasser-Gemisch die Staubkonzentration in Schweineställen wirksam verringern. Da Futtermittel die Hauptquelle für luftgetragenen Staub sind, sollten auch Fütterungsstrategien als Optionen zur Staubreduzierung in Ställen in Betracht gezogen werden. Fermentierte Flüssigfütterung wurde mit einer geringeren Salmonellenprävalenz bei Schweinen in Verbindung gebracht, was wahrscheinlich auf die kombinierte Wirkung großer Mengen organischer Säuren und einer großen Anzahl von Milchsäure produzierenden Bakterien in diesen Futtermitteln zurückzuführen ist. Andererseits sollte auch die geringere Staubentwicklung bei dieser Fütterungsmethode berücksichtigt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Übertragung von S. Agona und S. Typhimurium über kurze Entfernungen durch die Luft bei abgesetzten Schweinen möglich ist. Weitere Studien über die Auswirkungen von Aerosol- und Staubreduzierung auf die Kontrolle von Salmonellen in intensiven Schweinehaltungssystemen sollten durchgeführt werden.