Escherichia coli in postweaning diarrhea in pigs

Aktiengesellschaft für Dienstleistungen in der Schweineproduktion
Geschäftsbereich SGD-SSP
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Escherichia coli in postweaning diarrhea in pigs: an update on bacterial types,
pathogenesis, and prevention strategies
J. M. Fairbrother et al.
Animal Health Research Reviews 6 (1), 17-39, 2005
Escherichia coli postweaning diarrhea (PWD), ist eine wichtige Todesursache bei abgesetzten Ferkeln
weltweit. Der Durchfall führt auch oft zu schlechteren Gewichtszunahmen. Das Ausmass der
Erkrankung ist häufig abhängig vom Stress beim Absetzen, mangelhaften AK-Mengen in der
Sauenmilch und Fütterungsveränderungen.
Momentan kann weltweit ein starker Anstieg von massiven E. coli assoziierten Durchfallerkrankungen
beobachtet werden. Dabei werden plötzliche Todesfälle und massive Durchfälle beschrieben, die
häufig ausgelöst werden durch F4 (K88) positive E. coli. Meist sind früh abgesetzte Ferkel betroffen.
Die isolierten Keime zeigen häufige Multiresistenzen für drei oder mehrere Breitbandantibiotika wie z.
Bsp. Apramycin, Trimethoprim-Sulfonamid, Spectinomycin und Neomycin. Dabei spielt vielleicht der
prophylaktische Einsatz von Antibiotika eine Rolle. Eine weitere Vermutung ist, dass das Verbot der
antimikrobiellen Leistungsförderer assoziiert ist mit dem Anstieg von Durchfallerkrankungen,
Gewichtsverlust und Todesfällen bedingt durch E. coli, da die verbotenen Stoffe prophylaktisch
wirkten. Das Vorgehen führte zu einem Anstieg des therapeutischen Antibiotikaeinsatz, was zu einer
Verschärfung der Resistenzproblematik führen könnte.
Weitere Faktoren für den Anstieg der Erkrankungen sind noch nicht vollständig verstanden. Dazu
könnten eine leichtere Ansiedlung der entsprechenden E. coli im Darm bedingt durch neue
Futterzusammensetzungen und Fütterungsregime gehören.
Die Fütterung ist einer der wichtigsten Faktoren, der die Erkrankung beeinflussen kann. Ein Futter das
reich an Milchprodukten und Energie ist reduziert die Zeitspanne mit geringerer Futteraufnahme und
assoziierter Sterblichkeit und verzögert somit den Ausbruch der klinischen Anzeichen. Auch der
Zusatz von anderen tierischen Produkten zum Futter wie z.Bsp. getrocknetes Plasma, hat einen
protektiven Effekt und reduziert die Inzidenz und Stärke des Durchfalls. Andere Futterbestandteile
scheinen PWD zu fördern wie z.B. Sojabohnen. Dies könnte bedingt sein durch Trypsin-Inhibitoren
oder lokale Immunantworten, die durch Antigene hervorgerufen werden. Letzteres kann zu einer
Verkürzung der Zotten und zu einer Verminderung der Kryptentiefe führen, was für die Ansiedlung und
Vermehrung von E. coli vorteilig sein könnte. Organische Säuren können eine verbesserte
Tagesgewichtszunahme bewirken und die Inzidenz von PWD erniedrigen. Die Zugabe von Zinkoxid
ab einer Menge von 2400 ppm senkt die Schwere von PWD, obwohl Zinksulfat und organischer Zink
potentiell toxisch sind.
Bei der Entwicklung von Durchfall stellen die ETEC aus der Umwelt einen wichtigen Punkt dar. Sie
können bis 6 Monate in der Umgebung überleben, wenn sie durch Schmutzrückstände geschützt
werden. Sie können über Futter, Schweine und andere Tiere verteilt werden.
PWD bedingt durch E. coli wird meist durch ETEC ausgelöst, einen Pathotyp, der charakterisiert ist
durch die Produktion von Adhäsinen, welche das Anhaften der Bakterien an den
Darmschleimhautzellen ermöglicht und durch Enterotoxine, die Durchfall auslösen. Typischerweise
produzieren die PWD auslösenden ETEC alpha-Hämolysin. Ein zweiter Coli Typ, der PWD auslösen
kann sind enteropathogene E. coli (EPEC), die in der Lage sind an die Schleimhautzellen anzuhaften
und Läsionen zu machen. Die Identifizierung von porcinen EPEC ist sehr schwer und wird nicht
routinemässig gemacht.
Meist werden Fimbrien vom Typ F18 oder F4 (K88) bei ETEC von PWD Schweinen nachgewiesen.
Bei Absetzferkeln handelt es sich meist um F18 Fimbrien, während F4 häufiger bei
Saugferkeldurchfall aber auch bei Absetzferkeln gefunden werden. Kürzlich wurde bei Absetzferkeln
mit PWD ein Gen für ein afimbriales Adhäsin gefunden, welches AIDA genannt wird. AIDA kann
alleine, aber auch zusammen mit F18 gefunden werden und es wird angenommen, dass es eine Rolle
spielt in der Ansiedlung von gewissen ETECS bei PWD. Ein weiteres Oberflächenprotein, Paa, wird
als potentielles Adhäsin für ETEC und EPEC gesehen.
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Enterotoxine welche von ETEC in PWD Schweinen nachgewiesen werden können sind Hitzelabiles
Enterotoxin (LT), Hitzestabiles Enterotoxin a (STa), Enteroaggregatives E. coli hitzestabiles
Enterotoxin 1 (EAST1) und Hitzestabiles Enterotoxin b (STb).
Das E. coli LT besteht aus einer A und B Subunit. Beide Teile werden im Zytoplasma synthetisiert und
im Periplasma zum Holotoxin zusammengesetzt. Anschliessend wird es in Vesikel der Membranen
verpackt. LT bindet an die Oberflächenrezeptoren der intestinalen Epithelzellen. Mittels Rezeptor
vermittelter Endozytose wird LT in die Zellen aufgenommen und zum Endoplasmatischen Retikulum
transportiert. Die intrazellulären Vorgänge enden in einem Überschuss an cAMP.
LT ist auch ein potenter Modulator des Immunsystems. Es kommt zur Apoptose von CD8 positiven TZellen, Aktivierung der B-Zellen und Veränderungen der Sekretion von Zytokinen durch Monozyten.
Dies zeigte sich auch in einem Versuch, bei dem die Wirkung eines Lebend-Impfstoffes gegen ETEC
Durchfall deutlich besser war mit den Inhaltstoffen LT und K88ac verglichen mit einem isogenetischen
Strang, der kein Gen für LT trug. Der Strang, der nur LT alleine trug, konnte keine genügende
Immunantwort auslösen.
E. coli, die PWD oder Ödemkrankheit hervorrufen können, werden durch die Schweine oral
aufgenommen. Ist eine ausreichende Menge erreicht, besiedeln sie den Dünndarm und es kommt zu
einer Bindung an die Epithelzellen. Es folgt eine rasche Vermehrung mit bis zu 109 KBE/ g Gewebe
vom mittleren Jejunum bis zum Ileum. Das Ausmass der Vermehrung bestimmt, ob nach erfolgter
Infektion eine Erkrankung erfolgt oder nicht. Die Fimbrien binden an spezifische Rezeptoren der
Epithelzellmembranen und an Mukus, der das Epithel umgibt. ETEC, welche F5, F6 und F41 Fimbrien
besitzen, bilden v. a. im hinteren Bereich des Jejunums und Ileums Kolonien, während F4-positive
ETEC eher die ganze Länge des Jejunums und Ileums besiedeln. F4 Fimbrien vermitteln die
Adhäsion im Dünndarm von Schweinen aller Alterskategorien, was bedingt, dass ETEC Neonatale,
Abgesetzte und Masttiere befallen können. Die F4 bedingte Anhaftung ist Spezies spezifisch und
kommt zumeist bei Schweinen vor. Es gibt Schweine, die keine Rezeptoren für F4 haben und somit
resistent gegenüber einer Infektion mit F4 positiven ETEC sind. Diese genetische Resistenz wird nach
den Mendelschen Gesetzen vererbt, das Allel für den Rezeptor ist dominant. Demzufolge bestehen
drei Genotypen: ss (resistent), SS und Ss (sensitiv). Nachfolgende Untersuchungen haben gezeigt,
dass es mindestens 5 verschiedene Phänotypen gibt, die aufgrund ihrer Bindungsfähigkeit für
folgende Varianten der F4 Fimbrien unterschieden werden: F4ab, F4ac und F4ad.
Der Rezeptor für F18 unterscheidet sich vom F4-Rezeptor. Auch dieser Rezeptor wird durch einen
einzelnen Genlokus bestimmt. Das Gen befindet sich in der Nähe zum Lokus für Stressanfälligkeit. In
der Schweiz ist die Stressresistenz gekoppelt mit der Anfälligkeit gegenüber E. coli mit F18 Fimbrien
weit verbreitet. Anbetrachts der geringen Verbreitung von stressanfälligen Schweinen müsste die
Anzahl von Schweinen mit F18 Rezeptor gross sein. Dies wurde in zahlreichen Studien bestätigt.
Fimbrien-Rezeptoren werden moduliert durch Lektine (zuckerbindende Proteine), die in grosser
Menge in Leguminosen vorkommen. Es wird spekuliert, dass durch die fütterungsinduzierte
Veränderung der Rezeptoren die Empfänglichkeit gegenüber F18 positiven E. coli in den ersten
Tagen nach dem Absetzen reduziert werden kann. Endogene sowie per oral zugeführte Proteasen
scheinen die Aktivität der F4 Rezeptoren zu mindern. Die F4 Rezeptoren sind bereits bei der Geburt
ausgebildet, während diejenigen für F18 Fimbrien nicht vor dem 20. Lebenstag ausgebildet werden.
Der Verlust der Antikörper in der Milch scheint die Empfänglichkeit der Schweine für E. coli Infektionen
beim Absetzen stark zu erhöhen. Auch Infektionen mit Viren können zu einer Veränderung in der
bakteriellen Umwelt führen. Gleichzeitige Infektionen von Schweinen mit Rotaviren und ETEC ohne
F4 resultierten in einer stärkeren Durchfallerkrankung, als jede der beiden Infektionen für sich. Es
wurde vermutet, dass die Schädigung der Schleimhaut durch die Viren die Adhäsion und Vermehrung
der Bakterien förderte.
Porcine AEEC (attaching and effacing E. coli) haften an die intestinale Mukosa an und führen zu
ähnlichen Veränderungen, wie sie auch bei EPEC Infektionen bei Kindern gesehen werden können.
Die Haftung erfolgt über Proteine der äusseren bakteriellen Zellmembran welche Intimin oder EPEC
attaching and effacing factor (Eae) genannt werden. Sie zerstören die Mikrovilli und dringen in die
Epithelzellen ein. Als prädisponierende Faktoren gelten Absetzfutter mit Sojabohnen und Erbsen oder
Infektionen mit PRRS.
Schweine mit E. coli PWD haben typischerweise wässrigen Durchfall der für 1-5 Tage andauert, aber
es gibt auch Tiere, die ohne Anzeichen für Durchfall umstehen. Diese Gruppe hat häufig
Flüssigkeitsansammlungen im Darmkonvolut. Durchfall ausgelöst durch ETEC ist bedingt durch die
Wirkung von einem oder mehreren Enterotoxinen, welche durch die angesiedelten Bakterien gebildet
werden. LT führt zu einer Ansammlung von cAMP in den Enterozyten. Die Schritte, die von einem
erhöhten intrazellulären Spiegel cAMP zu Hypersekretion führen sind noch nicht vollständig geklärt.
Auf jeden Fall wird über die cAMP abhängige Proteinkinase A die Chlorid Sekretion ins Darmlumen
verstärkt. Andere cAMP abhängige Veränderungen betreffen einen apikalen Chloridkanal und eine
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basolateralen Na/K/2Cl-Cotransporter, Synthese und Freisetzung von Prostaglandine E2, Freisetzung
von vasoaktivem intestinalem Peptide (VIP) und einer Lockerung der Zellverbindungen. Alle diese
Vorgänge führen zu einem erhöhten Chloridverlust, erniedrigter Natriumresorption und damit
verbunden zu einem massiven Verlust von Wasser ins Darmlumen.
Sta führt zu exzessiven Mengen von cGMP in den Enterozyten was eine gesteigerte Sekretion von Claus den Kryptenzellen und eine Hemmung der Resorption von Na+ und Cl- durch die Zellen der
Villusspitzen zur Folge hat.
STb induziert Durchfall über Mechanismen, die noch nicht gut bekannt sind. Sie sind aber unabhängig
vom Anstieg von zyklischen Nukleotiden, welche die Wirkweise von LT und Sta charakterisieren.
Bisher ist weit weniger über die Behandlung und Kontrolle von PWD bekannt als über die
Pathogenese und Behandlung von neonataler Colibazillosis. F4 und F18 positive ETEC Stämme,
welche für diese Erkrankung verantwortlich sind können nicht gut über antibiotische Prophylaxe
kontrolliert werden. Dies liegt hauptsächlich an der schnellen Ausbildung von Antibiotika Resistenzen
weswegen an einer grossen Anzahl von Alternativen geforscht wird wie Vakzinen, Probiotika,
Präbiotika, Bakteriophagen, Nicht-antibiotische Chemikalien und Managementmassnahmen.
Zucht von resistenten Schweinen:
Die Steigerung der Präsenz von F18 und F4 Resistenzloki in der Schweinepopulation über die Zucht
ist ein attraktiver Ansatz für eine PWD Prävention. Es ist jedoch wichtig, dass keine Koselektion von
ungewollten Eigenschaften, welche nahe mit den genannten Loki verknüpft sind, stattfindet. Es kann
nicht vorausgesagt werden, ob zusätzliche Fimbrientypen oder neue Varianten aufkommen, die an
bisher nicht identifizierte Rezeptoren binden können. Die Techniken für breite Selektionen von
resistenten Tieren fehlen bisher und scheinen in näherer Zukunft die grösste Herausforderung zu sein.
Die Einführung einer entsprechenden PCR führte in der Schweiz innert fünf Jahren zu einer
Verdreifachung der resistenten Schweine und einer Reduktion der anfälligen Schweine von 44 auf
18%.
Über die Gene welche mit der Expression von F4 Rezeptoren assoziiert sind ist noch wenig bekannt.
Bisher ist es nur möglich den entsprechenden Phänotyp über eine Infektion mit F4 Stämmen und
anschliessender Behandlung zu bestimmen. Mittlerweilen ist ein Test in Entwicklung, bei dem die
resistenten Tiere mittels genetischen Polymorphismen in der Region des Chromosoms 13, unlängst
identifiziert als Träger der Loki, welche für die intestinalen Rezeptoren für F4ab und F4ac kodieren,
identifiziert werden können. Auf der anderen Seite sollte der immunologische Aspekt beachtet werden.
Wird eine Resistenz gegenüber F4 positiven ETEC mittels Züchtung erreicht, werden durch die F4
Rezeptor negativen Moren keine F4 spezifischen Antikörper mehr im Kolostrum ausgeschieden.
Demzufolge sind heterozygote Ferkel nicht mehr passiv vor neonatalem Durchfall geschützt.
Andererseits wird angenommen, dass auf solchen Betrieben weniger F4 positive E. coli vorkommen,
da die Sauen ohne entsprechenden Rezeptor die entsprechenden Keime nicht erhalten.
Immunprophylaxe: Schleimhautimmunität, Lebend- und Subunit-Vakzinen:
Feten und neugeborene Schweine haben die Kapazität Immunreaktionen gegen mukosale Antigene
zu entwickeln, welche in einer Toleranz oder Abwehr gegen das entsprechende Antigen münden.
Abgesetzte Ferkel können aktiv oder passiv immunisiert werden. Die Impfstoffe, die den Moren zur
Prävention von neonatalen Durchfällen appliziert werden, stimulieren hauptsächlich die systemische
Immunität, was vor allem zu einem Anstieg der zirkulierenden Antikörper führt, welche die intestinalen
Bakterien nur ungenügend erreichen. Solche Vakzinen können sogar die lokale Immunantwort bei
einer anschliessenden oralen Infektion unterdrücken.
Vakzinen für die Prävention von PWD sollten das lokale Immunsystem mit antigenspezifischen IgA
oder IgM aktivieren, um eine lokale Immunität der Mukosa zu erreichen. Beim Schwein ist der
Dünndarm der grösste IgA und IgM Produzent. In den Peyerschen Platten findet die hauptsächliche
Induktion der lokalen Immunantwort welche durch F4 Fimbrien induziert wird statt. Im Gegensatz zu
anderen Spezies wird bei den Schweinen IgM öfters in den Schleimhäuten gefunden als systemisch.
In der Lamina propria von 4 Wochen alten Schweinen entspricht die Anzahl von IgM-sezernierenden
Zellen derjenigen der IgA-sezernierenden Zellen. Im Alter von 12 Wochen findet die Verlagerung von
IgM zu IgA als der prädominante Schleimhaut Isotyp statt.
Die Anwendung von oralen attenuierten Lebendimpfstoffen oder avirulenten E. coli Wild-Typen mit
den entsprechenden Adhäsinen erfolgt bei den abgesetzten Ferkeln übers Trinkwasser oder noch
nicht abgesetzten Ferkeln über orale Dosierer. Die Impfung sollte mindestens 1 Woche vor
erwartetem Ausbruch der Durchfallerkrankung erfolgen, damit eine intestinale Ansiedlung mit Bildung
von entsprechenden Antikörpern stattfinden kann. Dieser Ansatz scheint für die Kontrolle von F4 und
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F18 bedingten PWD effektiv zu sein. Die Ansiedlung des Vakzinestranges im Intestinaltrakt kann
durch das Vorhandensein von laktogenen Antikörpern beeinträchtigt sein.
Eine grosse Studie in der USA hat gezeigt, dass die Verabreichung eines nicht-enterotoxinogenen F4
Coli-Stranges direkt nach dem Absetzen die Mortalität und den Einsatz von Antibiotika stark
vermindern konnte. Parenterale Immunisierung mit F4 Fimbrien induzierte eine Suppression der
lokalen Immunität. Der Einsatz von Levamisol als Immunmodulator zu Beginn einer oralen Vakzination
mit lebenden F4 positiven avirulenten E. coli resultierte in einer Stimulierung der intestinalen
Immunität und in einer Reduktion der klinischen Anzeichen von PWD.
Schweine, welche durch F18 positive ETEC besiedelt wurden, waren bei einer späteren Infektion mit
heterologen ETEC, welche nur die F18 Fimbrien gemeinsam hatten, gut geschützt. Es konnte jedoch
keine Kreuz-Immunisierung zwischen Strängen mit F18ab und F18ac Fimbrien erreicht werden.
Die neuesten Versuche zielen darauf ab, als Antigen nur die gereinigten F4 Fimbrien zu benützen,
anstatt die gesamten Bakterien. Versuche mit solchen Subunit Vakzinen resultierten in der Ausbildung
einer spezifischen Schleimhautimmunität und einer signifikanten Reduktion der fäkalen Exkretion der
pathogenen F4 positiven ETEC.
Gemäss verschiedenen Arbeiten würde eine relativ geringe orale Dosis von F4 Fimbrien ausreichen
um eine protektive lokale Immunantwort in Rezeptor positiven Tieren zu erzielen, ohne eine orale
Toleranz bei Rezeptor negativen Tieren zu provozieren. Im Gegenteil zu den Erfolgen mit den F4
Fimbrien konnte mit F18 Fimbrien kein Schutz vor Infektionen erreicht werden.
Die Ferkel sollten bereits während der Säugeperiode geimpft werden um PWD zu vermeiden, obwohl
das Vorhandensein von F4 Fimbrien spezifischen Antikörpern in der Milch die Bindung der Antigene
verhindern können und so die Wirkung der Impfung behindern. Um dies zu umgehen wurde der
Einsatz von gereinigten F4 Fimbrien mit geschützten bzw. ummantelten F4 Fimbrien verglichen. Trotz
des Einsatzes von beiden Impfstoffen und einer nachgewiesenen Immunantwort konnte die
Ansiedlung der entsprechenden ETEC nicht verhindert werden, war aber reduziert. In anderen
Versuchen führte die Gabe von gereinigten F4 Fimbrien zu keiner Verminderung der ETEC
Ausscheidung nach erfolgter Ansteckung, während durch die Gabe von geschützten F4 Fimbrien eine
signifikante Reduktion erzielt wurde. In vitro Studien haben gezeigt, dass F4 Fimbrien nach 3 Stunden
in einer Umgebung mit dem pH Wert von 2 ganz verdaut sind. Da bei Saugferkeln im Alter von 1-2
Wochen im Magen ein pH Wert von 1.6 erreicht werden kann und die Magenentleerung beim
Absetzen verzögert ist, kann durch einen Schutz der F4 Fimbrien die Effektivität der Impfung erhöht
werden. Ein entsprechender Schutzmantel für die Fimbrien wurde bereits entwickelt, der mit Futter
vermischt werden kann. Die Formulierung muss jedoch noch optimiert werden, da eine Inkompatibilität
zwischen den Fimbrien und dem Schutzmantel festgestellt wurde.
Auch wurde eine orale Tablette mit den Trägerstoffen Carboxymethyl, Amylose und Stärke mit F4
positiven avirulenten E. coli entwickelt. Die Freisetzung im GIT erfolgt schrittweise in den ersten 6
Stunden nach oraler Aufnahme. Dieser Trägerstoff wird nun auch für die Verwendung mit gereinigten
F4 Fimbrien getestet.
Ein weiterer Ansatz war der Gebrauch von transgenen Tabakpflanzen, welche FaeG produzieren
können, das wichtigste F4ac Subunit Protein. Dieses Protein war in vitro gegenüber den
Verdauungssäften von Ferkeln stabil und konnte an Villi binden und somit ein Anbinden von F4 ETEC
verhindern.
Gabe von spezifischen Eigelb-Antikörpern und sprühgetrockneten Plasmaproteinen:
Eine ausreichende Induktion des Immunsystems nach einer aktiven Immuntherapie hängt von der
Reife und oder optimalen Funktion des Immunsystems ab. Ausserdem benötigt eine aktive
Immunantwort mehrere Tage um sich zu entwickeln. Dies sind Gründe, weshalb eine aktive
Immunisierung für sehr junge und/oder kranke Tiere ungeeignet ist. Andererseits werden durch eine
passive Immuntherapie die Bedingungen für die Entwicklung des Immunsystems zur Kontrolle von
Infektionen durch Pathogene umgangen. Auf die gleiche Art und Weise wie über laktogene F4 oder
F18 spezifische Antikörper der neonatale Durchfall bedingt durch F4 positive ETEC kontrolliert werden
kann, kann dies über oral eingesetzte F4 oder F18 spezifische Antikörper geschehen.
Die Gabe von Sauenmilch aus der späten Laktationsphase an Absetzferkel verhinderte komplett eine
Ansiedlung von F18 ETEC bei diesen Tieren, während die Verfütterung von gleichen Mengen
Kuhmilch zu einer erhöhten Ausscheidungsrate dieser Keime führte. Den gleichen inhibitorischen
Effekt erreicht man durch die Gabe von getrockneten Plasmaproteinen, jedoch nur solange, wie die
Verfütterung des Zusatzes dauerte. Die Wirkung kann durch eine Impfung der Donor-Schweine noch
verstärkt werden. Die Mengen getrocknetes Plasma, die in den erwähnten Studien eingesetzt wurden
sind nicht wirtschaftlich. Auch ist der Einsatz in der EU verboten.
Die orale passive Immunisierung der Schweine mit spezifischen Antikörpern gegen ETEC Fimbrien
hat einen guten prophylaktischen und therapeutischen Weg vorgezeigt. Hühnereigelb ist eine reiche,
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relativ günstige Quelle für IgY Antikörper. Spezifische Hühner-Antikörper haben einen guten Schutz
vor ETEC Infektionen erzeugt. Bei Absetzferkeln, die mit Eigelb von Hühnern, welche mit F4 Fimbrien
immunisiert wurden, gefüttert wurden, konnte durch eine Infektion mit den entsprechenden E. coli ein
milderer Krankheitsverlauf beobachtet werden. Mit weiteren Versuchen wurde gezeigt, dass diese
Methode nicht nur geeignet ist für den prophylaktischen sondern auch den therapeutischen Einsatz.
Es gibt aber auch Untersuchungen, die keine positiven Auswirkungen von Eigelb-Antikörpern
darstellen konnten. Weiters sollten noch Abklärungen zur wirtschaftlichen Machbarkeit dieser
Methoden getroffen werden.
Einsatz von präventiver Fütterungsmedikation –Antibiotika und Zinkoxid
Trotz einiger Nachteile wie Selektion von resistenten Keimen, Verminderung einer Herdenimmunität,
Bedenken von Konsumenten, wird in vielen Betrieben prophylaktisch eine Medikation der betroffenen
Altersgruppen durchgeführt. In den letzten Jahren konnten immer mehr Resistenzen gegen
Apramycin, Neomycin und Trimethoprim-Sulfonamid festgestellt werden bei E. coli Strängen, die mit
PWD assoziiert waren. Hingegen stellte sich beim Colistin eine langsame Resistenzentwicklung
heraus.
Manche Coli-Stämme sind in der Lage Colicine zu bilden, welche kompetitive Coli-Keime vernichten
können. Die Vermehrung der produzierenden Keime ist jedoch eingeschränkt, da ein Teil der Energie
für die Produktion der Stoffe gebraucht wird. In vitro konnte bisher eine Wirkung von zwei
verschiedenen Colicinen ColE1 und ColN gegen F4 und F18 positiven E. coli nachgewiesen werden.
Zinkoxid bietet eine Alternative zum Antibiotikaeinsatz. Futtermittel, die zwischen 2400 und 3000 ppm
Zink enthalten reduzieren Durchfall und Mortalität und wirken sich positiv auf das Wachstum aus.
Beim Einsatz von Zinkoxid sollte die darauf folgende Umweltbelastung nicht ausser Acht gelassen
werden. In vitro Versuche zeigten, dass die protektive Wirkung von Zinkoxid auf intestinale
Epithelzellen nicht auf antimikrobiellen Aktivitäten beruht, sondern über die Hemmung der Adhäsion
und des Eindringens von Bakterien, indem der Anstieg der Durchlässigkeit der tight junction, welche
durch die ETEC moduliert werden kann, verhindert wird. Auch wurde eine Wirkung auf die Expression
von Zytokinen beobachtet, welche zu einer entzündlichen Reaktion der infizierten Zellen führen und
die Zellmembran-Integrität zerstören.
Organische Säuren, Proteasen und antisekretorische Faktoren:
Niedrigere Mortalitätsraten bedingt durch Enterotoxämie und verbesserte Gewichtszunahmen nach
dem Absetzen wurden berichtet nach dem Einsatz von Rationen mit verminderter SäurebindungsKapazität. Gleiche Ergebnisse wurden durch die Zugabe von organischen Säuren erreicht. Dabei
wurden nach dem Absetzen Futtermittel mit einer organischen Säure oder Gemischen aus
organischen Säuren und/oder deren Salze zugesetzt.
In vitro und in vivo Studien zeigen, dass die proteolytische Behandlung von intestinalen F4
Rezeptoren die Bindung von F4 positiven ETEC verhindern. Bromelain, eine Protease aus dem Stiel
der Ananas reduzierte oral verabreicht die Bindung von F4 positiven ETEC am Bürstensaum. Da die
F4 Rezeptoren durch Bromelain nur für 30 h gehemmt werden, müsste eine kontinuierliche
Verabreichung erfolgen.
Skandinavische Forscher haben gezeigt, dass der antisekretorische Faktor den sekretorischen
Durchfall, der durch LT ausgelöst wird, umdrehen kann. Der antisekretorische Faktor im Blut konnte
durch die Gabe von Glukose und manchen Aminosäuren im Futter erhöht werden. Behandelte
Absetzferkel hatten weniger häufig Durchfall und grössere Gewichtszunahmen. Der antisekretorische
Faktor übt möglicherweise einen Effekt auf das enterische Nervensystem aus.
Bakterielle Probiotika:
In laufenden Untersuchungen konnte durch ein mit fermentierten Sojabohnen supplementiertes Futter
die Exkretion von ETEC und das Vorkommen, Stärke und Dauer von Durchfallerkrankungen bei
Absetzferkeln reduziert werden. Ferkel, die mit Rhizopus- oder Bacillus fermentierten Sojabohnen
gefüttert wurden zeigten verbesserte Futteraufnahme, Tageszuwachsraten und Futterverwertung.
Behandlung von Tieren auf einem Betrieb mit einem schlechten Gesundheitsstatus mit lebensfähigen
Sporen von Bacillus licheniformis (LSP 122, Alpharma) oder Sporen von Bacillus toyoi (Toyocerin)
vermochten ebenfalls die Häufigkeit und Stärke von Durchfall, Mortalität und Erregerausscheidung zu
vermindern. Probiotika, v. a. LSP 122 zeigten eine positive Auswirkung auf die Futterverwertung und
Gewichtszuwachs. Jedoch konnten anderer Autoren keine Verbesserung durch die Verfütterung von
Lactobacillus spp., Enterococcus faecium und Bacillus cereus bei experimentell oder natürlich
infizierten Schweinen beobachten.
Phagen:
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Bakteriophagen sind Viren, welche exzellente Killer von pathogenen Bakterien sind, weil sie für das
Wirtstier nicht toxisch sind und durch ihre Vermehrung in Bakterien bei deren Zerstörung zu einem
Titeranstieg führen. In den 80 er Jahren begannen Versuche, welche zeigten, wie mittels Phagen
septikämische E. coli Infektionen kontrolliert werden konnten. Anschliessend konnte mittels einzelner
oder Gemischen von 2 Phagen eine Prophylaxe und Therapie von ETEC Infektionen in neugeborenen
Schweinen, Kälbern und Lämmern erzielt werden. Die bakterielle Resistenz gegenüber Phagen, die
während einer Therapie in Kälbern erfolgte, war bedingt durch Mutationen, welche die Virulenz stark
verminderten. Es gibt bisher keine Studien über den Phageneinsatz bei O149:F4 Infektionen bei
Absetzferkeln. Es besteht die Möglichkeit, dass Bakterien, welche Phagen ausgesetzt werden,
mutieren können, aber die bisherigen in vivo Resultate weisen nicht darauf hin. Dies könnte damit
begründet werden, dass die Mutationen, welche entstehen, meist die Oberfläche der Bakterien
betreffen, die für die Phagenbindung verantwortlich sind. Dies könnte aber zu einem Nachteil der
Mutanten im Intestinaltrakt führen. Oder aber der Einsatz eines Phagengemisches führt zum
Absterben der Mutanten, die gegen die einen oder anderen Phagen immer noch empfänglich sind.
Die grösste Schwierigkeit für den Einsatz von Phagen gegen PWD scheint aber die Lizenzierung
solcher Produkte zu sein, da Phagen in die Transferierung von Virulenzgenen und/oder
antimikrobiellen Resistenzgenen involviert werden können. Es scheint deshalb wichtig zu sein, dass
der Nachweis gelingt, dass solche Fähigkeiten den Phagen welche zur Prophylaxe oder Therapie
eingesetzt werden fehlt.
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E. coli bedingter Durchfall nach dem Absetzen bleibt ein Hauptgrund für wirtschaftliche
Verluste in der Schweineproduktion.
Die Tatsache, dass die wichtigsten Virulenzgene für ETEC auf Plasmiden lokalisiert
sind bedeutet, dass verschiedene Kombinationen dieser Gene möglich sind. Es besteht
aber eine gewisse Tendenz für manche Virulenzgene Kluster zu bilden. Wahrscheinlich
gibt es funktionelle Verbindungen, die noch nicht verstanden werden.
ETEC 149 aus der O Gruppe ist der dominante Typ weltweit, es ist jedoch noch nicht
klar, worauf diese Dominanz basiert.
F4 und F18, die bedeutendsten Fimrien-Antigene von E. coli, die zu PWD führen
können, wurden als gute Ziele für aktive und passive Immunisierung identifiziert und
wurden als Basis für Selektionen von Rezeptor negativen Schweinen gewählt.
Verschieden Konzepte für eine Impfstoffentwicklung mit dem Ziel einer lokalen
Schleimhautimmunität wurden entwickelt. Auch die Gabe von Antikörpern übers Futter
wurde versucht.
Mehrere Futterzusatzstoffe wurden getestet, um eine Ansiedlung von ETEC im
Darmtrakt zu vermeiden.
Bis heute konnte noch mit keiner Methode ein durchschlagender Erfolg verzeichnet
werden.
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