Bordetella-bronchiseptica-Infektionen

ATEMWEGSERKRANKUNGEN
Atemwegserkrankungen beim Schwein (Teil 4)
Bordetella-bronchiseptica-Infektionen
Großtierpraxis 6:01, 35-40 (2005)
von B. Iben
Zu den Bordetellen werden sieben Arten gerechnet, von denen
einige für Tier und Mensch pathogen sind. V
on größter BedeuVon
tung sind Bordetella pertussis (Erreger des Keuchhustens) und
Bordetella bronchiseptica. B. bronchiseptica kommt häufig in
Verbindung mit Atemwegserkrankungen des Schweines vor
vor,, besonders häufig findet man den Krankheitserreger in V
erbindung
Verbindung
mit Rhinitis atrophicans.
Einleitung
Die Infektion mit B. bronchiseptica
stellt neben ihrer Beteiligung am
Krankheitsgeschehen der Schnüffelkrankheit eine Gefahr für Saugferkel
und Absatzferkel dar. Zu Beginn der
Erkrankung findet sich seltsam heiser klingender Husten, der sehr
schnell in Niesen und Dyspnoe übergeht. Da B. bronchiseptica ein Parasit
des Flimmerepithels des Respirationstraktes ist, verwundern diese Symptome nicht, insbesondere, wenn man
zusätzlich die Virulenzeigenschaften
des Erregers betrachtet, welche zu Zi-
liostase und Destruktion des Flimmerepithels führen. Als Resultat der
Infektion ergibt sich eine Bronchopneumonie.
Der Erreger
Die Bordetellen gehören zur Familie
Alcaligenaceae innerhalb der βGruppe der Proteobakterien. Abb. 1
zeigt schematisch einen auf den DNASequenzen der ribosomalen 16SRNA-Gene beruhenden phylogenetischen Stammbaum der Bordetellen
und der eng benachbarten Gattungen
Achromobacter und Alcaligenes.
Bordetellen sind gramnegative, 0,5 –
1,0 mm große, kokkoide bis ovale,
pleomorphe Stäbchen, die peritrich
begeißelt sind. Der Keim wächst gut
auf Blutagar. Nach 24 Std. Bebrütung
zeigt sich der Erreger in kleinen, hellen Kolonien (Abb. 2).
Der Erreger ist in der Lage verschiedene
Virulenzfaktoren wie Toxine, Aggressine und Adhäsine zu bilden. Ein weiterer Virulenzfaktor ist ein Endotoxin
mit den charakteristischen Eigenschaften der Lipopolysaccharide gramnegativer Bakterien. Inwieweit B. bronchiseptica weitere Virulenzfaktoren besitzt, ist nicht geklärt. Für B. pertussis
sind weitere Faktoren und Toxine bekannt, die in Übersicht 1 aufgeführt
sind. Möglicherweise gibt es bislang
unerforschte Gemeinsamkeiten.
So ist bislang nicht geklärt, welche
Faktoren B. bronchiseptica das Anheften an die mit Zilien besetzten Epi-
Zum Titelbild: Längsschnitt durch einen Schweinerüssel. Durch die bakteriellen Erreger ist es zur Eiteransammlung im
Nasenmuschelbereich gekommen. (Quelle: Handbuch Gesunde Schweine, Kamlage Verlag, Osnabrück)
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Abb. 1. Systematik der Bordetellen.
Abb. 2. Bordetella bronchiseptica, Reinkultur auf Blutagar (Quelle: Farbatlas zur
Diagnose bakterieller Infektionskrankheiten der Tiere; Verlag Paul Parey 1988).
thelzellen des oberen Atmungstraktes
ermöglichen. Diese Adhäsion ist der
wichtigste Schritt, weil er den Bakterien die Kolonisierung des oberen Atmungstraktes ermöglicht. Der für B.
pertussis wichtigste Adhäsionsfaktor
ist das Filamentöse Hämagglutinin
(FHA). Dieses verfügt über wenigstens
drei unterschiedliche Adhäsionsaktivitäten. Die Bindung von Adhäsinen
an Oberflächenproteine der Wirtszellen dient nicht nur der Anheftung der
Bakterien, sondern kann auch bestimmte für die Bakterien vorteilhafte
Reaktionen dieser Zellen auslösen
(Fuchs und Gross 2001). Die Kolonisierung erfordert die Synthese einiger
Zellgifte, zu denen bei B. pertussis
das Pertussis-Toxin (für B. bronchiseptica ist ein Pendant bislang unbekannt) und für diesen sowie die übrigen Bordetella-Arten das Adenylazyklase-Toxin (CYA) und das Tracheale Zytotoxin (TCT) gehören. Ihre
zellschädigende Wirkung dient nicht
nur der Schwächung der Abwehrmechanismen, sondern kann beispielsweise auch Eisen freisetzen, das für
die Vermehrung des Erregers wichtig
ist. Das CYA-Toxin wirkt auf zweifache Weise: Es kann Blutzellen lysieren
(Hämolyse) und in eukaryotischen
Zellen die Umsetzung von ATP zu
cAMP katalysieren. Das Tracheale
Zytotoxin (TCT) entstammt der Mureinschicht der Bakterienzellwand und
bewirkt zusammen mit den auf der
Zellwand befindlichen Lipopolysacchariden die Produktion großer Mengen Stickoxide durch die Epithelzellen. Diese Stickoxide wirken als Zell-
Übersicht 1: Virulenzfaktoren von B. pertussis (Fuchs und Gross 2001)
Virulenzfaktor
Pertussis-Toxin (PT)
Adenylatzyklase-Toxin (CYA)
Tracheales Zytotoxin (TCT)
Filamentöses
Hämagglutinin (FHA)
Pertactin (PRN)
Trachealer
Kolonisierungsfaktor (TCF)
Serumresistenzfaktor BrkA
Lipopolysaccharid (LPS)
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Wirkung
ADP-Ribosylierung von Gi-Proteinen; Steigerung des cAMP-Spiegels; Interferenz mit
Effektorzellen des Immunsystems
Hämolyse und Steigerung des cAMP-Spiegels; Interferenz mit Effektorzellen des
Immunsystems
Zerstörung von Zilien tragenden Epithelzellen durch Induktion der übermäßigen
Produktion von Stickoxid (NO)
Adhäsion an Epithelzellen und Phagozyten; Bindung an Zielzellen durch RGD-Motiv,
Kohlenhydrat- und Heparin-Bindemotive
Adhäsion und Kolonisierung
Adhäsion und Kolonisierung
Resistenz gegen bakterielle Mechanismen
in Kombination mit TCT-Induktion der übermäßigen Produktion von Stickoxid (NO)
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gift und sind vermutlich die Ursache
des Hustens, da durch den Verlust der
Zilien die Atemwege nicht mehr von
Schleim, Staub und Bakterien gesäubert werden können.
Epidemiologie und
Pathogenese
B. bronchiseptica ist weltweit verbreitet. Der Erreger kommt nicht nur beim
Schwein vor, empfänglich sind auch
Hund, Katze, Pferd und Pute. Beim
Hund ist B. bronchiseptica Auslöser
nutzt. Auch von Menschen konnte
der Erreger isoliert werden. Infizierte
Menschen können für SPF-Zuchten
gefährlich werden, der Erreger verbreitet sich in solchen Beständen innerhalb kürzester Zeit.
Bordetellen werden im Schweinesektor durch den Viehhandel verbreitet.
Es bestehen nur wenige Betriebe, die
sich von dem Erreger freihalten
konnten. Als prädisponierende Faktoren gelten:
• früheres Auftreten von Rhinitis
atrophicans im Bestand
• schlechte Hygiene in den Abferkelställen
Bordetellen werden durch den
Viehhandel verbreitet.
des Zwingerhustens (Tracheobronchitis), bei der Katze am Krankheitsbild
Katzenschnupfen beteiligt (siehe Seite
20). Andere Tiere kommen als Träger
in Frage (Ratte, Maus, Opossum, Wildvögel, Meerschweinchen, Kaninchen).
Wiederkäuer werden von B. bronchiseptica gewöhnlich nicht als Wirt be-
• ungünstige Umweltbedingungen in
allen Bestandsabteilungen (mangelnde oder zu starke Belüftung, gesundheitsschädliche Gase, hohe
Staubbelastung, zu hohe oder zu
niedrige Luftfeuchtigkeit)
• zu hohe Remontierung, die die Bildung einer Populationsimmunität
verhindert (Kobisch und Tillon 1982).
Die Infektion der Saugferkel erfolgt
über die Muttertiere oder durch ältere
Ferkel aus der Nachbarschaft. Durch
Schniefen und Niesen werden im
Stallraum massive Tröpfchenaerosole
gebildet. Diese werden eingeatmet und
es kommt zur Kolonisierung durch
Adhäsion auf den Schleimhäuten der
oberen Atemwege. Kurz darauf
kommt es durch Bildung von Toxinen
und Stoffwechselprodukte des Krankheitserregers zur Hemmung der Aktivität des Flimmerepithels bis zur vollständigen Zerstörung der Zilien sowie
pathologischer Veränderung der darunter liegenden Gewebe. Das Tracheale Zytotoxin (TCT) verursacht Ziliostase und Destruktion des Flimmerepithels. Hinzu kommt das hitzestabile
Toxin (HLT), auch als Dermonekrotisierendes Toxin (DNT) bezeichnet und
das bivalente Toxin AdenylatzyklaseToxin (CYA), welches zytolytisch auf
Immunzellen (Neutrophile, Monozyten, Makrophagen) wirkt.
Im Allgemeinen bildet sich eine
streifenförmige Bronchopneumonie
in den kranialen Hälften der Lunge,
die durch Zonen lädierten Parenchyms charakterisiert und von tiefen Rinnen Bindegewebe getrennt ist
(Abb. 3; Pfeile), das bis zur Narbenbildung bestehen bleibt (Häni et al.
1976). Die veränderten Bezirke sind
anfangs dunkelrot, dann graurot bis
graugelb gefärbt und fest (Abb. 3).
Fibrinöse bis fibröse Pleuritis tritt gewöhnlich nur über besonders heftig
entzündeten Lungenbezirken auf.
Schwellungen der Lymphknoten sind
sehr unterschiedlich ausgeprägt.
Nach Sieverding (2000) unterscheiden
sich die Organbefunde bei der Sektion
deutlich von den Veränderungen der
progressiven RA und der Enzootischen Pneumonie.
Abb. 3. Lungenveränderungen bei Bordetella-Bronchopneumonie (aus Smith
et al., Wolfe Publishing, Ipswich, England 1990).
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Größere Knoten weisen auf der Schnittfläche öfter kleine, rote bis bräunliche
Stellen auf, die von Blutungen und Nekrosen herrühren. Die Bronchien der
betroffenen Lungenabschnitte enthalten meist schleimig-eitriges Exsudat.
Übersicht 2: Möglichkeiten der biochemischen
Differenzierung von Bordetellen
Reaktion
Urease (Harnstoffspaltung erfolgt bereits nach 4 – 6 Std. und
stellt eine charakteristische Eigenschaft dar)
Kohlenhydratspaltung (zu ihrer Feststellung reicht die Prüfung
von Glukose, Laktose und Saccharose)
Darüber hinaus können geprüft werden:
Indol-Reaktion
Voges-Proskauer-Reaktion
Methylrot-Reaktion
Schwefelwasserstoffbildung
Gelatineverflüssigung
Katalase
Lackmusmilch (Alkalisierung)
Ausfall
+
-
+
+ (nach 2 Std.)
Für die serologische Typisierung sind
z.Zt. keine kommerziellen Typenseren
erhältlich. Die Typisierung wichtiger
Stämme ist jedoch nach vorheriger
Absprache mit dem Bundesinstitut für
gesundheitlichen Verbraucherschutz
und Veterinärmedizin, Bereich Jena,
möglich. Gleiches gilt für den Toxinund Antikörpernachweis.
Differentialdiagnose
Differentialdiagnostisch müssen Rhinitis atrophicans, Mykoplasmen, Pasteurellen, hämophile Keime und
Chlamydien ausgeschlossen werden.
Therapie
Das histologische Bild entspricht dem
makroskopischen. Neben unveränderten Läppchen finden sich Bezirke mit
heftiger katarrhalischer bis eitriger und
nekrotisierender Pneumonie oder großzellig-proliferativer Pneumonie. Durch
die toxinbedingte Gefäßschädigung
wird die Pneumonie von starken Flüssigkeitsaustritt und Blutungen aus den
Kapillaren begleitet.
Klinische Erscheinungen
Die klinischen Erscheinungen sind wenig charakteristisch und unterscheiden
sich kaum von denen anderer Erkrankungen, die etwa durch Mykoplasmen,
Pasteurellen oder Chlamydien hervorgerufen werden. Nach Sieverding
Diagnose
Die klinischen Symptome lassen nur
eine Verdachtsdiagnose zu. Am größten
ist die Wahrscheinlichkeit der Isolierung
von B. bronchiseptica bei Ferkeln im
Alter von 10 Tagen bis 10 Wochen (Sieverding 2000). Am Ende einer Infektion
kann wegen des Vorliegens einer Immunität bei den Tieren unter Umständen ein bakteriologisch negatives Ergebnis vorliegen (Kobisch und Tillon
1982). Zur Absicherung der klinischen
Diagnose müssen entweder Trachealtupfer oder Lungenspülproben untersucht werden. Bei akuten Infektionen
liegen die Erreger im pathologischen
Material in großen Mengen vor und
sind mittels Gramfärbung darstellbar.
Klinische Erscheinungen sind wenig
charakteristisch.
(2000) ist anfänglich heiser klingender
Husten zu hören, der sehr schnell in
Niesen und Atemnot übergeht. In einigen Beständen wird das Niesen von
Tränenfluss begleitet. Bei den Ferkeln
sind deutlich sichtbare Tränenringe
um die Augen erkennbar, d.h. eine sichere Diagnose kann nur im Labor erfolgen. Die Krankheitsanzeichen sind
bei 10 Tage bis 10 Wochen alten Ferkeln zu beobachten und gehen unbehandelt etwa 2 Monate nach der Infektion zurück. Als Folge können sich
Wachstumsdepressionen einstellen.
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Die kulturelle Untersuchung erfolgt
auf Selektivnährböden (McConkeyAgar mit 100 µg Nitrofurantoin und 10
IE Penicillin/ml Nährboden). Die Bebrütung erfolgt über 24 bis 48 Std. bei 37 °C.
Zur biochemischen Differenzierung
werden die traditionellen Röhrchenverfahren und Mikromethoden in vorgefertigten Platten angewendet. Das
biochemische Verhalten von B. bronchiseptica ist sehr einheitlich, so dass
für die Routine die Prüfung einiger Reaktionen ausreicht (Übersicht 2).
B. bronchiseptica zeigt geringgradige Resistenz bei Tetrazyklin, Neomycin, Gentamicin, Colistin und Florfenicol, mittelgradige Resistenz bei Enrofloxacin, relativ hochgradige Resistenz bei Amoxicillin, hochgradige
bis höchstgradige Resistenz bei TMP/
S, Ampicillin und Penicillin (Weisser
2003). Doch Vorsicht: Dies sind Ergebnisse im Einzugsgebiet des CVUA
Stuttgart aus den Jahren vor 2002. In
anderen Gebieten sind abweichende
Resistenzprobleme zu erwarten.
Auch aus diesem Grund muss einer
antibiotischen Therapie ein Resistenztest vorausgehen. Bei entsprechender Empfindlichkeit des Erregers können dann die Empfehlungen
von Sieverding (2000) aufgegriffen
werden. Danach soll die Einzeltierinjektion mit 10 – 20 mg/kg KG
Amoxicillin, 2,5 mg/kg KG Enrofloxacin, 1,25 mg/kg KG Donafloxacin,
2 mg/kg KG Marbofloxacin oder 5
mg/kg KG Gentamicin erfolgen. Für
die orale Behandlung werden 400 g
Pulmotil/t Futter oder 500 – 1.000 g
Trimethoprim-Sulfonamid/t Futter
angegeben.
Prophylaxe
Prophylaktische Maßnahmen zielen
auf die allgemeine Stärkung des Immunsystems sowie die Optimierung
des Stallwetters und der Haltungsbedingungen.
In Großraumställen enthält die Luft
mehr schwebende Teilchen (die potentiell mit Krankheitserregern behaftet
sind), die durch die Tiere aufgenommen werden können.
Staub, gesundheitsschädliche Gase,
Trockenheit und extrem niedrige oder
hohe Luftfeuchtigkeit sowie inadäquate Temperaturen erhöhen die
Empfindlichkeit der Schweine gegenüber Pneumonieerregern.
Staubpartikel können als abiotische
Vektoren Infektionserreger sowie Endotoxine beherbergen und gemeinsam
mit anderen Luftverunreinigungen das
Epithel des Atmungstraktes schädigen.
Gesundheitsschädliche Gase, wie Ammoniak, Schwefelwasserstoffgas, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid sollten
zumindest in den Grenzen der gesetzli-
chen Regelungen gehalten werden, wobei der Wert für NH3 in der Schweinehaltungshygieneverordnung mit 20 ppm
als eindeutig zu hoch anzusehen ist.
Die Stalltemperatur ist einmal von ihrem absoluten Wert her zu optimieren,
zum anderen müssen extreme Schwankungen verhindert werden. Temperaturschwankungen von mehr als 12 °C innerhalb von 24 Stunden sind nicht selten. Derartige Schwankungen vermindern die natürliche Immunität und führen dadurch zu gehäuftem Auftreten
von Pneumonien. Gleiches gilt für
Schweine in Freilandhaltungen bei
plötzlichem Temperaturabfall.
Immunprophylaxe
Eine Schutzimpfung gegen B. bronchiseptica kann mit Impfstoffen der
Firmen IDT (Respiporc® bzw. Respiporc
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ART+EP®) sowie Intervet (Porcilis ART®) erfolgen. Die Impfung von Sauen
führt zur passiven Immunisierung der
Ferkel durch das Kolostrum. Man
kann der Erkrankung auch mit stallspezifischen Impfstoffen Autovakzinen zu Leibe rücken.
Anschrift des Verfassers:
Dr. Dr. Bernd Iben
Mündener Straße 5
37213 Witzenhausen
Tel.: 05542 / 507 701
Fax: 05542 / 507 690
e-mail: [email protected]
Zusammenfassung
Atemwegserkrankungen beim Schwein (Teil 4)
Bordetella bronchiseptica-Infektionen
Schlüsselwörter: Schwein, Atemwegserkrankungen, B. bronchiseptica, Klinik,
Diagnose, Therapie, Prophylaxe
B. bronchiseptica ist nicht nur am
Krankheitsgeschehen der progressiven
Rhinitis atrophicans beteiligt, sondern
kann auch als Einzelerreger eigenständige Infektionen hervorrufen, die
Bordetella-brochinseptica-Infektion.
Klinisch ist die Erkrankung nicht si-
cher von anderen Erkrankungen des
porzinen Atmungstraktes zu unterscheiden. Einfache labordiagnostische
Untersuchungsmethoden stehen jedoch zur Verfügung Die Therapie erfolgt mit Antibiotika, die sich im Antibiogramm als wirksam erwiesen ha-
ben. Prophylaktische Maßnahmen
umfassen die Optimierung der Haltungsbedingungen. Zur Immunprophylaxe stehen verschiedene Impfstoffe zur Verfügung. Eine Immunprophylaxe kann auch mit Autovakzinen erfolgen
Summary
Diseases of the respiratory tract in pig (part 4)
Infections caused by Bordetella bronchiseptica
Keywords: pig, respiratory disease, B. bronchiseptica, clinic, diagnosis, therapy, prophylaxis
B.bronchiseptica ist not only involved
in the course of progressive Rhinitis
atrophicans but is, being a single pathogen, able to cause independent infections as the Bordetella-bronchiseptica infection. Clinical there is no safe
method to differ the disease from
other porcine respiratory diseases.
However simple methods for lab diagnosis are available. Antibiotics,
which have been shown effective in
antibiogram are used in therapy. Pre-
cautionary measures include optimized keeping conditions. Various kind
of vaccine to realize prophylactic immunization is available. Prophylactic
immunisation can also be done by
autovaccination.
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