Porcine epidemic diarrhoea - Tierärztliche Praxis Am Fernmeldeturm

ORIGINALIEN
Tierärztl. Umschau 69, 000 – 000 (2014)
Aus der 1Tierärztlichen Praxis am Fernmeldeturm in Sendenhorst und 2vaxxinova diagnostics in Leipzig
Porcine epidemic diarrhoea (PED) – Neuausbrüche in deutschen Mastschweinebeständen
von Thomas Henniger1 und Bernd Andreas Schwarz2
(5 Abbildungen, 17 Literaturangaben)
Kurztitel: Porcine epidemic diarrhoea (PED)
Stichworte: Epizootische Virusdiarrhoe – Coronavirus – fäkal-oraler Kontakt – hohe Saugferkelsterblichkeit – realtime-RT-PCR
Zusammenfassung
Die porcine epidemische Virusdiarrhoe
(PED) ist eine seit den 1970er Jahren bekannte Durchfallerkrankung bei
Schweinen, die durch eine Infektion mit
einem Coronavirus verursacht wird.
Ähnlich wie bei der Transmissiblen
Gastroenteritis (TGE) ist die Morbidität und Mortalität bei Saugferkeln am
höchsten und nimmt mit zunehmendem
Alter ab. Während die PED seit den
1990er Jahren in Europa sehr selten
auftritt, hat sie sich seit dieser Zeit in
Abstract
Porcine epidemic diarrhoea
Key words: Corona virus – faecal-oral
contact – high mortality in piglets – realtime RT-PCR
Porcine epidmic diarrhoea (PED) has
emerged in the 1970s and is a corona
virus induced enteritis in swine.
Similar to the transmissible gastroenteritis (TGE), morbidity and mortality rates are highest in nursing piglets
and decrease with growing ages. While
PED has mainly disappeared in Europe
since the 1990s, it has become widespread in Asia. Since 2013, this enteric
disease causes high economic losses
in the USA. The current case describes
an outbreak of PED in a German pig
fattening farm in early summer of 2014,
which may be associated with further
PED outbreaks in two other German
farms. There is great concern that the
current American epidemic could continue in Europe.
Asien sehr weit verbreitet. Seit 2013
grassiert diese Darmerkrankung in
den USA, wo sie ebenfalls verheerende
Schäden verursacht. Der aktuelle Fall
handelt von einem Neuausbruch in einem deutschen Mastschweinebestand
im Frühsommer 2014, der in Zusammenhang mit PED-Ausbrüchen in zwei
weiteren deutschen Betrieben stehen
könnte. Es besteht die große Sorge, dass
der amerikanische Seuchenzug sich
auch in Europa fortsetzen könnte.
1 Einleitung
Die epizootische Virusdiarrhoe des
Schweins (EVD), im englischsprachigen
Gebrauch als Porcine epidemic diarrhoea
(PED) bekannt, ist eine durch ein Coronavirus, dem Porcine epidemic diarrhoea
virus (PEDV) verursachte akute Darmerkrankung, die mit hochgradiger, wässriger Diarrhoe bei Schweinen jeden Alters
einhergeht (Harris, 2012). Die Morbidität kann bei Saugferkeln wie auch bei
Absatzferkeln bis zu 100 % betragen,
wobei die Mortalität mit zunehmendem
Alter sinkt. Der Erreger wurde in Europa erstmalig 1971 aus durchfallkranken
Schweinen isoliert und verursacht ähnlich wie das engverwandte Transmissible
Gastroenteritis auslösende Virus (TGEV)
eine hohe Saugferkelsterblichkeit (Wood,
1977; Pensaert und DeBouck, 1978).
Während sich die PED seit den frühen 1990er Jahren in der erregernaiven
asiatischen Schweinepopulation rasant
ausbreitete, wurde sie in Europa aus
ungeklärten Ursachen zusehends seltener, genauso sank die Seroprävalenz
(Pensaert und Callebaut, 1994).
Seit April 2013 sorgt die PED in den USA,
die bislang als frei von dieser Erkrankung
galten, für große wirtschaftliche Verluste
in ferkelerzeugenden Betrieben (Kehrli,
2014). Genomsequenzanalysen ergaben
zwar, dass der kausale Virusstamm zu 99
% mit dem aktuellen asiatischen Stamm
übereinstimmt, die Eintragsquellen sind
bislang jedoch völlig unklar (Stevenson
et al., 2013).
Ebenso ungeklärt ist der Infektionsweg
bei dem hier beschriebenen nachgewiesenen PED-Neuausbruch in einer von
bisher drei deutschen Schweinemastanlagen im niedersächsisch-westfälischen
Grenzgebiet. Die Fälle ereigneten sich
im Frühjahr 2014 und könnten Grund zur
Sorge vor einer neuen Epidemie in einer
der schweinedichtesten Regionen Europas sein.
2 Fallbericht
2.1 Vorbericht
Bei dem betroffenen Betrieb handelt es
sich um eine Mastanlage mit 2.000 Mastplätzen. Die Mastläufer wurden von einer niederländischen Herkunft bezogen,
wobei die Ferkelaufzucht in einem Stall
in Deutschland betrieben wird. Weder
vom Ferkelerzeuger noch vom Ferkelaufzuchtbetrieb sind Meldungen von
außergewöhnlichen Durchfallgeschehen
bekannt.
Der westfälische Mastbetrieb umfasst
SCHWEINE
vier getrennte Stallgebäude, die zeitlich
versetzt voneinander belegt werden und
zwischen 300 und 500 Mastplätze aufweisen. Die Gebäude werden nicht mit
getrennter Betriebskleidung betreten, jedoch sind die Eingänge beider Ställe mit
Stiefeldesinfektionsanlagen ausgerüstet.
Im aktuellen Fall umfasste der Bestand
eine Partie mit 400 Mastschweinen mit
einem durchschnittlichen Gewicht von
30 kg Körpermasse im kleineren Stall sowie zwei Partien von jeweils 500 Tieren
zwischen 80 kg und 90 kg Körpermasse
im größeren Stall.
In der Säugezeit wurden die Tiere gegen
das Porcine Circovirus Typ 2 sowie gegen
Mycoplasma hyopneumoniae geimpft.
2.2 Klinisches Bild
Die 400 Tiere in der Anfangsmast wurden Mitte Mai 2014 klinisch unauffällig eingestallt; die tägliche Futter- und
Wasseraufnahme entsprach der Norm.
Sechs Tage nach dem Einstallen fielen
in mehreren Buchten die ersten Tiere mit
Durchfall auf. Das Durchfallgeschehen
breitete sich rasant und buchtenübergreifend aus, sodass ein bis zwei Tage nach
dem ersten Auftreten alle Schweine des
Stalles betroffen waren. Die Tiere zeigten
ein stark gestörtes Allgemeinbefinden,
was sich in Mattigkeit, überwiegendem
Liegeverhalten und Inappetenz äußerte.
In aufrechter Position fielen besonders
der aufgekrümmte Rücken und die stark
eingefallenen Flanken auf. Tenesmus war
bei stehenden Tieren zu beobachten, wobei der gelblich-grünliche, dünnbreiige
bis wässrige Kot zumeist im Strahl abgesetzt wurde (Abb. 1). Blutbeimengungen in den Faeces wurden zu keiner Zeit
gefunden. Die Rektaltemperatur bewegte
sich bei untersuchten Schweinen zwischen 39,0 °C und 40,6 °C.
Zwei Tiere zeigten großflächige dunkelrot bis bläuliche zyanotische Verfärbungen der Haut, hauptsächlich an den
Ohren, den Flanken und am Unterbauch
(Abb. 2).
Aufgrund der vorgefundenen klinischen
Symptomatik wurde die Verdachtsdiagnose einer Infektion mit enteropathogenen Escherichia (E.) coli bzw. einer
akuten Salmonellose gestellt, wobei
besonders die zyanotischen Veränderungen der erwähnten Einzeltiere den
Verdacht auf eine zusätzliche Toxämie
festigte. Nach der Entnahme von Kottupfern und Sammelkotproben erfolgte
am dritten Tag nach dem ersten Auftreten von Durchfall der therapeutische
Einsatz von Colistin über das Futter.
Jedoch änderte sich das klinische Bild
auch nach drei Tagen der Behandlung
nicht. Die Tiere zeigten weiterhin heftigen Tenesmus, Inappetenz und Apathie,
wobei über die gesamte Zeit der Symptomatik keine Todesfälle auftraten. Nach
weiteren drei Tagen wurde das Colistin
abgesetzt.
Ab dem achten Tag nach dem Ausbruch
des Durchfallgeschehens besserte sich
Abb. 1: Gelblich-grünlicher, dünnbreiiger bis wässriger Kot bei
Mastläufern mit ca. 30 kg Körpermasse.
das klinische Bild zusehends dahingehend, dass die Futteraufnahme wieder
stieg und die Kotkonsistenz sich weitgehend verfestigte. Nach weiteren sechs
Tagen waren die Tiere dieses Stalles wieder klinisch unauffällig.
Eine Woche nach dem Ausbruch in der
Anfangsmast traten auch bei den Endmasttieren erste Durchfälle auf, die in
Farbe und Konsistenz denen der jüngeren
Tiere glichen. Eine rasche Ausbreitung
war auch in dieser Altersgruppe der Fall,
jedoch waren die Symptome insgesamt
milder, Todesfälle wurden ebenfalls nicht
beobachtet. Auf einen Einsatz von Antiinfektiva wurde in dieser Altersgruppe
verzichtet.
3 Laboruntersuchung
Mit dem Verdacht auf eine Infektion mit
E. coli oder Salmonellen wurde eine
bakteriologische Untersuchung eingeleitet. Relevante bakterielle Durchfallerreger wurden nicht nachgewiesen, eine
Salmonellose konnte somit ausgeschlossen werden. Im Rahmen der DurchfallProfiluntersuchung der vaxxinova diagnostics wurden die Proben umfangreich
mittels molekularbiologischer Methoden auf andere Durchfallerreger untersucht. Hierbei konnten Brachyspiren
und der Erreger der Porcinen Intestinalen Adenomatose (PIA) ebenfalls nicht
nachgewiesen werden. Routinemäßig
wurden die Proben mittels RT-PCR auch
Abb. 2: Akut an Durchfall erkrankter Mastläufer mit Zyanosen an
Ohren, Gliedmaßen und Unterbauch; Auftreten zwei Tage nach
Krankheitsausbruch.
ORIGINALIEN
Abb. 3: Multiplex RT-PCR (Kim et al., 2001). TGE: Längenmarker TGEV; PRCV: Längenmarker PRCV. 1 – 4: positive Kotproben (PED); 5 – 7: negative Kotproben; 8: Positivkontrolle TGEV; 9: negative Isolierungskontrolle; 10: negative PCR-Kontrolle; 11: Positivkontrolle PEDV; 100 bp: 100 bp DNA-Leiter.
Abb. 4: PEDV-spezifische RT-PCR (Ogawa et al., 2009). PED = Längenmarker PEDV. 1
und 2: Kotproben, PEDV negativ; 3 bis 6: Kotproben, PEDV positiv; 7: Positivkontrolle
PEDV; 8: negative Isolierungskontrolle; 9: negativ PCR-Kontrolle.
Abb. 5: Realtime multiplex RT-PCR zum Nachweis von TGEV und PEDV. Blaue Fluoreszenz (FAM-Kanal): PEDV; Rote Fluoreszenz: (Cal 610-Kanal): TGEV.
auf das Vorhandensein Rota- und Coronavirus-spezifischer Nukleinsäure untersucht. Hierbei konnte in allen untersuchten Proben Rotavirus-spezifisches
1
Genom nachgewiesen werden.
Zur größten Verwunderung jedoch sorgten positive Reaktionen in einer Multiplex-RT-PCR zum Nachweis Porciner
Die Ergebnisse des Sequenzvergleichs sind bei den Autoren anzufordern.
Coronaviren (Abb. 3). Diese RT-PCR
erlaubt den Nachweis und die Differenzierung der wichtigsten beim Schwein
vorkommenden Coronaviren (Kim et
al., 2001). Neben dem TGEV werden
das Porcine Respiratorische Coronavirus
(PRCV) und das PEDV diskriminiert.
Nach Auswertung der gelelektrophoretischen Auftrennung der Amplifikate
konnten deutliche PEDV-spezifische
Banden detektiert werden (Abb. 4, 5).
Eine Wiederholung dieser RT-PCR und
die Anwendung einer weiteren RT-PCR,
welche ausschließlich zum Nachweis
von PEDV verwendet wird (Ogawa et
al., 2009), erbrachten eine Bestätigung
dieses Ergebnisses. Im Hinblick auf
die Seuchenlage in Nordamerika wurde
eine neu entwickelte realtime RT-PCR
beschafft, mit der die aktuelle Situation
in den USA diagnostisch begleitet wird.
Der Einsatz dieser Untersuchungsmethode führte wiederum zu deutlich positiven Ergebnissen. Die ct-Werte lagen bei
den untersuchten Proben bei 13 bis 20,
was für eine sehr hohe Viruslast spricht.
TGEV und PRCV konnten mit keinen
der durchgeführten Methoden detektiert
werden.
Im Anschluss an die diagnostischen
Untersuchungen wurden die Proben
aus dem Fallbericht und PEDV-positive
Proben aus zwei weiteren aktuellen Fällen sequenziert. Dazu wurde ein 651 bp
großes Fragment des Gens „spike gene“
(S-Gen) amplifiziert. Dieses Gen
kodiert für das sogenannte „spikeprotein“, welches maßgeblich für
Zell-Tropismus und die Induktion neutralisierender Antikörper verantwortlich
ist.
Die Sequenzen der genannten Proben
wurden untereinander und mit einem
aktuellen Stamm aus dem Seuchengeschehen in Nordamerika verglichen. Der
Sequenzvergleich1 wurde mit Hilfe des
BLAST-Programms der NCBI-Datenbank durchgeführt.
Der Sequenzvergleich1 zeigt, dass sich
die hiesigen PEDV-Stämme innerhalb
des sequenzierten Bereichs nicht unterscheiden und damit eine Homologie von 100 % erreichen. Lediglich ein
SCHWEINE
Basenaustausch ist im Vergleich zu der
ausgewählten PEDV-Referenzsequenz
aus Nordamerika erkennbar, sodass die
aktuellen Stämme im Vergleich zu dem
nordamerikanischen Stamm eine Homologie von 99 % aufweisen. Der Vergleich
der Sequenzen mit asiatischen Stämmen
(nicht dargestellt) ergibt ebenfalls eine
Homologie von 99 % zu den aktuellen
Stämmen.
4 Diskussion
Der beschriebene Fall veranschaulicht,
dass eine auf der alleinigen klinischen
Untersuchung basierenden Diagnosestellung ohne labordiagnostische Maßnahmen vor allem bei Durchfallerkrankungen leicht zu Fehlentscheidungen
führen kann (Heinritzi et al., 1990). Da
die Mehrheit der infektionsbedingten
Durchfälle bei Absatzferkeln und Mastläufern in Nordwestdeutschland in letzter
Zeit eher bakterieller Genese waren, ist
ein plötzlicher Ausbruch einer Virusdiarrhoe sehr ungewöhnlich.
Durch die labordiagnostischen Maßnahmen wird belegt, dass es sich um PED
und nicht um TGE handelt, was klinisch
nicht eindeutig zu unterscheiden ist (Hess
et al., 1980; Takahashi et al., 1983). Die
TGE war bis in die späten 1980er Jahre vor allem in der Ferkelproduktion
eine verlustreiche Erkrankung, die ihren
Schrecken glücklicherweise durch die
Kreuzprotektivität der gegen das in dieser Zeit neu entstandene, relativ harmlose
und rasch kursierende porcine respiratorische Coronavirus gerichteten Antikörper verlor. Leider zeigte sich, dass diese
Kreuzprotektivität nicht für das PEDV
gilt (Laude et al., 1992).
Die PED ist in geschlossenen Betrieben selbstlimitierend, da genesene
Tiere ungefähr vier Wochen nach überstandener Erkrankung eine belastbare
Immunität ausgebildet haben und das
Virus in der Regel nicht innerhalb eines
Bestandes persistiert (Heinritzi, 1990).
Die Durchseuchung der europäischen
Schweinepopulation im letzten Drittel
des 20. Jahrhunderts hat möglicherweise zu einem stabilen, flächendeckenden
Herdenschutz geführt, was das PED
Virus letztendlich weitestgehend aus
den Beständen verdrängt hat. Einzelne Ausbrüche in Tschechien (Rodak et
al., 2005), Ungarn (Nagy et al., 1996),
Großbritannien (Pritchard et al., 1999)
oder Italien (Martelli et al., 2008, Song
und Park, 2012) sowie die seuchenhafte Ausbreitung in Asien machten jedoch deutlich, dass diese Erkrankung
keineswegs ausgerottet worden war
und jederzeit auch in Deutschland ausbrechen konnte.
Die vor zwei Jahrzehnten einsetzende
und seitdem weitgehend andauernde
entspannte PED-Situation hat, wie die
aufgeführten Neuausbrüche zeigen,
offensichtlich dazu geführt, dass die
Schweinepopulation in Deutschland und
zumindest in den Niederlanden so gut
wie PEDV naiv und demzufolge wieder
voll empfänglich ist. Da die PED bei
betroffenen Schweinen eine fünfmonatige Immunität auslöst (Heinritzi et al.,
1990), ist nicht davon auszugehen, dass
die frisch eingestallten Mastschweine
in ihrem Herkunftsbetrieb schon Kontakt mit dem Virus hatten. Bedenkt man
die kurze Inkubationszeit von wenigen
Tagen sowie die schnelle Ausbreitungstendenz (Pospischil et al., 2002; Song
und Park, 2012) ist es ebenso unwahrscheinlich, dass sich die Tiere vor dem
Ende der Aufzuchtphase mit dem Erreger infiziert haben. Der Zeitpunkt des
klinischen Ausbruches impliziert dagegen, dass die Ansteckung entweder
beim Transport durch fäkal-oralen Kontakt oder unbelebten Vektoren erfolgte
(Pospischil et al., 2002), oder dass die
Infektion in den allerersten Tagen im
Maststall stattfand. Da jedoch einerseits
das Hygienemanagement des Mastbetriebes sorgfältige Reinigungs- und
Desinfektionsmaßnahmen und das Stall
Rein-Raus-Prinzip beinhaltet und andererseits die Infektion von den jungen,
frisch eingestallten Schweinen auf die
Endmasttiere überging, ist eine außerbetriebliche Ansteckung mit dem Virus
wahrscheinlicher. Unterstrichen werden
diese Überlegungen durch aktuelle Untersuchungen aus den USA, wonach der
Transport von Schweinen aus verschiedenen Herkünften mit demselben Fahrzeug ein hohes Infektionsrisiko darstellt
(Long et al, 2014).
5 Fazit
Die Frage nach der Eintragsquelle des
PED Virus ist in diesen Fällen unklar und
erinnert somit an die Anfänge der aktuellen PED Epidemie in Nordamerika. Die
große Sorge besteht darin, dass dieser Erreger in hiesige Ferkelerzeugerbetriebe
gelangt und somit katastrophale ökonomische Schäden anrichtet. Eine Impfung
gegen PED ist zwar möglich und wird in
Asien auch eingesetzt (The Center for
Food Security and Public Health, 2013),
ist aktuell in Europa jedoch nicht zugelassen (Song und Park, 2012). Somit besteht mehr denn je die Dringlichkeit, alle
vorgeschriebenen und nötigen Maßnahmen der Biosecurity in allen Bereichen
der Schweinehaltung einzuhalten, um
diese verlustreiche Durchfallerkrankung
zu verhindern.
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Korrespondenzadressen:
Dr. Bernd Andreas Schwarz
vaxxinova diagnostics
Deutscher Platz 5 d
04103 Leipzig
Dr. Thomas Henniger
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