Chlamydienmonitoring in ausgewählten Milchkühe haltenden Betrieben Nordrhein- Westfalens

Abstract

Zwischen September 2004 und Dezember 2005 wurden in Nordrhein-Westfalen 15 Milchkuh haltende Betriebe aufgrund von ungeklärten Tiergesundheitsproblemen für ein Chlamydienmonitoring ausgewählt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit fand eine retrospektive Analyse der erhobenen Daten statt. Die vom Tiergesundheitsdienst NRW begleiteten Betriebe verzeichneten in der Vergangenheit wiederholt Fruchtbarkeitsstörungen, Probleme mit der Eutergesundheit, Atemwegserkrankungen sowie Erkrankungen des Bewegungsapparates, sodass der Literatur zufolge ein Zusammenhang mit Chlamydieninfektionen vermutet wurde. Je Betrieb wurden 15 Tiere beprobt, die den Gruppen „Kälber“, „Jungrinder“, „Kühe in der ersten Laktation“ und „ältere Milchkühe“ zugeordnet wurden, wobei die Anzahl der in den Gruppen untersuchten Tiere dem Anteil am Gesamtbestand entsprach. Von den 15 untersuchten Tieren wurden vier bis fünf Tiere pro Betrieb der Gruppe der sog. Indextiere zugeordnet. Dabei handelt es sich um klinisch kranke Tiere, deren Krankheitserscheinungen im Zusammenhang mit Chlamydiosen in der Literatur beschrieben wurden. Von 225 Rindern wurden insgesamt 2049 Proben entnommen, davon wurden 801 Proben mittels PCR auf chlamydienspezifische DNA-Sequenzen untersucht. Zum Probenmaterial zählten Tupferproben von Konjunktival-, Nasen- und Vaginalschleimhaut sowie, im Falle laktierender Tiere, auch Milchproben. Bei zwölf Tieren, elf davon mit positivem PCR-Ergebnis, wurde der Versuch zur Anzüchtung des Erregers unternommen. Des Weiteren wurden 222 gepaarte Blutproben mittels ELISA auf die Anwesenheit von Antikörpern gegen Chlamydienantigen untersucht. In allen 15 Betrieben konnte mithilfe der PCR chlamydienspezifische DNA nachgewiesen werden. Die Prävalenz (mindestens ein positiver PCR-Nachweis pro Tier) betrug in den Betrieben zwischen einem Tier (6,7 %) und allen 15 untersuchten Tieren (100 %). Die Prävalenz, bezogen auf alle untersuchten Tiere (n=225), lag bei 45,8 % (103 Tiere). Von diesen 103 Tieren wurde bei 37 % in mindestens einer weiteren Probe ein positiver PCR- Nachweis geführt. Der Anteil positiver Nasentupferproben war mit 23,6 % gegenüber Tupferproben von der Vaginalschleimhaut (20,4 %) und der Konjunktiven (18,7 %) sowie Milchproben (13,1 %) am höchsten. Die Anteile der unterschiedlichen Matrizes in Bezug auf einen weiteren positiven Chlamydien- DNA-Nachweis unterschieden sich kaum voneinander (57 % bis 60 %). Dies spricht gegen eine überdurchschnittliche hohe Kontamination, die möglicherweise das Ergebnis hätte verfälschen können, einer bestimmten Probenentnahmestelle, beispielsweise der Scheidentupferproben. Signifikante Prävalenzunterschiede (p<0,01) wurden zwischen den Altersgruppen, insbesondere bei den Nasentupfern von Jungtieren (Kälbern und Jungrindern) sowie bei den Vaginaltupfern der Kälber in Bezug auf die älteren Milchkühe, ermittelt. Die signifikant höhere Nachweisrate von chlamydienspezifischer DNA in der Vaginalschleimhaut von Kälbern lässt auf einen vom Sexualkontakt unabhängigen Infektionsweg schließen. Bei Tieren mit Gesundheitsproblematik wurde eine Prävalenz von 39,7 % ermittelt. Die Prävalenz des Gesamtkollektivs aller Altersgruppen liegt demgegenüber mit 48,2 % höher, ist jedoch statistisch nicht signifikant. Einzig bei der Berechnung der unterschiedlichen Probenmatrizes konnte eine signifikant geringere Nachweisrate aus Nasentupfern der Indextiere im Vergleich zum Altersgruppenkollektiv festgestellt werden. Von 13 durchgeführten Anzüchtungsversuchen gelang der Nachweis von Cp. pecorum bei acht Tieren (in neun Proben). In der Untersuchung auf Chlamydienantikörper mittels ELISA-Test waren 93 (42 %) Proben in beiden Untersuchungen (im Abstand von drei Wochen) positiv und 80 (36 %) negativ. Im ersten ELISA-Test lag die Seroprävalenz bei 46 % (103), im zweiten ELISA-Test bei 51 % (114). Die Nachweisraten in den Betrieben lagen zwischen 13 % und 80 %. In einem Betrieb wurde im Untersuchungszeitraum eine Serokonversion detektiert, was auf ein akutes Geschehen hindeutet. Erwartungsgemäß konnten bei den jüngeren Tieren signifikant weniger Antikörper nachgewiesen werden als bei den älteren Tieren. Die Serokonversionsrate innerhalb der verschiedenen Altersgruppen ist signifikant. Demgegenüber konnte bei den Indextieren keine Serokonversion nachgewiesen werden. Bei der Gegenüberstellung von ELISA und PCR wird folgender Zusammenhang deutlich: Bei den Kälbern überwiegen die Antigennachweise gegenüber den Antikörpernachweisen mit 16,7 %, während bei den älteren Milchkühen die Antikörpernachweise mit 45,8 % überwiegen. Diese Unterschiede sind statistisch signifikant (p< 0,01) und lassen darauf schließen, dass Chlamydienneuinfektionen v. a. bei den Jungtieren eine Rolle spielen, was die Rolle der Jungtiere in dem Krankheitsgeschehen unterstreicht. Im Spiegel der Literatur entsprechen die ermittelten Prävalenzen den Erwartungen an ausgewählte Betriebe mit chlamydienassoziierten Erkrankungen. Die Nachweisraten von chlamydienspezifischer DNA und Antikörpern war in den meisten hier untersuchten Betrieben hoch und ließ eine Schlussfolgerung in Bezug auf Betriebsund Umwelteinflüsse nicht zu. Die im Rahmen der Studie aufgenommenen Betriebsdaten bei sog. Problembetrieben wurden in einer Nachfolgeuntersuchung von KEMMERLING et al. (2009) mit zufällig ausgewählten Betrieben bestätigt. Beim Vergleich der Betriebsgrößen mit den ermittelten durchschnittlichen Betriebsgrößen zufällig ausgewählter Betriebe von KEMMERLING et al. (2009) kann die Tendenz zu zahlenmäßig im Durchschnitt größeren Herden mit Chlamydiennachweisen in der PCR im Vergleich zu durchschnittlich kleineren Herden ohne Chlamydiennachweis festgestellt werden. Ebenso bestätigen die erhobenen Milchleistungsdaten die Untersuchungen von KEMMERLING et al. (2009). Insbesondere die Jahresmilchleistung in Kilogramm sowie die Anzahl der Laktationen pro Jahr nehmen im Vergleich zu Betrieben ohne Chlamydiennachweise signifikant ab. Abschließend wird festgestellt, dass in allen hier untersuchten Betrieben, die als „Chlamydien-Problembetriebe“ bezeichnet wurden, Chlamydien-DNA und Chlamydienantikörper nachweisbar waren. Ein ursächlicher Zusammenhang von den aufgenommenen Gesundheitsproblemen bei Tier und Mensch und dem Nachweis von Chlamydien konnte in der vorliegenden Untersuchung nicht hergestellt werden. In landwirtschaftlichen Betrieben erscheint naheliegender, dass sich Chlamydien vor allem dort nachweisen lassen, wo das Betriebsmanagement und die Tierhaltung Defizite aufweisen.

In the period from September 2004 to December 2005 15 dairy farms with a history of animal health problems such as infertility, mastitis and high somatic cell counts, respiratory diseases and diseases of the musculoskeletal system and suspected involvement of Chlamydia were included in a study funded by the Ministry of Agriculture of NRW. In the present doctoral thesis, the data obtained from the study were analyzed retrospectively. On each farm, 15 animals were sampled and assigned to the following groups depending on the age of the proband: “calf”, “heifers”, “cows in 1st lactation” and “cows in the 2nd and higher lactation”. Four or five cattle, so called “indicator animals”, were selected on each farm that resembled clinical symptoms which have been reported with respect to Chlamydia infections in the literature, in the past. From the 225 cattle 2049 samples were collected in total. Of these samples 801 were tested for Chlamydia specific DNA sequences by PCR. Swabs were obtained from the conjunctivae as well as the nasal and vaginal mucous membranes. In case of lactating animals additional milk samples were examined for the presence of Chlamydia specific DNA. Attempts were undertaken to cultivate the organism in twelve animals, among these eleven with positive PCR results. 222 paired serum samples were examined for the presence of antibodies directed against Chlamydia antigen by ELISA technique. The PCR results demonstrated Chlamydia specific DNA sequences in material obtained from animals of all 15 farms. The herd prevalence, defined as at least one positive PCR detection per animal, ranged from one animal (6.7%) to 15 animals (100%). The prevalence of all investigated 225 cattle was 45.8% (103 animals). Of the latter 103 animals 37% tested positive in more than one sample. The highest recovery rate was obtained in nasal swabs (23.6%), followed by vaginal swabs (20.4%), swabs from the conjunctivae (18.7%) and milk samples (13.1%). There is only a slight difference in the proportion of animals with more than one positive result as all sets showed between 57 and 60% positive results. This is in contradiction with an above-average contamination of a particular sampling site, such as the vaginal swabs. The significantly higher rate of Chlamydia-specific DNA in vaginal swabs in calves compared to adult cattle suggests an independent infection route without sexual contact. Indicator animals revealed a prevalence of Chlamydia specific DNA of 29.7%, whereas the prevalence of the total collective of age groups was higher (48.2%), the difference being not seen as statistically significant. In fact, the only significant lower rate in the positive results was identified in the nose swabs of the indicator animals when compared to the age group collective. 13 attempts were undertaken to cultivate the pathogen resulting in detection of Cp. pecorum in 8 animals (9 samples). 93 samples (42%) were tested positive for antibodies in either of two samplings taking place in a three week interval, whilst 80 samples (36%) remained negative. In the first ELISA test, the seroprevalence was 46% (103), in the second ELISA test it was 51% (114). The prevalence of antibody positive sera from the sampled animals ranged between 13 and 80% on the different farms. On one farm seroconversion took place in the course of the observation period possibly due to an infection during the observation period. As expected significantly fewer samples tested positive for antibodies in the younger animals than in adults. The increase in the number of antibody positive samples with age was statistically significant in the groups of clinically healthy animals but not for the indicator animals. Comparing ELISA and PCR results in the different age groups demonstrated the following characteristics: in calves the number of animals testing positive by PCR exceeded the seropositives by 16,7% (p<0.01) whereas in adult animals a consistent increase in the number of seropositive animals with age (45,8%) versus PCR positive animals was observed. This finding supports the assumption that new chlamydia infections mainly take place among young stock. The findings of the present study reflect the data given in recent reports of chlamydiosis on farms with health problems in dairy cattle. The prevalence of Chlamydia- specific antibodies and DNA sequences was high on most of the farms included in the study, such that it was not possible to relate operational and environmental characteristics. The observations on farms selected for health problems were in accordance with findings of KEMMERLING et al (2009) in randomly selected farms. When comparing the farm sizes in this study with the average farm size from KEMMERLING et al. (2009), a trend emerge showing that larger herds are more prone to chlamydia infections than smaller herds. The data from the milk recordings also confirmed the findings of KEMMERLING et al. (2009), in particular, the annual milk yield and the number of lactations per year being significantly lower on farms that tested positive for Chlamydia. In conclusion, Chlamydia specific DNA and antibodies were detected on farms in NRW that were selected by the animal health service NRW due to animal health problems of unknown origin. No evidence could be demonstrated for the relationship between health problems in humans and animals and the presence of Chlamydia. As chlamydiosis has been reported to be a multifactorial disease, the improvements of farm management and housing conditions should get more attention on affected farms.