Bewertung von Chlamydien-assoziierten Veränderungen der Lungenfunktion bei Kalb und Schwein mittels Impuls-Oszilloresistometrie und der Software FAMOS

Abstract

Aufgabenstellung: Untersuchungen klinisch gesunder Kälber und Schweine zeigten, dass bei einem Teil der Tiere regelmäßig eine spontane Besiedlung des respiratorischen Systems mit Chlamydien nachgewiesen werden kann. Unklar war, (a) ob es sich hierbei um ein Kolonisations-Phänomen oder um eine klinisch inapparente Infektion handelt und (b) in welchem Ausmaß die Lungenfunktion betroffener Tiere beeinflusst wird. Ziel dieser Untersuchungen war die Evaluierung des Einflusses von Chlamydien auf die Lungenfunktion von Kalb und Schwein. Studiendesign: An 16 klinisch unauffälligen Schweinen im Alter von 5 - 27 Wochen (Körper¬massen von 7 - 100 kg) und 25 klinisch unauffälligen Kälbern im Alter von 2 - 7 Monaten (Körpermassen von 40 - 158 kg) wurden mittels Masterscreen-IOS (VIASYS Healthcare) lungenfunktionsdiagnos¬tische Tests durchgeführt. Jedes Tier wurde über einen Untersuchungs¬zeitraum von sechs Monaten (2. - 7. Lebensmonat) kontrolliert. Der Erreger¬nachweis wurde mittels PCR in Augentupfer-, Na¬sentupfer- und Kottupferproben sowie post mortem in Organproben durchgeführt. Für serologische Untersuchungen wurde beim Schwein ein ELISA und beim Kalb eine KBR angewandt. Zur Datenauswertung wurde nach vorangegangener Validierung die Software FAMOS (Fast Analysis and Monitoring Of Signals) eingesetzt. Sie ermöglicht bei Schweinen und Kälbern eine exaktere Betrachtung der respiratorischen Impedanz in niedrigen Frequenzen, die von der gängigen Messtechnik standardmäßig nicht angeboten wird. Ergebnisse: Bei sechs der 16 untersuchten Schweine wurden folgende chlamydiale Spezies im Lungengewebe nachgewiesen: C. psittaci, C. trachomatis, C. pecorum. Alle 16 Schweine waren serologisch negativ (ELISA). Bei 13 von insgesamt 25 untersuchten Kälbern gelang der Nachweis spontaner Besiedlungen des respi¬rato¬rischen Systems mit folgenden Spezies: C. psittaci und C. pecorum. Sieben der 13 Tiere wiesen außerdem in der serologischen Untersuchung (KBR) Antikörper gegen Chlamydien auf. Die Tiere beider Spezies wurden in Gruppen [Chlamydiennachweis positiv (Chl+); Chlamydiennachweis negativ (Chl-)] klassifiziert und bezüglich ihrer klinischen und lungenfunktionsdiagnostischen Befunde mit folgenden Resultaten verglichen. Schweine: \- signifikant erhöhte Rektaltemperatur bei Tieren mit positivem Chlamydiennachweis \- keine klinisch manifesten Symptome einer respiratorischen Infektion (Fieber, Husten, Nasen- o. Augenausfluss, Atmungsfrequenz) \- keine Beeinträchtigungen der Lungenfunktion Kälber: \- signifikant erhöhte Rektaltemperatur bei Tieren mit positivem Chlamydiennachweis \- keine klinisch manifesten respiratorischen Symptome \- signifikant höhere Werte in den Kenngrößen der Ventilation bei Tieren mit positivem Chlamydiennachweis (Atmungsfrequenz, Atemzugvolumina, Atemminutenvolumina) \- signifikant höhere Strömungswiderstände in den peripheren und zentralen Atemwegen bei Tieren mit positivem Chlamydiennachweis Schlussfolgerungen: Die an Schweinen gewonnenen Untersuchungsergebnisse weisen darauf hin, dass eine klinisch inapparente Besiedlung des respiratorischen Systems mit Chlamydien nicht zwangsläufig mit dem Lungenreifungsprozess interferieren und zu einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion führen muss. Bei diesen Tieren, die auch serologisch keinen Hinweis auf eine immunologische Auseinandersetzung mit dem Erreger aufwiesen, sind die mittels PCR geführten Erregernachweise lediglich im Sinne einer Kolonisation der Schleimhäute des respiratorischen Systems ohne funktionelle Konsequenzen zu interpretieren. Bei Kälbern, die neben dem Erregernachweis auch serologische Hinweise für eine immunologische Reaktion auf Chlamydien aufwiesen, muss von dem Vorhandensein einer klinisch inapparenten Infektion ausgegangen werden. In diesem Zusammenhang wurden sowohl morphologisch wie auch funktionell chronisch- obstruktive Veränderungen in den Atemwegen nachgewiesen.

Aim: In clinically healthy pigs and calves, Chlamydiaceae can be found quite regularly in samples obtained from the respiratory system. Whether this finding is related to functional and/or pathological changes within the respiratory tract has yet to be defined. Consequently, lung function was evaluated in animals with and without a naturally acquired chlamydial infection. Animals and Methods: Sixteen conventionally raised pigs and 25 calves were examined. Animals did not show clinical signs of respiratory infectious diseases but were partly positive for the presence of Chlamydiaceae within the respiratory tract. Chlamydial DNA was isolated from rectal and nasal swabs as well as from tissue samples using the High Pure PCR Template Preparation Kit (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany). According to PCR results, animals of each species were divided into Chlamydiaceae positive or negative groups (Chl- and Chl+). In addition, serology was performed using ELISA in pigs and CFT in calves. In each animal, lung function was evaluated regularly starting at the age of the 2nd month up to the 7th month of life. Variables of ventilation (respiratory rate, tidal volume, minute volume) and respiratory mechanics (airway resistance, respiratory reactance) were measured using the impulse oscillometry system (IOS), a non-invasive technique that has been validated for both species. Statistical analysis was conducted to clarify whether the presence of Chlamydiaceae had any significant influence on lung function. To explore information in the frequency range 1 5 Hz by recalculation of original IOS-data the software FAMOS (Fast Analysis and Monitoring Of Signals) was used, after previous validation. FAMOS allows evaluation of the respiratory impedance at frequencies lower than 5 Hz and facilitates examination of the peripheral respiratory system in calves and pigs for further diagnostic purposes. Results: In six of 16 pigs, at least one of the following chlamydial species was detected by PCR: C. psittaci, C. trachomatis, C. pecorum (old taxonomy). However, all 16 pigs were serologically negative. In 13 of 25 calves, predominantly C. psittaci and C. pecorum were found by PCR. Serologically, a chlamydial infection was confirmed in 7 of the 13 PCR-positive calves. pigs: \- rectal temperature was significantly higher in Chlamydiaceae positive pigs (PCR) \- all 16 pigs were serologically negative (ELISA) \- free of clinical symptoms (fever, cough, nasal or eye secretion) \- no significantly differences in respiratory rate \- no deterioration in lung function calves: \- rectal temperature was significantly higher in Chlamydiaceae positive calves \- 7 of 13 calves with Chlamydiaceae positive results in PCR were also serologically positive (CFT) \- no clinical signs of respiratory illness \- respiratory rate was significantly higher in Chlamydiaceae positive calves \- significantly higher airway resistance (indicating chronic airway obstruction) in Chlamydiaceae positive calves Conclusions: As shown in pigs, the presence of Chlamydiaceae within the respiratory tract alone does not necessarily lead to a deterioration in lung function. As demonstrated in calves (partly serologically positive), the development of chronic airway obstructions may be included in the pathogenesis of a clinically silent, but chronic respiratory chlamydial infection.