Campylobacter is a commensal microorganism that generally colonizes the ceca of avian species and is detected in high prevalence in poultry farms. Once colonized with C. jejuni, chickens may remain C. jejuni carriers and excretors until slaughter, which inevitably increases the potential for carcass contamination during processing, in turn allowing transmission of the pathogen to humans. While Campylobacter carriage in broilers is mostly asymptomatic, human infection via contaminated meat causes abdominal pain, fever and acute enteritis and occasionally serious late sequelae like the Guillain-Barré syndrome, reactive arthritis and the Miller-Fisher syndrome. The objective of the present study was to establish a broiler chicken colonization model which targets natural infection and keeps conditions close to commercial poultry production. This model was subsequently used to determine the efficacy of different non-biosecurity based intervention measures to reduce C. jejuni shedding and colonization in broiler chickens. First, we conducted two preliminary studies in which we aimed at determining the lowest inoculation dose necessary to successfully colonize all 20 broiler chickens (of breed Ross 308) after 2 days. For this purpose, we used a dose consisting of 10³ and 104 CFU of a C. jejuni strain. Results revealed that the dose consisting of 104 CFU/500μl fulfilled the desired requirement and was therefore used as an inoculation dose for further experiments. Second, we aimed at examining the effect of different non-biosecurity based intervention measures to reduce C. jejuni colonization in broiler chickens using the established seeder bird model. The study consisted of several experimental groups, each with a specific intervention measure. One group served as a control group while the other group received one of the following treatments: an essential oil (carvacrol), a complex CE culture (Aviguard®), a blend of different organic acids or a combination of two phages. Another group did not receive any treatment but was conducted with an alternative slow-growing breed (Ranger Gold) in combination with a reduced stocking density (25 kg/m2). Each of the measures evaluated showed evident potential to reduce C. jejuni colonization and shedding in broiler chickens during rearing (growing period). However, only one of the measures evaluated, the complex CE culture, proved to be effective in reducing C. jejuni colonization in the cecum. In contrast, colonization of the colon with C. jejuni was significantly reduced by all evaluated measures, except for organic acids. In summary, the complex CE culture can be considered most valuable for the control of Campylobacter in poultry farms because it led to a significant C. jejuni load reduction in the cecum. Even if the other measures did not lead to a reduction in the cecum, they still showed notable potential. Therefore, it cannot be ruled out that further optimizations and new technologies will improve their applicability. Further research, especially large-scale field trials, is needed to investigate the practical effect of distinct control strategies in a commercial poultry production setting.
Campylobacter sind kommensale Mikroorganismen, die häufig den Blinddarm vieler Geflügelarten kolonisieren und somit vor allem in Geflügelbetrieben häufig in hohen Prävalenzen nachgewiesen werden. Ist eine Kolonisierung erfolgt, bleiben die Masthühner über die gesamte Mastperiode mit Campylobacter (C.) jejuni kolonisiert, sodass sie bis zur Schlachtung Träger und Ausscheider von C. jejuni sind. Während des Schlachtprozesses und der Verarbeitung kann es sodann zu einer Kontamination der Geflügelschlachtkörper kommen, wodurch wiederum eine Übertragung des Erregers auf den Menschen ermöglicht wird. Während die Kolonisierung mit Campylobacter bei Masthähnchen meist asymptomatisch verläuft, kann eine Campylobacter-Infektion beim Menschen infolge des Verzehrs von kontaminierten Fleischprodukten Symptome wie Bauchschmerzen, Fieber und akuter Enteritis sowie gelegentlich schwerwiegende Spätfolgen wie das Guillain-Barré-Syndrom, reaktive Arthritis und das Miller-Fisher-Syndrom hervorrufen. Ziel der vorliegenden Studie war es, zunächst ein experimentelles Kolonisierungsmodell für Hühner zu entwickeln, welches die natürliche Campylobacter-Infektion von Masthühnern möglichst realitätsnah abbildet. Anschließend wurde dieses Modell verwendet, um die Wirksamkeit verschiedener nicht biosicherheitsbasierter Interventionsmaßnahmen zur Verringerung der Kolonisierung von Masthühnern mit C. jejuni zu ermitteln. In einem ersten Schritt wurden zwei Vorstudien durchgeführt, um die niedrigste Inokulationsdosis zu ermitteln, die 2 Tage nach oraler Inokulation zur stabilen Kolonisierung aller inokulierten Masthühner der Rasse Ross 308 führt. Zu diesem Zweck wurde ein gut charakterisierter C. jejuni Stamm verwendet und je eine Dosis von 10³ und 104 koloniebildenden Einheiten (KbE) verabreicht. Die Dosis von 104 KbE/500μl erfüllte die gewünschten Anforderungen und wurde daher als Inokulationsdosis für die weiteren Versuche verwendet. In einem zweiten Schritt wurde sodann die Wirkung verschiedener nicht biosicherheitsbasierter Interventionsmaßnahmen zur Verringerung der C. jejuni Kolonisierung von Masthühnern untersucht. Die Studie umfasste mehrere Versuchsgruppen, mit jeweils einer spezifischen Interventionsmaßnahme. Eine Gruppe diente jeweils als Kontrollgruppe, während die andere Gruppe eine der folgenden Behandlungen erhielt: ein ätherisches Öl (Carvacrol), eine komplexe Competitive-Exclusion-Kultur (Aviguard®), eine Mischung aus verschiedenen organischen Säuren oder eine Kombination aus zwei Bakteriophagen. Eine weitere Gruppe erhielt keine Behandlung, sondern wurde mit einer alternativen, langsam wachsenden Rasse (Ranger Gold) in Kombination mit einer deutlich reduzierten Besatzdichte (25 kg/m2) gehalten. Jede Maßnahme zeigte ein deutliches Potenzial zur Verringerung der Kolonisierung von Masthähnchen mit C. jejuni während der Aufzucht (Wachstumsperiode). Allerdings erwies sich nur eine Maßnahme, die komplexe Competitive-Exclusion-Kultur, als wirksam gegen die C. jejuni-Kolonisierung im Blinddarm. Im Gegensatz dazu wurde die Besiedlung des Dickdarms von Masthühnern mit C. jejuni durch alle bewerteten Maßnahmen, mit Ausnahme der Applikation von organischen Säuren, deutlich reduziert. Im Ergebnis erwies sich die Applikation der komplexen Competitive-Exclusion-Kultur als der vielversprechendste Ansatz zur Kontrolle von Campylobacter, da diese zu einer signifikanten Verringerung der C. jejuni-Belastung im Blinddarm der Masthühner führte. Auch wenn durch die anderen Maßnahmen keine Reduktion im Blinddarm zu erzielen war, zeigten diese dennoch auch ein Potenzial, die Kolonisierung von Masthühnern mit C. jejuni sowie die Ausscheidung von C. jejuni zu reduzieren. Folglich ist nicht auszuschließen, dass weitere Optimierungen oder der Einsatz neuer Technologien deren praktischen Nutzen verbessern könnten. Weitere Studien, insbesondere groß angelegte Feldversuche sind erforderlich, um die praktische Anwendbarkeit der untersuchten Maßnahmen in einer kommerziellen Geflügelproduktion zu beurteilen.
