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Experimentelle Auslösung einer Brachyspiren-bedingten Colitis nach Infektion mit Brachyspira hampsonii bei Schweinen

In der vorliegenden Studie konnte erfolgreich eine Brachyspiren-bedingte Colitis durch B. hampsonii experimentell ausgelöst werden.

Mittwoch 11 Dezember 2013 (vor 4 Jahre 7 Monate 7 Tage)

Die vorliegende Studie untersuchte die Empfänglichkeit von Schweinen gegenüber der potentiell virulenten Brachyspira-Spezies (B. hampsonii) im Vergleich zu Infektionen mit B. murdochii und B. hyodysenteriae, um ein experimentelles Infektionsmodell zu etablieren, mit dessen Hilfe zukünftige Diagnostikmethoden, sowie Präventions- und Bekämpfungsmaßnahmen getestet werden können.

Zu diesem Zweck wurden 20 fünf Wochen alte Schweine von einem Betrieb ohne vorberichtlicher Brachyspiren-bedingten Colitis bezogen. Die Tiere wurden zufällig in fünf Gruppen aufgeteilt (n=4/Gruppe): Negativkontrolle; B. murdochii; B. hampsonii Stamm I; B. hampsonii Stamm II und B. hyodysenteriae. Für einen bakteriellen Nachweis vor Studienbeginn wurde von jedem Tier eine Kotprobe direkt aus dem Rektum entnommen. Die Eingewöhnungsphase vor der experimentellen Infektion betrug eine Woche. Während der Studie erhielten die Schweine ein für die Altersgruppe entsprechendes, kommerziell erworbenes Futter auf Haferbasis ohne Fütterungsarzneimittel. Jedes Tier wurde oral über drei aufeinanderfolgende Tage mit jeweils 100 ml Bakterienmaterial von Blutagarplatten bzw. aus der Kultur (etwa 109 Kolonien der jeweiligen Brachyspira-Spezies) entsprechend der zugehörigen Versuchsgruppe infiziert. Die negative Kontrollgruppe erhielt sterile Agarplatten und Kulturmedium. Während der Studie wurden die Tiere täglich in Hinblick auf das Allgemeinbefinden, das Fressverhalten und das Vorkommen von schleimigem und/oder blutigem Durchfall anhand der Kotkonsistenz beobachtet. Um die täglichen Zunahmen zu bestimmen, wurden die Tiere am Tag -7, 0, 7, 14 und 21 nach der Infektion (post infectionem, p.i.) einzeln gewogen. An diesen Tagen wurde zusätzlich eine individuelle Kotprobe entnommen und mikrobiell untersucht. Aus jeder Versuchsgruppe wurde jeweils ein Tier am 7. und am 14. Tag seziert, an Tag 21 jeweils zwei Tiere. Dabei wurden makroskopisch typische Läsionen beurteilt, die zum Bild der Brachyspiren-bedingten Colitis passen. Während der Sektion wurden vom Jejunum, Ileum, Caecum und Colon Proben genommen und diese anschließend histopathologisch und immunhistochemisch untersucht. Außerdem wurden für eine kulturelle Untersuchung und Bakterienisolierung Darmproben vom Caecum und Colon genommen.

Vor der experimentellen Infektion wurden bei drei Versuchsgruppen (B. murdochii; B. hampsonii Stamm I; B. hampsonii Stamm II) schwach hämolysierende Kolonien isoliert, die genetisch als B. murdochii identifiziert wurden und mit keiner klinischen Diarrhoe einhergingen. Bei allen Versuchsgruppen konnte zu mindestens einem Zeitpunkt ein B. murdochii Isolat während der Studie nachgewiesen werden. Basierend auf der nox-Gensequenz unterschieden sich diese B. murdochii Isolate allerdings genetisch von dem Isolat, welches in der Studie eingesetzt wurde. Diese Ergebnisse bestätigen, dass keine Kreuzkontamination zwischen den Versuchsgruppen stattfand. In der Versuchsgruppe "B. hampsonii Stamm I" trat als erstes intermittierender, wässriger und/oder muköser Durchfall ab dem 5. Tag p.i. auf. Bis zum 14. Tag p.i. zeigten die Tiere aus der Gruppe "B. murdochii" und "B. hampsonii Stamm II" ebenfalls Diarrhoe. Blutiger Durchfall wurde bei keiner Versuchsgruppe beobachtet. Makroskopisch wurde eine mittelgradige Hyperämie der Colonschleimhaut bei der Versuchsgruppe "B. murdochii" am 7. und am 14. Tag p.i. festgestellt. Zu diesen Zeitpunkten wurde bei den Gruppen "B. hampsonii Stamm I" und "B. hampsonii Stamm II" eine hochgradige Hyperämie sowie eine Ansammlung von Schleim auf der Colonmukosa beobachtet. Außerdem konnte eine Dickenzunahme der Colonschleimhaut festgestellt werden. Bei der histologischen Untersuchung wurden multifokale Infiltrationen von Entzündungszellen (Lymphozyten und neutrophile Granulozyten) und sporadische Blutungen in der Lamina propria bei allen infizierten Versuchsgruppen ("B. murdochii"; "B. hampsonii Stamm I"; "B. hampsonii Stamm II" und "B. hyodysenteriae") beobachtet, die typisch für eine Brachyspiren-bedingte Colitis sind. Mittels Immunhistochemie konnte das deutliche Vorkommen von Brachyspira spp. innerhalb der beobachteten Läsionen nachgewiesen werden. Am 7., 14. und 21. Tag p.i. wurden bei den infizierten Gruppen stark hämolysierende Kolonien nachgewiesen, die entsprechend der jeweiligen Versuchsgruppe als B. hampsonii Stamm I, B. hampsonii Stamm II oder als B. hyodysenteriae identifiziert werden konnten. Der B. murdochii Stamm, welcher in dieser Studie verwendet wurde, konnte am Tag 14 und 21 p.i. nachgewiesen werden. Dieser Stamm wurde als “B.MUR” bezeichnet, um ihn von dem anderen Stamm zu unterscheiden, der bei allen Versuchsgruppen nachgewiesen werden konnte.

In der vorliegenden Studie konnte erfolgreich eine Brachyspiren-bedingte Colitis durch B. hampsonii Stamm I und II experimentell ausgelöst werden. Der Infektionshöhepunkt lag dabei ungefähr am 14. Tag p.i.. Das Versuchsmodell könnte einen wertvollen Beitrag leisten, um die Wirksamkeit verschiedener Präventions- und Bekämpfungsmaßnahmen gegen diesen neu auftretenden Erreger zu bewerten.

Fabio A. Vannucci, Albert Rovira, Aschalew Z. Bekele, Brianna Larson, Connie J. Gebhart. Experimental reproduction of brachyspiral colitis in pigs infected with Brachyspira hampsonii. 44th Annual Meeting Proceedings, AASV, 2013.

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