04.05.2018

Actinobacillus pleuropneumoniae – ein akutes Problem

So schnell kann es gehen: Gestern waren die Schweine noch unauffällig und zeigten einen guten Appetit, heute lagen drei...

Abb. 1: Typische Lungenveränderungen bei einer akuten Infektion mit A. pp. © TiHo Hannover

Actinobacillus pleuropneumoniae – ein akutes Problem

– Was wissen wir und was brauchen wir noch? –

 

von Isabel Hennig-Pauka

 

So schnell kann es gehen: Gestern waren die Schweine noch unauffällig und zeigten einen guten Appetit, heute lagen drei von ihnen mit schaumig-blutigem Ausfluss an der Rüsselscheibe tot im Stall. Die Sektion der Tiere ergab die für eine Actinobacillus-Pleuropneumonie typischen hämorrhagisch-nekrotisierenden Lungengewebs- veränderungen – vor allem in den Hauptlappen – in Kombination mit einer hochgradigen Pleuritis (Abb. 1). Oft sind es gerade schwere Mastschweine in der Endmast, die verenden, weshalb eine lange Immunität bei einer Impfung essenziell ist. Bisweilen sterben auch Sauen, oder sie verferkeln als Folge hohen Fiebers, verursacht allein durch Actinobacillus pleuropneumoniae (A. pp.) oder in Kombination mit anderen Erregern, z. B. Influenzaviren.

Durch intensive Forschungsarbeit unterschiedlicher Gruppen weltweit konnte eine breite Wissensbasis bezüglich der Pathomechanismen und Virulenzfaktoren von A. pp. sowie seiner Wechselwirkungen mit dem Wirtsorganismus geschaffen werden. Trotzdem führt dieser Erreger zu großen Verlusten in betroffenen Betrieben.

 

Infektionsdynamik

Die Vorberichte zu den an den Folgen einer A. pp.-Infektion verendeten Tieren sind vielfältig. Allen gemeinsam ist, dass bereits seit Langem bekannt ist, dass der Betrieb positiv für A. pp. ist. Es wird derzeit vermutet, dass es in den meisten Betrieben vor einer Erkrankung nicht zum Eintrag eines neuen Stammes gekommen ist, sondern dass inapparente Trägertiere durch den Einfluss eines Triggers zu Ausscheidern wurden (Klinkenberg et al., 2014). So kommt es dann zu einem nicht vorhersagbaren Zeitpunkt zu den klassischen Ausbrüchen.

Begleitfaktoren begünstigen einen Krankheitsausbruch bzw. führen dazu, dass aus dem stillen Besiedler plötzlich ein Killerkeim wird. Die Faktoren auf zellulärer Ebene, die zu dieser Verwandlung führen, können derzeit nur vermutet werden.

Experimentelle Studien deuten darauf hin, dass Stress, der die Ausschüttung von Stresshormonen (Catecholaminen) induziert, den Erreger zur vermehrten Expression von Virulenzfaktoren veranlasst (Li et al., 2015). Die Stressoren im Feld können unterschiedlicher Natur sein.

Gerade in den Übergangszeiten Frühjahr und Herbst wird klimatischer Stress durch Zugluft oder ausgeprägte Tag-Nacht-Temperaturschwankungen mit Krankheitsausbrüchen in Verbindung gebracht. Koinfektionen mit viralen Erregern wie Influenzaviren oder PRRSV spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle. Gerade bei Schweinen in der Endmast kann es deswegen zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden kommen, wenn A. pp. akut ausbricht.

 

Diagnostik

Um die Infektionsdynamik in endemisch infizierten Betrieben aufschlüsseln und möglicherweise in der Zukunft die Wahrscheinlichkeit für klinische Erkrankungen besser abschätzen zu können, wäre die Diagnostik des Kolonisationsstatus der Tonsillen wünschenswert. Tonsillengewebe oder -kratzproben können zwar mit guter Sensitivität mittels PCR untersucht werden, die Bestimmung des Serotyps ist routinemäßig mit dieser Methode derzeit jedoch nicht möglich. So ist allein mit dem Nachweis des Erregers mittels PCR keine Unterscheidung zwischen pathogenen und weniger pathogenen Serotypen möglich.

Ein kultureller Nachweis des Erregers aus der Tonsille ist schwierig, spricht aber im positiven Fall mit höherer Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Tier den Erreger auch auf andere Tiere übertragen kann (Velthuis et al., 2002).

Die Interaktion von A. pp. mit den Epithelzellen in den Tonsillarkrypten konnte ebenso dargestellt werden wie der anschließende Einstrom neutrophiler Granulozyten

in dieses Organ (Chiers et al., 1999).

Isolate von der Tonsille unterscheiden sich phänotypisch von denen aus der Lunge, auch wenn es sich um denselben Stamm handelt, sodass ein spezieller Adaptationsmechanismus für eine Persistenz in der Tonsille angenommen wird (Sassu et al., 2017a).

 

Immunität

Zwischen unterschiedlichen Schweinelinien existieren Unterschiede in der angeborenen Empfänglichkeit gegenüber dem Erreger. Diese können hauptsächlich auf die Abwehrbereitschaft des angeborenen, unspezifischen Immunsystems zurückgeführt werden. Erste Ansätze, die zelluläre spezifische Immunreaktion zu messen, sind vielversprechend.

Allerdings verweisen diese auch wieder auf die Bedeutung des angeborenen Immunsystems, da T-Zellen nach Stimulation Interleukin 17 produzieren, welches wiederum chemotaktisch auf die neutrophilen Granulozyten wirken kann (Sassu et al., 2017b). Die Bestimmung von Antikörpern lässt keine Aussage darüber zu, ob die Tiere ausreichend vor einer Erkrankung geschützt sind, obwohl der humoralen Immunität grundsätzlich eine hohe Schutzwirkung zugesprochen wird (Sjölund et al., 2011).

Die passive, humorale Immunität schützt insbesondere Saugferkel vor Erkrankungen, auch wenn sie bereits ab der ersten Lebenswoche mit dem Erreger besiedelt werden können (Vigre et al., 2002).

Berücksichtigt man, dass die Übertragung des Keims von einem Tier zum anderen dosisabhängig ist, kommt der Reduktion der Keimausscheidung durch die Sauen und insbesondere durch die Jungsauen eine große Bedeutung für die Herdengesundheit zu (Velthuis et al., 2002). Durch Impfungen kann der Erregerdruck abgeschwächt werden. Neben einem Serotyp-2-Totimpfstoff und einem Serotyp-2-und-9-Totimpfstoff sind im deutschsprachigen Raum eine Subunit-Vakzine und eine Vakzine als Kombination aus den A. pp.-Serotypen 1 und 2, die die APX-Toxoide I, II und III bilden, verfügbar. Die beiden letztgenannten Impfstoffe sollen einen Schutz gegen mehrere Serotypen bieten. Da kaum Kreuzimmunität zwischen den unterschiedlichen Serotypen besteht, ist dieser besonders wichtig.

 

Serotypen

Im deutschsprachigen Raum spielt vor allem der Serotyp 2 eine bedeutende Rolle, der in Österreich nahezu ausschließlich bei erkrankten Tieren nachgewiesen wird. Eine Auswertung der Jahre 2015-2017 an der Außenstelle für Epidemiologie der Tierärztlichen Hochschule Hannover bestätigte auch für Nordwestdeutschland die Bedeutung des Serotyps 2 im Zusammenhang mit Erkrankungen, gefolgt von der Serogruppe 9/11 (Abb. 2). Die Serotypen 1, 5, 9, 11 und 16 gelten in Europa als sehr pathogen, da sie mit dem stark hämolytischen und zytotoxischen ApxI-Toxin ausgestattet sind (Frey, 1995; Chiers et al., 2010;

Sarkösi et al., 2015).

Die Nachweise von serotypspezifischen Antikörpern in klinisch unverdächtigen, aber mit dem Erreger besiedelten Tieren spiegeln die kulturellen Nachweisraten für Serotypen aus erkrankten Tieren nicht wider. So konnten in einer deutschen Studie in mindestens 60 Prozent der Betriebe und innerhalb der positiven Betriebe in mindestens 70 Prozent der untersuchten Proben Antikörper gegen die Serotypen 3, 6, 8, 4, 7, 1, 9 oder 11 gefunden werden, wohingegen Antikörper gegen den Serotyp 2 nur in 38 Prozent der Betriebe und innerhalb dieser Betriebe in 45 Prozent der untersuchten Proben nachgewiesen werden konnten (Brackmann et al., 2015).

Die kulturelle Identifizierung der in einem Bestand am Krankheitsgeschehen beteiligten Serotypen wird durch nicht typisierbare Stämme erschwert. Insbesondere wenn die Typisierung der Isolate anhand des Toxingenmusters erfolgt, kann es bei Stämmen mit atypischer Toxinproduktion zu Falscheinschätzungen kommen. Mitunter entspricht die Agglutination mit kapselspezifischen Antiseren nicht dem Ergebnis der toxingenbasierten PCR, was dafür spricht, dass eine auf den Kapselsynthesegenen basierende PCR möglicherweise zu zuverlässigeren Typisierungsergebnissen führen kann (Gottschalk, 2015).

 

Fazit

Da nahezu alle Betriebe positiv für A. pp. sind, kommt der Identifikation des Serotyps und von weiteren beteiligten Erregern am Krankheitsbild sowie den krankheitsauslösenden Faktoren eine besondere Bedeutung zu. Um eine optimale Schutzwirkung durch eine Impfung zu erzielen, sollten immer auch die begleitenden Faktoren ausgeschaltet werden.

 

Literatur

1. Brackmann, J., K. Beckmann, C. Lüken, and S. Baier, 2015: Zur Verbreitung und Diagnostik von Actinobacillus pleuropneumoniae. Prakt. Tierarzt 96, 372-381.

2. Chiers, K., T. De Waele, F. Pasmans, R. Ducatelle, and F. Haesebrouck, 2010: Virulence factors of Actinobacillus pleuropneumoniae involved in colonization, persistence and induction of lesions in its porcine host. Vet. Res. 41, 65.

3. Chiers K., Haesebrouck F., Van Overbeke I., Charlier G., Ducatelle R. (1999): Early in vivo interactions of Actinobacillus pleuropneumoniae with tonsils of pigs. Vet Microbiol 68: 301-306.

4. Frey, J. (1995): Virulence in Actinobacillus pleuropneumoniae and RTX toxins. Trends in Microbiology 7, 257-260.

5. Gottschalk, M., 2015: The challenge of detecting herds sub-clinically infected with Actinobacillus pleuropneumoniae. Vet. J. 206, 30-38.

6. Klinkenberg, D., T. J. Tobias, A. Bouma, L. A. M. G. van Leengoed, and J. A. Stegeman, 2014: Simulation study of the mechanisms underlying outbreaks of clinical disease caused by Actinobacillus pleuropneumoniae infection in finishing pigs. Vet. J. 202, 99-105.

7. Li, L., Z. Chen, W. Bei, Z. Su, Q. Huang, L. Zhang, H. Chen, and R. Zhou, 2015: Catecholamines promote Actinobacillus pleuropneumoniae growth by regulating iron metabolism. PLoS ONE 10, e0121887.

8. Sarközi, R., Makrai, L., Fodor, L. (2015): Identification of a proposed new serovar of Actinobacillus pleuropneumoniae: serovar 16. Acta Veterinaria Hungarica 63, 444–450. DOI: 10.1556/004.2015.041

9. Sassu, E. L., Frömbling, J., Duvigneau, C., Miller, I., Müllebner, A., Gutiérrez, A.M., Grunert, T., Patzl, M., Saalmüller, A., von Altrock, A., Menzel, A., Ganter, M., Spergser, J., Hewicker-Trautwein, M., Verspohl, J., Ehling-Schulz, M., Hennig-Pauka, I. (2017a): Host-pathogen interplay at primary infection sites in pigs challenged with Actinobacillus pleuropneumoniae. BMC Vet. Res.; 13:64. doi: 10.1186/s12917-017-0979-6.

10. Sassu, E., A. Ladinig, S. C. Talker, M. Stadler, C. Knecht, H. Stein, J. Frömbling, B. Richter, J. Spergser, M. Ehling-Schulz, R. Graage, I. Hennig-Pauka, and W. Gerner (2017b): Frequency of Th17 cells correlates with the presence of lung lesions in pigs chronically infected with Actinobacillus pleuropneumoniae. Vet. Res. doi: 10.1186/s13567-017-0411-z.

11. Sjölund, M., Zoric, M., Persson, M., Karlsson, G., Wallgren P. (2011): Disease patterns and immune responses in the offspring to sows with high or low antibody levels to Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 2. Res Vet Sci. 91, 25-31.

12. Velthuis, A.G.J., De Jong, M.C.M., Stockhofe, N., Vermeulen, T.M.M., Kamp, E.M. (2002): Transmission of Actinobacillus pleuropneumoniae in pigs is characterized by variation in infectivity. Epidemiology and Infection 129, 203-214.

13. Vigre, H., Angen, Ø., Barfod, K., Thanning Lavritsen, D., Sørensen, V. (2002): Transmission of Actinobacillus pleuropneumoniae in pigs under field-like conditions: emphasis on tonsillar colonisation and passively acquired colostral antibodies. Veterinary Microbiology 89, 151-159.

 

Kontakt:

PD Dr. Isabel Hennig-Pauka DIPL. ECPHM

Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Außenstelle für Epidemiologie (Bakum)

Büscheler Str. 9

49456 Bakum

isabel.hennig-pauka@tiho-hannover.de

 

Abb. 2: Verteilung der Serotypen in Probenmaterial von erkrankten Tieren in Nordwestdeutschland (n=462), das in den Jahren 2015-2017 an der Außenstelle für Epidemiologie der Tierärztlichen Hochschule Hannover untersucht wurde.

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