Yersiniat sikojen tonsilloissa

My licentiate thesis is a part of a project called Analytics, Antimicrobial Resistance and Prevention of Yersinia enterocolitica in an Abattoir and it is financed by the Ministry of Agriculture and Forestry. The thesis consists of both literary review and laboratory research parts. According to Finlands' Infectious Diseases Register Y. enterocolitica is the third most common food derived agent causing alimentary track infections. In Finland prevalence of Y. enterocolitca in pig tonsils has been studied since 1980's and it has increased from 36 percent in 1988 to 56 percent in 2000. Between years 1995 and 2006 the reported human cases have been usually between 400 and 700 cases/year. At present the genus Yersinia includes 12 species, three of which have clearly been shown to be pathogenic to humans: Y. pestis, Y. pseudotuberculosis and Y. enterocolitica. The remaining 9 species have not been clearly shown to cause disease in people. The most common bioserotypes of Y. enterocolitica causing human disease are 4/O:3, 2/O:5,27, 1B/O:8 and 2/O:9. The most common pathogenic bioserotype in Finland is 4/O:3. Swine have been shown to be the reservoir of human pathogenic Y. enterocolitca strains and tonsils are considered to be a reliable tissue for studying its prevalence in swine. Prevalence is greatest in the fattening phase and the pathogen has been shown to be transmitted from one pig to another and not so much from the environment. The prevalence of Y. enterocolitica in swine is mainly influenced by the production type and size of the farm and whether a conventional or alternative housing system is used: generally the prevalence in big conventional fattening heards can be expected to be higher than in small alternative multiplying or farrow-to-finish herds. The purpose of the research part was to determine the prevalence of Y. enterocolitica 4/O:3 in the tonsils of Finnish pigs and investigate the effect of herd size and production type. Initial hypothesis was that the prevalence had further increased and that in big and fattening heards it would be more abundant than in small and multiplying or farrow-to-finish herds. The sample material consisted of 200 swine tonsils that had been collected from one slaughterhouse during 8 days in year 2007. Tonsils originated from 39 farms including farrow-to-finish, multiplying/farrow-to-finish, fattening and multiplying herds. The samples where cold enriched for 1-2 weeks, cultured on cefsulodin irgasan novobiosin (CIN) agar and isolates were bio- and serotyped. Y. enterocolitica 4/O:3 was found in 72 % of the tonsils and 90 % of the farms had at least one positive animal. According to these results its prevalence has increased from the previous studies. There was a statistically significant difference in the prevalences between big (annual slaughtering rate over 1000 pigs) and small (annual slaughtering rate 1000 pigs or less) farms: in big farms Y. enterocolitica 4/O:3 occurred in 87 % of pigs whereas in small farms in 57 % (χ2=13,24, p-value 0,0003). These results were as expected according to the initial hypothesis. The production type didn't seem to influence the prevalence of the bacterium in farms or pigs except when multiplying herds were considered. Also the size of the herd didn't seem to have an effect on the amount of positive farms: 90 % of small and 89 % of big farms were positive. However due to the small farm sample size definitive conclusions can not be made based on this information. Other bioserotypes of Y. enterocolitica and other Yersinia species were isolated very seldomly: Y. pseudotuberculosis was found in two tonsils (1 %) and Y. kristensenii was also isolated from two tonsils (1%). This could be expected since our isolation method was developed mainly for the isolation of Y. enterocolitica 4/O:3.Lisensiaatin tutkielmani aihe liittyy maa- ja metsätalousministeriön rahoittamaan projektiin Yersinia enterocolitica -bakteerin analytiikka, antimikrobiresistenssi ja torjunta teurastamolla ja se käsittää sekä kirjallisuuskatsauksen että kokeellisen osuuden. Suomen tartuntatautirekisterin mukaan Y. enterocolitica on kolmanneksi yleisin elintarvikeperäinen mahasuolikanavan tulehdusta aiheuttava bakteeri. Suomessa on sikojen tonsilloista tutkittu Y. enterocolitican esiintymistä 1980-luvulta alkaen ja Y. enterocolitica 4/O:3:n prevalenssi on kasvanut sikojen tonsillanäytteissä vuoden 1988 36 prosentista vuoden 2000 56 prosenttiin. Maassamme vuosina 1995–2006 Y. enterocolitica -bakteerin aiheuttamat raportoidut ihmisten sairastapaukset ovat olleet muutamaa poikkeusta lukuun ottamalta välillä 400–700 tapausta/vuosi. Yersinia-sukuun kuuluu tällä hetkellä 12 lajia, joista kolmen on selvästi osoitettu olevan ihmisille patogeenisia: Y. pestis, Y. pseudotuberculosis ja Y. enterocolitica. Muiden 9 lajin ei ole selvästi voitu osoittaa aiheuttavan ihmisille sairautta. Yleisimmät ihmisille tautia aiheuttavat Y. enterocolitican bioserotyypit ovat 4/O:3, 2/O:5,27, 1B/O:8 ja 2/O:9. Suomessa yleisin patogeeninen bioserotyyppi on 4/O:3. Sikojen on osoitettu olevan ihmisille patogeenisten Y. enterocolitica -kantojen reservuaari ja nielurisoja pidetään luotettavana kudoksena tutkittaessa kyseisen bakteerin esiintymistä sioilla. Suurin prevalenssi on lihasikavaiheessa ja patogeenin on osoitettu leviävän lähinnä tarttumalla siasta toiseen eikä niinkään ympäristön välityksellä. Y. enterocolitican prevalenssiin sioissa vaikuttavat erityisesti sikalan tuotantosuunta, koko ja suuntautuneisuus tavanomaiseen tai luomutuotantoon: yleistäen voisi sanoa, että perinteisissä suurissa lihasikaloissa bakteerin prevalenssin voidaan olettaa olevan suurempi kuin pienissä luomutuotantoon suuntautuneissa porsas- tai yhdistelmäsikaloissa. Kokeellisen tutkimusosuuden tarkoituksena oli määrittää Y. enterocolitica 4/O:3:n prevalenssia suomalaisten sikojen tonsilloissa sekä tutkia tilakoon ja tuotantosuunnan vaikutusta. Työhypoteesina oli, että yersinioiden prevalenssi olisi edelleen kasvanut sikojen tonsilloissa ja että suurissa ja lihasikaloissa prevalenssi olisi suurempi kuin pienissä ja yhdistelmä/porsitussikaloissa. Näytemateriaalini koostui 200 sian tonsillasta, jotka oli kerätty yhdeltä teurastamolta 8 päivän aikana vuonna 2007. Tonsillat olivat peräisin 39 tilalta, ja mukana oli yhdistelmä-, porsas/yhdistelmä-, liha- sekä porsastuotantosikaloita. Näytteitä kylmärikastettiin 1-2 viikkoa, viljeltiin kefsulodiini, irgasaani, novobiosiini (CIN)- agarille ja isolaatit bio- ja serotyypitettiin. Y. enterocolitica 4/O:3:a löytyi 72 % tutkituista sian tonsilloista ja 90 %:lla tiloista oli ainakin yksi positiivinen eläin. Bakteerin prevalenssi oli siis edelleen kasvanut aikaisempien vuosien tutkimuksiin verrattuna. Suurten (vuotuinen teurasmäärä yli 1000 sikaa) ja pienten (vuotuinen teurasmäärä 1000 sikaa tai alle) sikaloiden sikojen prevalenssien välille saatiin tilastollisesti merkitsevä ero: suurilla tiloilla Y. enterocolitica 4/O:3:a esiintyi 87 % sioista kun taas pienillä 57 %:lla (χ2=13,24, p-arvo 0,0003). Nämä tulokset olivat työhypoteesin mukaisia. Tuotantosuunta sen sijaan ei näyttänyt vaikuttavan bakteerin prevalenssiin tiloilla tai sioissa paitsi porsastuotantosikaloiden osalta. Myöskään positiivisten tilojen (tilojen, joilla vähintään 1 positiivinen sika) määrään sikalan koko ei vaikuttanut: pienistä tiloista positiivisia oli 90 % ja suurista 89 %. Pienestä tilojen otoskoosta johtuen Suomen tilanteesta ei kuitenkaan voida tehdä varmoja johtopäätöksiä tämän perusteella. Muita Y. enterocolitican bioserotyyppejä sekä muita Yersinia-lajeja eristettiin varsin vähän: Y. pseudotuberculosis löytyi 2 tonsillasta (2%) ja Y. kristensenii myös kahdesta tonsillasta (2%). Tämä oli odotettavaa sillä eristysmenetelmämme oli kehitetty lähinnä Y. enterocolitica 4/O:3:n eristystä varten