Invasive bakterielle Infektionen im Verlauf der Schweineaufzucht: Nachweishäufigkeiten unterschiedlicher Erreger und spezifischer Streptococcus-suis-Genotypen in inneren Organen und Lymphknoten

In der Schweinehaltung sind Erkrankungen des Bewegungsapparates und des Zentralnervensystems neben Erkrankungen des Gastrointestinal- und Respirationstraktes von größter Bedeutung hinsichtlich der Betriebswirtschaftlichkeit und des Wohlergehens der Tiere. Infektionen durch verschiedene bakterielle Erreger sind hierbei die häufigste Ursache. Über die altersabhängige Häufigkeitsverteilung der Erreger sind allerdings keine jüngeren Studien veröffentlicht. Streptococcus (S.) suis verursacht beim Schwein neben Polyarthritiden und Meningitiden auch Septikämien, Endokarditiden und plötzliche Todesfälle. Weltweit sind die Serotypen 1 bis 9 unter den invasiven Isolaten besonders prävalent. In Europa und auch Deutschland dominieren die Serotypen 2 und 9. Obwohl eine Vielzahl von Publikationen zur molekularen Pathogenese von S.-suis-Infektionen erschienen sind, sind die Infektionswege, die zur Bakteriämie führen, nicht hinreichend geklärt. Während beim Schwein als Eintrittspforte der Nasopharynx, die Tonsillen oder der obere Respirationstrakt angenommen wird, wird beim Menschen der Eintritt des Erregers über eine verletzte Hautregionen nach Kontakt mit infektiösen Tieren oder Tierprodukten oder über den oralen Weg beim Verzehr von nicht oder unzureichend gegartem Schweinefleisch postuliert. Zwar konnte der gastrointestinale Infektionsweg beim Schwein unter Ausschluss des Magens experimentell bestätigt werden, aber inwieweit diese Eintrittspforte unter Feldbedingungen eine Rolle spielt, ist bisher unklar. Zum einen war das Ziel dieser Studie, die Häufigkeit verschiedener bakterieller Erreger, die Arthritis und Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS) bei Schweinen verursachen, unter Berücksichtigung des Alters der Tiere und des Pathotyps von S. suis zu untersuchen. Zur Differenzierung des Pathotyps sollten die Gene der Kapselbiosynthese und die Gene der Virulenz-assoziierten Faktoren Suilysin (sly), Muramidase-released Protein (mrp) und Extracellular Factor (epf) nachgewiesen werden. Zum anderen sollte durch die Untersuchung einer Reihe von Lymphknoten der Schweine überprüft werden, I) ob sich S. suis bei Feldinfektionen im Lymphknoten von Schweinen nachweisen lässt, II) ob durch die Untersuchung der Lymphknoten die Eintrittspforte des Erregers eingegrenzt werden kann und III) ob sich Hinweise für den gastrointestinalen Infektionsweg finden. Für die vorliegende Arbeit wurden zwischen Mai 2016 und Juli 2017 insgesamt 201 Schweine seziert, die schwerpunktmäßig aus Nordwestdeutschland stammten und nach dem Vorbericht klinisch mit Gelenkserkrankungen, oder zentralnervösen Symptomen aufgefallen oder plötzlich verendet waren. Pathologisch-anatomische Veränderungen der Gelenke und des ZNS wurden pathohistologisch verifiziert. Gelenk- und Hirnhauttupfer, Niere, Lobus medius der Lunge, Tonsilla veli palatini, Nl. cervicalis superficialis dorsalis dexter, Nl. bifurcationis medius, Nl. gastricus, Nl. jejunalis, Nl. ileocolicus, Nl. colicus, Nl. iliacus medialis dexter und Nl. inguinalis superficialis dexter wurden kulturell untersucht und isolierte Erreger molekularbiologisch identifiziert. Die Bestimmung des Kapseltyps 1 oder 14, 2 oder 1/2, 4, 7 und 9 sowie der oben genannten virulenzassoziierten Faktoren von S. suis erfolgte mittels Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion. S. suis war bei den erregerpositiven Gelenk- (70,8 %) und Hirnhauttupfern (85,4 %) der untersuchten Schweine der bei Weitem häufigste Erreger und war in beiden Lokalisationen bei Saug- und Absetzferkeln am häufigsten nachzuweisen. Nach molekulargenetischer Serotypisierung der 677 S.-suis-Isolate konnten 572 Isolate einem der untersuchten Kapseltypen zugeordnet werden, wobei cps-Typ 2 oder 1/2 mit 35,6 % (n=241) und 9 mit 32,3 % (n=219) dominierten. Bei Saugferkeln zählten die S.-suis-Isolate am häufigsten zu den cps-Typen 1 oder 14 und 7, während beim Absetzferkel die cps-Typen 2 oder 1/2 und 9 am häufigsten nachzuweisen waren. Der Genotyp mrp+ sly+ epf+ cps2 oder 1/2 und der Genotyp mrp+ sly+ epf- cps9 traten bei 70,0 % bzw. fast der Hälfte der Tiere (44,9 %), bei denen der jeweilige Genotyp nachweisbar war, in mehr als drei Lokalisationen auf sowie bei jeweils 18 Tieren in mehr als zwei Lymphknoten gleichzeitig. S. suis war mit einer Nachweisrate zwischen 13,9 % (n=28) im Nl. ileocolicus und 20,4 % im Nl. cervicalis superficialis dorsalis dexter in allen untersuchten Lymphknoten einschließlich der mesenterialen (15,8 %; n=121/765) nachweisbar, wobei der cps-Typ 2 oder 1/2 mit 38,5 % (n=104) und 9 mit 40,0 % (n=108) dominierten. Im Nl. gastricus war der Anteil der Kapseltypen, die keinem der untersuchten cps-Typen entsprachen, mit 26,5 % (n=9) vergleichsweise hoch. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie sind auf die selektierte Studienpopulation begrenzt, da keine repräsentative Stichprobe untersucht wurde. Dennoch bestätigen die Ergebnisse die Bedeutsamkeit von S. suis als wichtigstem Erreger von Arthritiden und Meningitiden beim Schwein und insbesondere beim Absetzferkel. Dabei wurden altersspezifische Unterschiede bezüglich der am häufigsten nachweisbaren Kapseltypen festgestellt. Bei einer systemischen Infektion mit Nachweis des Erregers in mehreren Lymphknoten konnte die Untersuchung der Lymphknoten nicht zur Klärung der Eintrittspforte von S. suis beitragen. Die Ergebnisse legen aber nahe, dass eine gastrointestinale Translokation bei Feldinfektionen vorkommen kann, allerdings finden sich keine Hinweise für eine große Relevanz des gastrointestinalen Infektionsweges.In pigs, diseases of the locomotor and central nervous system (CNS), as well as diseases of the gastrointestinal and respiratory tract, are of major importance in regard to economic efficiency and animal welfare. Bacterial infections are the most common cause. However, no recent studies have been published on the age-dependency of these pathogens. In pigs, Streptococcus (S.) suis can cause polyarthritis, meningitis, as well as septicemia, endocarditis and sudden death. Serotypes 1 to 9 of the bacteria are particularly prevalent among the invasive isolates worldwide whilst serotypes 2 and 9 dominate in Europe and Germany. Although a large number of publications have been published on the molecular pathogenesis of S. suis infections, the infection pathways leading to bacteremia have not been fully demonstrated. In pigs, the nasopharynx, tonsils, or upper respiratory tract are assumed to be the portal of entry for S. suis, whilst in humans the portal of entry for the pathogen is postulated to be via a contact of injured skin with infectious animals or animal products, or via the oral route as a result of eating raw or undercooked pork. Although the gastrointestinal route of infection in pigs has been confirmed experimentally with the exclusion of the stomach, its role in the field is still unclear. One aim of this study was to determine the frequency of various bacterial pathogens that cause arthritis and diseases of the CNS in pigs, taking into account the age of the animals and the pathotype of S. suis. Detection of capsular biosynthesis genes and genes of virulence-associated factor suilysin (sly), muramidase-released protein (mrp), and extracellular factor (epf) are used to differentiate the pathotype. Another aim of this study was to investigate whether S. suis can be detected in the lymph nodes of naturally infected pigs and whether the examination of the lymph nodes can be used to narrow down the portal of entry, and especially whether there are any indications of the gastrointestinal route of infection. Between May 2016 and July 2017, a total of 201 pigs, with clinical history of joint disease, meningitis or sudden death, mainly from north-west Germany, were necropsied for the study. Pathological-anatomical changes in the joints and the CNS were verified pathohistologically. Joint and meningeal swabs, as well as kidney, Lobus medius of the lung, Tonsilla veli palatini, Nl. cervicalis superficialis dorsalis dexter, Nl. bifurcationis medius, Nl. gastricus, Nl. jejunalis, Nl. ileocolicus, Nl. colicus, Nl. iliacus medialis dexter and Nl. inguinalis superficialis dexter were examined culturally and isolated pathogens were identified using polymerase chain reaction. The capsule typing of S. suis was carried out using the multiplex polymerase chain reaction (1 or 14, 2 or 1/2, 4, 7 or 9) including the detection of the described genes of virulence-associated factors mrp, sly and epf. S. suis was determined to be the most important pathogen in the pathogen-positive joint (70.8%) and meningeal swabs (85.4%) of the examined pigs and was most frequently detected in both locations in suckling and weaning piglets. After molecular genetic serotyping of the 677 S. suis isolates, 572 isolates could be assigned to one of the examined types of capsule (1 or 14, 2 or 1/2, 4, 7 and 9), with cps-type 2 or 1/2 35.6% (n=241) and 9 32.3% (n=219) being the most dominating cps types. In suckling piglets, the S. suis isolates were most frequently cps-types 1 or 14 and 7, while cps-types 2 or 1/2 and 9 were most frequently detected in weaning piglets. The genotype mrp+ sly+ epf+ cps2 or 1/2 occurred in more than three locations in 70.0% of the animals and genotype mrp+ sly+ epf- cps9 in almost half of the animals (44.9%) that were positive for the respective genotype and in 18 animals in more than two lymph nodes simultaneously. S. suis was detected with a detection rate ranging from 13.9% (n=28) in the Nl. ileocolicus to 20.4% in the Nl. cervicalis superficialis dorsalis dexter in all examined lymph nodes including the mesenteric lymph nodes (15.8%; n=121/765), with cps-types 2 or 1/2 38.5% (n=104) and 9 40.0% (n=108) being the most dominating cps types. In the Nl. gastricus, the proportion of S. suis isolates that did not correspond to any of the examined cps types was comparatively high 26.5% (n=9). The results of the present study are limited by the selected study population as no representative sample was examined. Nonetheless, the results highlight the importance of S. suis as a causative agent of arthritis and meningitis in pigs and especially in weaning piglets. There are age-specific differences concerning the frequency of the detectable cps types. In case of systemic infection with detection of the pathogen within multiple locations, the examination of the lymph nodes could not help clarify the portal of entry for S. suis. The results suggest that gastrointestinal translocation may occur in naturally infected pigs, but there are no indications that the gastrointestinal route of infection is of great relevance