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Escherichia coli (E. coli). bacteria

Coli-Infektion

E. coli-Infektion bei Schweinen, Ursachen und Abhilfemaßnahmen

Colibacillose, oder E. coli-Infektion, ist eine der Hauptkrankheiten der Schweinehaltung. Es handelt sich um eine typische bakterielle Krankheit, die durch pathogene Bakterien namens Escherichia coli (E. coli) verursacht wird. Hauptsächlich verursacht E.Coli Krankheiten bei Saug- und Absetzferkeln, die bis zum Tod führen können.

E. Coli-Infektionen verursachen erhebliche wirtschaftliche und tiergesundheitliche Schäden. Absetzdurchfall, der häufig mit E. Coli assoziiert ist, ist eine der häufigsten Schweinekrankheiten und sorgt weltweit für große Verluste (Han et al., 2007; Cheng et al., 2006).

Arten von Colibacillose

Colibacillose tritt bei fünf Haupttypen auf (Straw et al., 2006):

Art der Colibacillose

Zeitliche Koordinierung
Durchfall bei NeugeborenenDie ersten 4 Tage nach der Abferkelung
Ferkeldurchfall vor dem AbsetzenErste Woche nach dem Abferkeln bis zum Absetzen
Durchfall nach dem AbsetzenErste Tage nach dem Absetzen
ÖdemkrankheitTypischerweise nach dem Absetzen

Andere E. Coli-Infektionen

wie E. Coli Mastitis, Harnwegsinfektion, Septikämie und so weiter)

Variiert

Durchfall bei Neugeborenen

Kot kann klar oder weiß /gelb /braun sein. Durchfall tritt 2-3 Stunden nach einer pathogenen E. Coli-Infektion auf und kann entweder bei einzelnen Ferkeln oder bei ganzen Würfen auftreten (Bertschinger und Fairbrother, 1999). Schwere Fälle führen zu einer Dehydration und einer Mortalität von bis zu 56% bei Ferkeln, die in den ersten Lebenstagen betroffen sind.

Ferkeldurchfall vor dem Absetzen

Meist grauer oder weißer Durchfall und haarige, abgemagerte Tiere (Taylor, 2013) zeigen eine E.Coli-Infektion vor dem Absetzen. Ferkel, die mit Sauen- bzw. Ferkelmilch oder Prestarter von schlechter Qualität gefüttert werden, können leicht von dieser Art von Durchfall betroffen sein.

Colibazillose nach dem Absetzen

Gelber oder grau/ brauner wässriger Durchfall und Dehydration sind Anzeichen für Absetzdurchfall. Blut und Schleim sind selten vorhanden. Sobald Schweine keine mütterlichen Antikörper mehr aus der Sauenmilch erhalten, werden sie anfälliger für Infektionen mit E. Coli, die aus der landwirtschaftlichen Umgebung stammen. Die durchschnittliche Mortalität liegt bei 30-40% (Straw et al., 2006).

Ödemkrankheit

Ödemerkrankungen können gleichzeitig mit Durchfall nach dem Absetzen auftreten. Es ist eine übertragbare Infektion, die auch durch E. coli-Stämme verursacht wird (Straw et al., 2006). Das von E. coli freigesetzte Eiweißgift gelangt in den Blutkreislauf und schädigt bestimmte Gewebe. Magenödeme treten häufig mit einer durchschnittlichen Mortalität von 50-90% auf (Straw et al., 2006).

Metritis agalactia mastitis (MMA)

Metritis agalactia mastitis (MMA) gilt als häufigste Erkrankung der Sau nach der Abferkelung. Die Gründe für MMA sind vielfältig und liegen in den Bereichen Management und Hygiene, Fütterung, Wasserversorgung und tierspezifische Faktoren wie Körperzustand und Alter der Sauen. Die aus infizierten Sauen isolierten Bakterien sind im Biofilm immer E. coli dominant. Es wird nun angenommen, dass eine Harnwegsinfektion mit einer Kolonisierung von E. Coli verbunden ist.

Einstufung

Escherichia coli ist Teil der normalen Mikroflora des menschlichen Körpers und bewohnt auch den Darmtrakt anderer Säugetiere. Einige E. coli-Pathotypen haben jedoch verschiedene mutmaßliche Virulenzfaktoren (VFs) aus ihrer Umgebung erworben.

Pathogene E. coli-Stämme werden in sechs gut beschriebene Kategorien eingeteilt (Kaper et al., 2004):

  1. Enteropathogene E. coli (EPEC)
  2. Shiga-Toxin produzierendes E. coli (STEC)
  3. Enterotoxigenes E. coli (ETEC)
  4. Enteroinvasive E. coli (EIEC)
  5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
  6. Diffus anhaftende E. coli (DAEC)

Enterotoxine, die von E. coli-Stämmen produziert werden, umfassen hitzelabiles Enterotoxin (LT) und /oder hitzestabile Enterotoxine STa (STI) oder STb (STII). Diese Organismen produzieren auch fimbriale Adhäsine, die die Anhaftung des Bakteriums an der Schleimhautoberfläche vermittelt. Die hergestellten Fimbrien umfassen K88, K99, 987P, F41 und F18. Einige E. coli-Stämme produzieren ein Shiga-Toxin (Stx2e) und verursachen möglicherweise zusätzlich zu Durchfall nach dem Absetzen Ödeme.

Einige E. Coli-Stämme produzieren keine Toxine, sondern entfernen die Mikrovilli der Epithelzellen, an die sie sich anlagern (Taylor, 2013). E. Coli-Stämme, deren Schädigungen mit Schweinen verbunden sind, sind als enteropathogene E. Coli (EPEC) bekannt. Es ist wichtig, die von ETEC- oder EPEC-Stämmen produzierten Virulenzfaktoren für viele aus Tieren isolierte E. Coli zu identifizieren, welche als nicht pathogen gelten. 

Kontrolle und Prävention

Es wurde vermutet, dass die kontinuierliche Verwendung von Antibiotika zum Auftreten arzneimittelresistenter Bakterien beitragen kann, die ihre Resistenz sowohl bei Tieren als auch bei Menschen auf pathogene Bakterien übertragen können (Han et al., 2007). Da die Inzidenz von resistenten Enterobacteriaceae weltweit zunahm, wurden Polymyxine als letzte Verteidigungsstrategie gegen gramnegative bakterielle Infektionen eingesetzt (Liu et al., 2016). Die Resistenz gegen Polymyxine hängt hauptsächlich von der Modifikation des Lipopolysaccharids (LPS) ab, das häufig chromosomal vermittelt wird (Olaitan et al., 2014).

Die Prinzipien zur Verhinderung eines Ausbruchs der Colibacillose drehen sich um Hygiene- und Managementfaktoren, die darauf abzielen, die Bildung von Krankheitserregern und die Ausbreitung von Infektionen zu verringern sowie die Immunität von Ferkeln, Sauen und Masttieren aufzubauen und aufrechtzuerhalten.

Ferkel erhalten über das Kolostrum maternale Antikörper gegen E. Coli-Stämme, die in der unmittelbaren Umgebung vorkommen, jedoch nur, wenn die Mutter dieser Umgebung lange genug ausgesetzt war. Der Grad der Belastung des Tieres bei der Geburt und die durch Kolostrum erworbene Immunität bestimmen, ob eine klinische Erkrankung auftritt (Taylor, 2013).

Antibiotika stellen einen effizienten Weg dar, um infektiöse Krankheitserreger zu eliminieren (Philips et al., 2004). Alternativen wie organische Säuren oder Phytogenemit antimikrobieller Wirkung haben zunehmend an Bedeutung gewonnen, da in vielen Ländern der Einsatz von Antibiotika zur Bekämpfung bakterieller Infektionen bei Schweinen verboten ist (Turner et al., 2001; Thacker, 2013).

Kontroll- und Präventionsfaktoren

Adaptiert von Taylor, 2013

Hygiene

  • Tierhalter-, Lagerarbeiter- und Veterinärhygiene
  • Betriebsfremde Personen müssen im Stall betriebseigene Kleidung tragen.
  • Arbeitsmaterialien und -kleidung zwischen Abteilen wechseln oder gründlich säubern und desinfizieren (Stiefeldesinfektionswannen).
  • Stellen Sie sicher, dass der Flatdeck trocken ist, bevor Ferkel eingestallt werden.
  • Leerstehende Abteile vor dem erneuten Belegen aufheizen, gründlich reinigen und desinfizieren.

Management

  • Der Abferkelstall sollte immer trocken sein und eine geeignete Temperatur aufweisen
  • Bieten Sie häufig Stroh an, besonders bei feuchtem Wetter
  • Vermeiden Sie Lücken im Boden, wodurch Zugluft entstehen könnte
  • Kontrollieren Sie die Futtermengen der Sauen sorgfältig und verringern Sie diese gegebenenfalls, um Euterödeme zu vermeiden
  • Stellen Sie sicher, dass die Temperatur- und Lüftungseinstellungen in den Ferkelabteilen passen, da zu geringe Temperaturen oder Zugluft Auslöser für Krankheiten sein können

Immunität

  • Stellen Sie sicher, dass die Jungsauen ausreichend in Kontakt mit den betriebsspezifischen Erregern kommen, um eine Immunität aufzubauen
  • Führen Sie einen Wurfausgleich erst nach der Biestmilchaufnahme durch
  • Denken Sie die Verwendung eines E. Coli-Impfstoffs für Herden mit anhaltenden Problemen an

Fütterung

  • Eiweißreduzierte Fütterung
  • Organische Säuren
  • Probiotika
  • Prebiotika/Faser
  • Ätherische Öle oder phytogene Futtermittelzusatzstoffe

Lösungen

Organische Säuren (Biotronic®) werden seit Jahrzehnten zur Bekämpfung pathogener Bakterien sowohl im Tier als auch im Futter eingesetzt. Die Verwendung von Säurekombinationen anstelle einzelner Säuren kann aufgrund eines breiteren Aktivitätsspektrums vorteilhaft sein (Namkung et al., 2003). Es ist bekannt, dass organische Säuren die Wachstumsleistung verbessern und die Darmflora von Schweinen positiv beeinflussen (Piva et al., 2002). Organische Säuren senken den pH-Wert im Futter und Magen-Darm-Trakt und schaffen so ungünstige Bedingungen für potenziell schädliche Bakterien (Freitag, 2007). In ihrer nicht dissoziierten Form können sie in die Bakterienzelle eindringen und das Bakterienwachstum stoppen oder sogar die Bakterienzelle abtöten (Stonerock, 2007). Futtermittelzusatzstoffe auf Basis von organischen Säuren können dazu beitragen, die negativen Auswirkungen einer E. Coli-Infektion bei Schweinen zu lindern. Die Kombination organischer Säuren mit sekundären Pflanzenstoffen und permeabilisierenden Substanzen bietet die Möglichkeit, die Aktivität organischer Säuren gegen gramnegative Bakterien wie E. Coli und Salmonella zu stärken. Der Biomin® Permeabilizing Complex in Biotronic® Top3 schädigt die äußere Membran von gramnegativen Bakterien und verstärkt so den synergistischen Effekt der organischen Säuren und der Phytochemikalien. Wie in 1 gezeigt, waren die E. Coli-Zahlen im Ileum (log CFU /g) in der Gruppe, die Biotronic® Top3 erhalten hat,  am niedrigsten.

Phytogene Zusätze sind in der Lage, antioxidative Reaktionen der Darmzellen zu verstärken und entzündliche Prozesse abzuschwächen. Durch den Einsatz von Digestarom® können Entzündungsprozesse im Darm abgemildert und die Darmgesundheit besonders in kritischen Phasen stabilisiert werden.

Probiotika (Biomin® ProbioBac) fördern die Darmgesundheit und wirken positiv auf die Leistungsfähigkeit der Schweine. Besonders in Problembereichen, wie z.B. Absetzdurchfall, unterstützen sie die Darmbarriere und stabilisieren den Darm gegen den Einfluss von Krankheitserregern.

Faserkomponenten (Biomin® Faserportfolio) in der Ration verkürzen die Verweildauer des Futters im Dickdarm und fördern eine regelmäßigere Darmentleerung, wodurch das Aufsteigen/Anheften pathogener Keime verhindert werden kann. Darüber hinaus bewirkt die Faser eine Absenkung des pH-Wertes im Dickdarm, welche sich positiv auf die Darmgesundheit auswirkt und eine übermäßige Vermehrung von schadenhaften Keimen (z.B. E.Coli, Salmonella) verhindert. Lösliche Fasern wirken wie Prebiotika, da sie gute Bakterienstämme (Lactobazillen, Bifido-Stämme) im Darm fördern.

Abbildung 1: E.coli und Salmonella Vorkommen in Positiv- und Negativkontrolle und Biotronic Top3 Gruppe
Abbildung 1: E.coli und Salmonella Vorkommen in Positiv- und Negativkontrolle und Biotronic Top3 Gruppe

Lösungen

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Verweise

Bertschinger, H. U., & Fairbrother, J. M. (1999). Escherichia coli infections. In B. E. Straw, S. D’Allaire, W. L. Mengeling, & D. J. Taylor (Eds.), Diseases of swine (Eighth, p. Chapter 32). Ames, Iowa: Iowa State University Press.

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