Zwei Problemkreise der Salmonelleninfektion beim Schwein sind grundsätzlich zu unterscheiden. Zunächst ein fleischhygienisches Problem, das durch klinisch gesunde Ausscheider im Laufe des Schlachtprozesses entsteht und letztlich einen hohen Prozentsatz aller Schlachtprodukte betrifft. Hieran ist die gesamte Vielfalt der Serotypen (z. B. S. Derby) beteiligt. Der zweite Problemkreis betrifft die relativ seltenen Fälle klinischer Erkrankung durch die schweineadaptierten Serotypen wie Salmonella Choleraesuis und Salmonella Typhisuis (PLONAIT et al. 2001).
4.1.1 Taxonomie
Die Gruppe der Salmonellen umfasst mehr als 2500 Serotypen, die von Vertebraten isoliert werden konnten. Die Gattung gliedert sich in zwei Arten: zum einen Salmomella bongori, zum anderen Salmonella enterica, die sich in sechs Subspezies (enterica, salamae, arizonae, diarizonae, houtenae und indica) aufteilt. Die Grundlage für die Differenzierung liefert das Kaufmann-White-Schema. Aus den Merkmalskombinationen der mit Gruppen- und Faktorenseren nachweisbaren O- und H-Antigenen ergeben sich Antigenformeln, die für bestimmte Serovaren repräsentativ sind und in der Regel mit einem Namen belegt sind. Die Subspezies enterica vereint die Serovaren mit Bedeutung für den Menschen und die homoiothermen Tierarten (CLARKE u. GYLES 1993, SELBITZ 2001,).
4.1.2 Epidemiologie und Tenazität
Die Verbreitung von Salmonellen in der belebten und unbelebten Umwelt des Menschen besteht weltweit, obgleich die vorherrschenden Serotypen sehr wohl geographisch, zeitlich und teilweise tierartspezifisch variieren. Die Ausbreitung wird außer vom Übertragungsmodus maßgeblich von den Erregermengen, die ausgeschieden und aufgenommen werden, bestimmt. Diese Erregermengen wiederum weisen enorme Unterschiede auf, je nachdem ob der befallene Organismus z.B. erkrankt oder nicht und ob
Schrifttum
außer den Individuen der betroffenen Wirtsspezies andere Tierspezies, als selbst empfänglich, den Erreger multiplizieren oder ihn „nur“ mechanisch verschleppen. Der Übertragungsmodus von Salmonellen ist im Prinzip einheitlich: Es handelt sich außer bei Aborten um fäkale Ausscheidung und orale Aufnahme der Erreger. Für die Ausbreitung im Schweinebestand sind horizontale und vertikale Ausbreitungswege gleichermaßen zu berücksichtigen. Die Ausbreitung von Bestand zu Bestand erfolgt zwar auf verschiedenen Wegen, es kann aber eine deutliche Hierarchie der Einschleppung von Salmonellen in freie Bestände aufgestellt werden. An erster Stelle stehen dabei latent infizierte Tiere, die in den Bestand gelangen, gefolgt von kontaminierten Futtermitteln tierischer oder pflanzlicher Herkunft. Der Infektionsweg über belebte und unbelebte Vektoren rangiert weit hinter den beiden anderen Wegen. Lebende Vektoren, wie Schadnager, Hunde und Katzen im Bestand, aber auch der Mensch, der durch unhygienische Arbeitsweise salmonellenkontaminierte Gegenstände in verschiedenen Stallungen benutzt, sind von besonderer Wichtigkeit für die Aufrechterhaltung der Infektkette innerhalb eines Bestandes (BLAHA 1993, SELBITZ 2001).
Salmonellen sind außerhalb des tierischen Organismus lange lebensfähig. In offenen Gewässern, im Abwasser, in Jauchegruben, im Brunnenschlamm und auf gedüngtem Boden können sie sich wochenlang am Leben halten. Im Abwasser kann bei Anwesenheit von Eiweißstoffen, ausreichendem Sauerstoffgehalt und günstiger Temperatur sogar eine erhebliche Vermehrung der Salmonellen eintreten. In Nahrungsmitteln überstehen sie Einfrieren und Tiefkühlen. Salmonellen, die sich in handelsüblichen Futtermitteln befinden, werden bei der Herstellung von Pressfutter unter Dampfeinwirkung nicht vollständig vernichtet.
Für eine epidemiologische Betrachtung kann man die wichtigen Salmonella-Serovaren in vier verschiedene Gruppen einteilen (DAVIES 1997, SELBITZ 2001,):
1. An den Menschen adaptierte sogenannte wirtsspezifische Serovaren, die bei diesem als zyklische Allgemeinerkrankung Typhus oder Parathyphus hervorrufen. In diese Gruppe gehören Salmonella Typhi und Salmonella Paratyphi.
2. An bestimmte Tierarten angepasste Serovaren, die typhoide Erkrankungen bei den entsprechenden Tierarten hervorrufen und für den Menschen und andere Tierarten von untergeordneter Bedeutung sind. Zum Beispiel Salmonella Gallinarumpullorum beim Huhn, Salmonella Typhisuis und Salmonella Choleraesuis beim Schwein und Salmonella Dublin beim Rind.
Schrifttum
3. Nicht-adaptierte Serovaren, die bei allen Tierarten als Erreger von Enteritiden vorkommen können, sporadisch auftreten und oft nur geringe Virulenz besitzen. Sie besitzen allerdings beim Menschen als Erreger von Lebensmittelvergiftungen eine gewisse epidemiologische Bedeutung (z.B. S. Agona, S. Infantis, S. Saintpaul).
Einzelne Serotypen werden vermehrt in Verbindung mit bestimmten Tierarten nachgewiesen, ohne zu klinischen Erkrankungen zu führen. Dies ist für Salmonella Derby beim Schwein der Fall. Es wird angenommen das bei S. Derby einen gewisse Wirtsanpassung besteht, die es ermöglicht, dass sich dieser Serotyp bei Schweinen festsetzen kann (WRAY 1985).
4. Serovaren ohne spezielle Wirtsanpassung mit hoher Virulenz, die bei Mensch und Tier schwere klinische Salmonellosen hervorrufen. Zu der besonders gefährdeten Risikogruppe gehören Kleinkinder, alte Menschen und Individuen mit herabgesetzter körpereigener Abwehr. Salmonella Typhimurium und Salmonella Enteritidis sind die bedeutsamsten Serovaren dieser Gruppe.
4.1.3 Virulenzfaktoren und Virulenzmechanismen
Mit Salmonelleninfektionen werden verschiedene potentielle Virulenzfaktoren in Verbindung gebracht, dazu gehören Geißeln, Fimbrien, die Bildung von Enterotoxin und Cytotoxin, Hitzeschockprotein, Lipopolysaccharide und Siderophore (CLARKE u. GYLES 1993).
Vorraussetzung für die Besiedlung von Schleimhäuten und die nachfolgende lokale Schadwirkung ist die Anheftung der Erreger an den Zielzellen. Träger der Adhäsivität sind Fimbrien oder nicht fimbrierte Adhäsine, wie z.B. Proteine der äußeren Membran (SELBITZ 1991). Die Bakterien gelangen über die Mikrovilli oder die Zellgrenzen in die Enterozyten von Ileum und Colon. Dort werden sie in membrangebundene Vakuolen eingeschleust und basalwärts transportiert. Dabei kommt es zur Degeneration der Mikrovilli und des apikalen Zytoplasmas. Die Bakterien gelangen in die Lamina propria, wo sie eine Immunantwort stimulieren und durch neutrophile Granulozyten bzw. Makrophagen phagozytiert werden. Die Salmonellen persistieren in der Lamina propria und können sich in den phagozytierenden Zellen vermehren. Sie können daher über die Blut- und Lymphbahnen im Körper verteilt werden (SCHWARTZ 1991). Die Fähigkeit der Bakterien in Phagozyten zu persistieren und sich zu vermehren spielt eine Rolle bei der Etablierung der Infektion. Der intrazelluläre
Schrifttum
Aufenthalt schützt die Salmonellen vor schädlichen Substanzen, wie Antibiotika, Antikörpern oder Komplement (CLARKE u. GYLES 1993). Lipopolysaccharide (LPS) sind ein essentieller Bestandteil der äußeren Membran von Salmonellen und stellen einen Hauptfaktor der Virulenz dar (SCHWARTZ 1991). Das LPS setzt sich aus einem in die äußere Membran eingebetteten Lipid A, einer Core-Region und einer O-Antigen-Zone, welche aus sich wiederholenden Oligosacchariden besteht, zusammen. Mutanten mit einem Defekt im LPS, sogenannte rauhe Formen (R-Form), denen das O-Antigen fehlt zeigen geringere Virulenz als ihre nicht mutierten Elternstämme. Dieser Unterschied beruht im wesentlichen darauf, dass R-Formen empfänglicher für Phagozytose und lysomale Angriffe sind (LIANG-TAKASAKI et al. 1983, CLARKE u. GYLES 1993). LPS trägt durch seine Endotoxin-Wirkung zum Krankheitsgeschehen bei. Die bei Salmonellose im Darm beobachteten vaskulären Schäden und Thrombosen können durch LPS verursacht sein, welches die Ansammlung von Entzündungsmediatoren und Cytokinen induziert. Die LPS-induzierten Veränderungen in den Blutgefäßen tragen möglicherweise zusätzlich zur Degeneration der intestinalen Epithelzellen bei. Auch die systemischen Veränderungen, die bei der Erkrankung zu beobachten sind, werden mit LPS in Verbindung gebracht. Daher werden Fieber, disseminierte intravasale Koagulation, kollabierende Zirkulation und Schock ursächlich auf LPS-Wirkung zurückgeführt (CLARKE u. GYLES 1993). Bei einigen Serovaren wurde ein Enterotoxin beschrieben, das bislang unzureichend charakterisiert ist. Ein Choleratoxin-ähnliches Enterotoxin wurde bei Salmonella Thyphimurium beschrieben, seine Strukur und Funktion ähneln dem hitzelabilen Enterotoxin (LT) von E. coli und dem Choleratoxin (CT) (FINKELSTEIN et al. 1983, PRASAD et al. 1990, 1992). Über die Rolle des Enterotoxins bei der Infektion ist wenig bekannt. Da jedoch Parallelen zu CT und LT bestehen wird angenommen, dass die B-Untereinheit an der Membran der intestinalen Epithelzellen bindet und die A- Untereinheit internalisiert wird, was zur Aktivierung von intrazellulärem cAMP und PGE2 führt. Im Ergebnis verursachen die Veränderungen einen erhöhte Sekretion von Elektrolyten, sowie infolge der osmotischen Wirkung einen Einstrom von Wasser in das Darmlumen (CLARKE u. GYLES 1993). Weiterhin wurden verschiedene Cytotoxine bei Salmonellen beschrieben. Diesen Toxinen wird eine verursachende Rolle bei der Zerstörung von intestinalen Epithelzellen zugeschrieben, wie sie bei der von Salmonellen hervorgerufenen Enteritis zu beobachten ist. Viele Bakterien, Salmonellen eingeschlossen, reagieren auf eine Vielzahl von Stressoren mit der Bildung von Hitzeschockproteinen.
Mutanten, die diese Proteine nicht bilden, zeigen ein verringertes Überleben in Makrophagen (CLARKE u. GYLES 1993). Auch die Fähigkeit der Salmonellen Siderophore zu bilden, die
Schrifttum
der Eisenbindung im Wirtsorganismus dienen, stellt einen wichtigen Virulenzfaktor dar (SELBITZ et al. 1995).
4.1.4 Salmonellen bei Schlachtschweinen
Die klassischen Tierseuchen gehen mit einem klinischen Befund einher und verursachen pathologisch-anatomische Veränderungen. Im Unterschied dazu stehen heute latente Infektionen in den Tierbeständen, die klinisch inapparent verlaufen und keinerlei gewebliche Veränderungen verursachen (GROßKLAUS 2001). Diese symptomlose und meist vorübergehende Darmbesiedlung kennt man vor allem bei der latenten Infektion mit Salmonella-Bakterien. Sie stellt dann weniger ein Krankheits-, als vielmehr ein wichtiges Hygieneproblem dar, denn auf diesem Wege wird der Erreger permanent oder temporär ausgeschieden, an die belebte und unbelebte Umwelt weitergegeben und dadurch unkontrolliert verbreitet. Obwohl Salmonellen für längere Zeit in der Umgebung überleben können, ist der latent infizierte Träger die Hauptinfektionsquelle für Mensch und Tier (WRAY u. SOJKA 1977). Der Trägerstatus ist charakterisiert durch das Fehlen von Krankheitssymptomen bei den betroffenen Tieren, die Erreger können aber auf empfängliche Tiere übertragen werden. Latent infizierte Tiere können unterschiedlich große Konzentrationen von Salmonellen mit dem Kot ausscheiden (bis zu 105/g). Durch das Zusammentreffen mehrerer Faktoren, zu denen vor allem die Serovar, das Alter des Tieres und die aufgenommene Bakterienzahl gehören, werden Tiere zu Salmonellenträgern. Einige Serovaren induzieren die latente Infektion eher als andere. Junge Tiere scheiden Salmonellen meist nur im Laufe der Konvaleszenz aus, während ältere Tiere häufiger zu Dauerausscheidern werden. Eine geringere Salmonellendosis, die keine Erkrankung auslöst, führt bevorzugt zum Status der latenten Infektion (CLARKE u. GYLES 1993). Es gibt verschiedene Typen von latent infizierten Salmonellenträgern. Der erste Typ scheidet für Monate oder Jahre die Keime in einer hohen Konzentration aus. Hierbei handelt es sich meist um adulte Tiere, die eine klinische Salmonellose hinter sich haben. Andere Tiere scheiden nur für kurze Zeit nach dem Kontakt den Erreger aus und es kommt zu keiner oder nur sehr geringer Invasion der Mesenteriallymphknoten (MARG et al.2001, WRAY u. SOJKA 1997, SCHWARTZ 1991).
Für die Diagnostik derartiger latenter Infektionen besteht die Problematik darin, dass ein direkter Nachweis der Erreger aus dem Kot der Tiere, nicht immer mit der erforderlichen
Schrifttum
Sicherheit gelingt, weil die Erreger nur sporadisch ausgeschieden werden oder aber mehr oder weniger reaktionslos in Lymphknoten eingeschlossen sind und erst zufällig bei einer bakteriologischen Untersuchung nach der Schlachtung nachzuweisen sind. Verminderte Widerstandskraft und Stress beim Transport, hohe Tierdichte, Geburt, andere Infektionskrankheiten oder Kortikosteroidgaben begünstigen diese Ausscheidung (GROßKLAUS 2001). Untersuchungen von MARG et al. (2001) an experimentell mit Salmonella Typhimurium DT104 infizierten Schweinen zeigten, dass Transportstress die Ausscheidungshäufigkeit mit dem Kot erhöht. Auf die Häufigkeit des Salmonellennachweises in den Parenchymen hatte der Transportstress jedoch keinen Einfluss. Am häufigsten gelang der Nachweis von S. Typhimurium in Proben aus dem Ln. ileocolicus (83%), dem Colon (79%), den Tonsillen (71%) und dem Mandibularlymphknoten (62,5%). Der Antikörpernachweis mit Hilfe serologischer Verfahren ist schwierig, wenn die vorhandenen Infektionserreger aufgrund ihrer Lokalisation und anderer Eigenschaften die für die Antikörperbildung erforderliche komplexe Interaktion zwischen Mikro- und Makroorganismus nicht oder nur unvollkommen eingehen können (FEY 1978). Dieser Sachverhalt liegt nicht selten bei reaktionslos in den Darmkrypten befindlichen oder in Mesenteriallymphknoten eingeschlossenen Salmonella-Bakterien vor.
Das Ziel des Forschungsprojektes „Salmonella in Pork“ bildete ( ALTROCK et al. 1999) die Erstellung einer epidemiologischen Grundlage, die Entwicklung diagnostischer Hilfsmittel und die Einschätzung der Kontrollmöglichkeiten von Salmonellen im Schweinefleisch auf den verschiedenen Produktionsebenen. In der ersten Mitteilung zu den Forschungsergebnissen des Projektes in Deutschland wurden die Ergebnisse der Untersuchungen der Salmonellen-Prävalenz in Mast-, Zucht- und Ferkelproduktionsbetrieben (insgesamt 100 Herden), sowie mögliche Risikofaktoren für den Eintrag von Salmonellen in den Bestand aufgezeigt. 28,3%
der Mastbetriebe, 50% der Zuchtbetriebe und 15% der Ferkelproduktionsbetriebe sind serologisch als Salmonellen-positiv klassifiziert worden. Statistische Analysen ergaben, dass der gemeinsame Risikofaktor dieser Herden, in dem Gebrauch pelletierten Futters bestand.
Weitere Mitteilungen über die Belastungen von Schweinebeständen liegen von KURZE et al.
(1999) vor, die in 7 von 36 Mastbetrieben Salmonellen nachweisen konnten. Sie fanden dabei eine Prävalenz zwischen 1,8 und 24%. Die höchste Nachweisrate mit 27,3% stammte aus den Futtermitteln in den Beständen. RABSCH et al. (1998) geben die Salmonellenprävalenz in deutschen Schlachtschweinen in Abhängigkeit von der Untersuchungsmethode mit bis zu 10,3% an.
Schrifttum
Im Jahre 1997 wurden im Rahmen der internationalen Studie „Salmonella in Pork“
bakteriologische Untersuchungen zur Verbreitung von Salmonellen auf einem Schlachthof in Schleswig-Holstein durchgeführt. Es wurden Tupfer- und Wasserproben von Schlachttieren und aus der Umgebung genommen. In 4,4% aller Proben ließen sich Salmonellen nachweisen.
Am häufigsten erfolgte der Nachweis von S. Thyphimurium mit 69,8%, daneben fanden sich auch S. Derby und S. Panama (ALTROCK et al. 1999).
Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten hat am 5.2.1998 Leitlinien für ein Programm zur Reduzierung des Eintrags von Salmonellen durch Schlachtschweine in die Fleischgewinnung publiziert (BMELF 1998). Anhand des Anteils salmonellen-infizierter Schweine in der Jahresstichprobe wird ein Betrieb in eine der Kategorien I (<20%), II (20-40%) oder III (>40%) eingestuft. Das Programm soll neben der Basiserhebung des Salmonellenstatus zu einer Verringerung der Belastung der Schlachtschweine und letztlich auch zu einem geringeren Salmonelleneintrag in die Be- und Verarbeitungsbetriebe von Fleisch führen (OSTERKORN et al. 2001). Die Bewertung erfolgt auf der Grundlage des serologischen Antikörpernachweises im Fleischsaft. In Dänemark, wo seit 1995 ein Bekämpfungsprogramm besteht, wurde zur Bestimmung der Antikörperkonzentration ein Fleischsaft-ELISA eingesetzt (STEINBACH u. STAAK 2001, CHRISTENSEN et al. 1999). Die Antikörpertiter, die im Fleischsaft oder im Serum von Schlachtschweinen bestimmt wurden, korrelieren positiv mit dem bakteriologischen Nachweis von Salmonellen im Kot oder in den Lymphknoten der Tiere. Die Beziehung ist nicht eng genug, um sichere Aussagen zur Höhe der Salmonellenprävalenz oder gar zur wirklichen Salmonellenfreiheit eines Bestandes machen zu können, reicht aber aus, um die Bestände in Gruppen mit höherer und niedrigerer Salmonellenbelastung einteilen zu können (STEINBACH et al. 2000, PROTZ et al. 1997, CHRISTENSEN et al. 1999).
4.1.5 Übertragung von Salmonellen vom Schwein zum Menschen
Infektionen durch Enteritis-Salmonellen (Bakterien der Gattung Salmonella, Spezies und Subspezies S. enterica mit Ausnahme der Serovaren Typhi und Paratyphi) sind besonders bei Erwachsenen die häufigste erfasste Ursache von Durchfallerkrankungen und werden überwiegend durch den Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln tierischen Ursprungs (Eier, Fleisch, Wurst) ausgelöst. Direkte Übertragungen von Mensch zu Mensch spielen bei den Enteritis-Salmonellen nur eine untergeordnete Rolle, haben aber insbesondere im
Schrifttum
Kleinkindalter Bedeutung. Während 1997 ca. 105.000 Personen in Deutschland an einer Salmonellose erkrankten lag die Zahl 1998 bei 97529 gemeldeten Erkrankungen, womit sich der seit 1992 rückläufige Trend fortsetzte. Der Anteil der durch Meldung erfassten Salmonellose-Erkrankungen wird auf 10-20% der tatsächlich vorkommenden Erkrankungsfälle geschätzt (SCHÖNEBERG et al. 1998). Salmonella Enteritidis ist im Jahre 2000 mit einem Anteil von 52,7% der vorherrschende Erreger von Erkrankungen beim Menschen. 80% der isolierten Enteritidis-Stämme gehören dem international verbreiteten klonalen Typ PT4 an. Salmonella Typhimurium ist 2000 mit 32,8% zweithäufigster Erreger einer Salmonellose beim Menschen. Die ursprünglich prognostizierte weitere Zunahme des multiresistenten klonalen Typs Salmonella Typhimurium DT104 hat sich bislang nicht bestätigt. Andere als die beiden genannten Serotypen haben kaum eine Bedeutung. Zu nennen wären die Serovare Infantis (1,0%), Hadar (0,9%) und Derby (0,5%) (TSCHÄPE und BOCKEMÜHL 2002). Nach Schätzungen von STEINBACH und HARTUNG (1999) sind 20% der menschlichen Salmonellosen durch vom Schwein stammende Salmonellen verursacht worden. Von 5440 Salmonella-Isolaten, die 1998 vom Nationalen veterinärmedizinischen Referenzlabor für Salmonellen untersucht wurden, stammten 58,3%
vom Tier direkt, 20,4% aus Lebensmitteln, 13,6% aus der Umwelt und 4,6% aus Futtermitteln. Die 1998 am häufigsten nachgewiesen Serovaren sind S. Typhimurium (2282 Isolate), S. Enteritidis (660 Isolate), S. Derby (166 Isolate) und S. Agona (161 Isolate) (SCHROETER et al. 1998).
Material und Methoden