Tierärztlichen Hochschule Hannover
Felduntersuchung zur Bekämpfung der Moderhinke bei Schafen mittels Vakzinen und genetischer Marker
INAUGURAL-DISSERTATION Zur Erlangung des Grades einer DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN
(Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
vorgelegt von Sophia Lottner aus Immenstadt im Allgäu
Hannover 2006
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. M. Ganter Prof. Dr. O. Distl
1. Gutachter: Prof. Dr. M. Ganter 2. Gutachter: Prof. Dr. T. Blaha
Tag der mündlichen Prüfung: 31. Mai 2006
Diese Arbeit wurde durch die
Wirtschaftsvereinigung Deutsches Lammfleisch e.V.
unterstützt.
Meiner lieben Familie
gewidmet
1 EINLEITUNG...13
2 LITERATURÜBERSICHT ...15
2.1 Moderhinke ... 15
2.1.1 Definition und Bedeutung... 15
2.1.2 Ätiologie ... 15
2.1.3 Epidemiologie... 16
2.1.3.1 Einfluss von Umweltfaktoren ... 16
2.1.3.2 Einfluss von Geschlecht, Alter und Körpergewicht ... 17
2.1.3.3 Infektionsquellen und Übertragung ... 17
2.1.4 Pathogenese und Pathologie der Moderhinke... 20
2.1.5 Klinisches Bild und Verlauf ... 21
2.1.5.1 Gutartige Moderhinke... 22
2.1.5.2 Bösartige Moderhinke ... 23
2.1.5.3 Klinische Diagnose und Scoring System ... 23
2.2 Dichelobacter nodosus ... 25
2.2.1 Historie und Taxonomie ... 25
2.2.2 Serogruppen ... 25
2.2.3 Morphologie und direkter Nachweis ... 27
2.2.4 Isolierung... 28
2.2.5 Biochemische Eigenschaften... 28
2.2.6 Differenzierung einzelner Stämme in Bezug auf ihre Virulenz ... 29
2.2.6.1 Koloniemorphologie... 29
2.2.6.2 Anzahl der Pili... 31
2.2.6.3 Thermostabilität der Proteasen ... 31
2.2.6.4 Zymogram-Test ... 32
2.2.6.5 Genetische Untersuchungen: vap und vrl Regionen ... 32
2.2.7 Differenzierung einzelner Stämme im Bezug auf die Serogruppe... 33
2.2.7.1 K-Agglutination ... 33
2.2.7.2 Genetische Untersuchungen... 34
2.3 Sanierung und Prophylaxe ohne Beeinflussung des Immunsystems ... 35
2.3.1 Management-Maßnahmen... 35
2.3.2 Therapie-Maßnahmen ... 36
2.4 Immunisierung und Immunologie ... 39
2.4.1 Immunreaktion infolge natürlicher Infektion ... 39
2.4.2 Immunreaktion infolge der Vakzination... 40
2.4.3 Historische Entwicklung der Impfstoffe... 40
2.4.4 Qualität des Impfschutzes... 41
2.4.4.1 Therapeutischer Einsatz... 41
2.4.4.2 Prophylaktischer Einsatz ... 42
2.4.5 Dauer des Impfschutzes ... 43
2.4.6 Einfluss des Adjuvans auf den Impfschutz ... 44
2.4.7 Antigenkonkurrenz ... 44
2.4.8 Footvax®... 46
2.4.9 Bestands- und serotypspezifische Impfstoffe ... 46
2.5 Resistenzzucht ... 47
2.5.1 Begriffsbestimmung und Einsatzmöglichkeiten ... 47
2.5.2 Mögliche Ursachen für angeborene Resistenz... 49
2.5.2.1 Klauenmerkmale... 49
2.5.2.2 Beschaffenheit der Haut im Zwischenklauenspalt ... 50
2.5.2.3 Überlegener MHC-Genotyp... 50
2.5.3 Nutzungsmöglichkeiten der DQA2-Haplotypen für die Resistenzzucht ... 53
2.5.4 Zusammenhang zwischen Genetik und Immunantwort... 54
3 MATERIAL UND METHODEN...57
3.1 Aufbau und Zielsetzung der vorliegenden Arbeit... 57
3.2 Übersicht über den zeitlichen Ablauf und den Gesamttierbestand... 58
3.3 Klinische Untersuchung und Befunderhebung ... 61
3.3.1 Klauenpflege ... 61
3.3.2 Beurteilung der Klauenbefunde ... 62
3.3.3 Erhebung weiterer Befunde ... 65
3.3.4 Tierkennzeichnung... 69
3.4 Weitere durchgeführte Klauenpflege-Maßnahmen... 69
3.5 Statistik ... 70
4 AUSPRÄGUNG UND PRÄVALENZ DER MODERHINKE ...73
4.1 Material und Methoden ... 73
4.1.1 Tiere ... 73
4.1.2 Statistik... 74
4.1.3 Klauenbefunde und Moderhinke-Prävalenz... 76
4.1.4 Weitere Befunde ... 80
4.2 Ergebnisse ... 82
4.2.1 Verteilung der Moderhinke-Infektion auf die verschiedenen Gliedmaßen sowie Innen- und Außenklauen einer Gliedmaße... 82
4.2.2 Zusammenhang von Brustbeinveränderungen, chronisch deformierten Klauen, Allgemeinerkrankungen sowie der Rasse der Schafe mit Moderhinke-Infektionen ... 83
4.2.3 Assoziationsanalyse ... 84
4.3 Diskussion ... 93
4.3.1 Prävalenz ... 93
4.3.2 Einfluss von Betrieb, Haltungsform und Herdbuchzugehörigkeit ... 94
4.3.3 Rasseeinfluss... 96
4.3.4 Einfluss von Altersklasse, Position der Gliedmaße und Lammungen ... 98
4.3.5 Besonderheiten chronischer Moderhinke-Infektionen ... 99
4.3.6 Resultate und Ausblick ... 100
5 EINFLUSS DER VAKZINATION AUF DEN MODERHINKE-STATUS ...101
5.1 Material und Methoden ... 101
5.1.1 Anzucht und Serotypisierung von Dichelobacter nodosus... 101
5.1.2 Zusammensetzung der Vakzine und Impfregime ... 107
5.1.3 Beurteilung und Häufigkeit von Injektionsreaktionen... 112
5.1.4 Statistik... 115
5.2 Ergebnisse ... 117
5.2.1 Entwicklung von TWDS-Werten und Moderhinke-Frequenz im Untersuchungszeitraum... 117
5.2.2 Reaktionen an der Injektionsstelle... 122
5.2.3 Assoziationsanalyse ... 123
5.3 Diskussion ... 132
5.3.1 Anzucht und Identifizierung von Dichelobacter nodosus... 132
5.3.2 Serotypisierung von Dichelobacter nodosus... 134
5.3.3 Entwicklung der Moderhinke-Situation im Untersuchungszeitraum ... 136
5.3.4 Injektionsreaktionen ... 141
6 ANALYSE DES DQA2-GENORTES ...145
6.1 Material und Methoden ... 145
6.1.1 Tiere ... 145
6.1.2 Probenentnahme und Probenverarbeitung... 146
6.1.3 DQA2-Gen: Allelverteilung und Genotypen... 149
6.1.4 Statistik... 154
6.2 Ergebnisse ... 157
6.2.1 Allelverteilung im Auslauf von Betrieb 1 ... 157
6.2.2 Assoziationsanalyse der bei Besuch 1 erhobenen Daten (DS 5)... 158
6.2.3 Assoziationsanalyse aller im Untersuchungszeitraum erhobenen Daten (DS6) ... 162
6.2.4 Heritabilitätsschätzung... 165
6.3 Diskussion ... 167
7 ZUSAMMENFASSENDE DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN ..173
8 ZUSAMMENFASSUNG ...179
9 SUMMARY...181
10 LITERATURVERZEICHNIS ...183
11 ANHANG...203
I. Verbrauchsmaterialien und Instrumente ... 203
I.I Herstellung der Nährböden... 203
I.II Probenahme und Anzucht ... 205
I.III Impfung und Klauenpflege ... 208
I.IV Blutprobenentnahme und DNA-Isolierung ... 209
II Darstellung der Genotypverteilung für DS 5 und 6 ... 210
III Danksagung... 212
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
Ag Antigen
AK Antikörper
Aqua dest. destilliertes Wasser
BEA Blut-Eugon-Agar
bspw. beispielsweise bzw. beziehungsweise C Celsius
ca. circa
cm Centimeter
cM Centimorgan
CUMPROBIT cumulative probit D.n., D. nodosus Dichelobacter nodosus DNA Desoxyribonukleinsäure
dNTP Desoxyribonukleosidtriphosphat
DS Datensatz
EDTA Ethylendiamintetraessigsäure
ELISA enzyme-linked immunosorbant assay et al. et alii
e.V. eingetragener Verein F. necrophorum Fusobacterium necrophorum
Fa. Firma
FV Footvax®
g Gramm
GENMOD Generalized Linear Model ggf. gegebenenfalls
ggr. geringgradig
hgr. hochgradig
IDS Interdigitalspalt
ISAG International Society for Animal Genetics
m männlich
max. maximal
MF Merinofleischschaf
mg Milligramm
mgr. mittelgradig
MH Moderhinke
MHC major histocompatibility complex
min. minimal
ML Merinolandschaf
ml Milliliter μl Mikroliter n Anzahl NaCl Natriumchlorid ng Nanogramm
NLD Neutralised Liver Digest Agar o.b.B. ohne besonderen Befund
OG obere Grenze des Konfidenzintervalls OLA ovine leucocyte antigen
OM Ohrmarke
omp outer membrane protein
OR Odds Ratio
p probability = Wahrscheinlichkeitswert PBS phosphate buffered saline
PCR polymerase chain reaction pers. persönlich/persönliche pH potentia hydrogenii Ph. Eur. Pharmazie-Eurokopädie p. vacc. post vaccinationem
RFLP restriction fragment length polymorphism s Sekunde
s. siehe
s.c. sub cutan
SE Standardfehler
Sg Serogruppe
SK Schwarzköpfiges Fleischschaf
s.o. siehe oben
sog. so genannt(e)
SSCP single strand conformation polymorphism s.u. siehe unten
TWDS total weighted digital score
u.a. und andere
UG untere Grenze des Konfidenzintervalls
US Untersuchung
vap virulence associated protein VCE Variance Component Estimation
vgl. vergleiche
vrl virulence-related locus w., weibl. weiblich
x Mittelwert zahlr. zahlreich z.B. zum Beispiel
zit. zitiert
zzgl. zuzüglich
1 Einleitung
Die Moderhinke ist eine bereits seit dem 18. Jahrhundert bekannte, ansteckende Klauenerkrankung, die damals wie heute zu erheblichen wirtschaftlichen Einbußen in einer betroffenen Herde führt. Obwohl im Laufe der Zeit zahlreiche Behandlungs- und Vorbeugemethoden entwickelt und überprüft wurden, stellt sie auch heute noch die verlustreichste Klauenerkrankung der Schafe dar.
Dass sich die Bekämpfung dieser Erkrankung auch weiterhin problematisch darstellt, liegt unter anderem an den starken strukturellen Veränderungen der Schafhaltung während der letzten Jahre:
Durch schlechte Verkaufserlöse für Wolle und Fleisch waren viele Schäfer zur Vergrößerung ihrer Bestände gezwungen, um ihre Einnahmen durch Mutterschaf- und Zusatzprämien zu verbessern. Die daraus resultierende höhere Tierdichte pro Fläche sowie die geringere Zeit, die dem Schäfer für die Versorgung des Einzeltieres zur Verfügung steht, erschweren die Therapie der Moderhinke mit den bisher angewandten Maßnahmen, da beispielsweise für individuelle Klauenkontrollen und Trennung gesunder von kranken Tieren häufig Zeit, Geld und entsprechende Weideflächen fehlen.
Die Sanierung großer Schafherden unter Umgehung der aufwändigen Einzeltierbehandlung stellt in den traditionellen Schafhaltungsländern Australien und Neuseeland einen Forschungsschwerpunkt dar und nationale Bekämpfungsprogram- me werden dort mit großem Erfolg eingesetzt. Vor kurzem wurde auch in der Schweiz durch den Beratungs- und Gesundheitsdienst für Kleinwiederkäuer ein flächendeckendes Sanierungsprogramm eingeführt.
Auch in Deutschland werden zukünftig vor allem langfristige Maßnahmen zur Moderhinke-Bekämpfung eine zentrale Rolle spielen. Durch die aktuelle Arzneimittelgesetzgebung ist eine Durchführung der bisher häufig erfolgreich eingesetzten zink- oder kupfersulfathaltigen Klauenbäder nicht mehr möglich, und der Einsatz von Antibiotika zur Herdenbehandlung gerät in die Kritik der zunehmend kritischen Verbraucher. Eine Alternative zu den genannten Therapiemethoden stellt
die Impfung der Tiere dar, die allerdings aus ökonomischen und Tierschutzgründen von vielen Schafhaltern abgelehnt wird.
Vor diesem Hintergrund sollen in dieser Arbeit zwei relativ neuartige Therapiemethoden auf ihre Wirksamkeit und Praktikabilität untersucht werden:
Dabei handelt es sich zum einen um den Einsatz von bestandsspezifischen Impfstoffen, die mit der kommerziell erhältlichen Vakzine (Footvax®, Vertrieb durch ESSEX Tierarznei, München) verglichen werden, und zum anderen um die Überprüfung eines in Neuseeland entwickelten Gentests, durch den die Moderhinke- Toleranz einzelner Schafe bestimmt werden kann.
Die vorliegende Studie soll klären, ob die Ergebnisse dieses Gentests mit klinisch erhobenen Befunden in Einklang zu bringen sind, und ob einzelne Zuchtlinien tatsächlich durch eine höhere oder herabgesetzte Moderhinke-Anfälligkeit auffallen.
Zwischen beiden Therapieansätzen besteht ein Zusammenhang, da sich Moderhinke-tolerante Schafe durch eine ausgeprägte Immunantwort sowohl auf eine natürliche Infektion als auch auf eine Impfung hin auszeichnen. Diese Fähigkeit hat einen sehr hohen Stellenwert für die Moderhinke-Bekämpfung, da sie an die Nachkommen weitergegeben wird, und so zu einer langfristigen Verbesserung der Situation beitragen könnte.
2 Literaturübersicht
2.1 Moderhinke
2.1.1 Definition und Bedeutung
Die Moderhinke ist eine kontagiöse, weltweit verbreitete Erkrankung der Wiederkäuerklauen, die zwar ausschließlich durch das Bakterium Dichelobacter nodosus übertragen wird, aber zu deren Entstehung weitere bakterielle Erreger sowie bestimmte Umweltbedingungen nötig sind (BEVERIDGE 1941; STEWART 1989).
Sie tritt meist als Herdenerkrankung auf und verursacht entzündliche Veränderungen im Interdigital- und Klauenbereich, was zunächst zu Stützbeinlahmheiten führt.
Infolgedessen kommt es zu Produktionsverlusten: In Australien und Neuseeland spielt vor allem die herabgesetzte Wollproduktion der erkrankten Tiere eine Rolle, während hierzulande aufgrund der geringeren wirtschaftlichen Relevanz der Wolle vorrangig die geringeren Gewichtszunahmen der Lämmer bzw. die Gewichtsverluste bei adulten Tieren zu den großen ökonomischen Schäden beitragen (STEWART et al. 1984; MARSHALL et al. 1991).
Darüber hinaus kann die unter Umständen chronische Lahmheit herabgesetzte Fruchtbarkeit und erhöhte Lämmersterblichkeit bedingen, sowie das Auftreten anderer Krankheiten begünstigen (WINTER 2004a).
Nicht nur aus wirtschaftlichen Erwägungen, sondern auch aus Gründen des Tierschutzes ist eine Behandlung einer betroffenen Herde zwingend notwendig (KÜMPER u. STUMPF 2000), so dass neben der herabgesetzten Leistung der Schafe auch die Bekämpfungskosten zu den entstehenden ökonomischen Schäden beitragen (JANETT 1993).
2.1.2 Ätiologie
Bei der Moderhinke handelt es sich um eine multikausale Infektionskrankheit, die ausschließlich die Klauen von Wiederkäuern betrifft. Sie entsteht durch das Zusammenwirken verschiedener, für sich allein nicht pathogener Vorgänge (MAYR
2002). Da neben den beiden gramnegativen, anaeroben, nicht-sporenbildenden, bakteriellen Erregern Fusobacterium necrophorum und Dichelobacter nodosus (s.
Kap. 2.1.4) gleichzeitig eine Vielzahl endogener und exogener Faktoren des Wirts und der Umwelt eine Rolle spielen, und durch synergistische und antagonistische Wechselbeziehungen mitbestimmen, ob und in welcher Form die Krankheit ausgeprägt wird, sollen diese einzelnen Faktoren zunächst eine genauere Betrach- tung erfahren.
2.1.3 Epidemiologie
2.1.3.1 Einfluss von Umweltfaktoren
Die trockene und unverletzte interdigitale Haut ist für eine Infektion mit D. nodosus kaum empfänglich. Die entscheidenden Einflussfaktoren, die sich auf Manifestation und Übertragung der Erkrankung prädisponierend auswirken, wurden von BEVERIDGE bereits 1941 beschrieben, haben aber bis heute Gültigkeit (DEPIAZZI et al. 1998). Dabei handelt es sich um:
• anhaltende Feuchtigkeit über einen Zeitraum von vier bis fünf Tagen
• eine durchschnittliche Tagestemperatur von 10°C oder mehr
• üppige Weiden (hohe Tierzahlen, Feuchtigkeit wird besser zurückgehalten)
• Verletzungen der interdigitalen Haut durch raue, steinige Böden
Eine herabgesetzte Empfänglichkeit der Tiere liegt sowohl bei heißen, trockenen Bedingungen als auch bei sehr tiefen Temperaturen vor. Letzteres lässt sich dadurch erklären, dass bei Kälte weniger Blut durch die Klauen fließt, und die geringere Oberflächen-Temperatur zum einen das Eindringen und zum anderen die Vermehrung des Moderhinke-Erregers erschwert (STEWART 1989).
D. nodosus ist als obligatorisch anaerober Erreger in der Umwelt nur kurze Zeit überlebensfähig, wobei diesbezügliche Angaben von wenigen Stunden bis zu zwei Wochen reichen (BEVERIDGE 1941; ABBOTT u. MAXWELL 2002).
2.1.3.2 Einfluss von Geschlecht, Alter und Körpergewicht
Generell zeigen sich erwachsene Tiere empfänglicher als Lämmer (WOOLASTON 1993) und Böcke empfänglicher als Auen (SKERMAN 1986; RAADSMA et al. 1993).
Beide Phänomene wurden von verschiedenen Autoren vor allem mit dem Körpergewicht (BEVERIDGE 1941; RAADSMA et al. 1993), aber auch mit dem geschlechtsspezifischen Verhalten (SKERMAN et al. 1988) der Tiere in Zusammenhang gebracht. Eine andere mögliche Ursache wurde im Rahmen eines Herdenversuches entdeckt: Weibliche Jungschafe weisen in Folge einer polyvalenten Impfung mit einer D. nodosus Vakzine durchweg höhere Antikörpertiter auf als Jungböcke derselben Kohorte (RAADSMA et al. 1996), so dass sie unter Umständen auch auf eine natürliche Infektion hin besser reagieren können. Dazu kommt, dass die Gesamtfläche der Klauenhornröhrchen bei weiblichen Tieren rasseunabhängig größer zu sein scheint als bei männlichen Tieren. Dadurch ist das Wasseraufnahmevermögen bei den Auen geringer, was in einer herabgesetzten Empfänglichkeit resultiert (ERLEWEIN 2002).
Liegen der Infektion sehr virulente Bakterienstämme zu Grunde, können Lämmer trotz der relativen Altersresistenz bereits im Alter von zehn Tagen klinische Moderhinke-Erscheinungen zeigen (PIRIZ et al. 1992).
SCHULER (1996) konnte bei seinen Untersuchungen in Tiroler Bergschafzucht- betrieben weder geschlechts- oder altersspezifische Unterschiede in der Infektions- stärke noch eine Präferenz bestimmter Extremitäten ermitteln, obwohl die Klauen der Vordergliedmaßen eine größere durchschnittliche Röhrchenfläche aufweisen und somit theoretisch weniger anfällig sein müssten als die der Hintergliedmaßen (ERLEWEIN 2002).
2.1.3.3 Infektionsquellen und Übertragung A Übertragung von Schaf zu Schaf
Die direkte Übertragung von Schaf zu Schaf spielt die entscheidende Rolle im Infektionsgeschehen. Eine besondere Gefahr stellen dabei chronisch und latent infizierte Schafe dar, die unter Umständen selbst keine Lahmheitserscheinungen
zeigen und so Stall- und Weideflächen unerkannt kontaminieren können (EGERTON u. PARSONSON 1969; GLYNN 1993; DEPIAZZI et al. 1998).
B Direkte Übertragung durch andere Tierarten
Zwischen Ziegen und Schafen ist eine natürliche Übertragung in beide Richtungen möglich, wobei die Ziegen sowohl mit bösartigen als auch mit gutartigen Stämmen (s. Kap. 2.1.5) infiziert sein können. Allerdings äußert sich eine Infektion bei dieser Tierart in den seltensten Fällen so dramatisch wie beim Schaf (GHIMIRE et al. 1996, 1999). In den meisten Fällen liegt bei den Ziegen eine hochgradige interdigitale Dermatitis vor. Nur gelegentlich kommt es zu einer Unterminierung des Sohlenhorns (CLAXTON u. O'GRADY 1986).
Die Ursache für die vergleichsweise mildere Verlaufsform ist laut GHIMIRE und Mitarbeitern (1999) darin zu sehen, dass das Stratum corneum der Haut im Interdigitalspalt von Ziegen wesentlich dicker ist als das der Schafe. Aber selbst wenn diese primäre Barriere durchbrochen ist, schützt eine angeborene Resistenz die Ziegen vor schwerwiegenden Ablösungen des Horns. Es könnte allerdings ein zusätzlicher Aspekt sein, dass Ziegen feuchte Böden in einem viel höheren Maß meiden als Schafe (GANTER 2004, pers. Mitteilung). Auf jeden Fall sind Ziegen in geplante Sanierungsprogramme einzubeziehen. Die Beurteilung der Virulenz der Erreger anhand klinischer Veränderungen kann an ihnen allerdings nicht erfolgen (NEW SOUTH WALES FARMERS' ASSOCIATION 1991).
Auch Wildwiederkäuer gelten als empfänglich. In Deutschland kommen für die Übertragung vorrangig Mufflons in Frage (NATTERMANN et al. 1991, 1993), in Gebirgslagen aber auch Steinböcke (GIACOMETTI 2002).
Von Rindern können regelmäßig D. nodosus-Stämme isoliert werden, die sowohl artifiziell als auch unter Feldbedingungen auf Schafe übertragbar sind, wobei bei den Rindern selbst in der überwiegenden Zahl der Fälle entweder keinerlei klinische Klauenveränderungen oder eine geringgradige interdigitale Dermatitis festzustellen ist. Solche Stämme haben bisher beim Schaf überwiegend gutartige Formen der Moderhinke (s. Kap. 2.1.5.1) hervorgerufen (WILKINSON et al. 1970; RICHARDS et al. 1980; STEWART et al. 1983a; THORLEY u. DAY 1986). Sind Rinderklauen
hingegen mit bösartigen Stämmen infiziert (MITCHELL et al. 1992), kommt es zu persistierenden, schwer therapierbaren Ulzerationen im Zwischenklauenspalt und in ganz seltenen Fällen auch zu einer Unterminierung von Ballenhorn. Allerdings führen diese Veränderungen beim Rind nicht zwangsläufig zu Lahmheiten, weshalb die Diagnose häufig erst durch eine genaue Untersuchung der angehobenen Klaue gestellt werden kann. Somit stellen Rinder eine zwar geringe, aber dennoch ernstzunehmende Bedrohung eines geplanten Sanierungsprogrammes dar (ABBOTT u. MAXWELL 2002).
Gelegentlich wird auch von D. nodosus-Infektionen beim Schwein berichtet (WRIGHT et al. 1972; PENNY et al. 1980; PIRIZ et al. 1996; SORI 2005), die allerdings nicht zu den für die Wiederkäuer typischen Symptomen führen. Vielmehr zeigen diese Tiere Läsionen innerhalb der weißen Linie, wodurch eine Infektion des kaudalen Bereichs der Klaue möglich wird. Durch Aufsteigen der Entzündung kommt es häufig zu einer Zusammenhangstrennung der Haut-Hornverbindung im Kronsaumbereich.
C Indirekte Übertragung
Durch erkrankte Tiere kontaminierte Weiden bergen für Schafe, die bisher nicht mit D. nodosus in Kontakt gekommen sind, aber deren Zwischenklauenspalt durch Entzündung oder Verletzung vorgeschädigt ist, ein hohes Infektionsrisiko. In einem solchen Fall ist es ausreichend, wenn die Prävalenz in der Überträger-Herde < 1 % beträgt, und die bislang gesunde Herde eine Stunde auf der kontaminierten Fläche verbringt. Nachgewiesen wurde eine solche indirekte Übertragung bisher allerdings nur, wenn die Beweidung durch die an Moderhinke erkrankten Tiere weniger als 24 Stunden zurücklag (WHITTINGTON 1995). Bei höherer Prävalenz und längerer Expositionsdauer ist es denkbar, dass auch nach über 24 Stunden noch Infektionen auftreten können, da D. nodosus aus Schlamm und isoliertem Läsions-Material auch noch nach fünf bis sieben Tagen nachgewiesen werden kann (BEVERIDGE 1941).
Eine Übertragung von D. nodosus durch Kleidung und Autoreifen scheint eher unwahrscheinlich, sofern nicht ganze infizierte Klauenstücke verschleppt werden.
Nicht desinfizierte Transportfahrzeuge und Klauenmesser können dagegen eine Gefahr für gesunde Tiere darstellen.
Häufig erkranken Schafe nach dem Treiben über mit Rindergülle gedüngten Flächen an einer interdigitalen Dermatitis. Insofern könnten die in der Gülle aufgrund eventueller Mortellaro-Erkrankungen der Rinder vorhandenen Spirochäten das Auftreten von Moderhinke-Infektionen zumindest begünstigen (GANTER 2005, pers.
Mitteilung). Eine generelle Beteiligung von Spirochäten entweder als prädis- ponierender Faktor oder als Sekundärerreger der Moderhinke wird von mehreren Arbeitsgruppen postuliert (BEVERIDGE 1941; NAYLOR et al. 1998; COLLIGHAN et al. 2000; DEMIRKAN et al. 2001; DAVIES 2002; EDWARDS et al. 2003; DHAWI et al. 2005), was laut ABBOTT und LEWIS (2005) unter anderem daran liegt, dass die eigenständige, wahrscheinlich durch Treponemen verursachte Erkrankung Contagious Ovine Digital Dermatitis (CODD) früher die irreführende Bezeichnung Severe Virulent Ovine Footrot trug, die von manchen Autoren auch heute noch verwendet wird. Auch wenn die Ätiologie von CODD noch nicht abschließend geklärt ist und eine krankheitsassoziierte Anwesenheit von D. nodosus nachgewiesen wurde (MOORE et al. 2005), lässt sich diese Erkrankung klinisch von der klassischen Moderhinke-Infektion abgrenzen (WINTER 2004a): Bei der CODD ist die primäre Läsion stets am Kronsaum zu finden; von dort aus breitet sich die Infektion nach distal aus, woraus eine komplette Ablösung der Hornkapsel resultiert. Der Zwischenklauenspalt ist nur in seltenen Fällen vom Entzündungsgeschehen betroffen.
2.1.4 Pathogenese und Pathologie der Moderhinke
Die gesunde Haut im Zwischenklauenspalt wird besiedelt von Propionibakterien, apathogenen Corynebakterien, Mikrokokken, Staphylokokken, Clostridien, Enterobakterien und Hefen, der sog. Residentflora. Aus dem ständigen Kontakt zur wechselnden Umgebung resultiert die Transientflora. Diese „Anflugkeime“ haben bei gesunden Individuen keine Bedeutung, da sie durch niedrige pH-Werte, antibakteriell wirksame Hautbestandteile bzw. Produkte der normalen Hautflora eliminiert werden (MAYR 2002). Bei Vorliegen der oben genannten begünstigenden Umweltfaktoren gelingt es F. necrophorum, das mazerierte, hydratisierte Stratum corneum der interdigitalen Haut der Schafe zu besiedeln (EGERTON et al. 1969; ROBERTS u.
EGERTON 1969). Nachfolgend entstehen in diesem Bereich diffuse oberflächliche Nekrosen und Erytheme, was zum Bild der Ovinen Interdigitalen Dermatitis (OID) führt (PARSONSON et al. 1967).
D. nodosus besiedelt nun Stellen mit geringer Sauerstoffkonzentration und bildet dort keratinolytische Proteasen, welche die Zellen des Stratum spinosum und des Stratum granulosum verflüssigen. Dadurch kommt es zu einer Loslösung der Lederhaut vom basalen Epithelium der Epidermis. Dieser Prozess beginnt stets im axialen Bereich der Klaue an der Haut-Horn-Grenze und breitet sich in Richtung Ballen und Sohle aus. Im Extremfall wird die abaxiale Klauenwand erreicht, was zum Ausschuhen der Tiere führen kann (EGERTON et al. 1969; STEWART 1989).
Sekundär entstehen durch die starken Schmerzen und die verminderte Beweglichkeit der Tiere weitere pathologische Veränderungen: Sowohl im Sternal- als auch im Karpalbereich kann es zum Auftreten von Dekubitus kommen (STEWART 1989).
Darüber hinaus wird fortschreitende Anorexie beschrieben. Zusätzlich erkranken Moderhinke-befallene Tiere leicht an Hautmyiasis. Die verursachenden Fliegenarten fühlen sich durch das nekrotische Klauenmaterial angezogen, das beim Liegen der Tiere oder sehr engem Kontakt auch in das Vlies gelangen kann (STEWART 1989;
JORDAN et al. 1996; ABBOTT u. MAXWELL 2002).
2.1.5 Klinisches Bild und Verlauf
In Australien und Neuseeland wird eine gutartige Form der Moderhinke von einer bösartigen bzw. virulenten abgegrenzt (EGERTON u. PARSONSON 1969; GLYNN 1993). Von australischen Wissenschaftlern wird zusätzlich eine so genannte intermediäre Moderhinke beschrieben (STEWART 1989; ABBOTT u. EGERTON 2003), die durch subvirulente Stämme verursacht wird. Da sich die letztgenannte aber anhand klinischer Kriterien nicht eindeutig von der virulenten Form unterscheiden lässt (LIU et al. 1994), sollen in dieser Arbeit nur die beiden anderen Ausprägungsarten näher erläutert werden. Aber auch vom klinischen Erscheinungs- bild der bösartigen bzw. gutartigen Moderhinke kann nicht stets auf die Beteiligung der entsprechend virulenten Stämme geschlossen werden, da die Umweltbedingun-
gen und die Kondition der Tiere einen sehr starken Einfluss auf den Ausprägungs- grad haben.
Die Prävalenz innerhalb einer Herde kann von < 5 % bis > 95 % reichen (RAADSMA 2000).
2.1.5.1 Gutartige Moderhinke
Bei dieser Form der Erkrankung steht die interdigitale Dermatitis im Vordergrund.
Sehr selten kommt es bei wenigen Schafen der Herde zu einer ggr. Unterminierung des Klauenhorns. Die Lahmheiten sind mild und häufig nur unmittelbar nach dem Auftreiben der Tiere zu erkennen. Es kommt meist zu Spontanheilungen, sobald sich die Umweltbedingungen für den Erreger verschlechtern (STEWART 1989).
Bei entsprechendem Klima kommt es zu erneuten Ausbrüchen, weil die schwach virulenten D. nodosus-Stämme offensichtlich in der Lage sind, lange Zeit in der Haut des Interdigitalspaltes zu überleben (GLYNN 1993), wo sie auch bei klinisch unauffälligen Tieren sowohl kulturell (DEPIAZZI et al. 1998), als auch histologisch (EGERTON u. PARSONSON 1969) als auch mit Hilfe des Immunfluoreszenztests (GLYNN 1993) nachgewiesen werden können. Dadurch treten bei dieser Form der Erkrankung auch infolge von scheinbar erfolgreichen Sanierungen häufiger Rückfälle auf, als es bei stärker virulenten Stämmen der Fall ist (ALLWORTH u. EGERTON 1995).
Eine Bekämpfung der gutartigen Form, die aus wirtschaftlicher Sicht meist nicht nötig ist, könnte aus epidemiologischen Gründen sinnvoll sein, da gutartige Stämme unter Umständen eine wichtige Rolle als Reservoir für Fimbrien-Antigene spielen (KENNAN et al. 2003) und so eine Serogruppen-Konversion virulenter Stämme ermöglichen.
Im australischen „Footrot Strategic Plan“, der die Sanierungsmethoden für New South Wales festlegt, steht hingegen gleich zu Beginn, dass die Eradikation der gutartigen Moderhinke weder als möglich noch als wirtschaftlich gerechtfertigt zu betrachten ist (NEW SOUTH WALES FARMERS' ASSOCIATION 1991).
Ob es sich in einer Herde tatsächlich um D. nodosus Stämme handelt, die Auslöser der gutartigen Form der Erkrankung sind, oder ob es an den für den Erreger schlechten Umweltbedingungen liegt, dass die virulente Form nicht zum Ausbruch
kommen kann, lässt sich mit letzter Sicherheit nur anhand von Labor-Parametern bestimmen (DEPIAZZI et al. 1991; LIU u. WEBBER 1995; BILLINGTON et al. 1996).
2.1.5.2 Bösartige Moderhinke
Im Unterschied zur gutartigen Moderhinke kann bei der bösartigen Verlaufsform bei einem hohen Prozentsatz der Tiere eine Unterminierung des Klauenhorns nachgewiesen werden (EGERTON et al. 1969; EGERTON 2000). Im Rahmen der australischen Eradikationsprogramme gilt ein D. nodosus Stamm dann als virulent und somit als Erreger der bösartigen Form der Moderhinke, wenn mehr als 1 % der Tiere in einer Herde Läsionen aufweisen, die bis zur abaxialen Wand des Hornschuhes reichen (NEW SOUTH WALES FARMERS' ASSOCIATION 1991).
Chronisch infizierte Tiere haben infolge des verstärkten Blutflusses stark deformierte Klauen (NATTERMANN et al. 1991), die zwischen den Übertragungsperioden als Habitat für virulente D. nodosus Stämme dienen; die Erreger können aber auch in kleinen Taschen im Klauenhorn persistieren, die kaum Deformationen verursachen (GLYNN 1993).
Dadurch verursachen virulente Stämme meist chronische, hochgradige Lahmheiten, die über einen langen Zeitraum bestehen bleiben, wenn sie nicht mit großem Aufwand bekämpft werden (STEWART u. CLAXTON 1993).
2.1.5.3 Klinische Diagnose und Scoring System
Fortgeschrittene Moderhinke als klinische Diagnose zu stellen ist aufgrund des typischen Erscheinungsbildes der stark zerklüfteten bzw. deformierten Klaue sowie des charakteristischen, fauligen Geruches ohne große Schwierigkeiten möglich. Die Diagnose der Anfangsstadien und die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Formen der Moderhinke ist weitaus schwieriger, und macht je nach Herdenprävalenz eine eingehende Untersuchung mehrerer Tiere nötig (STEWART u. CLAXTON 1993).
Liegt lediglich eine interdigitale Dermatitis ohne Unterminierung des Klauenhorns vor, kann es sich um die gutartige Form der Moderhinke, um die Frühform der bösartigen
Moderhinke oder um eine aufgrund der Umweltbedingungen nicht vollständig ausgebildete Form der bösartigen Moderhinke handeln. In solchen Fällen ist eine Nachuntersuchung der betroffenen Tiere nach 10 bis 14 Tagen notwendig. Stallt man über diesen Zeitraum einige Tiere auf feuchtem Stroh oder nassen Gummimatten auf, können eventuell vorhandene Moderhinke-Erreger ihre größtmögliche Virulenz entfalten (STEWART u. CLAXTON 1993). Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, über ein Abklatschpräparat oder die kulturelle Anzucht Aufschluss über die Anwesenheit von D. nodosus zu gewinnen (s.u.).
Um den Grad der Veränderung einzustufen, existieren eine Reihe unterschiedlicher Systeme für einzelne Klauen, individuelle Schafe oder ganze Herden. EGERTON und ROBERTS (1971) entwickelten ein einfaches System, um einzelne Füße zu beurteilen: Eine Zwischenklauenentzündung erhält Score 1 bzw. 2, je nach Schweregrad. Wenn das Horn unterminiert ist, erfolgte eine Beurteilung mit 3 oder 4;
letzteres falls die Unterminierung bis zum abaxialen Rand der Sohle reicht. Dieses System wurde von STEWART und Mitarbeitern (1982) in der Weise modifiziert, dass Score 3 in die Untergruppen 3a, 3b und 3c unterteilt wurde, je nachdem, wie weit die Ablösung des Horns vorangeschritten ist. Diese beiden Methoden werden bis heute am häufigsten angewendet, obwohl durch andere Autoren weitere mehr oder weniger abgewandelte Systeme entwickelt wurden (SKERMAN et al. 1981;
WOOLASTON 1993).
1995 wurden in Australien 16 verschiedene Bewertungssysteme für Moderhinke- Läsionen im Bezug darauf verglichen, wie exakt sie die Immunantwort der Tiere widerspiegeln (WHITTINGTON u. NICHOLLS 1995b). Dabei stellte sich heraus, dass eine Beurteilung der einzelnen Klauen (Innen- bzw. Außenklaue) eines Fußes von Vorteil ist. Zusätzlich wird der Einsatz von Bewertungssystemen empfohlen, die unterminierende Läsionen höher gewichten als solche, die auf den Zwischenklauenspalt beschränkt bleiben. Ein System, das auch chronische Veränderungen einbezieht, wurde bisher nur bei SKERMAN und Mitarbeitern (1988) beschrieben.
Will man die Schafe auf ihre angeborene Moderhinke-Resistenz überprüfen, empfiehlt RAADSMA (2000) die Zahl der betroffenen Füße mit unterminierenden Läsionen als einfachsten Indikator.
2.2 Dichelobacter nodosus 2.2.1 Historie und Taxonomie
Durch die Pionierarbeit von BEVERIDGE konnte 1941 der Beweis angetreten werden, dass Dichelobacter nodosus für die Übertragung von Moderhinke- Infektionen verantwortlich ist. Sein Entdecker gab dem Bakterium den Namen Fusiformis nodosus, da es sich um große, stäbchenförmige Bakterien mit charakteristischen terminalen Auftreibungen handelt (STEWART 1989).
Diese gramnegativen, nicht sporenbildenden, strikt anaeroben Erreger wurden 1963 aufgrund von phänotypischen Kriterien dem Genus Bacteroides zugeordnet und in Bacteroides nodosus umbenannt (MRAZ et al. 1963).
Da sich aber sowohl bei der Untersuchung der Lipopolysaccharide (STEWART 1977) als auch der rRNA (JOHNSON u. HARICH 1986) von D. nodosus wesentliche Unterschiede zu anderen Bacteroides-Spezies ergaben, wurde der Keim nach umfangreichen DNA-Sequenzierungen 1990 mit der neuen Bezeichnung Dichelobacter nodosus in die Gattung Dichelobacter und die Klasse der Proteobacteria/Unterklasse γ-3 eingeordnet (LA FONTAINE u. ROOD 1990).
2.2.2 Serogruppen
D. nodosus Isolate können aufgrund ihrer Typ IV Fimbrien (STROM u. LORY 1993), und der mit diesen in Zusammenhang stehenden K-Agglutination momentan in zehn Serogruppen eingeteilt werden (CLAXTON et al. 1983; CLAXTON 1986; DAY et al.
1986; CHETWIN et al. 1991; GHIMIRE et al. 1998). Die Fimbrien sind einerseits die Haupt-Virulenzfaktoren, wirken aber gleichzeitig sowohl immunogen als auch immunoprotektiv (STEWART 1978; KENNAN et al. 2003). Einige der zehn Hauptserogruppen können noch weiter unterteilt werden (CLAXTON et al. 1983), so dass von australischen Forschern insgesamt 19 Serotypen nachgewiesen werden konnten. Durch eine molekulargenetische Analyse wurden bei Untersuchungen in
Neuseeland weitere 16 Isolate entdeckt, die sich von allen bisher bekannten und in den Vakzinen eingesetzten Stämmen unterscheiden (CAGATAY u. HICKFORD 2005).
Tab. 1: Nachgewiesene Serogruppen und Serotypen (ABBOTT u. MAXWELL 2002; CAGATAY u. HICKFORD 2005)
Serogruppe A B C D E F G H I M
Anzahl der in Australien
anerkannten Serotypen 2 4 2 1 2 2 2 2 1 1
Zusätzlich in Neuseeland
nachgewiesene Serotypen 2 3 2 - 4 1 1 - 2 1
Summe 4 7 4 1 6 3 3 2 3 2
Obwohl die Aminosäuresequenzen der Fimbrien-Proteine dieser Serogruppen zu 34 – 78 % homolog sind (RAADSMA et al. 1994b), lösen nahezu alle Pili, sofern sie isoliert verabreicht werden, nur eine serogruppenspezifische Antikörper-Antwort aus (MATTICK et al. 1991).
Innerhalb von Serogruppe B kommen neben dem gruppenspezifischen Haupt- Antigen mehr oder weniger spezifische Neben-Antigene vor, so dass bspw. nach einer experimentellen Infektion mit Pili des Serotyps B2 gegen die anderen drei in Australien anerkannten B-Serotypen ein ausreichender Schutz besteht. Findet die Infektion des Tieres aber mit Serotyp B1 statt, kann man höchstens von einer schwachen Schutzwirkung gegenüber den verwandten B-Subtypen ausgehen (ELLEMAN et al. 1990). Bei den beiden australischen Serotypen der Sg A besteht gegenseitige Kreuzreaktivität (STEWART u. ELLEMAN 1987), innerhalb der Sg H nicht (ELLEMAN et al. 1990).
Serogruppe B kommt weltweit am häufigsten vor (HINDMARSH u. FRASER 1985;
GRADIN et al. 1993; ZHOU u. HICKFORD 2000; WANI et al. 2004), und spielt auch in Deutschland eine herausragende Rolle. Bei einer in Südwest-Deutschland durchgeführten Studie gehörten von 82 untersuchten Feldstämmen 64,4 % der Serogruppe B an. Die Gruppen A, C, E, G und H lagen alle unter 10 %, D, F und I wurden nicht nachgewiesen (YOUNAN et al. 1999).
Sowohl in einer Herde (OLSON et al. 1998; MOORE et al. 2005) als auch in einer Läsion eines individuellen Schafes können mehrere Serogruppen von D. nodosus vorkommen (CLAXTON et al. 1983; KINGSLEY et al. 1986; CLAXTON 1989). ZHOU und HICKFORD (2000) konnten durch Einsatz der PCR-SSCP-Technik in 86 % der von ihnen untersuchten Proben zwei oder mehr Stämme von D. nodosus nachweisen, die sich bezüglich der Serogruppe unterschieden.
Es gibt aber auch Untersuchungen, in denen nur eine oder zwei Serogruppen pro Herde relevant waren (GHIMIRE et al. 1996; ABBOTT u. EGERTON 2003).
Serogruppen-Konversion wurde lange Zeit als ein Mechanismus von D. nodosus diskutiert, der Immunantwort des Wirtstieres zu entgehen, konnte aber zunächst nicht experimentell nachgewiesen werden (MOORE et al. 1990). Erst vor wenigen Jahren gelang der Beweis, dass viele Stämme zur Transformation in der Lage sind (KENNAN et al. 2001). Da ein entsprechend genetisch manipulierter Stamm der Sg I in der Lage ist, Pili der Sg G zu produzieren, könnte Serogruppen-Konversion auch innerhalb einer Läsion durch natürliche Transformation mit DNA einer heterologen Serogruppe erfolgen (KENNAN et al. 2003).
Zwischen der Virulenz des Erregerstammes und seiner Serogruppe besteht keinerlei Zusammenhang (ABBOTT u. MAXWELL 2002).
2.2.3 Morphologie und direkter Nachweis
Die Diagnose „Moderhinke“ wird in erster Linie aufgrund ihres charakteristischen klinischen Erscheinungsbildes gestellt.
Ein Nachweis von D. nodosus wird in unklaren Fällen nötig, oder wenn Tieren Moderhinke-Freiheit bescheinigt werden soll. Letzteres spielt vor allem aufgrund der Tatsache eine Rolle, dass die Inkubationszeit bis zu 10 Wochen dauern kann (DEPIAZZI et al. 1998).
Die Gramfärbung eines Direktausstriches von nekrotischem Klauenmaterial oder von kultivierten Bakterien kann in unklaren Fällen Aufschluss geben. Im Direktausstrich hebt sich D. nodosus durch seine Morphologie deutlich von den übrigen Keimen ab.
Es handelt sich um gramnegativ gefärbte, gerade oder leicht gebogene, große und
und WALKER (1973) bezeichnen die kürzeren und kompakteren dieser Stäbchen als junge, proliferierende Formen, die vor allem in aktiven Läsionen zu finden sind und sich sehr gleichmäßig und intensiv anfärben und unterscheiden sie von längeren, schwächer gefärbten Stäbchen, die aus älterem Material sowie heilenden Läsionen isoliert werden können. Aufgrund der zahlreichen Kontaminanten empfiehlt sich bei Nativpräparaten die Untersuchung vieler Gesichtsfelder.
Die Sensitivität und Spezifität solcher Direktausstriche als Indikatortest wurde von DEPIAZZI und Mitarbeitern (1998) mit 83 % bzw. 97 % beurteilt, wobei die kulturelle Anzucht als Standard diente.
Färbung nach Löffler: Durch die Methylenblau-Färbung kann man große polychromatische Granula in der Nähe der Pole, und in manchen Fällen auch in zentralen Bereichen der Stäbchen nachweisen (COOPER 1977).
Immunfluoreszenz-Test: Eine Färbung mit fluoreszierenden Antikörpern wurde von ROBERTS und WALKER (1973) entwickelt, um D. nodosus in Ausstrichen von Schafen und Rindern nachzuweisen. Die Technik kam bisher in Deutschland (VALDER et al. 1980), Kanada (MORCK et al. 1994; OLSON et al. 1998) und Australien (GLYNN 1993) zum Einsatz.
2.2.4 Isolierung
Eine Übersicht über Transport- und Kulturmedien, mit denen eine erfolgreiche Anzucht von D. nodosus möglich ist, sowie über geeignete Methoden zur Probeentnahme und -versand findet man bei STEWART und CLAXTON (1993). Dort wird empfohlen, für gute Anzuchtergebnisse auf den Einsatz eines Transpor- tmediums zu verzichten und die Proben direkt nach der Entnahme auf Nährböden auszustreichen, die dann vor Ort unverzüglich in einen Anaerobier-Topf verbracht werden.
2.2.5 Biochemische Eigenschaften
Eine Zusammenfassung der wichtigsten biochemischen Eigenschaften von D.
nodosus sowie Arbeitsanweisungen zu deren Durchführung findet man bei SKERMAN und Mitarbeitern (1981) sowie bei SKERMAN (1989); alle D. nodosus
Stämme produzieren demzufolge Schwefelwasserstoff und reduzieren Selenit. Nega- tiv fallen u.a. der Katalase-Oxidase-Test, die Stärke-Hydrolyse sowie die Indol- Produktion aus.
Für eine sichere Identifizierung des Erregers erwiesen sich jedoch unlängst alle momentan gängigen biochemischen Testverfahren als unzureichend (JIMENEZ et al.
2004b); einige ausgewählte biochemische Reaktionen in Kombination mit der Antibiotika-Sensitivität der Keime sollen hingegen die eindeutige Diagnose gewährleisten.
2.2.6 Differenzierung einzelner Stämme in Bezug auf ihre Virulenz 2.2.6.1 Koloniemorphologie
Das kulturelle Wachstum von D. nodosus wird durch Faktoren wie die Zusammensetzung des Mediums, die Agarkonzentration, die Schichtdicke des Agars in den Petrischalen sowie die Zeitdauer des Kontakts zur sauerstoffreichen Luft auf der Laborbank beeinflusst (SKERMAN 1989; CAGATAY u. HICKFORD 2005).
Bestimmte Hauptmerkmale sind aber bei allen Kolonien zu finden und stellen sich gemäß THORLEY (1976) wie folgt dar:
• Eine zentrale Zone, die von kleinen isolierten Papillen oder Perlen besetzt ist.
Unter dieser kann die Agaroberfläche vertieft sein.
• Eine Mittelzone, die sich blass und granulär darstellt.
• Eine periphere Zone, die in der Weite variiert, mit einer mattglasartigen Textur und fimbrinierten Rändern.
Diese Kultureigenschaften kann man sowohl in der Primär- als auch in der Subkultur nachweisen, wobei auf Platten mit 2 %-igem Agaranteil und auf Blut-Eugon-Agar ein gewisser Zusammenhang zwischen der Koloniemorphologie und der Virulenz des entsprechenden Stammes besteht (STEWART et al. 1986c).
SKERMAN und Mitarbeiter (1981) unterscheiden generell drei Kolonieformen:
• den fimbrinierten, virulenten B-Typ (für beaded = perlschnurförmig), der sich durch den dichten papulären Besatz in der zentralen Zone auszeichnet.
• den kaum oder nicht-fimbrinierten und dadurch wenig virulenten M-Typ (für mukoid) mit einer glänzenden, erhabenen Zentral-Region von konfluierender, mukoider Textur.
• den nicht-fimbrinierten, avirulenten C-Typ (für circulär) mit halbmondförmigem Profil und vollständig ebenem Rand, der aus beiden anderen Formen entstehen kann, wenn man wiederholt nicht-selektiv subkultiviert.
Der Existenz dieser drei Kolonieformen stimmen auch CAGATAY und HICKFORD (2005) zu; allerdings ergaben ihre Untersuchungen, dass man von der Kolonie- morphologie keine Rückschlüsse auf die Zahl der Fimbrien oder die Virulenz des entsprechenden Isolates ziehen dürfe.
Abb. 1-2: Fünf Tage alte D. nodosus-Kulturen auf NLD-Agar, Lupenvergrößerung (12,5 x 2,5)
Abb. 1: mehrere Kolonien vom C-Typ
Abb. 2: M-Typ (kleinere Kolonien am Rand) und B-Typ (Mitte)
Makroskopisch sind virulente Stämme an deutlichen Ringmulden unterhalb der Mittelzone erkennbar, die sich nach Abschwemmen der Kolonien als tiefe, kraterähnliche Erosionen des Nährbodens darstellen. STEWART und Mitarbeiter (1986c) stellen nach umfangreichen Untersuchungen die Theorie auf, dass das dafür verantwortliche agarolytische Enzym auch beim Abbau der Polysaccharide zwischen den Epithelzellen der interdigitalen Epidermis eine Rolle spielen könnte.
Abb. 1 Abb. 2
C - Typ B - Typ
M - Typ
2.2.6.2 Anzahl der Pili
Die Fimbrien von D. nodosus gelten neben den extrazellulären Proteasen als wichtigste Virulenzfaktoren des Erregers und sind unbestritten Sitz des Haupt- Immunogens (KENNAN et al. 2001). Darüber, ob ihre Quantität die Virulenz entscheidend beeinflusst, gibt es gegenteilige Meinungen (EVERY 1983; STEWART et al. 1986c).
Im Rahmen der kulturellen Anzucht sinkt die Zahl der Pili mit der Zahl der durchgeführten Subkulturen (NATTERMANN et al. 1993).
Die genaue Rolle der Fimbrien in der Pathogenese der Moderhinke ist noch nicht abschließend geklärt. Nach bisherigem Kenntnisstand sind sie wahrscheinlich für die Kolonialisierung der epidermalen Klauenmatrix und die nachfolgende Penetration des Stratum corneum verantwortlich (MATTICK et al. 1984; KENNAN et al. 2001).
2.2.6.3 Thermostabilität der Proteasen
Alle Stämme von D. nodosus haben stark proteolytische Eigenschaften. Allerdings sind die von den virulenten Stämmen gebildeten extrazellulären Proteasen wenig hitzeempfindlich. Diese thermostabilen Proteasen werden für die Ablösung des Klauenhorns bei der bösartigen Form der Moderhinke verantwortlich gemacht (DEPIAZZI et al. 1991; BILLINGTON et al. 1996).
Zur Messung der Hitzeresistenz wurde der Gelatine-Gel-Test entwickelt (PALMER 1993), der in Australien routinemäßig eingesetzt wird (PALMER 2002). Dazu werden D. nodosus Kulturen in einer Bouillon angezüchtet und mit dieser in Vertiefungen eines proteinhaltigen Agarose-Gels verbracht. Verglichen wird die Aktivität der extrazellulären Proteasen, die sich in Form von aufgehellten Zonen um die Vertiefungen darstellt, vor und nach Erhitzen der Bakteriensuspension auf 68°C. Die Proteasen werden dann als stabil (S für stable) bezeichnet, wenn trotz 8-minütigem Erhitzens noch mindestens 10 % der ursprünglich vorhandenen Enzyme aktiv sind.
Solche S-Stämme werden als virulent eingeschätzt. Bleiben jedoch weniger als 4 % der Proteinasen erhalten, spricht man von instabilen Stämmen (U für unstable) (PALMER 1993).
Es kommt gelegentlich vor, dass Stämme klinische Erscheinungen hervorrufen, die deutlich von den Ergebnissen der Protease-Untersuchungen abweichen (STEWART et al. 1986c; LIU u. YONG 1993b). Zum einen liegt das an der Subjektivität der klinischen Untersuchungen, zum anderen aber daran, dass unterschiedliche Kulturbedingungen wie z.B. geringste Temperaturschwankungen oder Abweichun- gen in der Nährboden-Zusammensetzung zu unterschiedlichen Ergebnissen bei den Virulenz-Tests führen (LIU et al. 1994).
2.2.6.4 Zymogram-Test
Dieser Test wurde von GORDON und Mitarbeitern (1985) zur Unterscheidung zwischen gutartigen und virulenten Stämmen von D. nodosus eingesetzt. Bis heute wird er in West-Australien im Rahmen der staatlichen Moderhinke-Bekämpfung als Bestätigungsreaktion für den Gelatine-Gel-Test eingesetzt (PALMER 2002). Dabei werden die von einem Stamm produzierten Protease-Enzyme mittels Polyacrylamid- Gelelektrophorese separiert, so dass ein sog. Zymogram entsteht. Anhand dessen erfolgt dann eine weitere Unterteilung der Gruppen S und U aus dem Gel-Test:
Gelatine-Test positive Isolate können in die Gruppen S1, S2 und S4 eingeteilt werden, die negativen in die Gruppen U1 bis U8. Der virulente Zymogram-Typ S3 stellt sich im Gel-Test zweifelhaft dar. U5 ruft dagegen im Gel-Test ein negatives Ergebnis hervor, verursacht aber im Feld relativ schwerwiegende Läsionen. In den beiden letztgenannten Fällen ist der Zymogram-Test also notwendig, da der Gel-Test alleine keine ausreichende Sicherheit bringt.
2.2.6.5 Genetische Untersuchungen: vap und vrl Regionen
Aufgrund der insgesamt unbefriedigenden und aufwändigen Diagnostikmethoden kam es zur Entwicklung verschiedener dot-blot (KATZ et al. 1991; LIU u. YONG 1993a; LIU et al. 1994) und PCR-Techniken. Solche Untersuchungsverfahren wurden zunächst zur Identifizierung des Erregers eingesetzt (LA FONTAINE et al.
1993; MOORE et al. 2005); nach entsprechender Weiterentwicklung konnte aber gleichzeitig eine Aussage über die Virulenz der entsprechenden Stämme getroffen werden (LIU u. WEBBER 1995).
Auf einem von drei Plasmiden, die Gen-Regionen tragen, welche mit der Virulenz von D. nodosus in Zusammenhang stehen (KATZ et al. 1991), konnte ein Gen nachgewiesen werden, das bei virulenten Stämmen häufig und bei gutartigen selten vorkommt. Es wird deshalb als vap-Region (virulence associated protein) bezeichnet (KATZ et al. 1992; CHEETHAM et al. 1995).
Ein weiterer Genort, der vrl (virulence-related locus) kommt ebenfalls nur bei manchen Stämmen von D. nodosus vor. Durch das Vorhandensein von vap und/oder vrl lässt sich die Virulenz mit Hilfe eines PCR-basierten Tests angemessen voraussagen (ROOD et al. 1996). Dennoch wird empfohlen, die Tests auf vap/vrl mit Protease-Schnelltests zu kombinieren, da wahrscheinlich nicht nur ein einziger Virulenzfaktor ausschlaggebend ist. Eine vrl-Region ohne vap-Region wurde bisher nicht nachgewiesen. Auch über die Funktion der Genprodukte ist noch nichts bekannt (BILLINGTON et al. 1996).
2.2.7 Differenzierung einzelner Stämme im Bezug auf die Serogruppe 2.2.7.1 K-Agglutination
Die K-Antigen-Agglutination, die auf einer Reaktion zwischen den Pilus-Antigenen von D. nodosus und spezifischen Antikörpern basiert, bildet die Grundlage für die serologische Differenzierung der Stämme.
Als Screening-Test wird die einfach durchführbare Objektträger-Agglutination empfohlen. Soll im Anschluss eine Titerbestimmung erfolgen, stehen mehrere Verdünnungs-Verfahren zur Verfügung, die bei STEWART und CLAXTON (1993) im Detail beschrieben sind.
Mit Hilfe der Objektträgeragglutination konnten CLAXTON und Mitarbeiter (1983) mit unverdünnten Seren 1.260 von 1.267 Isolaten typisieren. KINGSLEY und Mitarbeiter (1986) waren mit demselben Verfahren in der Lage alle 2.126 untersuchten Isolate aus sechs verschiedenen Ländern eindeutig einer der damals acht bekannten Serogruppen zuordnen. Trotz dieser überzeugenden Ergebnisse kann es vorkommen, dass ein Stamm aufgrund eines minor antigens inkorrekt beurteilt wird (ZHOU u. HICKFORD 2000).
Obwohl die Serotypisierung prinzipiell nichts über die Virulenz eines Stammes aussagt, kamen YOUNAN und Mitarbeiter (1999) zu folgender Erkenntnis: Stämme, die sich mit dem „Mictotitre-plate-agglutination-test“ (STEWART et al. 1991b;
STEWART u. CLAXTON 1993) in ihren Untersuchungen nicht typisieren ließen, waren kaum oder nicht fimbriniert und avirulent.
2.2.7.2 Genetische Untersuchungen
Nicht nur über die Virulenz (vgl. Kap. 2.2.6.5), sondern auch über den Serotyp von D.
nodosus lässt sich durch die Anwendung weiterentwickelter PCR-Methoden eine Aussage treffen.
Zunächst war es möglich, mit Hilfe einer PCR-RFLP phänotypisch ähnliche Stämme als verschiedene Isolate zu identifizieren (GHIMIRE u. EGERTON 1999). Zu diesem Zweck wurde ein Gen untersucht, das die Informationen für die äußeren Membran- Proteine (outer membrane proteins = omp1) von D. nodosus codiert (MOSES et al.
1995).
Inzwischen ist auch eine Bestimmung der Serogruppen (JOHN et al. 1999) und sogar der Serotypen mittels PCR-SSCP (ZHOU u. HICKFORD 2000) bzw. einer reversen dot-blot Untersuchung (Oligotypisierung) möglich (ZHOU et al. 2001). Da bei den beiden letztgenannten Methoden auf die Anzucht verzichtet werden kann, liegen die Ergebnisse bereits zwei Tage nach Probenentnahme vor.
Um den Aufwand der Untersuchung zu reduzieren, wurde von DHUNGYEL und Mitarbeitern (2002) eine Multiplex-PCR entwickelt, mit der man gleichzeitig auf bis zu fünf Serogruppen testen kann. Diese Methode weist eine 100%ige Spezifität auf, hat aber die Nachteile, dass sie weder Serotypen unterscheidet noch direkt mit Läsionsmaterial durchführbar ist. Für zuverlässige Ergebnisse ist es allerdings ausreichend, D. nodosus verdächtige Kolonien aus einer Mischkultur zu entnehmen, so dass die PCR in der Regel vier Tage nach der Probenentnahme durchgeführt werden kann.
2.3 Sanierung und Prophylaxe ohne Beeinflussung des Immunsystems Die ganze Bandbreite der üblichen und bisher eingesetzten Kontroll- und Sanierungsmethoden hat STEWART (1989) im Detail beschrieben. Sie sollen hier mit Ausnahme der ausführlich dargestellten Immunisierung lediglich kurz zusammen- gefasst bzw. um neue oder selten beachtete Erkenntnisse ergänzt werden.
2.3.1 Management-Maßnahmen
Entscheidend ist, dass es sich bei der Moderhinke um eine Herdenerkrankung handelt, weshalb bei jeder Form der Sanierung der gesamte Bestand, einschließlich der Lämmer und Böcke, in ein Sanierungskonzept miteinbezogen werden muss.
Bestandserneuerung:
Der Austausch des gesamten Bestandes stellt die einfachste und effektivste Methode der Moderhinke-Bekämpfung dar (STEWART 1989). Nach zwei Wochen können gesunde Tiere in den Bestand verbracht werden. Die Durchführbarkeit hängt allerdings von den Absatzmöglichkeiten der erkrankten Herde und dem Wert der Schafe ab. Außerdem ist eine Reinfektion durch den Wildbestand oder durch das Treiben über kontaminierte Flächen jederzeit möglich.
Absondern der erkrankten Tiere:
Nur die lahmen Schafe aus der Herde zu entfernen, bringt keinen Erfolg: In einer von MULVANEY und Mitarbeitern (1986) durchgeführten Feldstudie zeigten 8 % der Tiere Lahmheiten, aber 34 % wiesen bei eingehender klinischer Untersuchung Moderhinke-Infektionen auf.
Deshalb sollte das Absondern erkrankter Tiere durch sorgfältige Untersuchung aller Klauen erfolgen (GREEN et al. 2002), wie z.B. im Moderhinke-Sanierungsprogramm der Schweiz (BERATUNGS- UND GESUNDHEITSDIENST FÜR KLEIN- WIEDERKÄUER 2003).
Die erkrankten Tiere können entweder therapiert oder sofort der Schlachtung zugeführt werden. Da sich die Individuen in jeder Gruppe von Schafen in ihrer Empfänglichkeit gegenüber Moderhinke unterscheiden, und man die Tiere mit den schwerwiegendsten Läsionen in der Gruppe der empfänglichsten Tiere finden wird (WHITTINGTON u. NICHOLLS 1995b), würde ein Merzen der betroffenen Tiere in
Richtung der Resistenzzucht (s.u.) führen und somit die Situation in der betroffenen Herde nachhaltig verbessern.
In einer in England durchgeführten Umfrage zeigte sich, dass nur die wenigsten Schäfer diesen bedeutenden Punkt des Managements beherzigen, obwohl sie anderweitig viel Geld und Mühe in Therapieversuche investieren (WASSINK u.
GREEN 2001).
2.3.2 Therapie-Maßnahmen Klauenkorrektur:
Entgegen der weit verbreiteten Ansicht hat das regelmäßige Ausschneiden der Klauen keinen prophylaktischen Nutzen bezüglich Moderhinke (WASSINK u. GREEN 2001; WASSINK et al. 2003), was sich durch den typischen Ausbreitungsweg vom Zwischenklauenspalt aus erklären lässt (EGERTON u. PARSONSON 1969). Die oft im Zusammenhang mit Moderhinke erkennbaren deformierten Klauen (STEWART 1989) entstehen wahrscheinlich durch die permanente Reizung der Zellen des Stratum germinativum der Klauenlederhaut durch die Infektion und sind somit vielmehr Folge als Ursache der Erkrankung (NATTERMANN et al. 1991).
Zur Moderhinke-Bekämpfung ist der Klauenschnitt dagegen eine entscheidende Maßnahme, vor allem, wenn lokal applizierte Medikamente oder Klauenbäder zum Einsatz kommen sollen. Der komplette Entfernung allen nekrotischen Horns stehen einige Autoren allerdings kritisch gegenüber, da auf diese Weise zusätzliche Lahmheiten verursacht werden können (GREEN et al. 2002; HOSIE 2004), z.B.
wenn sich infolge von starken Blutungen Granulome bilden (WINTER 2004b). Aus Tierschutzgründen und um eine gute Diagnostik aller Veränderungen zu gewährleisten sollten Blutungen durch ein zu starkes Ausschneiden vermieden werden (JORDAN et al. 1996); Schafe mit dennoch stark blutenden Klauen sind vom Klauenbad auszuschließen (MURER 2005, pers. Mitteilung).
Andererseits birgt ein zu vorsichtiges Ausschneiden das Risiko, dass infizierte Schafe nicht erkannt werden und somit unbehandelt bleiben (JORDAN et al. 1996), woran die Sanierungsmaßnahmen scheitern können.
Klauenbad:
Die Effektivität eines Klauenbades hängt stark von den Bedingungen ab, unter denen es durchgeführt wird:
So sind trockenes Wetter, korrekte Konzentration der Badelösung, ausreichende Einwirkzeit und ein befestigter Boden, auf dem die Klauen der Schafe im Anschluss trocknen können einige wichtige Faktoren, die zu beachten sind (STEWART 1989;
HOSIE 2004).
Das Persistieren der Erreger im Zwischenklauenspalt kann aber auch bei optimaler und regelmäßiger Durchführung von Zinksulfat-Klauenbädern nicht ausgeschlossen werden (GLYNN 1993). Auch BOTH (1997) konnte trotz vorangegangener Formalin- Behandlung D. nodosus isolieren.
Auch ohne initiale Klauenpflege kann tägliches Klauenbaden für 10 Minuten in Zinksulfat mit Surfactant über einen Zeitraum von fünf Tagen zur Eradikation unterschiedlich virulenter Moderhinke-Stämme führen (JELINEK et al. 2001); liegen allerdings hochgradige und verdeckte Läsionen sowie chronische Veränderungen mit atypischem Erscheinungsbild vor, führt dasselbe Verfahren nicht zum Erfolg (JELINEK u. DEPIAZZI 2003).
Werden gesunde und kranke Tiere im Wechsel ausgeschnitten, empfiehlt es sich generell, im Anschluss an die Klauenpflege ein Klauenbad durchzuführen, da es die Desinfektion der Messer und Scheren nach jedem erkrankten Tier überflüssig macht und dadurch ein schnelleres Arbeiten ermöglicht (WINTER 2004b).
Aktuelle Zusammenfassungen der verwendbaren Badelösungen sowie ihrer Vor- und Nachteile findet man bei verschiedenen Autoren (KAULFUß 2004; LOTTNER u.
GANTER 2004; ABBOTT u. LEWIS 2005). Vor Einsatz dieser Mittel sollte das aktuelle Arzneimittelrecht stets darauf geprüft werden, ob eine legale Anwendung dieser Stoffe möglich ist.
Systemische Antibiose:
Die meisten Antibiotika, die gegen gramnegative Bakterien wirksam sind, können auch zur Therapie von Moderhinke-Erkrankungen eingesetzt werden. Unabhängig vom Präparat wird eine einzige, hoch dosierte Behandlung empfohlen (RENDELL u.
CALLINAN 1997; PIRIZ et al. 2001; GREEN et al. 2002). Dadurch können selbst ohne vorausgegangene Klauenpflege Heilungsraten von > 85 % erreicht werden (EGERTON et al. 1968; JORDAN et al. 1996). Drei Punkte limitieren die Einsatzmöglichkeiten:
• Damit die Antibiotika an die Oberfläche der Läsionen diffundieren können, muss für 24 Stunden eine Aufstallung in trockener Umgebung gewährleistet sein; nur so kann an der Hautoberfläche eine höhere Antibiotika-Konzentration als im Serum erreicht werden (EGERTON et al. 1968; EGERTON 2000).
• Es besteht kein Schutz vor Reinfektionen (ABBOTT u. MAXWELL 2002).
• Wartezeiten müssen eingehalten werden (JORDAN et al. 1996; SEAMAN 2003).
Trotz ihrer theoretisch eingeschränkten Wirksamkeit gegen gramnegative Keime gilt die β-Lactam-Gruppe als effektivste zur Bekämpfung der Moderhinke; dies ergab ein Vergleich von 25 ausgewählten Antibiotika bezüglich ihrer Wirksamkeit gegen D.
nodosus und verschiedene Fusobakterien (JIMENEZ et al. 2004a).
Bei bestimmten Formen der Moderhinke sowie vor der Beurteilung der Tiere zur Einteilung in eine gesunde und kranke Herde ist die parenterale Antibiose kontraindiziert (ABBOTT u. EGERTON 2003). Die Begründung liegt darin, dass der Einsatz von Antibiotika die Keimflora im Interdigitalspalt der subklinisch infizierten Schafe dahingehend beeinflusst, dass milde entzündliche Veränderungen verschleiert werden, ohne dass es zum Absterben aller D. nodosus Bakterien kommt.
Infektionen werden so gegebenenfalls nicht erkannt.
Zudem bewirkt die parenterale Behandlung mit Antibiotika die Beseitigung des antigenen Stimulus, was in Kombination mit dem Katabolismus der existierenden Antikörper und der Dezimierung der AK-sezernierenden Zellen zu einem Absinken der D. nodosus Antikörper im Serum führt (WHITTINGTON u. NICHOLLS 1995a).
2.4 Immunisierung und Immunologie
2.4.1 Immunreaktion infolge natürlicher Infektion
Bei der Moderhinke handelt es sich um eine Lokalinfektion. Da keine Generalisierung erfolgt, ist es für diese Art des Infektionsgeschehens in der Regel typisch, dass der Gesamtorganismus bezüglich der spezifischen Abwehr unbeteiligt bleibt. Deshalb kommt es normalerweise nach Überstehen der lokalen Infektion zu keiner komplexen Immunitätsbildung, sondern lediglich zu einer kurz dauernden Paramunität (MAYR 2002). Bei der Moderhinke hingegen lassen sich zwei bis vier Wochen nach Unterminierung des Klauenhorns spezifische IgG1-Antikörper nachweisen, die kaum kreuzreaktiv sind (EMERY et al. 1984b; EMERY 1989). Anhand der Höhe der AK- Titer ist es möglich, eine Aussage über den Schweregrad der Erkrankung zu treffen (WHITTINGTON et al. 1990). Zusätzlich wirkt sich die Dauer der Erkrankung auf die Serokonversion aus: Von den Tieren, bei denen die Läsionen nur für eine Woche präsent sind, werden 40 % im Anschluss seropositiv, bestehen die Läsionen aber für über drei Wochen sind es 98,3 % (WHITTINGTON u. EGERTON 1994). Die gebildeten Antikörper sinken innerhalb weniger Monate nach der Genesung wieder auf annähernd das Niveau ab, das vor der Infektion bestanden hat; allerdings lässt sich das immunologische Gedächtnis durch Verabreichung entsprechender Antigene ohne Adjuvans stimulieren (WHITTINGTON u. MARSHALL 1990).
Die in Folge einer natürlichen Infektion gebildeten AK führen nicht in jedem Fall zu einer Genesung der Tiere. Schafe mit vergleichsweise lange persistierenden AK weisen aber einen verbesserten Schutz gegen Neuinfektionen auf (WHITTINGTON et al. 1990).
Bei klauengesunden Schafen im Alter von ein bis zwei Jahren kommt es gelegentlich zur Bildung von unspezifischen AK, die zu falsch positiven Ergebnissen im Rahmen eines ELISA-Tests auf D. nodosus-Antikörper führen können und somit die Spezifität eines solchen Tests herabsetzen (WHITTINGTON u. EGERTON 1994).
Die unspezifische zelluläre Immunabwehr (EMERY u. STEWART 1984;
WHITTINGTON u. MARSHALL 1990) sowie die Komplement-vermittelten Reaktio- nen (EMERY 1984) scheinen keine entscheidende Rolle im Abwehrprozess zu
Kolostrale Antikörper, die durch infizierte sowie geimpfte (BARTRAM et al. 1992) Muttertiere übertragen werden, konnten bei Lämmern mittels ELISA maximal bis zum 55. Lebenstag nachgewiesen werden (WHITTINGTON u. EGERTON 1994).
2.4.2 Immunreaktion infolge der Vakzination
Im Unterschied zu den anderen Therapiemethoden hängt der Erfolg der aktiven Immunisierung neben der Qualität des Impfstoffes sehr wesentlich davon ab, wie stark die spezifische Abwehrleistung des Immunsystems beim Impfling stimuliert, erhöht oder reguliert worden ist. Ohne die Reaktivität des Individuums hat die Vakzination keine Wirksamkeit (MAYR 2002), was bei der Moderhinke insofern besonders erwähnenswert ist, weil innerhalb der einzelnen Schafrassen bestimmte Tiere durch eine besonders stark beziehungsweise schwach ausgeprägte Immunantwort auffallen. Unter Umständen spielt diese tierindividuelle Reaktion eine entscheidendere Rolle als die Qualität oder Quantität des Impfstoffes selbst (O'MEARA et al. 1993).
Im Vergleich zur natürlichen Infektion führt eine Impfung zu höheren AK-Titern.
Dieser Schutzwert eines Impfstoffes ist bei multifaktoriellen Infektionskrankheiten wie der Moderhinke aber generell niedriger einzustufen (60 bis 70 %) als es bei klassischen Infektionskrankheiten der Fall ist (90 %) (URBANECK et al. 1998).
Häufig kommt die Moderhinke-Impfung nicht nur prophylaktisch, sondern auch therapeutisch zum Einsatz, da sie im letztgenannten Fall zu einer schnelleren Heilung der Tiere beitragen soll.
2.4.3 Historische Entwicklung der Impfstoffe
Bei den ersten Impfstoffen gegen Moderhinke, die in den Jahren 1968 - 1969 produziert wurden, handelte es sich um monovalente Ganzzell-Vakzinen (EGERTON u. BURRELL 1970; EGERTON u. ROBERTS 1971). Bereits im Jahre 1972 waren drei kommerzielle Präparate erhältlich, die allerdings wenige Jahre später, bedingt durch ihr schlechtes Abschneiden bei Feldversuchen wieder vom Markt genommen wurden (KEOGH 1976, zit. nach O'MEARA et al. 1993).
Auf die Entdeckung der verschiedenen Serogruppen von D. nodosus (CLAXTON et al. 1983) wurde mit der Entwicklung von multivalenten Ganzzell-Vakzinen reagiert.
Bereits zu dieser Zeit wurde von mehreren Autoren postuliert, dass ein gleichwertiger oder sogar verbesserter Impfschutz durch den Einsatz isolierter, Pilus-assoziierter Antigene erzielt werden kann (STEWART et al. 1982).
Die Herstellung reiner Pili-Vakzinen in großen Mengen wurde durch die Nutzung von Pseudomonas aeruginosa-Massenkulturen nach DNA-Rekombination möglich (EGERTON et al. 1987; MATTICK et al. 1987). Monovalente (EGERTON et al. 1987) sowie polyvalente (SCHWARTZKOFF et al. 1993a) rekombinante Vakzinen erwiesen sich als mindestens genauso wirkungsvoll im prophylaktischen und therapeutischen Einsatz wie Ganzzell- und gereinigte Fimbrien-Präparate. Ein ausreichender Schutz kann durch solche Impfstoffe nur erreicht werden, wenn die Quartärstruktur der Proteine im Verlauf der Impfstoffherstellung intakt bleibt (STEWART et al. 1991a);
denaturierte Pili, die als sog. Pilin-Impfstoff verabreicht wurden, waren wirkungslos (EMERY et al. 1984b).
2.4.4 Qualität des Impfschutzes
Sowohl der therapeutische als auch der prophylaktische Nutzen der Impfung hängen stark vom eingesetzten Impfstoff ab. Generell lässt sich sagen: Reine Pili-Impfstoffe wirken besser als Ganzzell-Vakzinen mit vielen Pili; die geringste Immunität wird durch Ganzzell-Formulierungen hervorgerufen, die kaum Pili enthalten (THORLEY u.
EGERTON 1981; STEWART et al. 1982). Darüber hinaus haben aber weitere Faktoren, wie etwa die eingesetzten Adjuvantien und/oder die Quantität der Antigene entscheidenden Einfluss (s.u.).
2.4.4.1 Therapeutischer Einsatz
Die Heilungsrate lässt sich bei einem therapeutischen Einsatz eines Impfstoffes anhand von klinischen Untersuchungen berechnen und sollte im Idealfall nach der ersten Impfung 20 %, und nach abgeschlossener Grundimmunisierung 80 % betragen (HOSIE 2004). Allerdings ist kein Impfstoff in der Lage, Infektionen im Bereich des Zwischenklauenspalts zu verhindern oder zu heilen, weshalb die
