DORIS HÖLTIG KLIN. UNTERSUCHUNG ZUM ERKRANKUNGSGRAD NACH APP-IN
DORIS HÖLTIG
HINSICHTLICH UNTERSCHIEDLICHER ERKRANKUNGS- GRADE NACH EINER AEROSOLINFEKTION MIT
ACTINOBACILLUS PLEUROPNEUMONIAE
ISBN 3-8359-5456-3 VVB LAUFERSWEILER VERLAG
STAUFENBERGRING 15
VVB LAUFERSWEILER VERLAGédition scientifique
oder des Verlages unzulässig. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung in und Verarbeitung durch
elektronische Systeme.
1. Auflage 2009
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted,
in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior
written permission of the Author or the Publishers.
1 Edition 2009st
© 2009 by VVB LAUFERSWEILER VERLAG, Giessen Printed in Germany
VVB LAUFERSWEILER VERLAG
STAUFENBERGRING 15, D-35396 GIESSEN Tel: 0641-5599888 Fax: 0641-5599890
édition scientifique
Vergleichende klinische Untersuchungen an Ferkeln der Rassen Deutsche Landrasse, Hampshire, Piétrain und Deutsches
Edelschwein hinsichtlich unterschiedlicher Erkrankungsgrade nach einer Aerosolinfektion mit Actinobacillus pleuropneumoniae
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Doris Höltig
Hamburg
Hannover 2009
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. K.-H. Waldmann Klinik für kleine Klauentiere und
forensische Medizin und Ambulatorische Klinik, Tierärztliche Hochschule Hannover
Univ.-Prof. Dr. G.-F. Gerlach
Institut für Mikrobiologie, Tierärztliche
Hochschule Hannover
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. K.-H. Waldmann Univ.-Prof. Dr. G.-F. Gerlach 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. K. Feige
Tag der mündlichen Prüfung: 20. Mai 2009
Diese Forschungsarbeit wurde unterstützt vom Förderverband Biotechnologieforschung e. V. (FBF) und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF (FUGATO, IRAS FKZ 0313389A-E).
Meinem Vater
in liebevoller Erinnerung
Zu den am weitesten über die Erde verbreiteten Hausthieren gehört das Schwein, denn man findet es fast bei allen Völkern der Welt und dennoch ist es nicht so geachtet, wie es wohl verdient.
(Der Illustrirte Hausthierarzt, Ulm, 1885)
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift BMC veterinary research
Des Weiteren wurden folgende Teile bereits publiziert:
Hoeltig, D., Hennig-Pauka, I., Thies, K., Rehm, T., Gerlach, G.-F., Waldmann, K.-H.
and the members of the FUGATO-consortium IRAS (2007):
Differences between different breeds of swine in clinical findings during the course of an experimental Actinobacillus pleuropneumoniae infection.
Poster auf dem 88th Annual Meeting of the CRWAD, 02.12. – 04.12. 2007, Chicago, USA
In: 88th Annual Meeting of the CRWAD, Chicago 2007. Proceedings, 7P, S. 94
Höltig, D., Thies, K., Hennig-Pauka, I., Rehm, T., Gerlach, G.F., Waldmann K.-H. und das FUGATO-Konsortium IRAS (2008):
Klinische Untersuchungen zur genetisch bedingten Suszeptibilität gegenüber Actinobacillus pleuropneumoniae-Infektionen.
Poster auf dem FUGATO-Statusseminar 2008, 06. – 07. Mai 2008, Potsdam, Deutschland
In: Tagungsband zum FUGATO-Statusseminar 2008, Potsdam 2008, S. 47
and the members of the FUGATO-consortium IRAS (2008):
Clinical ranking as a method to classify the clinical findings during the course of an experimental Actinobacillus pleuropneumoniae infection of swine.
Poster auf dem 20th International Pig Veterinary Society Congress, 22. – 26. Juni 2008, Durban, South Africa
In: IPVS 2008, Durban 2008, Poster Proceedings, P03.004, S. 224
Hoeltig, D., Hennig-Pauka, I., Thies, K., Rehm, T., Gerlach, G.F., Waldmann K.-H.
and the members of the FUGATO-consortium IRAS (2008):
Susceptibility towards Actinobacillus pleuropneumoniae infection – a genetic disposition
Poster auf dem 20th International Pig Veterinary Society Congress, 22. – 26. Juni 2008, Durban, South Africa
In: IPVS 2008, Durban 2008, Poster Proceedings, P14.001, S. 620
Höltig, D., Waldmann, K.-H. und die Mitglieder des FUGATO-Konsortiums IRAS (2008):
Anfälligkeit gegenüber bakteriellen Atemwegsinfektionen – genetisch bedingt?
Klinische Forschung am Schwein im Rahmen des FUGATO-IRAS-Verbundprojektes Publikation
In: Forschung fürs Leben: klinische Forschung, Forschungsmagazin der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (2008): 53 - 56
EINLEITUNG 13 VERGLEICH DER DIAGNOSTISCHEN AUSSAGEKRAFT KLINISCHER,
RÖNTGENOLOGISCHER UND SONOGRAPHISCHER BEFUNDE BEI DER EXPERIMENTELLEN INFEKTION DES SCHWEINES MIT ACTINOBACILLUS
PLEUROPNEUMONIAE 15
ZUSAMMENFASSUNG 16
SUMMARY 17
EINLEITUNG 18
MATERIAL UND METHODEN 20
VERSUCHSTIERE UND VERSUCHSAUFBAU 20
SCORING 22
STATISTIK 24
ERGEBNISSE 24
DISKUSSION 26
ACKNOWLEDGEMENT 31
IRAS-MITGLIEDER 31
LITERATUR 32
TABELLEN UND ABBILDUNGEN 39
A NOVEL RESPIRATORY HEALTH SCORE (RHS) SUPPORTS A ROLE OF ACUTE LUNG DAMAGE AND PIG BREED IN THE COURSE OF AN
ACTINOBACILLUS PLEUROPNEUMONIAE INFECTION 47
ABSTRACT 49
BACKGROUND 49
RESULTS 49
CONCLUSIONS 50
COMPARATIVE RANKING OF PIGS ON DAYS 4 AND 20 POST INFECTION 53 SUSCEPTIBILITY OF DIFFERENT BREEDING LINES UPON INFECTION WITH
A. PLEUROPNEUMONIAE 53
DISCUSSION 53
CONCLUSIONS 56
METHODS 56
ANIMALS, ANIMAL HOUSING, AND TIME COURSE 56
EXPERIMENTAL INFECTION AND CLINICAL INVESTIGATION 58 DEVELOPMENT OF A RESPIRATORY HEALTH SCORE (RHS) 59
STATISTICAL ANALYSIS 59
AUTHORS' CONTRIBUTIONS 59
ACKNOWLEDGMENTS 60
REFERENCES 60
FIGURES AND TABLES 66
ÜBERGREIFENDE DISKUSSION 71
LITERATUR 85
ZUSAMMENFASSUNG 99
SUMMARY 103
ANHANG 105
A.VERSUCHSDESIGN 107
A.1:ZEITPLAN DES VERSUCHSABLAUFS. 108
A.2:STALLGRUNDRISS 109
B.2:STALLKLIMADATEN 121
B.3:KLINISCHE SCORES 122
B.4:RANKING: GESAMT UND RASSEN 125
a.m. ante meridiem
A. Actinobacillus
AZ Aufzuchtfutter
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung E. coli Escherichia coli
EDQM Europäische Direktion für die Qualität von Medikamenten
Fa. Firma
FBF Förderverein Biotechnologieforschung e. V.
FS Ferkelstarter
FUGATO Funktionelle Genomanalyse am Tierischen Organismus
ggr. geringgradig
GMm Großmutter mütterlicherseits GMv Großmutter väterlicherseits
gRp Gramm Rohprotein
GVm Großvater mütterlicherseits GVv Großvater väterlicherseits
hgr. hochgradig
IRAS Entwicklung von genetischen Markern zur Infektabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweins
KbE Kolonie-bildende Einheiten
KGW Körpergewicht
KS klinischer Score
kV Kilovolt
kW Kilowatt
LLS Lung Lesion Score
mA Milliampère
mAs Milliampèresekundenprodukt
ME umsetzbare Energie
mgr. mittelgradig
p p-Wert
p. inf. post infectionem QTL quantitative trait loci
RePoRi Entwicklung genetischer Marker für die Resistenz gegen Infektionen des Respirationstraktes beim Schwein
RHS Respiratory Health Score
RS Röntgenscore
SCC Spearman Rang Correlation Coefficient SNP single nucleotide polymorphism
uS Frischsubstanz
US Sonographiescore
z.B. zum Beispiel
Einleitung
Diese Arbeit wurde im Rahmen des FUGATO-IRAS-Projektes erstellt. Jedes Jahr verursachen Atemwegserkrankungen hohe Verluste in der Schweineproduktion.
Dabei fallen nicht nur die offensichtlichen Verluste ins Gewicht, die durch den Einsatz von Antibiotika und Impfungen und die dadurch anfallenden Kosten sowie durch den Tod erkrankter Tiere entstehen, sondern auch die indirekten Verluste, die auf der verminderten Leistung der Schweine basieren, die an einem entsprechenden Atemwegsinfekt erkranken.
Da zur Zeit noch keine genetischen Marker für eine geringe oder erhöhte Krankheitsdisposition des Respirationstraktes beim Schwein bekannt sind, arbeitet das IRAS-Projekt (Entwicklung von genetischen Markern zur Infektabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweines) im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten FUGATO-Programmes (Funktionellen GenomAnalyse am Tierischen Organismus) in verschiedenen Teilprojekten disziplinübergreifend an der Identifizierung genetischer Krankheitsresistenzmarker beim Schwein, die für eine entsprechende Anfälligkeit des Atemtraktes gegenüber bakteriellen Infektionserregern verantwortlich sind. Dazu bedient sich das IRAS- Konsortium eines standardisierten Aerosolinfektionsmodells mit dem bakteriellen Erreger Actinobacillus pleuropneumoniae (A. pleuropneumoniae), das sich bereits für die Bearbeitung verschiedener Aspekte der Bakterien-Wirt-Interaktion bewährt hat.
Die Grundlage dieser interdisziplinären Zusammenarbeit ist das möglichst genaue Erfassen des phänotypischen Manifestationsspektrums von Pleuropneumonie und einhergehenden Lungenveränderungen im Allgemeinen, an verschiedenen Erkrankungstagen (akute Phase / chronische Phase der Infektion) sowie bei verschiedenen Rassen. Diese Bestimmung der unterschiedlichen Schweregrade und des Verlaufs der Erkrankung, basierend auf verschiedenen klinischen Untersuchungen am Einzeltier wurde im Rahmen dieser Arbeit im Teilprojekt 1
„Infektion und Klinik“: experimentelle Infektion mit A. pleuropneumoniae und Diagnostik an der Klinik für Kleine Klauentiere und forensische Medizin und Ambulatorischen Klinik sowie am Institut für Mikrobiologie der Stiftung Tierärztliche
Hochschule Hannover durchgeführt. Da es bisher nicht möglich war das Ausmaß der durch die Infektion verursachten Lungengewebsveränderungen am lebenden Tier exakt zu diagnostizieren, wurde im Rahmen dieser Arbeit, basierend auf klinischen, röntgenologischen und sonographischen Befunden, für die Phänotypisierung der untersuchten Tiere ein neues Scoringsystem entwickelt, das es ermöglicht, den Lungenstatus nach einer Infektion zu bestimmen, ohne dass die Notwendigkeit einer pathomorphologischen Untersuchung im Rahmen einer Sektion besteht.
Vergleich der diagnostischen Aussagekraft klinischer, röntgenologischer und sonographischer Befunde bei der
experimentellen Infektion des Schweines mit Actinobacillus pleuropneumoniae
Doris Höltig, Isabel Hennig-Pauka, Martin Beyerbach, Kerstin Thies, Thomas Rehm, Gerald-F. Gerlach, Karl-Heinz Waldmann und die Mitglieder des FUGATO-
Konsortiums IRAS
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 121 11/12 (2008): 422 – 431
Klinik für kleine Klauentiere und forensische Medizin und Ambulatorische Klinik, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover1
Institut für Biometrie, Epidemiologie und Informationsverarbeitung, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover2
Institut für Mikrobiologie, Zentrum für Infektionsmedizin, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover3
Vergleich der diagnostischen Aussagekraft klinischer, röntgenologischer und sonographischer Befunde bei der experimentellen Infektion des Schweines mit Actinobacillus pleuropneumoniae
Comparison of the diagnostic significance of clinical, radiographic and ultrasonographic results after an experimental aerosol infection with Actinobacillus pleuropneumoniae in pigs
D. Höltig1, I.Hennig-Pauka1, M. Beyerbach2, K. Thies1, T. Rehm3, G.-F. Gerlach3, K.- H. Waldmann1 und die Mitglieder des FUGATO-Konsortiums IRAS*
Zusammenfassung
Auf der Basis eines standardisierten Tiermodells für die Infektion und Erkrankung mit Actinobacillus pleuropneumoniae beim Schwein wurden Bewertungsschemata für klinische, sonographische und röntgenologische Untersuchungsbefunde der Lunge erarbeitet. Die Ergebnisse der drei Untersuchungsmethoden wurden dann miteinander sowie mit den pathomorphologischen Sektionsbefunden verglichen.
Insgesamt wurden 69 Tiere der Zuchtlinien Hampshire, Piétrain und Deutsche Landrasse untersucht. Die Ergebnisse aller drei Methoden waren sowohl untereinander als auch mit den Sektionsbefunden positiv korreliert (p < 0.0001).
Durch Röntgen und sonographische Lungenuntersuchung konnten jeweils
Pleuraveränderungen und Lungengewebseinschmelzungen an der Lungenoberfläche sonographisch gut diagnostizierbar, während tiefer gelegene Gewebsverdichtungen sich röntgenologisch besser darstellen ließen. Beide Methoden ergänzen sich und liefern bei paralleler Anwendung ein umfassendes Bild des Lungenzustandes. Vor allem in der akuten Erkrankungsphase ermöglicht dies einen genaueren Rückschluss auf das Ausmaß der vorliegenden Lungenveränderungen als die klinische Untersuchung der Tiere.
Schlüsselwörter: porzine Pleuropneumonie, Thoraxultraschall, Thoraxröntgen, Scoring-Systeme
Summary
Scoring schemes for clinical, ultrasonographic and radiographic findings in pigs were developed based upon a standardized animal model for Actinobacillus pleuropneumoniae infection. The results of these methods were compared to each other as well as with the corresponding pathomorphological findings during necropsy.
Altogether 69 pigs of different breeding lines (Hampshire, Piétrain, German Landrace) were examined. Positive correlations were found between the results of all three methods as well as with the necropsy score (p < 0.0001). Different pathomorphological findings were detected either by radiographic or by ultrasonographic examination dependent upon the type of lung tissue alterations:
Alterations of the pleura as well as sequestration of lung tissue on the lung surface could be clearly identified during the ultrasonographic examination while deep tissue alterations with no contact to the lung surface could be detected reliably by radiographic examination. Both methods complement each other and the application of a combined ultrasonographic and radiographic examination of the thorax allows a comprehensive inspection of the lung condition. Particularly during the acute phase of disease the extent of lung tissue damage can be estimated more precisely than by clinical examination alone.
Keywords: porcine pleuropneumonia, thorax ultrasonography, thorax radiography, scoring systems
Einleitung
Atemwegsinfektionen stellen in der Schweineproduktion ein ernstes ökonomisches Problem dar. Ein vermehrter Einsatz von Antibiotika und Impfstoffen sowie die Beanstandung der Lungen bei der Schlachtung führen zu betriebswirtschaftlich offensichtlichen Verlusten. Zusätzliche indirekte Verluste entstehen durch die verminderten Tageszunahmen der Schweine als Folge der entzündlichen Lungenveränderungen (Noyes et.al., 1988). So sind bei Schlachtschweinen mit Lungenveränderungen um 6 % verringerte Mastendgewichte und um 12,5 % verminderte Rückenspeckdicken beobachtet worden (Hoy et al., 1985 a, b).
Ziel der Qualitätssicherung in der Schweinefleischproduktion ist es, dem Verbraucherwunsch nach Fleisch von gesunden Tieren, die möglichst artgerecht gehalten werden, Rechnung zu tragen (Borowy, 2005). Eine gezielte Züchtung auf Robustheit und Krankheitsresistenz von Schweinen könnte die Tiergesundheit nachhaltig verbessern und wäre auch dem Verbraucherschutz in Hinblick auf einen verminderten Einsatz von Tierarzneistoffen dienlich. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen der vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung geförderten
„Funktionellen GenomAnalyse am Tierischen Organismus“ (FUGATO) in dem Subprojekt „Entwicklung von genetischen Markern zur Infektabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweines“ (IRAS) disziplinübergreifend an der Detektion genetischer Krankheitsresistenzmarker beim Schwein gearbeitet (Rehm et al., 2008).
Als Grundlage für die Suche nach diesen Markern dient ein standardisiertes Aerosolinfektionsmodell mit dem bakteriellen Erreger Actinobacillus pleuropneumoniae (A.pp.), das sich in der Vergangenheit bereits für die Bearbeitung verschiedener Aspekte der Bakterien-Wirt-Interaktion bewährt hat (Baltes et al., 2001; Tonpitak et al., 2002; Baltes et al., 2003a,b; Jacobsen et al., 2005; Hennig- Pauka et al., 2006). Um genetisch bedingte Unterschiede im Krankheitsverlauf bei
labordiagnostische und molekularbiologische Untersuchungen durchgeführt. Diese sollen eine möglichst genaue Bestimmung der unterschiedlichen Schweregrade der Lungenveränderungen am lebenden Tier ermöglichen. Als Basis für die Bewertung phänotypisch sichtbarer Unterschiede im Infektionsverlauf dient ein Scoring-System, das im Rahmen dieses Projektes entwickelt wurde.
Bei der porzinen Pleuropneumonie können vier Verlaufsformen unterschieden werden: perakut, akut, chronisch und subklinisch. Typische Symptome sind ein Anstieg der Körpertemperatur auf bis zu 42,5 °C, Dyspnoe, Husten, giemende Lungengeräusche und Zyanosen sowie Inappetenz und Apathie. In der Agonie finden sich oft Maulatmung und blutig-schaumiger Nasenausfluss. Bei der chronischen Verlaufsform ist oftmals kein Fieber mehr vorhanden. Das Auftreten mehrerer Fieberschübe ist möglich (Zimmermann und Plonait, 2001). Nach der Infektion kann sich eine fibrinöse Pleuropneumonie entwickeln, die bei leichteren Verlaufsformen durch schwarz-rote, scharf abgesetzte Nekroseherde und ödematös verbreiterte Interstitien sowie serofibrinöse Exsudate gekennzeichnet ist. Bei der tödlich verlaufenden perakuten Verlaufsform sind ganze Lungenlappen von diesen Veränderungen betroffen. Kommt es zu einem chronischen Krankheitsverlauf, finden sich Lungengewebssequester und eine adhäsive Pleuritis (Weiss und Rudolph, 1999).
Neben der klinischen Allgemeinuntersuchung der Schweine mit dem Schwerpunkt auf der Untersuchung des Atemtraktes wurden die Sonographie und die Röntgenuntersuchung der Lunge zur direkten Erfassung der Lungenveränderungen eingesetzt. Dabei sollte die Übereinstimmung von Sonographie- und Röntgenbefunden mit dem jeweiligen klinischen Erkrankungsgrad und Sektionsbefund untersucht werden. Die Röntgenuntersuchung der Lunge ist eine seit langem in der Veterinärmedizin sowohl im Kleintier- als auch im Großtierbereich etablierte Untersuchungsmethode. Speziell für das Schwein zeigte Gierke (1997), dass die röntgenologische Untersuchung als eine sinnvolle Ergänzung zur klinischen und serologischen Untersuchung angesehen werden kann, da auch beim Schwein
Pneumoalveolographie, Pneumobronchographie und die Unschärfe von Herz- und Zwerchfellschatten deutliche Zeichen für das Vorliegen einer Lungenerkrankung sowie deren Grad, Stadium und Ausdehnung sind. Auch die sonographische Untersuchung der Lunge gewinnt in der Veterinärmedizin immer mehr an Bedeutung und die sonographischen Normalbefunde beim Schwein sind gut dokumentiert (Beisl, 1994; Heinritzi und Beisl, 1995). Auch zur Untersuchung spezifischer Krankheitsbilder wird die Lungensonographie bereits genutzt (Althaus, 2004; Maxson et al., 1996; Reinhold et al., 2002) und der Einsatz bei der Entnahme von Lungenbioptaten unter Sichtkontrolle ist mehrfach beschrieben worden (Reichle und Wisner, 2000; Klein, 1996; Braun et al, 2000; Steinhausen et al., 1997; Heinritzi und Steinhausen, 2000). Im Gegensatz zum Pferd (Walther, 2006) und Kalb (Schneider, 1995) wurde beim Schwein eine vergleichende Beurteilung von röntgenologischen und sonographischen Befunde bisher nicht durchgeführt. Daher sollte in der vorliegenden Studie geklärt werden, inwieweit sich diese beiden bildgebenden Verfahren in ihrer Anwendbarkeit und Aussagekraft hinsichtlich pneumonischer Veränderungen bei der porzinen Pleuropneumonie unterscheiden oder ergänzen.
Material und Methoden
Versuchstiere und Versuchsaufbau
Die Untersuchungen erfolgten an insgesamt 69 Tieren, die verschiedenen Zuchtlinien entstammten (Deutsche Landrasse, Hampshire, Pietrain und Kreuzungstiere der Linien Deutsche Landrasse x Large White; Tab. 1). Die Tiere kamen aus einem nachweislich Actinobacillus pleuropneumoniae (A.pp.)-negativen Zuchtbetrieb; serologische Untersuchungen auf das Vorliegen von A.pp.- Antikörpern verliefen ebenfalls negativ. Die Haltung der Tiere und alle nachfolgenden Untersuchungen erfolgten gemäß den Vorgaben des Tierschutzgesetzes (Tierversuchsgenehmigungsnummer: 33–42502–05/941).
Die Ferkel wurden im Alter von vier Wochen in den Versuchsstall (8 m2/10 Tiere;
Standarddiät) eingestallt. Danach erfolgte eine dreiwöchige Eingewöhnungsphase, in
wurden. Aufregungsbedingte Veränderungen klinischer Parameter konnten dadurch bis zum Infektionszeitpunkt auf ein Minimum reduziert werden. Infektionsversuche wurden nur mit Ferkeln durchgeführt, die in der Eingewöhnungsphase einen guten Gesundheitsstatus aufwiesen.
Bei allen Tieren wurden täglich morgens eine ausführliche Allgemeinuntersuchung sowie abends eine Pulsoxymetriemessung (Pulsoxymeter NPB-40, Fa. Nellcor Puritan Benett Inc.) an der Schwanzwurzelunterseite durchgeführt (Führing, 1995).
An drei Untersuchungszeitpunkten (eine Woche vor der Infektion, vier Tage nach der Infektion [p. inf.], 20 Tage p. inf.) erfolgten eine Röntgenuntersuchung und eine sonographische Untersuchung des Thorax unter Allgemeinanästhesie mit Ketamin (15 mg/kg KGW i.m; Ursotamin®, Fa. Serum-Werk-Bernburg AG) und Azaperon (2 mg/kg KGW; Stresnil®, Fa. Janssen-Cilag GmbH). Tiere, die an Tag 4 p. inf. so hochgradig erkrankt waren, dass die Allgemeinanästhesie ein hohes Risiko für das Überleben dieser Tiere darstellte, wurden an diesem Tag nicht untersucht.
Im Rahmen der Sektion wurde eine Beurteilung der pathomorphologischen Lungenveränderungen vorgenommen und ein Sektionsscore nach der Referenzmethode der europäischen Pharmakopoeia für Impfstoffentwicklungen (3rd ed., EDQM, Council of Europe, Strasbourg, France) erhoben (Hannan et al., 1982).
Die Aerosolinfektion mit dem A.pp. Serotyp 7 Stamm AP 76 erfolgte in Gruppen von 4 bis 5 Tieren, die gleichzeitig in einer Aerosolkammer inokuliert wurden (Maas, 2006; Jacobsen et al., 1996). Der verwendete Bakterienstamm verursacht v.a.
chronische Erkrankungsbilder. Für die Infektion wurden je Tiergruppe 13 ml Bakteriensuspension (8 x 103 KbE/ml) mit einem Druck von 2 bar innerhalb von 2 Minuten in der Aerosolkammer vernebelt. Dies entspricht einer durchschnittlichen Infektionsdosis von 1 x 102 A.pp.-Zellen je Liter Aerosol (Maas, 2006).
Die röntgenologische Thoraxuntersuchung erfolgte mit 110 kV, Streustrahlenraster und Belichtungsautomatik (Precimat, Fa. Picker Int., München; Röntgengenerator
Convix 360, Fa. Picker Int.; Leistung 60 kW bei max. 475 mA und 125 kV Scheitelspannung) in zwei Ebenen (laterolateral und dorsoventral). Der Film-Fokus- Abstand betrug 150 cm. Für die Aufnahmen kamen Kassetten mit Seltene-Erden- Folien (Gladoliniumoxysulfid) im Format 30 x 40 cm (hochverstärkend, rel.
Empfindlichkeit 400, Fa. Trimax) sowie Konica-X-ray®-Filme zum Einsatz.
Die sonographische Untersuchung der Lunge erfolgte wie bei Klein (1999) beschrieben in Seitenlage. Dabei wurden mit einem 8 MHz Linearschallkopf (Ultraschallgerät: LOGIQTM Book XP, Fa. GE Medical Systems) die Interkostalräume kaudal beginnend von dorsal nach ventral untersucht. Eine Rasur war nicht erforderlich. Vor der Untersuchung wurde Kontaktgel auf den gesamten Thoraxbereich aufgebracht.
Scoring
Für die statistische Auswertung der Ergebnisse wurden Scoringsysteme für die sonographischen, röntgenologischen und klinischen Befunde entwickelt. In die Korrelationsberechnungen zwischen klinischem, sonographischem und Röntgenscore wurden nur die Tiere aufgenommen, die an dem jeweiligen Untersuchungstag mit allen drei Methoden untersucht werden konnten. Anhand der vergebenen Scoringbewertungen wurde eine Klassifizierung der Tiere hinsichtlich verschiedener Erkrankungsschweregrade vorgenommen (Tab. 3).
Klinischer Score
Die Berechnung eines individuellen klinischen Scores basierte auf den täglichen Untersuchungen und wurde ab dem ersten Tag p. inf. durchgeführt. Er berücksichtigt sowohl das veränderte Allgemeinbefinden als Folge der Atemwegserkrankung, als auch die klinisch erfassbaren Abweichungen vom physiologischen Atmungsvorgang.
Insgesamt setzt sich der klinische Score aus elf verschiedenen Einzelparametern zusammen (Tab. 2). Dabei wurde jeder Parameter ohne pathologische Ausprägung als „0“ bewertet, die höchstgradige Ausprägung erhielt den Wert „4“. Diese
die die Zwischenstufen der Ausprägung erhalten, um so eine Äquidistanz zwischen den Stufen zu gewährleisten. Zur Berechnung des Tagesscorewertes wird die aufaddierte Summe durch elf – die Anzahl der Einzelparameter – dividiert, so dass 4 den Tagesmaximalwert darstellen würde. Die Tagesscorewerte werden über die weitere Versuchsdauer zum eigentlichen Gesamtscore addiert. Verendet ein Tier auf Grund der Infektion, werden für dieses Tier für jeden weiteren Tag der Versuchsdauer 5 Punkte vergeben (Tab. 2).
Sonographischer Score
Zur Auswertung der Sonographiebefunde wurden linke und rechte Lungenhälfte in Anlehnung an die von Klein (1999) beschriebenen Abschnittsunterteilungen der Lunge in je fünf Bereiche unterteilt (Abb. 1). Innerhalb dieser Bereiche erfolgte die Befundzuordnung anhand der einzelnen Interkostalräume. Für die vorliegenden Befunde wurden mit steigendem Schweregrad Punktwerte zwischen Null und Acht vergeben (Tab. 2). Alle auftretenden pathologischen Befunde wurden gleichermaßen erfasst und in den Score einbezogen. Bei der Auswertung wurden die für die vorliegenden Veränderungen vergebenen Punkte addiert, woraus der Sonographiescore für den jeweiligen Untersuchungstag resultierte (Tab. 2).
Röntgenologischer Score
Zur Auswertung der Röntgenbefunde wurden linke und rechte Lungenhälfte in je vier Bereiche unterteilt, die individuell bewertet wurden (Abb. 1). Dabei wurden mit steigendem Schweregrad Punktwerte zwischen Null und Drei vergeben (Tab. 2). Für die Auswertung erfolgte auch hier die Addition der Punkte der vorliegenden Veränderungen woraus sich der Röntgenscore des jeweiligen Untersuchungstages ergab (Tab. 2).
Sektionsscore
Die Quantifizierung der Lungenläsionen folgte dem in der europäischen Pharmakopoeia (3rd ed., EDQM, Council of Europe, Strasbourg, France) für die
Impfstoffentwicklung vorgegebenen Beurteilungsschema, das ursprünglich von Hannan et al. (1982) beschrieben wurde.
Statistik
Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe des Programms SAS® (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Korrelationen zwischen einzelnen Scores wurden über die Berechnung der Spearman's Rangkorrelationskoeffizienten (nicht-normalverteilte Werte) bzw. Pearson's Korrelationskoeffizienten (normalverteilte Werte) ermittelt. Der Vergleich der mit den verschiedenen Methoden klassifizierten Schweregrade wurde mittels Chi-Quadrat- Homogenitätstest durchgeführt.
Ergebnisse
19 Tiere wurden bereits an Tag 4 p. inf. euthanasiert und seziert, um sonographisch und röntgenologisch dargestellte akute Lungenveränderungen zu den pathomorphologischen Befunden in Beziehung setzen zu können. Bei den überlebenden 37 Tieren erfolgte die Euthanasie und Sektion dann an Tag 20 p. inf..
Die Ferkel erkrankten nach der Infektion unterschiedlich schwer. 13 Tiere zeigten keinerlei Anzeichen einer Erkrankung, 13 Tiere verendeten auf Grund der Infektion oder wurden auf Grund der Schwere der Erkrankung euthanasiert. Alle erkrankten Tiere zeigten typische Symptome einer Infektion mit A.pp.. Es wurden ein Anstieg der Körpertemperatur auf bis zu 41,9°C, Dyspnoe, Husten, Apathie und Inappetenz in unterschiedlichen Ausprägungen beobachtet. Hochgradig erkrankte Tiere zeigten Maulatmung.
Die ermittelten klinischen Scores reichten von 0,1 bis 17,36 an Tag 4 p. inf. und von 0,2 bis 97,36 an Tag 20 p. inf. (Abb. 4); der höchste klinische Score bei einem überlebenden Tier lag bei 25,12.
Bei den erkrankten Tieren fanden sich typische sonographische Befunde einer
einer schwach echogenen Infiltration bis zu einem leberähnlichen Bild mit teilweise groben, linsenförmigen Luftechos (Abb. 2, Abb. 3). Neben diesen Änderungen des Echomusters fanden sich bei der sonographischen Lungenuntersuchung auch Bronchopneumo-Fluidogramme (Abb. 3), Kometenschweifartefakte (Abb. 2) und Sequesterbildungen (Abb. 2). Die Veränderungen der Lunge führten dabei zum Teil zu bizarren Konfigurationen des betroffenen Bereichs mit unregelmäßigen, unscharfen Rändern (Abb. 3). Die ermittelten sonographischen Scores reichten von 0 bis 129 an Tag 4 p. inf. und von 0 bis 148 an Tag 20 p. inf. (Abb. 4).
Bei der röntgenologischen Lungenuntersuchung fanden sich typische Befunde einer Pleuropneumonie (Gierke, 1997; Mill und Prange, 1968) mit diffusen Verschattungen, einer verstärkten Bronchographie und Verschattungen bzw. Überlagerungen des Zwerchfell- und Herzschattens (Abb. 2, Abb. 3). Die ermittelten röntgenologischen Scores reichten von 0 bis 29 am Tag 4 p. inf. und an Tag 20 p. inf. von 0 bis 38 (Abb.
4).
Bei der Sektion konnten die im Röntgen und Ultraschall diagnostizierten Veränderungen bestätigt werden (Abb. 2, Abb. 3). Die ermittelten Lungenläsionsscores reichten von 0 bis 35 (Abb. 4); der höchste Lungenläsionsscore bei einem überlebenden Tier lag bei 17,4.
Sowohl in der akuten als auch in der chronischen Erkrankungsphase zeigten sich signifikante Korrelationen zwischen der röntgenologischen und der sonographischen Lungenuntersuchung als auch zwischen beiden bildgebenden Verfahren und den pathomorphologischen Lungenveränderungen (Tab. 4). Auch die Korrelationen von Röntgen und Sonographie mit der klinischen Untersuchung waren signifikant (Tab.
4). Während an Tag 4 p. inf. die Sonographiebefunde besser mit den Befunden der klinischen Allgemeinuntersuchung korreliert waren, war an Tag 20 p. inf. die Korrelation der Röntgenbefunde mit dem klinischen Score ausgeprägter als die Korrelation der Ultraschallbefunde mit den klinischen Scores. Zu diesem Zeitpunkt lag im Vergleich zu Tag 4 p. inf. auch eine deutlichere Korrelation des klinischen
Gesamtscores mit den bei der Sektion erhobenen pathomorphologischen Lungenbefunden vor (Tab. 4). An Tag 4 p. inf. waren beide bildgebenden Verfahren der klinischen Allgemeinuntersuchung bei der Diagnostik der pathologischen Veränderungen und ihrer Ausmaße deutlich überlegen (Tab. 4). Insgesamt konnten durch die sonographische Lungenuntersuchung mehr pathologische Befunde diagnostiziert werden als durch die röntgenologische.
Bei der Klassifizierung der Untersuchungsbefunde wurden an Tag 4 p. inf. 66,7 % der Schweine von beiden Untersuchungsmethoden gleich eingeschätzt, 7,8 % wurden im Röntgen als stärker erkrankt beurteilt als im Ultraschall. 25,5 % hingegen wurden im Ultraschall als schwerer erkrankt beurteilt als in der Röntgenuntersuchung (Tab. 5). An Tag 20 p. inf. wurden nur 43,2 % der Schweine von beiden Untersuchungsmethoden gleich eingestuft, hier wurden deutlich mehr Tiere im Ultraschall als stärker erkrankt beurteilt (40,6 %) als im Vergleich zur Röntgenuntersuchung. Gleichzeitig wurden zu diesem Untersuchungszeitpunkt 16,2 % der Tiere im Röntgen als stärker erkrankt beurteilt als im Ultraschall. Die genauen Häufigkeiten der unterschiedlichen Klassifizierungen an den jeweiligen Untersuchungstagen sind in Tabellen 5 und 6 dargestellt.
Diskussion
Ziel dieser Studie war es, ein Scoringsystem zu entwickeln, mit dem phänotypische Lungenveränderungen beim lebenden Schwein nicht nur erkannt, sondern auch möglichst feinstufig quantifiziert und bewertet werden können. Zur objektiven Quantifizierung der Untersuchungsbefunde wurden im Abgleich mit den erhobenen Sektionsbefunden drei verschiedene Scoringschemata erarbeitet (Röntgenscore, Sonographiescore und klinischer Score). Diese neuen Bewertungssysteme zur klinischen Diagnostik von Atemwegserkrankungen am lebenden Schwein sollen es auch in Zukunft ermöglichen, bei wissenschaftlichen Projekten exakte Aussagen über das vorliegende Ausmaß von Lungenveränderungen zu treffen, ohne dass die Notwendigkeit einer pathomorphologischen Untersuchung der Lunge im Rahmen
Lungenveränderungen reichte in diesem Versuch von Tieren ohne klinische Symptome und Lungenveränderungen bis hin zu Todesfällen nach der Infektion. Die klinischen Symptome entsprachen perakuten bis chronischen Krankheitsbildern der klassischen A.pp.-Infektion.
Die Aussagekraft der allgemeinen klinischen Untersuchung und der speziellen Untersuchung der Lunge durch Auskultation, Beurteilung von Rhythmus und Intensität der Atembewegungen sowie Atemtyp ist beim Schwein seit langem bekannt (Schulze et al., 1963). Beim Schwein spiegelt eine Dyspnoe die Störung der Lungenfunktion wieder und äußert sich in einer Atemfrequenzerhöhung. Bei Pneumonien wird eher die gemischte Dyspnoe beobachtet als der kostale Atemtyp mit erschwerter Inspiration oder der abdominale Atemtyp mit erschwerter Exspiration.
Physiologischerweise sind im Bereich der ventralen vorderen Lungengrenze kaudal vom Olekranon bei Tieren unter 40 kg KGW leise bronchovesikuläre in- und exspiratorische Atemgeräusche zu vernehmen. An der dorsalen vorderen Lungengrenze, kaudal des Schulterblattes, ist nur bei Tieren unter 25 kg KGW bei der Inspiration ein leises Atemgeräusch hörbar (Mickwitz und Feider, 1972). Die Beurteilung der Auskultationsergebnisse erfordert Erfahrung und sollte bei Vergleichsuntersuchungen stets von der gleichen Person durchgeführt werden. Die Pulsoxymetrie kann am wachen, wie auch am anästhesierten Schwein als wenig störanfällige Methode im klinisch relevanten Bereich von 70–80 % Sauerstoffsättigung angesehen werden (Dudziak, 1995). Bei dieser Versuchsanordnung kam es nicht auf Absolutwerte der arteriellen Sauerstoffsättigung des Blutes zu einem bestimmten Zeitpunkt an, sondern auf einen zusätzlichen Parameter, der Aufschluss über die Störung des Gasaustausches gibt und deshalb in die Beschreibung des Gesundheitszustandes des Einzeltieres mit einfließen sollte. Bei der A.pp.-Infektion wird die Durchblutung der alveolären Lungenkapillaren durch Mikrothrombenbildung vermindert und damit das Ventilations-Perfusionsverhältnis gestört. Auch die ödematöse Schwellung der Interalveolarsepten kann ein Diffusionshindernis darstellen (Ligget et al., 1987).
Insgesamt basiert die Einteilung des klinischen Scores in dieser Studie auf den Ergebnissen der wissenschaftlichen Untersuchung jedes Einzelparameters, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden, unter besonderer Berücksichtigung der speziellen Pathogenese der A.pp.-Infektion. Die Tatsache, dass in manchen Fällen auch ein hochgradiger Verlust funktionellen Lungengewebes vom verbleibenden Lungengewebe kompensiert werden kann, ohne dass kompensatorische Maßnahmen klinisch sichtbar werden, erforderte zusätzlich Scores, mit denen es möglich ist, Lungengewebsveränderungen direkt zu beschreiben. Die dafür gewählten röntgenologischen und sonographischen Lungenuntersuchungen sind nicht-invasive Verfahren, die beim Schwein aber unter Allgemeinanästhesie durchgeführt werden sollten (von Gierke, 1997; Douglas et al., 1991; Beisl, 1994;
Heinritzi und Beisl, 1995). Mit beiden Methoden ist eine differenzierte Beurteilung des Ausmaßes der Lungenveränderungen am lebenden Tier möglich. Trotz allem unterliegen beide Techniken Einschränkungen, die auch in dieser Studie bestätigt wurden. So können sonographisch nur solche Veränderungen der Lunge dargestellt werden, die bis an den Pleurabereich heranreichen. Lungenläsionen, die unter belüftetem Gewebe liegen, können nicht erreicht werden, da die Schallwellen auf Grund der hohen Impedanz bereits gesamthaft an der Lungenoberfläche reflektiert werden (Reinhold et al., 2002; Frey et al., 2006). Auch unter dem Schulterblatt liegende Bereiche der Lunge, sowie die dem Mediastinum zugewandte Lungenoberfläche sind sonographisch nicht erreichbar (Klein, 1999). Die Ultraschalluntersuchung bietet – im Gegensatz zur klinischen Untersuchung – den Vorteil der genauen Bestimmung des Charakters der Bronchopneumonie, vor allem bei eitriger Exsudation oder Abszessbildung (Sobotka, 1999), sowie die Zuordnung der Befunde auf die entsprechende Lungenseite und die Lokalisation von Lungenabszessen und -sequestern. Auch die röntgenologische Diagnostik von Thoraxerkrankungen unterliegt Einschränkungen. So sind zwar verdichtete Bereiche ab einer Größe von sechs Millimetern identifizierbar, jedoch können Verdichtungen mit einer Größe von zwei Zentimetern übersehen werden, wenn diese hinter der konvexen Krümmung des Zwerchfells liegen oder von anderen anatomischen Strukturen überlagert werden (Farrow, 1981 a,b). Hierdurch sind z.B.
Lungenabszesse, die sich im kaudoventralen Bereich der Lunge befinden, auf Grund des röntgendichten Zwerchfells und des Abdomens röntgenologisch nicht darstellbar (Reef et al., 1991). Auch der Detailverlust durch die Kompression der der Röntgenkassette zugewandten Lungenhälfte, die dadurch strahlenundurchlässiger wird, beeinflusst die Darstellung pathomorphologischer Veränderungen im Röntgen (Tobin, 2004; Spencer et al., 1981; Silverman und Suter, 1975). Dieses stimmt mit dem Ergebnis der Studie von Walther (2006) an Fohlen überein, aus der sich ergab, dass Lungenröntgenbilder kein ausreichend sicheres Diagnostikum für abszedierende Pneumonien darstellen. Außerdem muss berücksichtigt werden, dass der bei dieser Studie verwendete Infektionserreger ebenfalls einen Einfluss auf die Aussagekraft der röntgenologischen Lungenuntersuchung hat: grundsätzlich lassen sich Veränderungen bei einer abszedierenden Pneumonie im Röntgenbild als variable Verdichtungen darstellen. Diese können sich lokalisiert entweder gut begrenzt oder auch unscharf begrenzt darstellen (Owens, 1989). Nach der Infektion mit A.pp. kommt es aber neben den pneumonischen Veränderungen zur Ausbildung einer fibrinösen Pleuritis (Straw und Wilson, 1985). Pleuritiden führen in der Regel zu so starken Verschattungen, dass die übrige Zeichnung verschwindet (Mill und Prange, 1968). Auch der Erkrankungsgrad der untersuchten Tiere hat über die Tiefe der Allgemeinanästhesie eine Auswirkung auf die Atmung, so dass die Lungenröntgenbilder nicht immer auf der Höhe der Inspiration aufgenommen werden konnten, wie es zum Ausschalten der durch die Atembewegung bedingten Unschärfe erforderlich ist (Mill und Prange, 1968). Die Röntgenbildauswertungen erfolgten alle durch nur einen Betrachter, so dass Fehler durch eine individuell unterschiedliche Beurteilung auszuschließen sind (Walther, 2006).
Beide bildgebenden Verfahren wiesen in dieser Studie gute Korrelationen zu den pathomorphologischen und klinischen Befunden auf. Tiere ohne klinische Symptome zeigten bei der bildgebenden Diagnostik keine oder nur geringe Befunde, die mit steigendem Schweregrad der klinischen Symptome zunahmen. An Tag 4 p. inf.
ergab sich trotz der nahezu identischen Korrelation beider Verfahren mit den klinischen Befunden eine höhere Korrelation der sonographischen Befunde mit den
pathomorphologischen Sektionsbefunden im Vergleich zum Röntgen. Die schlechtere Korrelation zwischen sonographischen und klinischen Befunden an Tag 20 p. inf. lässt sich damit erklären, dass in der chronischen Erkrankungsphase sonographisch Lungengewebsveränderungen erkannt werden, die vom Tier kompensiert und daher klinisch nicht manifest werden. Die Einschränkungen in der Aussagekraft der beiden bildgebenden Untersuchungsmethoden zeigten sich in dieser Studie vor allem an den unterschiedlichen Häufigkeiten der Schweregradeinteilungen an den beiden Untersuchungstagen mittels Sonographie oder Röntgen. So konnten in dieser Studie die durch A.pp. verursachten Sequester und Pleuraergüsse in der sonographischen Untersuchung mit hoher Sicherheit erkannt werden, während sie bei der Röntgenbildauswertung nur selten diagnostiziert wurden. Grundsätzlich war zu beobachten, dass sich durch Röntgen und Sonographie jeweils unterschiedliche Lungengewebsveränderungen besser darstellen ließen. Pleuraveränderungen und Lungengewebseinschmelzungen an der Lungenoberfläche waren sonographisch gut diagnostizierbar, während tiefer gelegene Gewebsverdichtungen sich röntgenologisch besser darstellen ließen. In der Gesamtbeurteilung erweist sich die sonographische Untersuchung im Vergleich zur klinischen und röntgenologischen Lungenuntersuchung zur Beurteilung des Lungenzustandes als am besten geeignet. Eine beim Kalb ermittelte geringfügig bessere Sensitivität (85,5 %) und Spezifität (98,7 %) der Lungensonographie im Vergleich mit der röntgenologischen Lungenuntersuchung (Sensitivität: 76,8 %;
Spezifität: 90,7 %) entspricht dem Ergebnis dieser Studie (Schneider, 1995).
Für die Beurteilung des Lungenzustandes hätte auch eine histologische Untersuchung des Lungengewebes durchgeführt werden können, da die histologische Untersuchung als Goldstandard für den Nachweis einer Lungenschädigung angesehen werden kann. Am lebenden Tier kommt dafür nur die ultraschallgestützte Bioptatentnahme in Betracht. Da es sich dabei um ein invasives Verfahren handelt, kann jedoch ein direkter Einfluss auf den Krankheitsverlauf nicht ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund wurde in dieser Studie auf eine Bioptatentnahme und die anschließende histologische Untersuchung des
Lungengewebes verzichtet. Ein weiterer Untersuchungszeitpunkt zwischen dem 4.
und dem 20. Tag p. inf. hätte dazu dienen können, die Übergangsformen zwischen der akuten und chronischen Entzündung genauer zu definieren und Umbau- und Reparationsprozesse im Lungengewebe zu charakterisieren. Für die Praxis ist ein zusätzlicher Informationsgewinn durch weitere Untersuchungszeitpunkte allerdings fraglich, zumal die zu verschiedenen Zeitpunkten gefundenen Lungenveränderungen mit ihren jeweiligen histologischen Entsprechungen für die A.pp.-Infektion hinreichend bekannt und beschrieben sind (Liggett et al., 1987).
Unter Praxisbedingungen stehen die sonographisch erhobenen Befunde für die Interpretation unmittelbar zur Verfügung, so dass sofort eine Prognose gestellt und eine Therapie eingeleitet werden kann (Walther, 2006; Sobotka, 1999).
Demgegenüber sind der apparative und zeitliche Aufwand beim Röntgen groß, zumal Aufnahmen in mindestens zwei Ebenen angefertigt werden müssen, um eine genaue Befundzuordnung zu ermöglichen (Schneider, 1995; Tobin, 2004; Suter und Lord, 1984). Daher kommt diese Studie zu dem Schluss, dass auch beim Schwein die sonographische Untersuchung der Lunge eine unter Praxisbedingungen mit gutem Ergebnis einsetzbare Methode bei der Diagnostik von Atemwegsinfektionen ist und eine sinnvolle Ergänzung zur klinischen Untersuchung darstellt. Wie auch bei Walther (2006) konnte die Röntgenuntersuchung als „Goldstandard“ für die Diagnostik des Ausmaßes der pathologischen Lungenveränderungen am lebenden Tier nicht bestätigt werden.
Acknowledgement
This research was supported by the Development Association for Biotechnology Research (FBF) and the German Ministry of Education and Research, BMBF (FUGATO, IRAS* FKZ 0313389A-E).
IRAS-Mitglieder
*IRAS members are University of Veterinary Medicine Hannover, Hannover Medical School, Helmholtz Centre for Infection Research Braunschweig, Max Planck Institute
for Molecular Genetics, Otto-von-Guericke University Magdeburg, IVD GmbH Hannover, LIONEX GmbH Braunschweig, Atlas GmbH Berlin and the contributing scientists (in alphabetical order) Benga L., Bloecker H., Danilowicz E., Drungowski M., Gerlach GF., Herwig R., Hoeltig D., Kahlisch D., Leeb T., Martinez R., Naim H., Pabst R., Probst I., Radelof U., Rehm T., Rothkoetter HJ., Singh M., Spalleck R., Stanke F., Strutzberg-Minder K., Thies K., Tuemmler B., Valentin-Weigand P., Wagner F., Waldmann KH.
Literatur
Althaus OP (2004): Sonographie der Lunge: eine Hilfe zur Früherkennung der Rhodococcus equi-Pneumonie beim Fohlen. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Baltes N, Topitak W, Gerlach GF, Hennig-Pauka I, Hoffmann-Moujahid A, Ganter M, Rothkotter HJ (2001): Actinobacillus pleuropneumoniae iron transport and urease activity: effects on bacterial virulence and host immune response. Infect Immun 69:
472–478.
Baltes N, Hennig-Pauka I, Jacobsen I, Gruber AD, Gerlach GF (2003a): Identification of dimethyl sulfoxide reductase in Actinobacillus pleuronpneumoniae and its role in infection. Infect Immun 71: 6784–6792.
Baltes N, Tonpitak W, Hennig-Pauka I, Gruber AD, Gerlach GF (2003b):
Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 7 siderophore receptor FhuA is not required for virulence. FEMS Microbiol Lett 220: 41–48.
Beisl J (1994): Untersuchungen über die Verwendbarkeit der Sonographie beim Schwein. Dissertation, Tierärztliche Fakultät der Ludwig-Maximillian-Universität, München, Deutschland.
Bertram TA (1985): Quantitative morphology of peracute pulmonary lesions in swine induced by Haemophilus pleuropneumoniae. Vet Pathol 22: 598–609.
Borowy N (2005): Ist das Schwein gesund, freut sich der Verbraucher. Leibnitz Nordost 1: 9–10.
Braun U, Estermann U, Flückinger M, Sydler T, Pospischil A (2000): Ultrasound- guided percutaneus lung biopsy in sheep. Vet Rec 146: 525–528.
Douglas SW, Herrtage ME, Williamson HD (eds.) (1991): Grundlagen der Röntgenologie in der Veterinärmedizin. Parey-Verlag, 2. Aufl. Berlin-Hamburg.
Dudziak D (1995): Klinische Verlaufskontrolle einer oralen Chlortetrazyklin- behandlung bei lungenkranken Schweinen mittels Röntgendiagnostik und Pulsoxymetrie. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Farrow CS (1981a): Equine Thoracic Radiology. J Am Vet Med Assoc 179: 611–615.
Farrow CS (1981b): Radiography of the equine thorax: anatomy and technic. Vet Radiol 22: 62–68.
Frey H, Hetzel G, Greis C, Dietrich CF (2006): Grundlagen. In: Dietrich CF (ed.) Ultraschall-Kurs. Deutscher Ärzte-Verlag, 5. Aufl., Köln.
Führing D (1995): Wirksamkeitsprüfung von Amoxicillin an Pneumoniekranken Schweinen unter Verwendung der Pulsoxymetrie. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Gierke K von (1997): Klinische Diagnostik von Lungenerkrankungen beim Schwein mit besonderer Berücksichtigung der Röntgenuntersuchung im Vergleich mit pathologisch-anatomischen Befunden. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Hannan PC, Bhogal BS, Fish JP (1982): Tylosin tartrate and tiamutilin effects on experimental piglet pneumonia induced with pig lung homogenate containing mycoplasmas, bacteria and viruses. Res Vet Sci 33: 76–88.
Heinritzi K, Beisl J (1995): Untersuchungen zur Verwendbarkeit der Sonographie beim Schwein. Dtsch tierärztl Wschr 102: 4–15.
Heinritzi K, Steinhausen G (2000): Ultraschalldiagnosen der Lunge – Möglichkeiten und Grenzen Bekämpfung bakterieller Infektionen – eine ständige Aufgabe der gesundheitlichen Verbraucherschutzes. In: Tagungsbericht BgVV Fachbereich bakterielle Tierseuchen und Bekämpfung von Zoonosen Bundesgesundheitsbl – Gesundheitsforsch – Gesundheitsschutz 10: 804–815.
Hennig-Pauka I (2006): Respiratory disease markers in porcine bronchoalveolar lavage fluid. Habilitationsschrift, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Hoy S, Mehlhorn G, Eulenberger KH, Erwerth W, Johannsen U, Dorn W, Hörügel K (1985a): Zusammenhang zwischen entzündlichen Lungenveränderungen und der Lebendmasseentwicklung beim Schwein. Monatsh Vet Med 40: 579–584.
Hoy S, Mehlhorn G, Eulenberger KH, Erwerth W, Johannsen U, Dorn W, Hörügel K (1985b): Zum Einfluss entzündlicher Lungenveränderungen auf ausgewählte Parameter der Schlachtleistung beim Schwein. Monatsh Vet Med 40: 584–587.
Jacobsen I, Hennig-Pauka I, Baltes N, Trost M, Gerlach GF (2005): Enzymes involved in anaerobic respiration appear to play a role in Actinobacillus pleuropneumoniae virulence. Infect Immun 73: 226–234.
Jacobsen MJ, Nielsen JP, Nielsen R (1996): Comparison of virulence of different Actinobacillus pleuropneumoniae serotypes and biotypes using an aerosol infection model. Vet Microbiol 49: 159–168.
Klein C (1999): Sonographie der Lunge und Analyse der Atmungsmechanik mittels Impuls-Oszilloresistometrie beim lungengesunden und pneumoniekranken Ferkel und Läuferschwein. Dissertation, Veterinärmedizinische Fakultät, Leipzig, Deutschland.
Klein S (1996): Entnahme und Untersuchung von Lungenbioptaten bronchopneumoniekranker Kälber. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Liggett, AD, Harrison LR, Farrell RL (1987): Sequential study of lesion development in experimental haemophilus pleuropneumonia. Vet Sci 42: 204–212.
Maas A (2006): DIVA vaccine development against Actinobacillus pleuropneumoniae infection. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Maxson AD, Wachira TM, Zeyhle EE, Fine A, Mwangi TW, Smith G (1996): The use of ultrasound to study the prevalence of hydatid cysts in the right lung and liver of sheep and goats in Turkana, Kenya. Int J Parasitol 26 (11): 1335–1338.
Mickwitz G, Feider U (1972): Auskultation der Lunge beim Schwein. Dtsch tierärztl Wschr 79: 231–253.
Mill J, Prange H (1968): Das Röntgenbild, ein diagnostisches Hilfsmittel bei Erkrankungen im Bereich des Brustraums und seine Bedeutung in der Großtierklinik.
Monatsh Vet Med 23 (10): 382–389.
Noyes EP, Feeney D, Pijoan C (1988): A prospective radiographic study of swine pneumonia. In: Proceedings-International-Pig- Veterinary-Society-10th-Congress, Rio-de-Janeiro, 68.
Owens JM (1989): Röntgenbildinterpretation für den Kleintierpraktiker. Enke Verlag, Stuttgart.
Reef VB, Boy MG, Reid CF, Elser A (1991): Comparison between diagnostic ultrasonography and radiography in evaluation of horses and cattle with thoracic disease: 56 cases (1984–1985). JAVMA 198: 2112–2117.
Rehm T, Benga L, Danilowicz E, Drungowski M, Hoeltig D, Kahlisch D, Oehlmann W, Probst I, Gerlach GF (2008): Funktionelle Genomanalyse zur Resistenz gegen Atemwegsinfektionen am Beispiel der Actinobacillus-Pleuropneumonie des Schweines. Dtsch tierärztl Wschr 115: 260–264.
Reichle JK, Wisner ER (2000): Non-cardiac thoracic ultrasound in 75 feline and canine patients. Vet Radiol Ultrasound 41: 154–162.
Reinhold P, Rabeling B, Günther H, Schimmel D (2002): Comparative evaluation of ultrasonography and lung function testing with the clinical signs and pathology of calves inoculated experimentally with Pasteurella multocida. Vet Rec 150: 109–114.
Schneider B (1995): Vergleichende sonographische und radiologische Untersuchungen bei Lungenerkrankungen des Kalbes. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Schulze W, Schröder I, Arbeiter K (1963): Die Atemfrequenz beim Schwein. Dtsch tierärztl Wschr 22: 620–624.
Silverman S, Suter PF (1975): Influence of inspiration and expiration on canine thoracic radiography. JAVMA 166: 502–510.
Sobotka R (1999): Vergleich der Auskultations-, Ultrasonographie und Sektionsbefunde bei Kälbern mit Bronchopneumonie. Dissertation, Tierärztliche Fakultät der Ludwig-Maximillian-Universität, München, Deutschland.
Spencer CP, Ackerman N, Burt JK (1981): The canine lateral thoracic radiograph.
Vet Radiol 22: 262–266.
Steinhausen G, Darbes J, Platz S, Hermann W, Heinritzi K (1997): Ultraschall- Untersuchung der Lunge I. Diagnostische Möglichkeiten und Grenzen II. Ultraschall- gestützte Lungenbiopsie und ihre Auswirkungen. In: Bericht des 22. Kongresses der DVG e.V, .8.–11. April 1997, Gießen, 312–317.
Straw BE, Wilson MR (1985): Diagnosis of swine disease. Pig World, Inc., South St.
Paul, Minnesota.
Suter PF, Lord PF (1984): Thoracic radiography, Westswil: Suter Verlag.
Tobin E (2004): Thoracic radiology Part 1: The respiratory system, pleural space and mediastinum. Vet J 57: 598–604.
Tonpitak W, Baltes N, Hennig-Pauka I, Gerlach GF (2002): Construction of an Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 2 prototype live negative-marker vaccine.
Infect Immun 70: 7120–7125.
Walther M (2006): Diagnostik von Lungenabszessen beim Fohlen: Vergleich von sonographischen und röntgenologischen Befunden. Dissertation, Tierärztliche Hochschule, Hannover, Deutschland.
Weiss E, Rudolph R (1999): Atmungsorgane. In: Dahme E, Weiss E (eds.): Grundriss der speziellen pathologischen Anatomie der Haustiere. Enke-Verlag, 5. Aufl., Stuttgart.
Zimmermann W, Plonait H (2001): Erkrankungen des Atmungsapparates. In:
Waldmann KH, Wendt M (eds.): Lehrbuch der Schweinekrankheiten. Parey-Verlag, 3. Aufl., Berlin.
Tabellen und Abbildungen Tabelle 1: Versuchsferkelübersicht Rasse
Gesamt
Sektion Tag
4 p.inf. Sektion Tag 20 p.inf.
Vorzeitige Euthanasie / aus dem Versuch genommen
Hampshire 17 10 6 1
Piétrain 10 4 6 0
Deutsche
Landrasse 35 5 20 10
Kreuzung
DL x LW 7 0 5 2
69 19 37 13
DL:Deutsche Landrasse, LW: Large White
Tabelle 2: Scorebefundbewertung und –berechnung Scorewerte zugeordnet zum Erkrankungsschweregrad
nicht erkrankt ggr. erkrankt mgr. erkrankt hgr. erkrankt
Sonographie 0 - 6 7 - 66 67 - 126 > 126
Röntgen 0 – 4 5 – 15 16 – 26 > 26
Klinik
(Tag 4 / Tag 20) 0 – 0,7 / 0 - 2 0,71 – 7,13 / 2,01 – 34,7 7,14 – 13,56 / 34,71 – 67,3 >13,56 / >67,3
Sektion 0 < 5 5,1 - 10 > 10
Tabelle 3: Zuordnung der Scorewerte zu Erkrankungsschweregraden
Abbildung 1: Bereichseinteilungen der Lunge zur Befundbewertung in der röntgenologischen (A) und sonographischen (B) Untersuchung. Die Einteilung erfolgt im Röntgen in acht verschiedene nummerierte Bereiche, bei der Sonographie in zehn verschiedene nummerierte Bereiche sowie in 31 Intercostalraumbereiche (IC) je Seite.
Tabelle 4: Rang-Korrelationen zwischen sonographischer, röntgenologischer und klinischer Untersuchung und den Sektionsbefunden an Tag 4 und Tag 20 p.inf.
Rang-Korrelation zwischen
Spearman Rang- Korrelationskoeffizient
( r )
p-Wert
Röntgen und Ultraschall Tag 4 p.inf. 0.858 <0.0001 Röntgen und klinischer Untersuchung Tag 4 p.inf. 0.695 <0.0001 Ultraschall und klinischer Untersuchung Tag 4 p.inf. 0.770 <0.0001 Ultraschall Tag 4 p.inf. und Sektion 0.504 <0.0001
Röntgen Tag 4 p.inf. und Sektion 0.560 <0.0001
Klinische Untersuchung und Sektion Tag 4 p.inf. 0.646 <0.0001 Röntgen und Ultraschall Tag 20 p.inf. 0.734 <0.0001 Röntgen und klinischer Untersuchung Tag 20 p.inf. 0.833 <0.0001 Ultraschall und klinischer Untersuchung Tag 20 p.inf. 0.746 <0.0001 Ultraschall Tag 20 p.inf. und Sektion 0.629 <0.0001
Röntgen Tag 20 p.inf. und Sektion 0.727 <0.0001
Klinische Untersuchung und Sektion Tag 20 p.inf. 0.738 <0.0001
Abbildung 2: Untersuchungsbefunde an Tag 4 p.inf.: Sonographie (A) mit Kometenschweifartefakten (a) hervorgerufen durch Pleuritis, anechogenem App- Sequester (b), echogenem Grundmuster (c) durch Pneumonie und dazugehörige Röntgenaufnahmen: dorsoventral (B); laterolateral (C) sowie die entsprechenden pathomorphologischen Befunde während der Sektion: App-Sequester (D) und Verwachsung von Pleura parietalis und visceralis (E)
Abbildung 3: Untersuchungsbefunde an Tag 20 p. inf.: Sonographie (A) mit Unterbrechung des pleuralen Reflexbandes, einem leberähnlichen echogenem Grundmuster (a), Bronchoaerogramm (b), Bronchofluidogramm (c) und die dazugehörigen Röntgenaufnahmen: dorsoventral (B); laterolateral (C) sowie die entsprechenden pathomorphologischen Befunde während der Sektion: veränderter Lungenflügen (D) mit A.pp.-Sequester (d) und angeschnittener A.pp.-Sequester (E)
Tabelle 5: Einteilung der Sonographie- und Röntgenbefunde an Tag 4 p.inf.
Röntgen Tag 4 p.inf. (Anzahl der Tiere) Sonographie
Tag 4 p.inf.
(Anzahl der Tiere)
nicht erkrankt ggr. erkrankt mgr. erkrankt hgr. erkrankt Summe
nicht erkrankt 17 (33,3 %)
0 0 0 17
(33,3%)
ggr. erkrankt 8 (15,7 %)
13 (25,5 %)
2 (3,9 %)
1 (2,0 %)
24 (47,1 %)
mgr. erkrankt 1 (2,0 %)
4 (7,8 %)
4 (7,8 %)
1 (2,0 %)
10 (19,6 %)
hgr. erkrankt 0 0 0 0 0
Summe 26 (51,0 %)
17 (33,3 %)
6 (11,7 %)
2 (4,0 %)
51 (100,0 %)
Tabelle 6: Einteilung der Sonographie- und Röntgenbefunde an Tag 20 p.inf.
Röntgen Tag 20 p.inf. (Anzahl der Tiere) Sonographie
Tag 20 p.inf.
(Anzahl der Tiere)
nicht erkrankt ggr. erkrankt mgr. erkrankt hgr. erkrankt Summe
nicht erkrankt 7 (18,9 %)
0 0 0 7
(18,9 %) ggr. erkrankt 8
(21,7 %)
4 (10,8 %)
5 (13,5 %)
1 (2,7 %)
18 (48,7 %)
mgr. erkrankt 0 5 (13,5 %)
4 (10,8 %)
0 9
(24,3 %)
hgr. erkrankt 0 1 (2,7 %)
1 (2,7 %)
1 (2,7 %)
3 (8,1 %)
Abbildung 4: Röntgen- und Sonographiebefunde der Untersuchungstage 4 und 20 p.inf. sowie Sektionsbefunde. Die Boxen stellen die 50% zwischen dem 25%
und dem 75% Quartil dar, der Median wird durch die Linie innerhalb der Box angezeigt. Die abschließenden Querstriche repräsentieren die Maximal- und Minimalwert. Oberhalb der Boxen geben die Zahlen die Anzahl der Tiere an, für die dieser Score erhoben wurde.
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00
oberes Quartil (75%) 4,50 10,12 11 16 48,3 77 8,7 Maximum 17,36 97,36 29 38 116 185 27,1
Minimum 0,18 0,91 0 0 0 0 0
unteres Quartil (25%) 0,83 3,07 0 2 2 9 0
Median 2,09 6,57 4 8 19 23 4,1
klinischer Score Tag 04
klinischer Score Tag 20
Röntgen- score Tag 04
Röntgen- score Tag 20
Sonographie- score Tag 04
Sonographie- score Tag 20
Sektions- score 54 51 51 41
37
37
52
A novel Respiratory Health Score (RHS) supports a role of acute lung damage and pig breed in the course of an
Actinobacillus pleuropneumoniae infection
Doris Hoeltig, Isabel Hennig-Pauka, Kerstin Thies, Thomas Rehm, Martin Beyerbach, Gerald-F. Gerlach, Karl-Heinz Waldmann, and the members of the FUGATO-
consortium IRAS
BMC Veterinary Research: 2009, 5:14
A novel Respiratory Health Score (RHS) supports a role of acute lung damage and pig breed in the course of an
Actinobacillus pleuropneumoniae infection
Doris Hoeltig1, Isabel Hennig-Pauka1, Kerstin Thies1, Thomas Rehm2, Martin Beyerbach3, Katrin Strutzberg-Minder4, Gerald-F. Gerlach2§*, Karl-Heinz Waldmann1*, and the members of the FUGATO-consortium IRAS**
1Clinic of Swine and Small Ruminants, Forensic Medicine and Ambulatory Service, University of Veterinary Medicine Hannover, Bischofsholer Damm 15, 30173 Hannover, Germany
2Institute for Microbiology, Department of Infectious Diseases, University of Veterinary Medicine Hannover, Bischofsholer Damm 15, 30173 Hannover, Germany
3Department of Biometry, Epidemiology and Information Processing, University of Veterinary Medicine Hannover, Bünteweg 2, 30559 Hannover, Germany
4IVD GmbH, Heisterbergallee 12, 30435 Hannover, Germany
* GFG and KHW contributed equally to this work.
** IRAS members are: University of Veterinary Medicine Hannover, Hannover Medical School, Helmholtz Centre for Infection Research Braunschweig, Max Planck Institute for Molecular Genetics, Otto-von-Guericke University Magdeburg, IVD GmbH Hannover, LIONEX GmbH Braunschweig, RZPD GmbH Berlin, and the contributing scientists (in alphabetical order) Benga L, Blöcker H, Danilowicz E, Drungowski M, Gerlach GF, Herwig R, Höltig D, Kahlisch D, Leeb T, Martinez R, Naim HY, Pabst R, Probst I, Radelof U, Rehm T, Rothkötter HJ, Singh M, Spallek R, Stanke F, Strutzberg-Minder K, Thies K, Tümmler B, Valentin-Weigand P, Wagner F, Waldmann KH.
§Corresponding author
Email addresses:
DH: doris.hoeltig@tiho-hannover.de IHP: isabel.hennig@tiho-hannover.de KT: kerstin.thies@tiho-hannover.de TR: threhm@t-online.de
MB: martin.beyerbach@tiho-hannover.de KSM: strutzberg@ivd-gmbh.de
GFG: gfgerlach@gmx.de
KHW: karl-heinz.waldmann@tiho-hannover.de
Abstract Background
Bacterial lung infections are a major cause of economic losses in the pig industry;
they are responsible for approximately 50 % of the antibiotics used in pigs and, therefore, also present an increasing concern to consumer protection agencies. In response to this changing market we investigated the feasibility of an old approach aimed at the breeding selection of more resistant pigs. As a first step in this direction we applied a new respiratory health score system to study the susceptibility of four different pig breeding lines (German Landrace, Pietrain, Hampshire, Large White) towards the respiratory tract pathogen Actinobacillus (A.) pleuropneumoniae.
Results
A controlled experimental aerosol infection with an A. pleuropneumoniae serotype 7 isolate was performed using 106 weaning pigs of defined breeding lines from the breeds German Landrace, Piétrain, Hamphire, and Large White. Pigs were clinically assessed on days 4 and 20 post infection following a novel scoring system, the Respiratory Health Score (RHS), which combines clinical, sonographic and radiographic examination results. The ranking on day 4 was significantly correlated with the ranking based on the pathomorphological Lung Lesion Score (LLS;
