Coxiella burnetii Serokonversion und Erregerausscheidung in einer sächsischen Milchviehherde Einfluss auf Leistung und Fruchtbarkeit Markus Freick, Andrea Konrath, Haimo Enbergs, Jörg Walraph, Roland Diller, Karin Eulenberger Jena, 31.08.2016

Betrieb - Jungrinderaufzucht Abb.: Google Earth 2015 Durchschnittbestand: 375 weibliche Kälber 432 Färsen bis 11. Lebensmonat Kälberverluste: 3,5 % Mitarbeiter: 2,5 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Betrieb - Milchviehanlage 2015 Durchschnittsbestand: 1748 Kühe, davon 1508 melkend 914 Färsen ab 11. Lebensmonat Leistung: 10.336 kg; 4,1 % Fett; 3,4 % Eiweiß Mitarbeiter: 39,5 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Coxiella-Diagnostik - Motivation Meldepflicht Wiederkäuerhaltungs-Hygieneempfehlungen des BMEL Zoonose (YOPIS) Effekte auf Leistung und Fruchtbarkeit beim Rind (?) 31.08.2016 Coxiella Milchrind

1. Probe (Abortzeitpunkt) Einstieg in die Diagnostik Abortproben Programm des Sächsischen Staatsministeriums für Soziales und der Sächsischen Tierseuchenkasse zur Abklärung von Aborten bei Pferden, Rindern, Schweinen, Schafen und Ziegen Serologie 1. Probe (Abortzeitpunkt) 2. Probe (nach 3 Wochen) n 58 34 % positiv 58,6 61,8 Score_positiv (MW) 4,3 4,2 abortierte Feten: 2015 1/44 PCR-positiv 0/43 PCR-positiv S/P (%) Bewertung  Score bis 30% - 30 bis 40% ? 1 40 bis 70% + 2 70 bis 100% ++ 3 100 bis 130% +++ 4 130 bis 160% ++++ 5 ab 160%  +++++ 6 Idexx Q Fever Ab Test, Phase I/II-ELISA (LUA Sachsen, Chemnitz) 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Einstieg in die Diagnostik Sammelmilchproben Gruppe/Futterband ELISA (S/P%) ELISA Interpretation PCR 6 122 ++ neg 3 112 5 116 7 97 + pos 9 140 10 176 A II 181 8 175 1 115 Mischkolostrum 279 +++ LSIVet™ Ruminant Q Fever Serum/Milk ELISA Kit (IVD GmbH, Hannover) Multiplex-PCR Chlamydia/Coxiella/Neospora (LUA Sachsen, Leipzig) 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Einstieg in die Diagnostik Umgebungsproben: Staub Anlage I Ort PCR Abkalbestall pos Kälberabteil Krankenstall Band 1 Band 3 neg Band 5 Band 7 Band 9 Band 6 Band 8 Band 10 Melkkarussell Milchhaus Anlage II Ort PCR Band 1 neg Band 3 Band 5 Band 7 Band 9 Band 6 Band 8 Band 10 Impfstrecke Coxiella Milchrind

Schlussfolgerung aus Einstiegsdiagnostik: endemisch infizierte Herde Einstieg in die Diagnostik Umgebungsproben: Staub Anlage Ort PCR Jungvieh Einzeliglu 1 neg Einzeliglu 2 pos Einzeliglu 3 Gruppeniglu 1 Gruppeniglu 2 Gruppeniglu 3 Laufstall 1 Laufstall 2 Laufstall 3 Schlussfolgerung aus Einstiegsdiagnostik: endemisch infizierte Herde 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Diagnostik in der MVA Methau Coxiella burnetii Kühe Kälber Jung- kühe Mit-arbeiter 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Färsen/Jungkühe - Beprobung Färsen 10. LM: Serum Färsen TU+: Serum Färsen 3 Wochen a.p.: Serum Abkalbung: Serum, Vaginaltupfer, Milch 21 d p.p.: Serum, Vaginaltupfer, Milch 42 d p.p.: Serum, Vaginaltupfer, Milch 100 d p.p.: Serum, Vaginaltupfer, Milch 150 d p.p.: Serum, Vaginaltupfer, Milch 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Färsen/Jungkühe – ELISA und PCR Serologie Idexx Q Fever Ab Test, Phase I/II-ELISA Sensitivität: 97,5 %, Spezifität 100 % S/P (%) Bewertung  Score bis 30% - 30 bis 40% ? 1 40 bis 70% + 2 70 bis 100% ++ 3 100 bis 130% +++ 4 130 bis 160% ++++ 5 ab 160%  +++++ 6 PCR (Target: IS 1111) Real time-PCR (Klee et al. 2006) Detektionslimit: 10 Genomäquivalente 31.08.2016 Coxiella Milchrind 11

Färsen/Jungkühe - Stichprobe Alter der Studientiere und Probenanzahl Zeitpunkt Alter in Tagen (MW ± SD) Serologie (n) PCR Vaginaltupfer (n) PCR Milch (n) Einstallung aus Jungrinderaufzucht 260±8 96 positive Trächtigkeitsuntersuchung 505±46 94 3 Wochen ante partum 692±40 87 Abkalbung 735±38 84 53 21 Tage post partum 756±38 82 40 41 42 Tage post partum 779±38 76 38 37 100 Tage post partum 837±38 72 34 150 Tage post partum 888±38 70 33 69 31.08.2016 Coxiella Milchrind 12

Anteil positiver Befunde zu den Probenahmezeitpunkten Färsen/Jungkühe - Ergebnisse Anteil positiver Befunde zu den Probenahmezeitpunkten * % * ǂ * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05) ǂ - tendenzieller Unterschied zu Abkalbung bzw. 21 d p.p. (p≤0,1) 31.08.2016 Coxiella Milchrind 13 McNemar-Test

Antikörperscores zu den Probenahmezeitpunkten Färsen/Jungkühe - Ergebnisse Antikörperscores zu den Probenahmezeitpunkten * * * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05) 31.08.2016 Coxiella Milchrind Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest

Färsen/Jungkühe - Ergebnisse Zeitpunkt der Serokonversion der puerperalen vaginalen Ausscheider (n=20) Serokonversion n (%) Abkalbung 2 (10) 21 Tage p.p. 9 (45) 42 Tage p.p. 6 (30) 100 Tage p.p. 1 (5) nicht nachgewiesen bis 150 Tage p.p. p.p. – post partum  Ausscheidung vor Serokonversion möglich 31.08.2016 Coxiella Milchrind 15

Coxiella burnetii – MLVA (14 Marker-Methode) Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München; PD Dr. Frangoulidis 7 DNA-Proben ausgewertet: mindestens 2 verschiedene Genotypen, C-Cluster Frangoulidis et al., 2014 31.08.2016 Coxiella Milchrind 16

Coxiella burnetii – Bedeutung für Fruchtbarkeit und Leistung beim Milchrind?

Coxiella burnetii – Bedeutung für Fruchtbarkeit und Leistung beim Milchrind? Serologie: bei seropositiven Kühen kann im postpartalen Zeitraum schneller wieder ein Gelbkörper nachgewiesen werden und die Wahrscheinlichkeit für eine Endometritis ist geringer Coxiella-Ausscheidung: bei puerperal ausscheidenden Kühen kann im postpartalen Zeitraum schneller wieder ein Gelbkörper nachgewiesen werden und die Güstzeit ist kürzer 27.01.2016

Färsen/Jungkühe - Klassifizierung Fruchtbarkeit Kalbeverlauf Anteil Totgeburten Anteil Retentio secundinarum Anteil Metritis Anteil Endometritis Anteil Gelbkörper am Tag 42 p.p. Rastzeit Güstzeit Anzahl Besamungen bis 150. d p.p. Anteil TU+ bis 100. d p.p. Anteil TU+ bis 150. d p.p. TU+ aus EB Milchleistung   Einsatzleistung Fett % Eiweiß % Laktose % Harnstoff 100-Tage-Leistung Fett kg Eiweiß kg Hochrechnung 305 Tage Eutergesundheit MLP 1 SCC MLP 3 MLP 5 Serokonversion bis Tag 42 p.p./ keine Serokonversion bis Tag 42 p.p. Serokonversion bis Tag 150 p.p./ keine Serokonversion bis Tag 150 p.p. Puerperale Ausscheidung/ keine puerperale Ausscheidung Milchausscheidung/ keine Milchausscheidung n=41 n=29 n=51 n=19 n=20 n=49 n=16 n=53 Fishers exakter Test; Wilcoxon-Mann-Whitney-Test 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Färsen/Jungkühe – Ergebnisse Leistung Auffällig niedrige p-Werte (p<0,05) nur für Milchfettmenge (100-Tage-Leistung und extrapolierte 305-Tage-Leistung) in zwei Klassen p=0,010 p=0,048 p=0,041 p=0,048 31.08.2016 Coxiella Milchrind

Färsen/Jungkühe – Ergebnisse Fruchtbarkeit Serokonversion p=0,705 p=0,345 Kaplan-Meier-Überlebenskurven; Logrank-Test 31.08.2016 Coxiella Milchrind 21

Färsen/Jungkühe – Ergebnisse Fruchtbarkeit Erregerausscheidung p=0,695 p=0,087 Kaplan-Meier-Überlebenskurven; Logrank-Test 31.08.2016 Coxiella Milchrind 22

Schwächen der Studie unizentrische Studie – Herdeneffekte Stichprobengröße – statistische Power Problematik der Definition „infiziertes Tier“ Serokonversion/Seronegativisierung Ausscheidungswege (Vaginalsekret, Milch, Kot) intermittierende Erregerausscheidung Mischphasen-ELISA – Informationsverlust (phasenspezifische Serologie) keine Berücksichtigung der zellulären Immunreaktion 31.08.2016 Coxiella Milchrind 23

Schlussfolgerungen Überprüfung eines aktiven Infektionsgeschehens in der Herde Beprobung von Färsen und Jungkühen Blutproben (hochtragende Färsen und Jungkühe zwischen 42-150. Tag p.p.), Vaginaltupfer (Abkalbung) Nutzung des Stichprobenschlüssels des FLI (Conraths et al., 2015) „Jungtierfenster“ Effekte auf Leistung und Fruchtbarkeit konfirmatorische Studien erforderlich möglicher Fokus: Euterinfektionen/Milchausscheider 31.08.2016 Coxiella Milchrind

AGRO-Agrarprodukte GmbH Methau 5. Oktober 2017 Herzlichen Dank! AGRO-Agrarprodukte GmbH Methau Gudrun Wingeyer Oliver Passarge Ilona Sieber Andrea Endtmann Sächsische TSK Dr. Karin Eulenberger LUA Sachsen Dr. Andrea Konrath Dr. Haimo Enbergs Dr. Jörg Walraph FLI Jena Dr. Roland Diller Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: mfreick@gmx.de Yvonne Frank

Mitarbeiter - Beprobung Freiwillige Blutprobenentnahme im Rahmen der betriebsärztlichen Untersuchung Teilnehmer: 25/42 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 27

Mitarbeiter - Ergebnisse Anonymisierte Ergebnisübersicht zur Coxiella-burnetii-Diagnostik Anzahl der untersuchten Personen: 25 Personen ohne Antikörper-Nachweis: 14 Personen mit Antikörper-Nachweis: 11 Probanden-Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Coxiella-burnetii- Ak Titer 1:80 1:40 1:20 negativ 1:10 IgG Phase I 1,1 1,8 1,3 1,4 IgG Phase II 69 50 21 26 27 IgA Phase I 2,3 IgM Phase II 1,9 1,2 größtenteils Titer nach einer durchgemachten Q-Fieber-Infektion Abklärung reaktiver Seren im ELISA im IFT grundsätzlich empfohlen (D. Frangoulidis, Bundeswehr-Institut für Mikrobiologie, pers. Mitteilung) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 28