Coxiella burnetii - Diagnostik im Milchviehbestand Markus Freick Zettlitz Limbach, 27.01.2016

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Agenda Vorstellung des Betriebes Literatur – Coxiella burnetii beim Milchrind Einstiegsdiagnostik Ergebnisse bei Kühen, Kälbern, Färsen/Jungkühen und Mitarbeitern Schlussfolgerungen für Diagnostik Impfung 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

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 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb - Jungrinderaufzucht Abb.: Google Earth 4 km Luftlinie von MVA entfernt 4 km 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb - Jungrinderaufzucht Abb.: Google Earth 2015 Durchschnittbestand: 375 weibliche Kälber 432 Färsen bis 11. Lebensmonat Kälberverluste: 3,5 % Mitarbeiter: 2,5 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella burnetii beim Milchrind - Literatur Aborte Totgeburten/lebensschwache Kälber Nachgeburtsverhaltung Metritis/Endometritis Verringerte Konzeptionsrate Embryonaler/fetaler Fruchttod 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Betrieb – Aborte % 2015 Inzidenz beim Rind: 2-5% (Ahlers und Grunert, 1997) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Mittel 2015: Färsen 10,1 %; Kühe 4,2 % Betrieb – Totgeburten Mittel 2015: Färsen 10,1 %; Kühe 4,2 % Ziel: Färsen <10 %, Kühe <5 % 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb – Retentio/Metritis % Ziel: Färsen <5 %, Kühe <10 % % Inzidenz: ≤40 % (Walsh et al., 2011) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb – Fruchtbarkeit Kennzahl 2013 2014 2015 EKA (Monate) 26,1 24,8 23,7 ZKZ (d) 414 404 388 BI (Färsen/Kühe) 1,7/3,2 1,8/3,2 1,5/3,1 BNR (%) 56 75 72 PR (%) 17 20 23 LKV Sachsen 2014: ZKZ 410 Tage; EKA 26 Monate aktueller Anteil tragender Kühe im Bestand: 57,8 % 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella burnetii beim Milchrind - Literatur subklinische Mastitis (Barlow et al., 2008) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Betrieb – Zellzahl MLP x1000/ml LKV Sachsen 2014: 209.000/ml 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb – Zellzahl Jungkühe Abb.: Herde, dsp agrosoft 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Betrieb – Zellzahl Kühe ab 3. Laktation Abb.: Herde, dsp agrosoft 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik - Motivation Meldepflicht Wiederkäuerhaltungs-Hygieneempfehlungen des BMEL Zoonose (YOPIS) Effekte auf Leistung und Fruchtbarkeit beim Rind (?) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

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) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

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) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Einstieg in die Diagnostik 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 Umgebungsproben: Staub Anlage II Ort PCR Band 1 neg Band 3 Band 5 Band 7 Band 9 Band 6 Band 8 Band 10 Impfstrecke Coxiella-Diagnostik Milchvieh

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 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Diagnostik in der MVA Methau Coxiella burnetii Kühe Kälber Jung- kühe Mit-arbeiter 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kühe - Beprobung Trockenstellen: Serum (n=35) Abkalbung: Serum, Vaginaltupfer (n=35) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Vaginaltupfer - Cytobrush 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 22

Coxiella-Diagnostik Milchvieh ELISA und PCR Antikörpernachweis: Idexx Q Fever Ab Test, Phase I/II-ELISA LUA Sachsen, Chemnitz Sensitivität: 97,5 %, Spezifität 100 % PCR (Nachweis des Erregergenoms): Real time-PCR (Klee et al., 2006) LUA Sachsen, Leipzig Detektionslimit: 10 Genomäquivalente 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 23

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kühe - Ergebnisse Serologie * PCR Vaginaltupfer: 42,9% positiv (Abkalbung) * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05); Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kühe - Ergebnisse Korrelationen Score Trockenstellen Score Abkalbung PCR Vaginaltupfer Abkalbung Alter (Monate) Zwischentragezeit Tage nach letzter Kalbung Trockenstehdauer signifikant: PCR Vaginaltupfer/Trockenstehdauer rs=-0,413; p=0,014 (Spearmans Rangkorrelationskoeffizient) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kühe - Literatur Coxiella burnetii kommt weltweit in Rinderbeständen vor, häufig asymptomatisch (Ortega-Mora, 2012) hohe Seroprävalenz: Herdenebene 38-72 % Tierebene 15-20 % (Guatteo et al., 2011) sinkende Antikörperspiegel nach der Kalbung (Kolostrumbildung, Immunsuppression) (Garcia-Ispierto et al., 2011) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 26

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kälber - Beprobung Tag der Geburt, präkolostral: Serum und EDTA-Blut Serumproben in 14-tägigem Abstand (n=12) 131. LT 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kälber - Ergebnisse PCR Blut: alle negativ Antikörper im Serum: präkolostral negativ 58 % Serokonversion nach Kolostrumaufnahme Abfall des Anteils seropositiver Kälber und des Antikörper-Scores alle Kälber seronegativ ab 103. LT 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Kälber - Literatur maternale Antikörper bis 6. Lebensmonat (n=14) (Tutusaus et al., 2015) Kälber (n=45) präkolostral negativ trotz PCR-positiver Kotyledonen (Tutusaus et al., 2013) diaplazentare Übertragung des Erregers auf das Kalb möglich?, Immuntoleranz? (Garcia-Ispierto et al., 2014) Risiko perinataler Kälberverluste in Herden mit hohen Antikörpergehalten in der Tankmilch zweifach erhöht (Nielsen et al., 2011) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 29

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 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Färsen/Jungkühe - Beprobung 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 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 31

Färsen/Jungkühe - Ergebnisse * * ǂ * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05) ǂ - tendenzieller Unterschied zu Abkalbung bzw. 21 d p.p. (p≤0,1) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest 32

Färsen/Jungkühe - Ergebnisse * * * * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest

Färsen/Jungkühe - Ergebnisse ǂ * * - signifikanter Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,05) ǂ - tendenzieller Unterschied zu jeweils vorherigem Probenahmezeitpunkt (p≤0,1) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest

Färsen/Jungkühe - Ergebnisse 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 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

keine Serokonversion (n=29) puerperale Ausscheidung Färsen/Jungkühe - Ergebnisse   Serologie bis Tag 42 p.p. Parameter keine Serokonversion (n=29) Serokonversion (n=41) p-Wert 100-Tage-Leistung Mkg (MW±SD) 3323,9±515,5 3166,9±498,2 0,150 Fett kg (MW±SD) 134,6±22,1 124,5±22,2 0,010 Eiweiß kg (MW±SD) 109,2±14,6 104,0±15,8 0,055 Hochrechnung 305 Tage 9552,7±1496,0 9058,0±1569,5 0,217 387,2±60,6 363,6±56,6 0,048 343,9±43,3 311,6±48,1 0,070 Serokonversion bis Tag 42 p.p./ keine Serokonversion bis Tag 42 p.p. Puerperale Ausscheidung/ keine puerperale Ausscheidung Wilcoxon-Mann-Whitney-Test   puerperale Ausscheidung Parameter ja (n=20) nein (n=49) p-Wert 100-Tage-Leistung Mkg (MW±SD) 3113,1±499,3 3268,2±507,1 0,308 Fett kg (MW±SD) 119,7±15,6 131,1±22,9 0,041 Eiweiß kg (MW±SD) 102,5±14,5 106,9±15,1 0,272 Hochrechnung 305 Tage 8890,1±1569,9 9394,6±1540,4 0,302 349,9±46,0 381,3±61,1 0,048 307,8±45,4 322,8±47,0 0,217 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Milchfettmenge Milchfett (kg) = Milchleistung (kg) x Fettgehalt (%) ICAR-Guidelines, 2014 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Milchfettmenge Engelhardt und Breves, 2005 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Färsen/Jungkühe - Literatur Färsen: wenig über Seroprävalenz und Serokonversion bekannt (Garcia-Ispierto et al., 2014) Risiko der Serokonversion bei Färsen höher bei Zugang zu Gewässern und geringer bei Stallhaltung (Czaplicki et al., 2012) Jungkühe: Serokonversion meist bis 90. Laktationstag (Nogareda et al., 2012) gewisser Anteil der Herde bleibt seronegativ (Ursache unbekannt) (Nogareda et al., 2012) intermittierende Erregerausscheidung über Vaginalsekret, Milch, Kot (Guatteo et al., 2007; Garcia-Ispierto et al., 2013) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 39

Fruchtbarkeit - Literatur Gelbkörper nach Abkalbung Güstzeit Garcia-Ispierto et al., 2013 Vergleich seropositive/seronegative Kühe Vergleich puerperale Ausscheidung ja/nein seropositive Kühe: verminderte PAG- und erhöhte Cortisolkonzentrationen während bestimmter Trächtigkeitsphasen (Garcia-Ispierto et al., 2010) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 40

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

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 42

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Zoonose - Literatur Hauswiederkäuer als Hauptreservoir von Coxiella burnetii humane Q-Fieber-Ausbrüche am häufigsten von Schafen und Ziegen ausgehend (Delsing und Kullberg, 2008), nur selten vom Rind (Hellenbrand et al., 2001) nur in 6/40 humanen Q-Fieber-Ausbrüchen in D (1944-1999) werden Rinder als Quelle vermutet (Hellenbrand et al., 2001) Risikofaktoren für positive Serologie: tierärztliche Tätigkeit am Rind, Geburtshilfe, Rinderzucht, Kontakt mit Abprodukten vom Rind (Bernard et al., 2012; Whitney et al., 2013) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 43

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Coxiella - Genotypen Frangoulidis et al., 2014 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Diagnostik - Schlussfolgerungen als Einstieg: Abortblutproben (indirekter Erregernachweis), Tankmilchproben (direkter und indirekter Erregernachweis) und Staubproben (direkter Erregernachweis) geeignet 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) Bsp.: geschätzte Seroprävalenz 30%, Bestandsgröße 80-2000 Kühe, Sicherheit 95%  9 Blutproben zukünftig: phasenspezifische Serologie (?) (Böttcher et al., 2013) 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Coxiella-Diagnostik Milchvieh Impfung zugelassener Impfstoff für Ziegen und Rinder (Coxevac, CEVA Tiergesundheit GmbH): inaktivierter Phase I-Impfstoff (www.vetidata.de) Verhinderung der Erregerausscheidung zur Kalbung nach Impfung nicht infizierter Rinder (Färsen) (Guatteo et al., 2008) Reduzierung der Erregerausscheidung bei bereits infizierten Tieren (Arricau-Bouvery et al., 2005) Verminderung des Anteils ausscheidender Tiere in der Herde und der ausgeschiedenen Erregerzahl je Ausscheider (Taurel et al., 2014) Reduktion der Abortrate (Arricau-Bouvery et al., 2005) Steigerung der Trächtigkeitswahrscheinlichkeit (López-Helguera et al., 2013) Verbesserung der Herdenfruchtbarkeit: Herdeneffekte ? Impfeffekte – spezifisch oder unspezifisch ? 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh

Impfung - Nebenwirkungen Anstieg der Körpertemperatur schmerzhafte Schwellungen an der Injektionsstelle (30 %) Rückgang der Milchleistung für 7 Tage Schulze et al., 2016 27.01.2016 Coxiella-Diagnostik Milchvieh 47

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