Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 14.01.2017

Detection of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis infected cattle herds using environmental samples: a review

Umweltproben zur Paratuberkulosediagnostik in Rinderherden: eine Übersicht

Summary
Detection of cattle infected with Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP) is challenging, because most infected cattle do not consistently shed MAP and do not consistently produce MAP specific antibodies. However, environmental samples (ES) might be an inexpensive and easy method to identify MAP-infected herds. This review summarized scientific evidence from 25 source publications on methods for ES collection and laboratory processing, as well as the capacity of MAP antigen detection assays used in ES to detect MAP-infected cattle herds. In source publications, environmental manure sampling, sampling socks and dust sampling were used as sampling methods. Authors concluded that for environmental manure samples, it was important to focus sample collection on high cow-traffic areas and liquid manure storage areas. Straw content should be low and sample consistency relatively liquid. A total of 6 manure samples detected ~70% of infected herds. In addition, sampling socks were an easy and quick alternative to environmental manure samples, which are also collected in high cow-traffic areas. Though dust can be used to isolate MAP, dust samples are currently mainly used to investigate MAP transmission through aerosols rather than for diagnostic purposes. The ES were analyzed using culture or PCR methods. Although false positive results were generally believed to occur rarely, detection limits differed among protocols. Furthermore, probability of detecting MAP-infected herds increased with increasing numbers of environmental samples collected on a farm and increasing numbers of herd visits. Regardless, design of sampling schemes for various sampling purposes needs to be determined in future studies. In conclusion, ES were a useful tool to detect MAP in cattle herds.

Keywords
Paratuberculosis, environmental samples, dust, cattle, Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis

Zusammenfassung
Die Diagnostik von Paratuberkulose beim Rind gestaltet sich schwierig, da infizierte Rinder nicht ständig den Erreger ausscheiden und auch nicht ständig spezifische Antikörper produzieren. Umweltproben könnten eine billige und leicht anzuwendende Methode zur Auffindung von Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) infizierten Herden sein. Diese Übersichtsarbeit fasste Ergebnisse von 25 wissenschaftlichen Studien zusammen, die sich mit Probennahmemethoden, Laboranalyse und der Genauigkeit von Umweltproben zur Paratuberkuloseuntersuchung befassten. In den Studien wurden Umweltkotproben, Sockentupfer und Staubproben eingesetzt. Bei Umweltkotproben sollten Buchten und Treibwege beprobt, die von einer möglichst großen Anzahl an Tieren benutzt werden, sowie Proben von Güllegruben gezogen werden. Sechs Umweltkotproben können 70 % der infizierten Betriebe detektieren. Sockentupfer sind eine schnelle und leicht anzuwendende Alternative zu Umweltkotproben. Obwohl MAP in betroffenen Betrieben auch aus Staub isoliert werden kann, werden Staubproben vorwiegend zur Untersuchung von MAP-Übertragungswegen und nicht zur MAP-Diagnostik eingesetzt. Umweltproben werden mit Kultur- oder PCR-Methoden analysiert. Obwohl sich die Protokolle in ihrer Fähigkeit, infizierte Herden aufzufinden, unterscheiden, kann davon ausgegangen werden, dass falsch positive Resultate kaum vorkommen, da es sich um direkte Bakteriennachweismethoden handelt. Die Wahrscheinlichkeit des Auffindens einer MAP-infizierten Herde erhöht sich mit steigender Probenzahl und steigender Anzahl an Beprobungen. Trotzdem müssen ideale Beprobungsschemata erst entwickelt und evaluiert werden. Zusammengefasst wurde festgestellt, dass Umweltproben eine nützliche Methode zur Paratuberkulosediagnostik in Rinderherden sind.

Schlüsselwörter
Paratuberkulose, Umweltproben, Umgebungskotproben, Staub, Rinder, Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis

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