Fütterungsmaßnahmen bei Problemen mit Salmonellen im Schweinebestand. C. Ratert Institut für Tierernährung Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

Fütterungsmaßnahmen bei Problemen mit Salmonellen im Schweinebestand C. Ratert Institut für Tierernährung Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

Übersicht Wie ist die Situation zur Zeit in Deutschland? Wie wird kontrolliert/erfasst bzgl. Salmonellen? Welche Eintragswege sind von Bedeutung? Welche Rolle spielt die Fütterung? Welche Bekämpfungsmöglichkeiten gibt es? Welche Fütterungsansätze gibt es? Zusammenfassung

Quelle: https://www.rki.de/de/content/infekt/epidbull/archiv/2016/ausgaben/52_2 016_wotab49.pdf? blob=publicationfile; Download: 10.05.2017 die Situation Folie: Visscher (2017) 09.01.2018 4

die Situation RKI 2017: 13.753 Fälle von Salmonellose beim Menschen im Jahr 2015; 12.881 Fälle von Salmonellose beim Menschen im Jahr 2016 Tendenz fallend, DENNOCH: Salmonellose beim Menschen: Zweithäufigste bakterielle Zoonose (nach Campylobacter-Infektionen mit 73.520 Fällen im Jahr 2016; RKI 2017) 38,6 % der Fälle S. Typhimurium 35,4 % S. Enteritidis 2,3 % S. Infantis 2,3 % monophasische S. Typhimurium 2,2 % S. Derby 1,8 % S. München Quelle: Epidemiologisches Bulletin 03/2017 Folie: Visscher 2017, mod. 09.01.2018 5

die Situation Lebensmittel 09.01.2018 6

die Situation Quelle: http://www.bfr.bund.de/cm/343/salmonellen-in-nutztieren-lebens-und-futtermitteln-in-deutschland.pdf, Download: 10.05.2017 09.01.2018 7

Wie wird kontrolliert/erfasst? 2 Untersuchung (1) Der Inhaber eines Endmastbetriebs (Untersuchungspflichtiger) hat Blutproben von Mastschweinen seines Betriebs oder, soweit Betriebsabteilungen vorhanden sind, für jede Betriebsabteilung gesondert, nach dem Stichprobenschlüssel der Anlage 1 entnehmen und in einer Einrichtung, die die Anforderungen der DIN-Norm 17025/2005 *) erfüllt (Untersuchungsstelle), auf Antikörper gegen Salmonellen untersuchen zu lassen. Die Probenahme ist auf alle Schweine eines Endmastbetriebs oder, soweit Betriebsabteilungen vorhanden sind, getrennt nach Betriebsabteilungen auf alle Schweine der jeweiligen Betriebsabteilung, gleichmäßig über das Jahr, jedoch frühestens 14 Tage vor deren Abgabe zur Schlachtung, zu verteilen. (2) Die Probenahme im Endmastbetrieb ist entbehrlich, soweit der Untersuchungspflichtige sicherstellt, dass die Schlachtkörper der von ihm zur Schlachtung abgegebenen Mastschweine anhand von in der Schlachtstätte entnommenen Proben nach dem Stichprobenschlüssel der Anlage 1 serologisch auf Antikörper gegen Salmonellen in einer Untersuchungsstelle untersucht werden. Absatz 1 Satz 2 gilt entsprechend.[ ] Zitat: Schweine-Salmonellen-Verordnung, 2007

Salmonellenmonitoring Thomas May, QS Qualität und Sicherheit GmbH, Bonn Stand: Januar 2017; zitiert in http://www.desintec.de/de/desintec_de/news_detailseiten/index~2.html; Download am 10.05.2017 09.01.2018 10

die Situation Thomas May, QS Qualität und Sicherheit GmbH, Bonn Stand: Januar 2017; zitiert in http://www.desintec.de/de/desintec_de/news_detailseiten/index~2.html; Download am 10.05.2017 09.01.2018 11

Eintragsmöglichkeiten Eine Übertragung über belebte und unbelebte Vektoren spielt eine zentrale Rolle (siehe Abbildung 1). Auf Grund der hohen Tenazität können als unbelebte Vektoren sowohl Stallstaub, Kot/Gülle, Wasser, Weiden, Abwässer/Klärschlamm und Erdboden als auch Futtermittel dienen. [ ] Bei den belebten Vektoren kann der direkte Kontakt zwischen Menschen, landwirtschaftlichen Nutztieren, Nagern, Insekten, Wildtieren, Heimtieren und Vögeln als Ursache einer Infektion in Frage kommen Zitat: Dissertation Offenberg (2007) 09.01.2018 13

Eintragsquelle Futtermittel? Salmonellen-kontaminierte Futtermittel: nicht sicher e Futtermittel (VO (EG) 178/2002) Während für die nicht speziesadaptierten, nur sporadisch vorkommenden Salmonella- Serovare (S. Agona, S. London, S. Manhatten, S. Thompson etc.) der Eintrag über Futtermittel als vorherrschend angesehen wird, misst man den Futtermitteln im Hinblick auf S. Typhimurium und S. Enteritidis keine oder nur geringe Bedeutung zu (BISPING 1993). Wenn Salmonellen in Futtermitteln nachgewiesen werden konnten, war dies häufig eine Folge von Kontamination bzw. Rekontamination, da in der Regel die Keime während der industriellen Bearbeitung der Futterkomponenten durch Dekontaminationsmaßnahmen abgetötet werden. Eine Rekontamination kann während des Transportes, der Lagerung oder der Herstellung von Mischfuttermitteln durch Staub, Nager, Insekten oder auch Menschen erfolgen (DAVIES et al. 2004). Zitat: Dissertation Offenberg (2007) 09.01.2018 14

Salmonellen im Futter? Hartung 2013/2016 9 8,65 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,94 0 3,95 0,07 2,57 1,81 2,49 4,76 % Anteil Salmonella positiv Folie: Visscher (2017)

Salmonellenprävalenz in FM Zum Nachweis von Salmonellen in Futter- und Wasserproben von Schweine haltenden Betrieben Betriebsart Mischfutter gesamt (n) positiv (n) Tränkwasser gesamt (n) positiv (n) - Ferkelerzeugung 100 1)2) 0 46 0 - Schweinemast 107 2)3) 0 97 0 unterschiedlich 136 1 95 1 unterschiedlich 226 1 59 0 Autoren Offenberg (2007) Visscher (2006) Meyer (2004) Battenberg (2003) 1) 72 Mischfutter auf dem Betrieb entnommen, zusätzlich 28 Proben im Mischfutter-Herstellerbetrieb 2) Nachweis kulturell 3) Nachweis zusätzlich mittels PCR Quelle: Kamphues

Salmonellenprävalenz in FM Status Rohwaren ist heute bekannt, Präventionsmaßnahmen sind etabliert, die Nachweisraten von Salmonellen im Mischfutter sind sehr gering Meistens findet man im Futter (z.b. S. Mbandaka im Futter 2014, Quelle: Hartung 2016) andere Salmonellentypen als im Schwein Im Jahr 2014 handelte es sich bei positiven Proben (n=3; Quelle: Hartung 2016) im Futter für Schweine ausschließlich um den Typ S. Mbandaka Folie: Visscher 2017, mod.

Salmonellenprävalenz in FM Risikobewertung realistisch https://www.schulbilder.org/malvorlage-waagschale-dl28359.jpg alleiniger Nachweis einer Salmonelle im Futter sagt nicht viel über das Ausmaß der Kontamination wenn Nachweis, dann vermutlich eher geringer Keimgehalte im Futter (z.b. 100 Keime pro kg Futter) infizierte Schweine hingegen können ohne Probleme auch mal 100 Millionen Salmonellen mit nur einem Gramm Kot ausscheiden rein rechnerisch: 1 g von derart mit Salmonellen belastetem Schweinekot enthält genauso viele Salmonellen wie 1000 Tonnen Futter Folie: Visscher (2017), mod.

Mögliche Mechanismen Folie: Visscher 2017

Ansätze zur Bekämpfung Welche Bekämpfungsmöglichkeiten gibt es? Eintrag verhindern/vermindern Aufnahme reduzieren (Stallhygiene, Reinigung, Desinfektion) Haftung/Vermehrung im Tier reduzieren Ausscheidung reduzieren Fütterungsansätze?

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Quelle: Kamphues et al. 2007, Übersichten zur Tierernährung 35

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Einflussfaktoren seitens der Fütterung mit besonderer Bedeutung für die Salmonellen-Seroprävalenz in Mastschweinebeständen (LO FO WONG et al. 2004) Einflussgrößen odds ratio 1) p - Konfektionierung, pelletiert, trocken angeboten nicht-pelletiert, trocken angeboten nicht-pelletiert, feucht angeboten 1 0,57 2) 0,42 2) - 0,0007 - - Futtermittel, ohne Molkezusatz mit Molkezusatz 1,00 0,39-0,02 1) Maß zur Charakterisierung des Risikos für eine Seropositivität eines Bestandes; 2) Ergebnisse nicht signifikant unterschiedlich Quelle: Kamphues

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Wintermann (2011): Effekte der Futterstruktur und des TS-Gehalts des Futters auf die Beschaffenheit des Mageninhalts Folie Visscher (2017), mod.

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 a 5,2 ph a a 5,5 a 5,2 5,5 5,2 ab 4,8 5,0 4,8 5,0 4,5 4,5 a 4,5 4,5 4,1 4,1 4,1 Wintermann (2011): Effekte von Futterstruktur und TS-Gehalt des Futters auf den Mageninhalt ph-werte b ab 4,9 4,9 4,9 5,0 5,0 4,9 4,9 5,0 4,9 4,7 4,7 4,8 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,5 4,0 3,5 3,0 4,1 4,0 3,5 3,0 ph 2,5 ph 2,5 ph ph 2,0 2,0 1 a 2 3 b 5,5 1 4 a 5,5 21 32 43 4 5,2 5,2 4,9 4,9 5,0 b 4,9 4,7 5,0 4,8 4,7 4,7 5,0 4,7 4,8 4,7 4,7 4,5 4,5 4,5 4,5 a a 4,5 5,2 5,5 5,2 4,9 4,9 4,9 5,0 4,9 4,9 5,0 4,9 4,9 5,0 4,9 4,8 4,75,0 4,8 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,5 4,5 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,0 4,0 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 3,5 3,0 2,5 2,0 3,0 2,9 3,5 3,0 2,5 2,0 a a 3,0 2,9 4,1 4,1 4,1 3,0 2,9 3,0 2,9 1 21 31 2 42 3 13 4 24 3 4 ph 3,0 2,9 4,1 4,1 3,0 2,9 3,0 2,9 grobes Schrot Trockenfütterung grobes Schrot Flüssigfütterung fein-pelletiert Trockenfütterung fein-pelletiert Flüssigfütterung Folie Visscher (2017), mod. 09.01.2018 25

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Koop (2013)

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Mögliche Mechanismen im Magen schrotförmiges, grobes Futter führt zu: höheren TS-Gehalten im Mageninhalt tieferen ph-werten im Fundus langsameren Passageraten höheren Fermentationsraten im Mageninhalt Magenbarriere Salmonellen, die den weiteren Verdauungstrakt errreichen u.a. Maxwell et al. (1970), Mikkelsen et al. (2004), Köttendorf (2009), Wintermann (2011), Bullermann (2012)

Salm. positiv (%) Salm. pos. (in %) Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Betrieb Gruppe Additive Anteil von Partikeln (%) D1 D2 >1,0 mm <0,2 mm I Kontrolle A/P A/P 30,3 (27,1) 17,5 (42,6) Versuch A/P A/P 49,4 (42,3) 12,8 (34,6) II Kontrolle - - 37,4 (34,7) 11,7 (38,2) Versuch KDF 1 KDF 1 69,5 (53,7) 5,42 (29,3) III Kontrolle A/P A/P 34,8 (27,2) 16,0 (45,5) Versuch A/P KDF 2 49,8 (37,6) 13,8 (37,6) 30 50 25 40 20 15 30 10 20 5 10 0 0 B I B II B III Ø B I -B III Kontrolle Versuch Blindd. Tons. Lnn. ileoc. Galle Kontrolle Versuch Oberfl. Visscher (2006)

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Stärkegehalte im Blinddarminhalt von Schlachtschweinen 240 Stärkegehalte in g/kg TS 200 160 120 80 40 0 B I B II B III Kontrolle (übliche Vermahlung) Versuch (grobe Vermahlung) Visscher (2006) 09.01.2018 29

Ansätze zur Bekämpfung Futterstruktur/-konfektionierung Mögliche Mechanismen im Dickdarm schrotförmiges, grobes Futter führt zu: vermehrter Stärkeanflutung im Dickdarm höherer Produktion flüchtiger Fettsäuren (u.a. Butyrat) Butyrat vermag Invasionsgene (v.a. auf SPI-1) von Salmonellen herab zu regulieren Hemmung der Invasion der Salmonellen Invasion Haftung im Refugium? u.a. Papenbrock (2004), Visscher (2006), Gantois et al. (2006)

Ansätze zur Bekämpfung Säurezusatz Futtermitteldekontamination durch Säurezusatz? Quelle: Kamphues et al. 2007, Übersichten zur Tierernährung 35

Ansätze zur Bekämpfung Säurezusatz (Koyuncu 2013)

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Säuren Hygienisierung: Untersuchungen haben gezeigt, dass z. B. Produkte, die Ameisensäure, Propionsäure, Natriumformiat bzw. Kombinationen davon enthalten, in Konzentrationen von 0,9 bis 1,5 % wirksam sind (cave: proteinreiche Einzelfuttermittel) Bei Einsatz im Alleinfutter etc. sind in der Praxis die Grenzen z.b. auch schon mal bei 0,8 % Ameisensäure erreicht (berechnet auf das Trockenfutter) einzelne Säuren wurden in Studien allerdings auch in höheren Konzentrationen eingesetzt; z.b. 2,8 % Milchsäure waren wirksam zur Senkung der Salmonellenbelastung von Ferkeln Folie: Visscher (2017), mod.

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Säuren kind of acid dosage observed effects/results/remarks author organic acids in general n. a. in epidemiological studies without significant effects regarding Salmonella prevalence NOLLET et al. 2004 LO FO WONG et al. 2004 potassiumdiformate 1.2 % mash diets including 1.2 % K- diformate resulted in significantly reduced rate of positive samples (feces: duration of shedding a.s.o.) PAPENBROCK et al. 2005 formic/propionic acid 0.9 % after experimental infection in this group reduced rate of positive feces/duration of shedding HASSAN 2007 NEU 2007 lactic acid formic acid formic acid lactic/formic acid 0.6 % 0.6 % 0.8 % 0.4/0.4 % significant effects regarding percentage of seropositive pigs at slaughter but also on Salmonella shedding in feces CREUS et al. 2007 Quelle: Kamphues 09.01.2018 34

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Probiotika die bulgarische Landbevölkerung Elie Metchnikoff beobachtete (Nobelpreis Medizin 1908), dass der regelmäßige Konsum von Milchsäurebakterien (wie z.b. in Joghurt) positiv mit dem Gesundheitszustand und der Lebenserwartung der bulgarischen Landbevölkerung assoziiert war Aufnahme bestimmter Bakterien über die Nahrung beeinflusst die Mikroflora im Darmtrakt positiv, indem gesundheitsschädliche Bakterien durch nützliche Bakterien verdrängt werden (Metchnikoff, 1907) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/elie_metchnikoff_- _Between_ca._1910_and_ca._1915_-_LOC.jpg Folie: Visscher (2017) 09.01.2018 35

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Probiotika das neue Konzept 26 Küken bekamen im Alter von 1-2 Tagen 0,5 ml Ingesta von adulten Hähnen in den Kropf appliziert Nurmi u. Rantala (1973) waren die ersten, die der Etablierung einer stabilen Darmflora die Fähigkeit zuschrieben, z.b. Salmonelleninfektionen beim Geflügel zu verhindern: Competitive-Exclusion-Konzept - frühe Etablierung einer Normalflora, wie sie für adulte Tiere üblich ist/erhaltung/ Wiederherstellung derselben (z.b. nach antibiotischen Behandlungen), so dass bei möglicher, späterer Exposition eine Infektion im Tier keine/eine geringere Möglichkeit zur Etablierung erhält Folie: Visscher (2017) 09.01.2018 36

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Probiotika tiermedizinische Indikationen früh im Leben des Ferkels zum Aufbau einer stabilen Darmflora; ggf. bereits mit der Sau beginnen Prävention begleitend, wenn dysbiotische Zusände zu erwarten sind Futterumstellungen hohe Erregerkonzentration in Umgebung Begleitend infolge antibiotischer Behandlungen geschwächtes Immunsystem nach einer antibiotischen Behandlung bis zur erwarteten Stabilisierung der Darmflora Rekonvaleszenz Folie: Visscher (2017) 09.01.2018 37

Ansätze zur Bekämpfung Zusatz von Probiotika Einsatz in der Praxis einige Beispiele aus der Literatur wenn dysbiotische Zustände zu erwarten sind / vorliegen Taras et al. 2006: signifikant geringere Prävalenz von Durchfall (21 vs. 38 %) bei abgesetzten Ferkeln bei unveränderter KM-Zunahme, Futteraufnahme und Futteraufwand (E. faecium Einsatz) Casey et al. 2007: probiotische Kombination aus 5 Stämmen verbesserte den klinischen und Verlauf einer Salmonelleninfektion bei reduziertem Nachweis Szabó et al. 2009: signifikant höhere Salmonellenausscheidung in der E. faeciumsupplementierten Ferkelgruppe Hempel et al. 2012: begleitende Gabe von Probiotika reduziert das Risiko einer Antibitika-assoziierten Diarrhoe beim Menschen (RR:0,58; Meta-Analyse) Begleitend Rekonvaleszenz Folie: Visscher (2017) 09.01.2018 38

Ansätze zur Bekämpfung Weitere neuere Ansätze 1. Effekte von Roggen? 2. besondere FM: Tobinambur, Inulin? 3. Butyrat-haltige Additive? 4. rohe Kartoffelstärke? 5. kontrollierte Fermentation von Flüssigfutter? 09.01.2018 39

Ansätze zur Bekämpfung Einsatz von Roggen? Topinambur? Inulin? Roggen weist höheren Anteil an Ballaststoffen u.a. auch Fructane auf Getreideart Stärke g Rfa g NDF g NSP g Ballaststoffe g Fructane g Weizen 652 30 185 107 169 13-14 Roggen 635 26 270 142 264 41-44 Faktor 1) 0,97 0,87 1,46 1,33 1,56 4,15 1) Roggen : Weizen; Quellen: JEROCH et al. (1999); HANSEN et al. (2003); RAKHA (2011); VON FELDE et al. (2014) Topinambur enthält Inulin (auch ein Fructan) Polyfructane enzymatisch nicht abbaubar (bakt. Fermentation im Dickdarm) Butyrat-Konzentration im Dickdarm Folie: Kamphues (2017), mod. 09.01.2018 40

Ansätze zur Bekämpfung Weitere neuere Ansätze 1. Effekte von Roggen? 2. besondere FM: Tobinambur, Inulin? 3. Butyrat-haltige Additive? 4. rohe Kartoffelstärke? 5. kontrollierte Fermentation von Flüssigfutter? 09.01.2018 41

Der Verdauungstrakt des Schweines - schematisch Magen Dünndarm Dickdarm Mikroorganismen fermentieren, bauen Nährstoffe ab und bilden daraus pcv 1. Vermahlung des Futters/Getreides, Proteinträgers 2. Masse, insgesamt vom Dünndarm Dickdarm 3. Nährstoff-Art, die den Dickdarm erreicht C 2 = Essigsäure C 3 = Propionsäure C 4 = Buttersäure Rfa, Pectine Essigsäure (C 2 ) Stärke (z.b. rohe Kartoffelstärke) Propionsäure (C 3 ) + Butters. Inulin, Polyfructane, Arabinoxylane Buttersäure (C 4 ) Folie: Kamphues (2017), mod. 09.01.2018 42

Ansätze zur Bekämpfung kontollierte Fermentation von Flüssigfutter 24-48 stündige Inkubation der (Vor-) Mischung unter kontrollierten Bedingungen Beimpfung mit Milchsäurebakterien Keimzahl an Laktobazillen Milchsäure-Gehalt (etwa 120 mmol/kg nach 24 h) 09.01.2018 43

Zusammenfassung Kein Konzept bringt eine absolute Salmonellen-Freiheit Es muss an mehreren Stellschrauben gedreht werden Eintragsquellen erkennen und eliminieren Angelieferte Schweine kontrollieren?! (s. Diss. Offenberg) Risiken für Haftung/Vermehrung/Ausscheidung minimieren (z.b. antibiotische Behandlungen) Langfristige Bekämpfung über verschiedene Wege notwendig Die Optimierung der Fütterung ist dabei nur ein Aspekt!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!