Labordiagnostik: E. coli (Diarrhö)

Verfügbare Testverfahren

Bakterienkultur

• Isolierung lebender Organismen
• Probenarten: Kot, Darminhalt
• Vorteile:
  • Bakterien lassen sich an 1 Tag leicht anzüchten
  • Leicht durchführbar in jedem Labor (auch im eigenen Haus)
  • Relativ geringe Kosten
• Nachteile:
  • Einige E. coli gehören zur normalen Darmflora
  • Schweine werden zur gleichen Zeit von mehreren E. coli-Stämmen besiedelt
  • Bei Schweinen, die zuvor mit Antibiotika behandelt wurden, kann das Bakterienwachstum unterbunden sein

Antimikrobielle Empfindlichkeit

• Testet in vitro die Fähigkeit eines lebenden Organismus, unter bestimmten Konzentrationen verschiedener antimikrobieller Substanzen zu wachsen
• Probenarten: Kot, Darminhalt
• Vorteile:
  • Bestimmung der Empfindlichkeit oder Resistenz eines bestimmten Isolats gegenüber gängigen antimikrobiellen Substanzen
  • Identifizierung von Tendenzen der antimikrobiellen Resistenz
• Nachteile:
  • Erfordert ein bakterielles Isolat
  • In-vitro-Tests können sich von In-vivo-Ergebnissen geringfügig unterscheiden
  • Einige spezifische antimikrobiellen Substanzen werden möglicherweise nicht getestet oder erfordern separate, spezielle Tests
  • Moderate Kosten

Histopathologie

• Untersucht das Vorliegen von Gewebeläsionen (Schäden), die bestehende Krankheiten bestätigen können. Manchmal kann auch das Vorhandensein von Organismen direkt (Bakterien und Parasiten) oder indirekt (Viren) durch zusätzliche Spezialfärbungen nachgewiesen werden.
• Probentypen: Gewebe
• Vorteile:
  • Assoziiert bakterielle Adhäsion mit Darmschäden
  • Keine spezielle Färbung erforderlich
• Nachteile:
  • Notwendigkeit der Formalinfixierung des Darmgewebes innerhalb von <15 min nach dem Tod des Schweins – Darmgewebe zersetzt sich schnell
  • Die Erkrankung kann segmental verlaufen, daher sollten mehrere Darmproben eingereicht werden.

Genotypisierung

• Ein PCR-Verfahren (Polymerase-Kettenreaktion), welches das Vorhandensein einer spezifischen Sequenz von Nukleinsäuren (DNA) nachweist, die mit bekannten Virulenzgenen assoziiert ist
• Vorteile:
  • Erfolgt durch PCR; einfach durchzuführen
  • Hilft bei der Ermittlung der Pathogenität durch den Nachweis vorhandener Gene (nicht unbedingt der Expression von Genen), die mit Virulenzfaktoren assoziiert sind
    • Toxin-Gene: EAST1, LT, STa, STb, Stx1, Stx2, Stx2e
    • Pilus-Gene: F18, F41, K88 (F4), K99 (F5), 987P (F6)
    • Adhäsin-Gene: AIDA, EAEA, PAA
  • Hilft bei der richtigen Auswahl des Impfstoffs (je nach Pili)

Durch PCR-Genotypisierung und deren Funktion nachgewiesene E. coli-Gene

Gen	Typ	Beschreibung
EAST1	Toxin	Intestinales Toxin bindet an denselben Rezeptor und stimuliert denselben sekretorischen Weg wie Sta (Verursachung der Diarrhö ist nicht gut belegt)
LT	Toxin	Intestinales Toxin, das die Darmsekretion fördert
STa	Toxin	Intestinales Toxin, das die Darmsekretion vor allem bei jungen Schweinen fördert (verringert die Aufnahme von Wasser und Elektrolyten)
STb	Toxin	Intestinales Toxin, das sekretorische Diarrhö vor allem bei älteren Schweinen fördert (erhöht die Sekretion aus Enterozyten)
Stx1	Toxin	Intestinales Toxin kann in pathogenen und nicht-pathogenen Stämmen vorkommen
Stx2	Toxin	Intestinales Toxin kann in pathogenen und nicht-pathogenen Stämmen vorkommen
Stx2e	Toxin	Systemisches Toxin, das Gefäßschäden und die Ödemkrankheit hervorruft
F18 (F107)	Adhäsin	Pili (Fimbrien), die der Anheftung dienen, nach dem 20. Lebenstag vorhanden sind und häufig mit Durchfall nach dem Absetzen und mit der Ödemkrankheit assoziiert sind
F41	Adhäsin	Pili (Fimbrien), die der Anheftung meist bei neugeborenen Tieren dienen
K88 (F4)	Adhäsin	Pili (Fimbrien), die der Anheftung bei Tieren nach der Geburt bis zu jedem Alter dienen
K99 (F5)	Adhäsin	Pili (Fimbrien), die der Anheftung meist bei neugeborenen Tieren dienen
987P (F6)	Adhäsin	Pili (Fimbrien), die der Anheftung meist bei neugeborenen Tieren dienen
AIDA	Adhäsin	Nicht-fimbriales, an diffuser Adhäsion beteiligtes Adhäsin, das häufiger zusammen mit F18 gefunden wird
EAE	Adhäsin	Nicht-fimbriales Adhäsin, das zu A/E-Läsionen („Attaching and Effacing“) beiträgt
PAA	Adhäsin	Nicht-fimbriales Adhäsin, das für die Entstehung von A/E-Läsionen („Attaching and Effacing“) von entscheidender Bedeutung ist

• Nachteile:
  • Erfordert ein bakterielles Isolat
  • Es ist zu hoffen, dass das richtige Isolat genotypisiert wird (Schweine können mehrere Isolate gleichzeitig haben)
  • Moderater Preis, aber in der Regel wird nur 1 Isolat getestet

Interpretation der Ergebnisse

Bakterienkultur

• Die Interpretation der Hämolyse hängt vom Alter des Schweins ab:
  • Vor dem Absetzen: nicht-hämolytische E. coli
  • Nach dem Absetzen: hämolytische E. coli
• Reinheit:
  • Reines Wachstum: deutet stark auf einen Krankheitsverursacher hin
  • Gemischtes Wachstum: fragwürdiger Wert
• Menge:
  • Groß: deutet stark auf einen Krankheitsverursacher hin
  • Mäßig: unterschiedliche Interpretation
  • Gering: Fraglicher Wert (könnte eine Verunreinigung sein)
  • Kein Wachstum: Tier wurde möglicherweise zuvor mit Antibiotika behandelt oder untersuchte Bakterien tragen nicht wesentlich zu Krankheit bei

Antimikrobielle Empfindlichkeit

• Empfindlich: möglicherweise gute Wahl für die Behandlung, wenn die antimikrobielle Substanz das Zielgewebe erreichen kann
• Resistent: andere antimikrobielle Substanz wählen
• MHK (Minimale Hemm-Konzentration): Stellen Sie bei der Bestimmung von MHKs sicher, dass die ausgewählte antimikrobielle Substanz den angegebenen MHK-Wert im Zielorgan erreicht.

Histopathologie

• Positiv: Starke Assoziation mit der Krankheitsursache, wenn Darmläsionen mit an Epithelzellen haftenden E. coli nachgewiesen werden können
• Negativ: Keine intestinalen Läsionen

Genotypisierung

• Die Genotypisierung ist sehr nützlich, um festzustellen, ob isolierte E. coli einen der Virulenzfaktoren enthalten, die das Isolat als pathogen einstufen würden.

Szenarien

Schweine mit Durchfall (jedes Alter):

• Entnehmen Sie Rektalabstriche von 2 oder mehr unbehandelten Schweinen, die Durchfall haben, und reichen Sie diese zur Bakterienkultur, zur Untersuchung der antimikrobiellen Empfindlichkeit und zur Genotypisierung ein.
• Schläfern Sie 1-3 unbehandelte Ferkel, die Durchfall haben, ein. Entnehmen Sie sofort 3 Darmproben von jedem Ferkel und geben Sie sie in eine Formalinlösung. Entnehmen Sie frische Darmproben und reichen Sie diese zur Bakterienkultur, zur Untersuchung der antimikrobiellen Empfindlichkeit und zur Genotypisierung ein.