Verfolgung des Influenza-A-Virus bei Schweinen

Influenzaviren A (IAV) sind ernsthafte Keime, die Schweine krank machen. Wenn es Ausbrüche gibt, werden viele Schweine krank, was ein grosses Problem für die Bauern darstellt. Die Art und Weise, wie IAV sich ändert und mischt, liegt oft daran, dass es sich von Menschen auf Schweine ausbreitet. In den USA stammt das IAV, das bei Schweinen gefunden wird, überwiegend von menschlichen saisonalen Grippeviren.

Wenn das Virus von Menschen auf Schweine springt, kann es sich schnell verändern. Der RNA-Teil des Virus ermöglicht es, dass es mutiert, besonders in Proteinen, die Hemagglutinin (HA) und Neuraminidase (NA) heissen. Das Virus kann auch seine Gene mit anderen Grippeviren mischen, wenn zwei oder mehr in demselben Schwein sind, was zu weiteren Veränderungen führt. Diese Veränderungen helfen dem Virus, das Immunsystem der Schweine zu umgehen und sich an ein Leben in ihnen anzupassen. Ein klares Beispiel dafür ist das H1N1-Virus, das die Pandemie 2009 verursacht HAT und sich später in den Schweinepopulationen festgesetzt hat.

Wegen der Art, wie sich IAV entwickelt und verbreitet, ist es schwierig, das Virus bei Schweinen mit Impfstoffen zu kontrollieren. Die meisten Impfstoffe stoppen das Virus nicht vollständig daran, Schweine zu infizieren. Sie bieten zwar einen gewissen Schutz, verhindern aber nicht, dass Schweine sich infizieren oder das Virus weitergeben. Wenn Schweine zuvor ähnlichen Viren ausgesetzt waren, kann das auch beeinflussen, wie gut die Impfstoffe wirken.

#Die Herausforderung der Impfstoffkontrolle

Die Fähigkeit der Schweine, Immunität aus früheren Infektionen, Impfungen oder mütterlichen Antikörpern aufzubauen, kann das Management von Grippe bei Schweinen kompliziert machen. Studien haben gezeigt, dass es viele verschiedene Gruppen von IAV in den USA gibt, und wie sich diese Viren verändern, beeinflusst, wie sie sich in Schweineherden ausbreiten.

Landwirtschaftliche Praktiken tragen zur Vielfalt des Virus bei, was die Kontrolle der Krankheit mit Impfstoffen erschwert. Bauern verwenden oft Impfstoffe, die speziell auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind. Viele dieser Impfstoffe sind jedoch möglicherweise nicht über verschiedene Virusstämme hinweg wirksam.

Überwachungsdaten zeigen, dass IAV das ganze Jahr über ständig in Schweinepopulationen vorhanden ist. Mit intensiven Produktionssystemen und der Bewegung von Schweinen wird die Einführung und Ausbreitung von IAV unter verschiedenen Altersgruppen erleichtert, was die Kontrolle komplizierter macht.

#Struktur der Schweinefarmen

In Nordamerika haben Schweinefarmen typischerweise ein Mehrstandortsproduktionssystem. Das bedeutet, dass Schweine in unterschiedlichen Umgebungen in verschiedenen Altersstufen aufgezogen werden. Zuchtfarmen, wo die wertvollsten Schweine gehalten werden, haben die meisten Schutzmassnahmen getroffen. Aber Schweine von diesen Farmen können an andere Orte bewegt werden, was das Risiko der Verbreitung von IAV erhöht.

Sauenfarmen haben trächtige weibliche Schweine, die von IAV betroffen sein können, entweder durch Impfung oder frühere Infektionen. Diese ständige Exposition kann eine unterschiedliche immunologische Reaktion hervorrufen. Neugeborene Ferkel hingegen kommen ohne Immunität zur Welt, können aber einen gewissen Schutz durch die Antikörper ihrer Mutter bekommen.

Aufgrund dieser Faktoren können die Erkennungsraten von IAV auf Sauenfarmen stark variieren. Nach dem Absetzen werden Ferkel in Aufzuchtanlagen und dann in Mastanlagen bewegt, bevor sie das Marktgewicht erreichen. Die Absetz-zu-Mast-Stellen sind die letzte Produktionsstufe und haben die schwächsten Biosicherheitsmassnahmen, was zu Ausbrüchen führt, bei denen viele Schweine in kurzer Zeit krank werden.

#Überwachungsstudie zu IAV bei Schweinen

Diese Studie konzentrierte sich darauf, zu verstehen, wie IAV innerhalb von vier Schweineproduktionssystemen verbreitet wird, indem eine Sauenfarm und ihre verbundenen Aufzuchtbetriebe aktiv überwacht wurden.

Um herauszufinden, wie das Virus sich verbreitet und welche Managementpraktiken das Risiko der IAV-Erkennung erhöhen, verwendeten die Forscher moderne Modellierungstechniken. Dies zeigte die direkte Übertragung des Virus von der Sauenfarm zur Aufzucht und betonte, wie das Management das Risiko von IAV auf den Farmen beeinflusste. Es wurde auch die Rolle des menschlichen Kontakts bei der Übertragung von IAV auf Schweine hervorgehoben.

Die Studie zeigte eine signifikante Vielfalt von IAV-Stämmen innerhalb der Schweineproduktionssysteme und bewertete, wie diese Praktiken Managementstrategien informieren könnten.

#Auswahl der Farmen für die Studie

Die Forscher wählten vier Kombinationen aus Sauenfarm und Aufzucht anhand der Fähigkeit aus, IAV-Zirkulation zu zeigen, moderner Anbaumethoden und unterschiedlicher geografischer Standorte. Die Farmen umfassten Standorte in mehreren Bundesstaaten des Mittleren Westens. Eine der Farmen war eine hochwertige Zuchtfarm, während die anderen kommerzielle Produktionsherden repräsentierten.

Veterinäre, die auf den Farmen arbeiteten, füllten eine Umfrage aus, um Informationen über ihre Einrichtungen, Gesundheitsprotokolle, Impfgeschichte und Biosicherheitsmassnahmen bereitzustellen.

#Probenentnahmeprozess

Aktive Probenahme fand einmal im Monat über ein Jahr von Mai 2020 bis Juni 2021 statt. Proben wurden sowohl von der Sauen- als auch von der Aufzuchtfarm gesammelt. Auf der Sauenfarm wurden Abstriche von den Müttern und Nasenabstriche von den Ferkeln entnommen. In der Aufzucht wurden Nasenabstriche und Flüssigkeiten von den abgesetzten Schweinen genommen.

Die Proben wurden zum Diagnoselabor zur Analyse transportiert. Abweichungen vom festgelegten Prozess wurden notiert, beispielsweise eine Farm, die die Handhabung von Ferkeln in den späteren Phasen der Studie einschränkte.

#Probenanalyse und Testung

Bei Ankunft im Labor wurden die Proben für Tests vorbereitet. Verschiedene Techniken wurden eingesetzt, um virale RNA zu extrahieren und Tests durchzuführen, um festzustellen, ob IAV vorhanden war. Die Forscher führten auch genetische Sequenzierung durch, um das Virus besser zu verstehen.

Sie kompilierten Daten aus bestehenden IAV-Sequenzen in Schweinen, um ihre aktiven Überwachungsergebnisse mit einem breiteren Datensatz zu vergleichen. Dies half, nachzuvollziehen, wie sich die IAV-Stämme im Laufe der Zeit verbreiteten und entwickelten.

#Vorhersage der IAV-Erkennung auf Farmen

Um vorherzusagen, ob Proben von einer Farm positiv auf IAV getestet würden, wurde ein statistisches Modell, bekannt als Bayes'sches Netzwerk, erstellt. Dieses Modell erlaubte es den Forschern, mehrere Faktoren zu berücksichtigen und wie sie miteinander interagierten.

Für Sauenfarmen und Aufzuchten wurden unterschiedliche Modelle entwickelt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Geschichte der IAV-Erkennung auf einer Farm die zukünftigen Erkennungswahrscheinlichkeiten beeinflusste.

#Farmmanagementpraktiken

Es gab bemerkenswerte Unterschiede darin, wie die Farmen ihre Schweinepopulationen verwalteten, insbesondere hinsichtlich der Zusammenführung von abgesetzten Ferkeln. Diese Managementstile hatten Auswirkungen auf die IAV-Erkennung.

Während alle Farmen ihre Schweine impften, variierte die spezifische Impfpraktik. Die Farmen unterschieden sich auch in Bezug auf die Anzahl der Sauen und die Zusammensetzung ihrer Herden.

#Ergebnisse der IAV-Erkennung

Die meisten Farmen erlebten während der Studie regelmässige IAV-Erkennungen, wobei Aufzuchten mehr positive Fälle als Sauenfarmen zeigten. Die Ergebnisse deuteten auf hohe IAV-Positivitätsraten in der Aufzucht hin, im Vergleich zur Sauenfarm, und unterstrichen die Bedeutung der Überwachung über alle Produktionsstufen hinweg.

Die Daten zeigten ein konsistentes Muster von IAV-Erkennungen, was die Notwendigkeit einer umfassenden Überwachung über alle Produktionsphasen hinweg weiter verstärkte.

#Verständnis der IAV-Übertragung

Die Ergebnisse der Studie zeigten Wege der IAV-Übertragung zwischen Sauenfarmen und Aufzuchtbetrieben. Mehrere Fälle wurden identifiziert, in denen sich das Virus von einer Sauenfarm zu einer Aufzucht verbreitete.

Es gab jedoch auch Erkennungen in Aufzuchten, die nicht auf ein verwandtes Virus in den Sauenfarmen zurückzuführen waren, wahrscheinlich wegen Faktoren wie das Mischen von Schweinen, indirektem Kontakt oder unmoniiertem Bewegungen.

#Beweise für Reassortierung im Virus

Die Forscher fanden Fälle, in denen sich das Virus durch einen Prozess namens Reassortierung veränderte. Dabei mischen verschiedene IAV-Stämme ihr genetisches Material, was zur Entstehung neuer Virusstränge führen kann.

Die Studie dokumentierte 15 solche Ereignisse, bei denen neue Gen-Sequenzen in den Farmen durch dieses genetische Mischen erschienen, oft nach menschlichen Spillovers auf Schweine.

#Modellierung des Risikos der IAV-Erkennung

Mithilfe des statistischen Modells untersuchten die Forscher, wie verschiedene Faktoren die Wahrscheinlichkeit beeinflussten, positiv auf IAV getestet zu werden. Das Modell zeigte, dass frühere Erkennungen eine bedeutende Rolle spielten und spezifische landwirtschaftliche Praktiken die Erkennungsraten beeinflussten.

Zum Beispiel zeigten Aufzuchtbetriebe, in denen Ferkel gemischt wurden, höhere Wahrscheinlichkeiten für positive IAV-Erkennungen. Das deutet darauf hin, dass das Management, wie Schweine gemischt werden, erheblichen Einfluss auf die Ausbreitung von IAV innerhalb eines Farmensystems haben kann.

#Fazit und Empfehlungen

Diese Forschung beleuchtet die Komplexität des Managements von IAV in Schweinehaltungssystemen. Sie hebt die kritische Notwendigkeit umfassender Überwachung hervor, um zu verstehen, wie sich IAV innerhalb dieser Produktionssysteme verbreitet und entwickelt.

Die Implementierung von Monitoring über den gesamten Produktionszyklus hinweg, einschliesslich der Verwendung von Poolproben zum Testen, kann die Chancen zur Erkennung des Virus erhöhen. Die Studie betont auch die Wichtigkeit, die Übertragung von Mensch zu Schwein zu kontrollieren, um die Herden- und die allgemeine öffentliche Gesundheit zu gewährleisten.

Angesichts der persistierenden Natur von IAV in diesen Umgebungen sind fortlaufende und adaptive Managementstrategien notwendig, um die Herausforderungen zu bewältigen, die durch die genetische Vielfalt von IAV bei Schweinen entstehen.