13. 04. 2023
Verfasst von: Fabian Storm, Pressemeldung des EIP

Diagnostik für gesunde Schweine und sichere Lebensmittel

Aufnahme einer Probe mit der Microarray-Technologie im Streifen-Format — Die Microarray-Technologie ist gut in Routine-Labore integrierbar. Damit kann eine Probe auf verschiedene Erreger gleichzeitig serologisch untersucht werden.

Um das Risiko für lebensmittelbedingte Erkrankungen bei Menschen zu minimieren, fordert die Europäische Union seit vielen Jahren ein umfassendes Kontrollprogramm. Dieses soll sogenannte Zoonose-Erreger wie Salmonellen, Toxoplasmen oder Hepatitis-E-Viren erfassen. Bei der Schweinemast in Deutschland ist ein solches Monitoringsystem bislang lediglich für Salmonellen gesetzlich vorgeschrieben und umgesetzt worden. Dadurch wurde die Zahl der Salmonellenerkrankungen in den vergangenen Jahren deutlich reduziert. Die Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover entwickelte mit Kooperationspartnern ein Testsystem, das verschiedene Erreger beim Schwein simultan nachweist. Langfristig helfen die Ergebnisse dabei, deutschlandweit das Zoonose-Monitoring und die Tiergesundheit zu verbessern.

Neues Testsystem in Betriebsablauf integrieren

Ziel des Projektes war es, für relevante Zoonose- und Produktionserkrankungen des Schweins ein Informationssystem zu etablieren und zu erproben, das jeder Schlachthof in Deutschland einfach und teilautomatisiert in den Routineablauf integrieren kann. Mittels der Microarray-Technologie können Antikörper gegen mehrere Erreger gleichzeitig detektiert werden. Darauf basiert das vom Projektteam entwickelte Testsystem. Damit erfolgte auch der Nachweis für bestimmte Infektionserreger, die ausschließlich die Gesundheit von Schweinen beeinträchtigen. So lässt sich ein bestandsspezifisches Tiergesundheitsprofil erstellen.

Die Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover leitete das Projekt. Ebenso waren LUFA Nord-West, LVL Lebensmittel und Veterinärlabor GmbH sowie drei Schlachtunternehmen und zwei Erzeugergemeinschaften an der Forschung beteiligt. Das gemeinsam entwickelte Testsystem liefert wichtige Ansätze, um verschiedene zoonotische Erkrankungen beim Menschen zu reduzieren und Landwirte bei der Gesunderhaltung der Tiere zu unterstützen. Sowohl Blutserum als auch Fleischsaft eigneten sich als Untersuchungsmaterial.

Standardisiertes und simultanes Monitoring

Der auf Protein-Microarray basierende Test weist Immunglobulin-G(IgG)-Antikörper gegen Zoonose-Erreger und Erreger von Atemwegserkrankungen bei Schweinen simultan nach. Den Chip erprobte das Projektteam zunächst in einem kleinen Reaktionsgefäß (ArrayTube) und nachfolgend im 96-well kompatiblen Format (ArrayStrip). Auf beiden Formaten waren Blutserum und Fleischsaft als Probenmaterial einsetzbar, so dass für die Untersuchung zum Beispiel Proben aus dem deutschen Schweine-Salmonellen-Monitoring vom Schlachthof auf dem Microarray verwendet werden könnten.

Ein Microarray-Chip in einem Microtube zeigt punktuelle Farbreaktionen. — Der Microarray-Chip zeigt die Testergebnisse auf verschiedene Erreger an. Die Antigen-Spots benötigen ausreichend Abstand zueinander.

Lebensmittelsicherheit und Tiergesundheit optimieren

Unter den erprobten Antigenen zeigten sich für die Analyse von Toxoplasma gondii und Yersinia enterocolitica hohe und für Mycoplasma hyopneumoniae, Actinobacillus pleuropneumoniae, PRRS-Virus und Salmonella spp. moderate Testgenauigkeiten. Im Feldversuch mit 60 Schweinemastbetrieben wurden 3.600 Proben im Microarray-Streifen-Format in zwei Laboren untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Microarray-Technologie in Routine-Labore einfach integrierbar ist und optimale Voraussetzungen für die Erstellung serologischer Bestandsprofile bietet. Die serologischen Daten auf Herdenebene könnten die Lebensmittelketteninformation verbessern und stellen ein wertvolles Instrument zur kontinuierlichen Optimierung der Herdengesundheit dar.

Empfehlungen für die Praxis

Insbesondere in der ersten Versuchsphase, in der das Spotting-Verhalten der Antigene untersucht wurde, mussten im Herstellungsprozess einige Schwierigkeiten überwunden werden. Antigen-Spots begannen direkt nach dem Spotting auf der Oberfläche zu verlaufen beziehungsweise sich so stark zu vergrößern, dass sie mit umgebenden Spots migrierten. Dies konnte das Team durch eine Pufferung der Antigene in eine Pufferlösung, die frei von Detergenzien ist, deutlich reduzieren. Trotzdem vergrößerten sich die Antigenspots der höchsten Antigenkonzentrationen von PRRSV, M. hyopneumoniae und APP weiterhin. Daraufhin wurde der Abstand zu umgebenen Antigen-Spots vergrößert. Ursächlich dafür könnte eine zu hohe Antigenkonzentration oder das Protein selbst sein. Antigene, die im Projektverlauf nicht weiter ausgewertet, deren Spotting-Verhalten sich aber in der ersten Versuchsphase als „unproblematisch“ gezeigt hat, waren die Antigene der einzelnen APP sowie der einzelnen Salmonella-Serotypen.

Mit einem Messer wird Fleisch aus einem Schlachtkörper geschnitten. — Nach der Schlachtung werden Proben von Schweinen auf Krankheitserreger untersucht. Neben der Lebensmittelsicherheit geben die Ergebnisse auch Aufschluss über die Tiergesundheit des Bestandes.

Anhand von serologischen Bestandsprofilen ließen sich auf Bestandsebene Interventionen einleiten, die die Tiergesundheit verbessern. Auf Schlachthofebene ließen sich risikoorientierte Entscheidungen bezüglich der weiteren Verarbeitung des Fleisches treffen. Die Ernährungswirtschaft könnte anhand von informationsbasierter Produktlenkung die Lebensmittelsicherheit in Bezug auf die Erreger T. gondii und Y. enterocolitica erhöhen, indem sie Tierbestände mit einem hohen Risiko für das Vorkommen von Zoonose-Erregern identifiziert. Das aus diesen Beständen stammende Fleisch ließe sich gezielt für nicht sensible Produkte wie Fleischkonserven verwenden. Gleichzeitig könnten Beständen mit einem niedrigen Risiko für Zoonose-Erreger Fleisch für die Herstellung von sensiblen Produkten wie Rohwurst liefern.