Salmonella infantis beim Huhn

Masthühner sind ein bedeutendes Reservoir für unterschiedliche Salmonellen Serovare, welche lebensmittelbedingte Erkrankungen beim Menschen verursachen können. Der aktuelle Bericht der EFSA (2021) zeigt, dass Salmonella Infantis seit einigen Jahren stabil das am häufigsten vorkommende Serovar beim Geflügel (Gallus gallus), insbesondere beim Masthuhn, ist. Die Bedeutung dieses Serovars für die Humanmedizin wird dadurch unterstrichen, dass es nach Salmonella Enteritidis und Typhimurium das am häufigsten vorkommende Serovar im Zusammenhang mit Krankheitsausbrüchen ist.

Durch die Untersuchungen im vorliegenden Projekt wurden neue Erkenntnisse in Hinblick auf die Tenazität des Erregers gewonnen, die eine wissenschaftliche Basis für die Entwicklung möglicher Bekämpfungsstrategien geschaffen haben. So konnten wir in einer in-vitro Studie die Unterschiede in der Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln gegenüber Salmonella Infantis aufzeigen. Basierend auf einem standardisierten Protokoll wurde die bakteriostatische und bakterizide Wirksamkeit von handelsüblichen und im Feld häufig eingesetzten Desinfektionsmitteln untersucht. Dadurch wurden wichtige Erkenntnisse nicht nur in Bezug auf eine notwendige Erhöhung der eingesetzten Konzentrationen bei einigen Produkten, sondern auch hinsichtlich des Wirksamkeitsverlustes abhängig vom Verschmutzungsgrades des Stalles erzielt. Dies ist auch insofern von Bedeutung, da wir erstmalig zeigen konnten, dass Salmonella Infantis nach Anwendung von Desinfektionsmitteln zunächst unter der Nachweisgrenze vorhanden sein kann, um zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzuflammen. Eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass sich die Empfindlichkeit gegenüber Desinfektionsmitteln zwischen Salmonella Infantis Isolaten unterscheiden kann. Führt man ein Ranking in der Wirksamkeit der Produkte durch, so sind solche auf Basis von Aldehyden und Quartären Ammoniumverbindungen zu bevorzugen, gefolgt von Wasserstoffperoxiden, Kresolen und Alkylaminen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie wurden entsprechende Empfehlungen in Zusammenarbeit mit der Qualitätsgeflügelvereinigung (QGV) erarbeitet. Die Ergebnisse dieser Studie gingen in folgende Publikation ein: Drauch et al. (2020). Der Einsatz von Desinfektionsmitteln wird immer wieder in Zusammenhang mit einem möglichen Anstieg antibiotikaresistenter Bakterien gebracht. Dies haben wir zum Anlass genommen, um unterschiedliche Salmonella Infantis Isolate ausgewählten Desinfektionsmitteln über einen längeren Zeitraum auszusetzen und Veränderungen im Antibiotikaresistenzprofil zu untersuchen. Durch die Testung mehrerer Klone von jedem Testansatz konnten der unterschiedliche Einfluss von Desinfektionsmitteln auf die Population von Salmonella Infantis festgestellt werden. Die am häufigsten hervorgerufenen Resistenzen waren in den Gruppen der Cephalosporine, Sulfamethoxazole, Tetrazykline und Aminoglykoside zu finden; vereinzelt bei Vertretern der Gruppen der Quinolone und Polypeptide. Hier ergeben sich zukünftige Fragestellungen in Hinblick auf die zugrundeliegenden Mechanismen und der Stabilität dieser Resistenzsteigerungen. Dies ist insofern auch für das Feld von Bedeutung, da ein verstärkter Einsatz von Desinfektionsmitteln für die Eliminierung von Salmonella Infantis aus Stallungen/Schlachthöfen mit einem vermehrten Auftreten von Antibiotika resistenten Isolaten verbunden sein könnten.

Salmonella Infantis stellt eine sehr heterogene Gruppe dar, was sich sowohl im Auftreten unterschiedlicher Phäno- als auch Genotypen widerspiegelt. Durch das Screening von einer Selektion an Salmonella Infantis Isolaten gelang uns erstmalig der Nachweis, dass unterschiedliche Varianten im Feld anzutreffen sind. Durch ein gezieltes Mapping dieser Varianten konnten die bisher gefundenen Unterschiede im Wesentlichen auf das Schwärmverhalten sowie Abweichungen im erwarteten Koloniewachstum auf unterschiedlichen Nährmedien festgestellt werden. Mittels Analyse des Proteinprofils (MALDI-TOF MS) konnten allerdings keine Unterschiede zwischen den Isolaten gefunden werden. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass Varianten von Salmonella Infantis gefunden wurden, die sich einem Nachweis entsprechend der ISO 6579, der europaweiten Norm zum Nachweis von Salmonellen in der Primärproduktion, entziehen können. Dies könnte zu Fehlinterpretationen bezüglich der Prävalenzlage führen. Die Ergebnisse werden aktuell für eine Publikation zusammengefasst (Drauch et al., in Präparation). Es wird somit unabdingbar sein, dass zukünftige Untersuchungen ein Hauptaugenmerk auf eine mögliche Detektion dieser Varianten aus Feldproben legen. Deren Ergebnisse könnten auch zu entsprechenden Empfehlungen bezüglich möglicher Änderungen der normativen Vorgaben führen. Neben diesen phänotypischen Unterschieden wurden in der vorliegenden Studie auch genotypische Unterschiede gefunden, die auf dem Vorhandensein des pESI Plasmids (plasmid of Emerging Salmonella enterica Infantis) beruhen. Da dieses Plasmid nicht nur Virulenzgene in sich trägt, sondern auch Gene für diverse Antibiotikaresistenzen ist zukünftig ein Hauptaugenmerk auf mögliche Intra- und Inter-Speziesübertragungen zu legen, die nicht nur in der Veterinärmedizin, sondern auch in der Humanmedizin erhebliche Folgen mit sich bringen könnten.

Mit dem vorliegenden Projekt wurde aber auch das aktuelle Wissen in Bezug auf Salmonella Infantis Infektionen im Huhn wesentlich erweitert. Anhand von Pathogenitätsstudien in embryonierten Bruteiern konnten wir zeigen, dass Salmonella Infantis ähnliche Pathogenitätseigenschaften aufweist, wie die Serovare Enteritidis und Typhimurium. In einem weiteren Schritt konnten wichtige Erkenntnisse zur Infektion und Organlokalisation des Erregers gewonnen werden. Der Umstand, dass zusätzlich zu spezifiziert pathogen freien (SPF) Tieren auch im Feld verwendete Rassen (schnell und langsam wachsende Rassen) untersucht wurden, unterstreicht den praktischen Anwendungscharakter der Untersuchungen. Dieser wurde durch den Einsatz von Sentinel- Tieren noch zusätzlich unterstrichen, da somit die Ausbreitung der Infektion zwischen den Tieren gezielt untersucht werden konnte. Die Ausbreitung von Salmonella Infantis pESI Plasmid tragenden Isolaten wird weltweit berichtet und kritisch verfolgt. In unseren Infektionsstudien konnten wir erstmalig zeigen, dass Salmonella Infantis Isolate, die das pESI Plasmid in sich tragen, eine gesteigerte Virulenz im Tier aufweisen, und sich somit besser und schneller im Tier, der Herde und somit in der Umwelt verbreiten können. Durch die zusätzliche Besiedlung von Leber und Milz stellen sie ein höheres Risiko für Humaninfektionen dar. Zudem führen sie zu einer deutlichen Immunreaktion im Tier, was die Frage aufwirft, ob diese Isolate tatsächlich nur Kommensalen für das Tier darstellen. Die Ergebnisse dieser Studie gingen in folgende Publikation ein: Drauch et al. (2021). Durch den Vergleich des Infektionsverlaufes in unterschiedlichen Rassen konnten wir zeigen, dass Legehühner und langsam wachsende Masthühner weniger empfänglich für Salmonella Infantis sind. Ein Phänomen, dass auch im Feld beobachtet wird, und nun wissenschaftlich belegt werden konnte begründet in der Genetik der Tiere. Diese Erkenntnis könnte für zukünftige züchterische Interventionen von Bedeutung sein, da jegliche Reduktion von Salmonella Infantis in der Primärproduktion hinsichtlich der Ausscheidung und Kolonisierung von inneren Organen zu einer Reduktion des Risikos humaner Salmonellosen führen kann.