Interventions along the value chain: Experience exchange

Australian Centre for International Agricultural Researc

Investigations to monitor the dynamics of Tick-borne Diseases with special reference to ECF in calves and associations with management factors in Rukungiri District, Uganda.

Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Lebenslauf 1\. Einleitung 2\. Literaturübersicht 3\. Material und Methoden 4\. Ergebnisse 5\. Diskussion 6\. Zusammenfassung 7\. Summary 8\. Anhang I 9\. Anhang II (Einlegeblatt) LiteraturverzeichnisMit dem Ziel, die Dynamik von Ostküstenfieber (ECF) -Infektionen und -Krankheitsgeschehen zu untersuchen und mögliche Risikofaktoren, die mit dem Management zusammenhängen, zu identifizieren, wurden im Distrikt Rukungiri, Südwest-Uganda, strukturiert Daten von 20 randomisiert ausgewählten Milchviehbetrieben im Rahmen einer prospektiven Feldstudie (Juni 1996 bis Juni 1997) erhoben. Die Studienkälber-Population setzte sich aus allen beim ersten Betriebsbesuch anwesenden Kälbern bis zu einem Alter von 9 Lebensmonaten und allen über den Studienzeitraum geborenen Kälbern zusammen; 238 Holstein- Friesian Kreuzungskälbern und 43 lokalen Ankole Kälbern. Alle Kälber unterlagen einer 14-tägigen klinischen Untersuchung und einer monatlichen serologischen Probenentnahme zum Nachweis von Th. parva -Antikörpern. Im Falle einer ECF-Erkrankung (definiert wie folgt: vergrößerte oberflächliche Lymphknoten, erhöhte Körpertemperatur ?40 °C, gestörtes Allgemeinbefinden) wurden Lymph- und Blutausstriche angefertigt. Zum Nachweis von Th. parva -Antikörpern kam ein ELISA-Test unter Verwendung eines PIM Antigens mit einem optischen Grenzwert von 15 PP% zum Einsatz. Ferner wurden alle Serumproben auf das Vorhandensein von Antikörpern gegenüber Theileria mutans, Babesia bigemina und Anaplasma marginale untersucht. Anhand standardisierter Erhebungsbögen wurden bei jedem Betriebsbesuch Daten zum Betriebs- und Herdenmanagement, insbesondere zur Zeckenkontrolle und zum klinischen ECF-Geschehen, aufgenommen. Mit einer durchschnittlichen Gesamtseroprävalenz von 51,8% stellte ECF die am häufigsten auftretende Infektion infolge TBDs im Untersuchungsgebiet dar. Auf Einzeltierbasis wurden die Seroprävalenzen für Th. parva erheblich von Faktoren wie Alter, Vektorpräsenz, Rasse und Weidesystem beeinflußt. Dagegen hatte die Qualität der Zeckenkontrolle nur einen geringen und die Jahreszeit überhaupt keinen Einfluß auf die Antikörperwerte. Die höchsten Th. parva -Antikörperwerte wiesen Kälber im ersten Lebensmonat und die niedrigsten, nach Abfall der maternalen Antikörper, im Alter von 3 bis 6 Monaten auf. Mit 8 Monaten Alter hatte die Mehrzahl der Kälber serokonvertiert. Ein enger Zusammenhang bestand weiterhin zwischen dem Auftreten von vollgesogenen Rh. appendiculatus und positiven ELISA-Befunden. Wesentlich höhere ELISA-Antikörperwerte traten bei Kälbern der lokalen Ankolerasse gegenüber Kreuzungen auf, wobei die Mehrzahl der Kreuzungskälber vom dritten bis zum achten Lebensmonat Antikörperwerte unterhalb des optischen Grenzwertes aufwies. Der fehlende bzw. nur gering ausgeprägte Immunschutz infolge natürlicher Infektionen bei Kreuzungen zeigte sich in einer Letalitätsrate von 25%. Dagegen verstarb kein Ankolekalb an ECF. Die Unterschiede in den Immunantworten zwischen den beiden Rassegruppen ergaben sich aus einem unterschiedlichen Zeckenbefall infolge grundverschiedener Managementpraktiken. Den auffälligsten Einfluß auf die serologischen Ergebnisse hatten verschiedenartige Weidenutzungssysteme. Basierend auf einem permanenten und auffällig höheren Zeckendruck unter "open grazing" Bedingungen wiesen Kälber dieses Weidesystems jenseits des dritten Lebensmonats deutlich höhere Antikörperwerte im Vergleich zu Kälbern bei eingeschränkter Weidenutzung ("restricted grazing") auf. Die Untersuchung der einer klinischen ECF-Erkrankung vorausgegangenen Immunantwort zeigte, daß fast Dreiviertel aller Kälber (73,0%) keine Immunantwort über dem optischen Grenzwert aufwiesen. Bei chronischen Verlaufsformen verblieben die Antikörperwerte bis zum Erkrankungsende unterhalb des Grenzwertes und könnten ein Hinweis auf einen vorübergehenden Zusammenbruch/Fehlfunktion des Immunsystems sein. Nach überstandener ECF-Erkrankung waren bei 87,5% der Kälber Th. parva -Antikörper über einen Zeitraum von mindestens vier Monaten nachweisbar. Bei 5 der 7 an ECF verstorbenen Kälber lagen die Antikörperwerte der letzten Probenentnahme weit unterhalb des Grenzwertes. Die ECF-Morbiditäten auf Einzeltierebene wurden nicht beeinflußt durch die Faktoren Alter, Geschlecht und Rasse der Tiere. Tendenziell fiel lediglich auf, daß die Inzidenzdichte-Raten bei weiblichen Kälbern im Vergleich zu männlichen Tieren bzw. Ankolekälbern gegenüber Kreuzungen leicht erhöht waren. Anhand definierter Einteilungskriterien (Zeckenkontrolle, Gesundheitskontrolle, Weidemanagement und Herdengröße) wurden mittels eines Punktsystems zwei Klassen von Betrieben für "gutes" und "schlechtes" Management gebildet. Für die "gut" gemanagte Klasse (nur Betriebe mit Kreuzungskälbern) wurden Antikörperwerte extrem weit unterhalb des Grenzwertes festgestellt und lassen eine klassische endemische Instabilität vermuten. Kälber "schlecht" gemanagter Herden zeigten bei Kreuzungen moderate Immunantworten und im Gegensatz dazu sehr hohe Antikörperwerte bei den lokalen Kälbern. Folglich variiert die endemische Situation innerhalb dieser Betriebe rasseabhängig mit vermutlich stabilen Lagen für den Ankoletierstapel. Mit einer Gesamt-Seroprävalenz von 21,3% stellte "benigne" Theileriose (Th. mutans) die zweit häufigste Infektion im Untersuchungsgebiet gefolgt von Anaplasama marginale (16,9%) und B. bigemina (5,0%) dar. Wie die Berechnungen zur proportionalen Morbidität zeigten, waren Diarrhöen mit 35% die häufigste Erkrankung, gefolgt von ECF (22%), Augenerkrankungen (21%), Lungenaffektionen (20%) und Nabelinfektionen (2%). Dagegen stellte ECF mit einem Anteil von 64% an der proportionalen Mortalität die mit Abstand häufigste Todesursache im Studiengebiet dar. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß offenbar die Mehrheit der Kreuzungskälber noch hoch empfänglich gegenüber ECF sind. Davon ausgehend, erscheinen entweder die Fortführung der praktizierten "intensiven" Zeckenkontrolle bzw. eine Vakzinierung mit reduzierter Zeckenkontrolle die sinnvollsten Varianten zur Vermeidung von Verlusten zu sein. Wesentlich ist weiterhin die richtige und frühe Behandlung einer ECF-Erkrankung. Dagegen würde jede Veränderung der unbewußt richtig praktizierten mangelhaften Zeckenkontrollmaßnahmen in der Ankolegruppe die endemisch stabilen Verhältnisse stören.In order to monitor the dynamics of East Coast Fever (ECF) -infection and -disease and to identify associations with different management factors of dairy calves in Rukungiri district in Uganda, a longitudinal study was carried out between June 1996 and June 1997 on 20 randomly selected farms. All calves up to 10 months of age present at the first visit and all newborn calves were investigated regularly during the study period. The study population consisted of 238 Friesian cross-bred and 43 indigenous (Ankole) calves. All animals were blood-sampled for serum once a month and clinically examined every fortnight. From animals meeting the case definition for clinically suspected ECF (febrile response ?40°C, enlarged lymphnodes, disturbed general condition), blood and lymph node smears also were taken. For determination of antibody responses for Theileria parva the PIM recombinant antigen ELISA with a cut-off point of 15 PP% was carried out. All serum-samples furthermore were tested for Theileria mutans, Babesia bigemina and Anaplasma marginale. A standardised questionnaire to collect data on farm and herd management parameters, on tick control strategies (TCS) in particular, and to record information on ECF-histories of individual calves on the farm level was administered. The overall seroprevalence for Theileria parva was 51.8%. ECF infections on the individual calf level were strongly influenced by age, vector presence, breed and grazing management but only weakly affected by the quality of tick control and not at all by season. Highest antibody levels were found in calves in the first month of age and lowest, after animals had lost their maternal antibodies, between the 3rd and 6th month of age. However, beyond 8 months of age the majority of animals had seroconverted. Calves with engorged Rhipicephalus appendiculatus ticks had much higher ELISA values for Th. parva in almost all age groups than calves without ticks. In regards to breed, higher serological responses for Theileria parva were found in Ankole calves than in cross-bred calves suggesting a higher risk for ECF-disease due to no or low acquired immunity. Consequently, the ECF case-fatality rate for crosses was 25.0%; no Ankole calf, in contrast, died of ECF. These differences in serological responses between both breed groups were accompanied with and related to different tick loads on them, being the result of different pasture use practices. The results point to a strong association between sero-responses for Th. parva and the grazing system applied. Due to a permanent and much higher tick challenge under an open grazing system, significantly higher seroprevalences were found in calves older 3 month of age under this than under restricted grazing systems. Relating ELISA results to clinical outcomes, it was shown that the majority (73.0%) of calves with clinical ECF reacted negative in the ELISA before disease occurrence. In chronic cases of ECF no antibodies were found until calves recovered, indicating a possible breakdown of the immune system. After recovery of clinically sick calves antibodies persisted in 87.5% of them for at least 4 month. In cases of fatal ECF, extremely low antibody values were detected prior to death. ECF related calf morbidity was not affected by age, sex and breed but tended to be higher in local calves than in crosses, respectively in females than in males. Calf herds were classified as having either "good" or "bad" management, based on classes of management parameters for tick control, health care, grazing management and herd size. Extremely low antibody titres for Th. parva were found for the "good" management class suggesting endemic instability under this system. Herds with "bad" management showed for cross-bred calves moderate and for Ankole calves high serological responses, indicating a different endemic situation for both breeds with an apparent stabile situation for Ankole calves in particular. With a seroprevalence of 21.3% "benign" Theileriosis (Th. mutans) was the second most frequent TBDs-infection in the study area, followed by Anaplasmosis (A. marginale) with 16.9% and Babesiosis (B. bigemina) with only 5.0%. Calculation of the proportional morbidity showed diarrhoea (35%) to be the most frequent disease followed by ECF (22%), eye problems (21%), lung affections (20%) and navel infections (2%). ECF though accounted for most deaths (64%) when calculating the proportional mortality. From the results it can be concluded, that the majority of cross-bred calves in Rukungiri district are obviously still highly susceptible to ECF. In order to prevent future losses the continuation of either intensive tick control always executed or the introduction of "ITM" with reduced tick control is highly recommended. However, all preventive measures in this breed-group has to be accompanied with an early and correct ECF treatment. For the local Ankole breed group it is obvious that any change of the current poor vector control practice would disturb the endemic stable situation for them