An epidemiological appraisal of options for control of isosporosis in greek swine herds

Abstract

Chapter 1 - IntroductionThe introduction of the present thesis includes a comprehensive review of current knowledge on Isospora suis taxonomy and lifecycle, the clinical expression of swine isosporosis, its pathogenicity, pathological lesions, immunologic reactions of the pig, the applied diagnostic procedures, its epidemiology and current options for control. At the end of the chapter the objectives of the thesis are presented. Chapter 2 - Effect of toltrazuril treatment in nursing piglets naturally infected with Isospora suisThe aim of the research presented in this chapter was to evaluate the efficacy of toltrazuril treatment against I. suis infection, under field conditions and throughout the nursing period, in reducing (i) the mean time to onset of diarrhoea and oocyst excretion, (ii) the odds of diarrhoea and, (iii) the odds and level of oocyst excretion, adjusting for the heterogeneity of I. suis infection among litters and across time.In a 300-sow farrow-to-finish commercial operation, twenty-five litters were randomly allocated to receive toltrazuril (thirteen litters) or no treatment (twelve litters). The course of infection was followed in all piglets by coprological examination from day 6 after farrowing until weaning. Parametric shared frailty models, generalised linear mixed models and a two-part random effects model were used in the analyses. Toltrazuril treated piglets had 2.5 (95% C.I.: 1.3-4.8, P=0.007) times longer mean time-to-onset of oocyst excretion than untreated piglets, while there was no difference in the time-to-onset of diarrhoea between treated and untreated piglets. Untreated piglets had 3 (95% C.I.: 1-9, P=0.05) times higher odds of diarrhoea than treated ones. Adjusting for treatment, the daily risk of diarrhoea increased with age by 12.7% (95% C.I.: 10-18.5, P<0.001). Toltrazuril treated piglets had 66.5 (95% C.I.: 10-500, P<0.001) times lower risk of oocyst excretion compared to untreated ones. In any sampled day, the mean amount of excreted oocysts per gram of faeces (OPG) was 54.5 (95% C.I.: 6-518, P<0.001) times higher in untreated compared to treated piglets. Adjusting for treatment, the probability of oocyst excretion increased daily by 10% (95% C.I.: 7.9-12.2, P<0.001). The amount of excreted oocysts was not associated with time after farrowing (P>0.05). Variance partition coefficients revealed that almost half of the variation in the odds of oocyst excretion and diarrhoea was ascribed to unknown or unmeasured factors that operate at higher, than the piglet, levels of aggregation. Thus, beyond toltrazuril treatment, control of isosporosis in commercial pig farms could be improved by identification and quantification of these factors. Chapter 3 - Factors associated with the occurrence and level of Isospora suis oocyst excretion in nursing piglets of farrow-to-finish herdsThe aim of the research presented in this chapter was to identify factors, higher than the piglet-level of aggregation, at litter- and herd-level, associated with the odds and the level of I. suis oocyst excretion in nursing piglets of Greek farrow-to-finish pig herds, through a cross-sectional study. Faecal samples were collected from 314 litters of 55 randomly selected herds. Oocyst counts were determined by a modified McMaster technique and possible risk-factor data were collected through a standardised questionnaire. In the analysis, we employed a two-part model that simultaneously assessed the odds and the level of oocyst excretion. We estimated variance partitioning coefficients (VPCs) to assess the between herd variation that was explained by the fitted covariates and attributable fractions (AFs) to quantify the risk reduction in oocyst excretion due to toltrazuril treatment under application of (i) the highest and (ii) the lowest preventing level of the fitted covariates. Factors associated with lower odds of oocyst excretion were: use of toltrazuril treatment, all-in all-out management of the farrowing rooms, no cross-fostering or fostering during the first 24 hours after farrowing, plastic flooring in the farrowing pens, farrowing rooms with more than fourteen farrowing pens and employment of more than two caretakers in the farrowing section. Factors associated with lower oocyst excretion level were: use of toltrazuril treatment and caretakers averting from entering into farrowing pens. VPCs revealed that toltrazuril treatment and the other covariates explained an equal amount of among-herd heterogeneity of excretion. AFs suggested that the efficacy of toltrazuril treatment was improved if all farms were to attain the highest preventing level of the fitted covariates.Chapter 4 – General discussionIn this chapter the findings of this thesis are summarized and discussed in relevance with existing published relevant knowledge and prospective follow-up research activities.

Κεφάλαιο 1ο - ΕισαγωγήΗ εισαγωγή της παρούσας διατριβής περιλαμβάνει μια περιεκτική ανασκόπηση της σύγχρονης γνώσης αναφορικά με την ταξινόμηση του Isospora suis και του βιολογικού του κύκλου, την κλινική εμφάνιση της ισοσπόρωσης των χοίρων, την παθογένεια, τις παθολογο-ανατομικές αλλοιώσεις, την ανοσολογική αντίδραση του χοίρου στην παρασίτωση, τις εφαρμοζόμενες διαγνωστικές τεχνικές, την επιδημιολογία και τις υπάρχουσες επιλογές ελέγχου της νόσου. Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου παρουσιάζονται οι σκοποί της διδακτορικής διατριβής.Κεφάλαιο 2ο – Η επίδραση της θεραπείας με τολτραζουρίλη σε θηλάζοντα χοιρίδια φυσικώς μολυσμένα με Isospora suisΟ σκοπός της έρευνας που παρουσιάζεται σε αυτό το κεφάλαιο ήταν η εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας με τολτραζουρίλη στη φυσική παρασίτωση χοιριδίων με I. suis, σε όλη τη διάρκεια της χρονικής περιόδου του θηλασμού, στη μείωση (α) του μέσου χρόνου μέχρι την έναρξη της διάρροιας και της απέκρισσης ωοκύστεων, (β) της πιθανότητας εμφάνισης διάρροιας και (γ) της πιθανότητας και της έντασης απέκκρισης ωοκύστεων, λαμβάνοντας υπόψη την ετερογένεια του παρασιτισμού τόσο μεταξύ των τοκετοομάδων όσο και στη διάρκεια του χρόνου θηλασμού.Εικοσιπέντε τοκετοομάδες μιας εμπορικής χοιροτροφικής εκμετάλλευσης, συνολικής δυναμικότητας 300 χοιρομητέρων, διαχωρίστηκαν τυχαία μεταξύ αυτών των οποίων τα χοιρίδια έλαβαν τολτραζουρίλη (δεκατρείς τοκετοομάδες) και αυτών των οποίων τα χοιρίδια δεν έλαβαν αντιπαρασιτική αγωγή (δώδεκα τοκετοομάδες). Η πορεία της παρασίτωσης παρακολουθήθηκε σε όλα τα χοιρίδια με επαναλαμβανόμενες κοπρανολογικές εξετάσεις από την 6η ημέρα μετά τον τοκετό μέχρι τον απόγαλακτισμό τους. Στη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν παραμετρικά μοντέλα ανάλυσης επιβίωσης, γενικευμένα γραμμικά μικτά μοντέλα και ένα «διμερές» μοντέλο που λάμβανε υπόψη τα τυχαία αποτελέσματα. Τα χοιρίδια που έλαβαν θεραπεία με τολτραζουρίλη είχαν 2,5 (95% Διάστημα Εμπιστοσύνης (Δ.Ε.: 1,3-4,8, P=0.007) φορές μεγαλύτερο μέσο χρόνο μέχρι την έναρξη απέκκρισης ωοκύστεων, συγκριτικά με τα χοιρίδια που δεν έλαβαν θεραπεία, ενώ δεν υπήρχε σημαντική διαφορά μεταξύ τους στη διάρκεια του χρόνου μέχρι την εμφάνιση διάρροιας. Τα χοιρίδια που δεν έλαβαν θεραπεία είχαν 3 (95% Δ.Ε.: 1-9, P=0.05) φορές μεγαλύτερη πιθανότητα να εμφανίσουν διάρροια, σε σύγκριση με τα χοιρίδια που έλαβαν θεραπεία. Συνυπολογίζοντας την επίδραση της θεραπείας, η καθημερινή επικινδυνότητα εμφάνισης διάρροιας αυξάνονταν κατά 12,7% με την ηλικία (95% Δ.Ε.: 10-18,5, P<0.001). Τα χοιρίδια που έλαβαν θεραπεία είχαν 66,5 (95% Δ.Ε.: 10-500, P<0.001) φορές μικρότερη πιθανότητα απέκκρισης ωοκύστεων, συγκριτικά με τα χοιρίδια που δεν έλαβαν θεραπεία. Για κάθε ημέρα δειγματοληψίας, η μέση ποσότητα απεκκρινόμενων ωοκύστεων ανα γραμμάριο κοπράνων ήταν κατά 54,4 (95% Δ.Ε.: 6-518, P<0.001) φορές μεγαλύτερη στα χοιρίδια που δεν έλαβαν θεραπεία, σε σύγκριση με αυτά που έλαβαν. Συνυπολογίζοντας την επίδραση της θεραπείας, η πιθανότητα απέκκρισης ωοκύστεων αυξάνονταν καθημερινά κατά 10% (95% Δ.Ε.: 7,9-12,2, P<0.001). Δεν υπήρχε συσχέτιση μεταξύ της ποσότητας των απεκρινόμενων ωοκύστεων και ηλικίας (σε ημέρες μετά τον τοκετό). Οι συντελεστές διαχωρισμού/καταμερισμού της διακύμανσης (VPCs) έδειξαν ότι σχεδόν το μισό της διακύμανσης στην πιθανότητα απέκκρισης ωοκύστεων και εμφάνισης διάρροιας οφείλονταν στην επίδραση παραγόντων, είτε άγνωστων ή που δεν μετρήθηκαν, οι οποίοι δρουν σε υψηλότερα, σε σχέση με το χοιρίδιο, επίπεδα συνάθροισης. Έτσι, εκτός από την θεραπεία με τολτραζουρίλη, ο έλεγχος της ισοσπόρωσης σε επίπεδο εκτροφής θα μπορούσε να βελτιωθεί μέσω της ταυτοποίησης και ποσοτικοποίησης της επίδρασης αυτών των παραγόντων. Κεφάλαιο 3ο - Παράγοντες που συσχετίζονται με την πιθανότητα και την ένταση απέκκρισης ωοκύστεων του Isospora suis από θηλάζοντα χοιρίδια Ελληνικών εκτροφώνΟ σκοπός της έρευνας που παρουσιάζεται σε αυτό το κεφάλαιο ήταν η ταυτοποίση παραγόντων, σε υψηλότερα επίπεδα συνάθροισης (π.χ. τοκετοομάδα, εκτροφή) σε σχέση με το επίπεδο του χοιριδίου, που συσχετίζονται με την πιθανότητα και την ένταση απέκκρισης ωοκύστεων από θηλάζοντα χοιρίδια ελληνικών εκτροφών, μέσω μιας μελέτης χρονικού σημείου. Συλλέχθηκαν δείγματα κοπράνων από 314 τοκετοομάδες, από 55 τυχαία επιλεγμένες εκτροφές χοίρων. Η συγκέντρωση των ωοκύστεων καθορίστηκε με μια τροποποιημένη τεχνική McMaster, ενώ τα δεδομένα τα σχετικά με πιθανούς παράγοντες επικινδυνότητας συλλέχθηκαν με ενα τυποπoιημένο ερωτηματολόγιο. Για τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων, εφαρμόστηκε ένα «διμερές» μοντέλο, με το οποίο συνεκτιμήθηκε τόσο η πιθανότητα όσο και η ένταση απέκκρισης οωκύστεων. Υπολογίσαμε τους συντελεστές διαχωρισμού/καταμερισμού της διακύμανσης (VPCs) με σκοπό να εκτιμήσουμε την μεταξύ των εκτροφών διακύμανση που εξηγείται από τους σημαντικούς παράγοντες και το αιτιολογικό κλάσμα (ΑΚ) για να ποσοτικοποιήσουμε τη μείωση της πιθανότητας απέκκρισης ωοκύστεων εξαιτίας της θεραπείας με τολτραζουρίλη, με ή χωρίς την ταυτόχρονη δράση των άλλων σημαντικών παραγόντων. Οι παράγοντες που συσχετίστηκαν με μικρότερες πιθανότητες απέκκρισης ωοκύστεων ήταν: η χρήση τολτραζουρίλης, η εφαρμογή του συστήματος διαχείρισης όλα-μέσα-όλα-έξω στους θαλάμους τοκετού, η μη-υιοθεσία ή η υιοθεσία χοιριδίων μέσα στις πρώτες 24 ώρες μετά τον τοκετό, η ύπαρξη πλαστικού δαπέδου στο κελί τοκετού, η ύπαρξη θαλάμων τοκετού με περισόττερα από δεκατέσσερα κελιά και η απασχόληση περισσότερο από δύο υπαλλήλων στο τμήμα τοκετών. Οι παράγοντες που σχετίστηκαν με χαμηλότερη ένταση απέκκρισης ωοκύστεων ήταν: η χρήση τολτραζουρίλης και η αποφυγή εισόδου των υπαλλήλων μέσα στα κελιά τοκετού. Οι συντελεστές διαχωρισμού/καταμερισμού της διακύμανσης έδειξαν ότι η θεραπεία με τολτραζουρίλη και οι υπόλοιποι σημαντικοί παράγοντες εξηγούσαν ένα ισόποσο τμήμα της, μεταξύ των εκτροφών, ετερογένειας στην απέκκριση ωοκύστεων. Τα αιτιολογικά κλάσματα κατέδειξαν ότι η αποτελεσματικότητα της θεραπείας με τολτραζουρίλη μπορεί να βελτιωθεί αν σε όλες τις εκτροφές εφαρμόζονταν τα υψηλότερα επίπεδα πρόληψης των παραγόντων επικινδυνότητας που ταυτοποιήθηκαν. Κεφάλαιο 4ο – Γενική συζήτησηΣε αυτό το τμήμα συνοψίζονται τα ευρήματα αυτής της διατριβής και συζητούνται σε σχέση τόσο με την προϋπάρχουσα δημοσιευμένη σχετική γνώση όσο και με την προοπτική συνέχισης της έρευνας στο μέλλον.