Characterization, quantification, implications and nutritional management of sow hoof lesions: an epidemiologic description and analysis

Abstract

Chapter 1: Introduction. The introduction of the present thesis includes a review of current knowledge on sows’ claw lesions, their frequency and associations with lameness and reproductive performance. At the end of the chapter the objectives of the thesis are presented. Chapter 2: Hoof lesions and lameness in sows in three Greek swine herds. The purpose of the research presented in this chapter was, to characterize sows’ hoof lesions, to estimate their frequency and severity and to investigate their associations with parity and lameness, in three Greek swine herds during the first 6 months of 2013. The results depict the baseline prevalence and severity of foot lesions before implementation of the directive for group housing in these herds. The studied sows, which had been individually stalled during previous gestations, were examined for foot lesions upon entry into the lactation facilities. Lesions scored included heel hyperkeratinization, erosions or cracks, and toe and dew claw overgrowths. When exiting the farrowing facilities, the sows were observed while walking along an alley and their degree of lameness was scored. The proportion of sows with at least one lesion on any foot was very high and similar among herds, with 121 of 125 (96.8%), 123 of 125 (98.4%), and 377 of 386 (97.7%) sows affected in herds A, B, and C, respectively. The most frequent lesions were those located on the heel, and overgrown toes and dew claws. For these sites, lesion severity increased with sow parity. The concurrent presence of lesions on more than one foot site, on the same or different feet or both, had a multiplicative effect on the likelihood of lameness. Under the conditions in the herds participating in this study, sow foot lesions are extremely common, with older sows more likely than younger sows to have lesions on the heel and overgrown toes and dew claws. The degree of lameness may be affected by a causal interface among foot lesions. Chapter 3: Associations between claw lesions and reproductive performance of sows in three Greek herds. The aim of the study described in this chapter was to investigate the associations between the severity of sows’ claw lesions and three of the most important reproductive indicators, the number of live-born and weaned piglets and the wean-to-first service interval, in three Greek farrow-to-finish herds. All studied sows were individually housed during their previous gestations. Sows were examined for lesions, which were scored on a severity scale, on several anatomical sites of the claws, before farrowing. Data on the examined reproductive indicators were retrieved from productivity databases of the herds. Because scoring of lesions on several claw sites resulted in many correlated variables for each sow examined, we employed factor analysis to create a smaller set of uncorrelated variables (factors) which contained all the information in the original variables and produced the corresponding factor scores. The number of live-born and weaned piglets was associated with the produced factor scores in two multivariable linear regression models, whereas the possible association between the wean-to-first service interval and the factor scores was modeled with the use of zero-inflated negative binomial regression. The number of live-born piglets was negatively associated with factor scores representing lesions on heel (P ≤ 0.001) and sole of front feet (P = 0.019). The number of weaned piglets was also negatively associated with factor scores representing lesions on heel (P = 0.003) of any foot, on sole of front feet (P = 0.001) and on white line, sole and wall of rear feet (P = 0.008), while the wean-to-first service interval was associated with factor scores representing lesions on heel of any foot (P = 0.02), on sole of front feet (P = 0.02) and of dew claw length of front feet (P = 0.009). Our results indicate that combinations of lesions on the dorsal and ventral part of the claws, negatively affected the reproduction parameters considered, emphasizing the importance of general improvement of feet health. Chapter 4: Effect of diet supplementation with chelated zinc, copper and manganese on hoof lesions of loose housed sows. The objective of the research described in this chapter, was to investigate the effect of a diet supplemented with organic complexes of trace minerals (Zn, Cu, Mn), partly substituting their inorganic form, on hoof lesions of sows in three Greek swine herds. A total of 518 sows were initially examined for hoof lesions and their respective severity was scored. For each hoof, the length of toes and dew claws were evaluated and five anatomical hoof sites, the heel, the sole, the white line, the wall and the coronary band, were examined for lesions. Subsequently, the same sows were re-scored after one or two gestations on diets supplemented with organic trace minerals, partly substituting their inorganic salt form (organic form of Zn 45 ppm, Cu 14 ppm and Mn 25 ppm of the total 125 ppm of Zn, 15 ppm of Cu and 40 ppm of Mn, respectively). The odds of the higher versus the lower lesion scores were significantly lower after than before the inclusion of the organic minerals in sows’ diet, for each of the considered foot sites with the exception of the coronary band, with a distinct effect according to foot location. Specifically, on rear feet the improvement of hoof lesions was either smaller (for heel, sole and wall) than on front feet or not significant (for white line, toe and dew claw length). Additionally, for each foot site and herd examined, after the inclusion of the organic minerals, there were more sows with either the same or lower lesion score, with the exception of the toe and the dew claw length in one of the herds. Within the specific conditions in the three studied herds, the findings of this study highlight the role of chelated trace minerals in sows’ hoof health, suggesting an applicable and rewarding intervention to prevent hoof lesions. Chapter 5: General discussion and future perspectives. In this chapter the findings of the thesis are summarized and discussed with relevance to published research and the needs for future research activities.

Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή. Η εισαγωγή της παρούσας διατριβής περιλαμβάνει μια ανασκόπηση της υπάρχουσας γνώσης για τις αλλοιώσεις των χηλών των χοιρομητέρων, τη συχνότητα και τον συσχετισμό τους με τη χωλότητα και τις αναπαραγωγικές αποδόσεις. Στο τέλος του κεφαλαίου παρουσιάζονται οι σκοποί της διατριβής. Κεφάλαιο 2: Αλλοιώσεις των χηλών και χωλότητα των χοιρομητέρων σε τρεις Ελληνικές εκτροφές. Ο σκοπός της μελέτης που παρουσιάζεται σε αυτό το κεφάλαιο ήταν, να χαρακτηριστούν οι αλλοιώσεις των χηλών των χοιρομητέρων, να υπολογιστεί η συχνότητα και η έντασής τους και να διερευνηθεί ο συσχετισμός τους με την ηλικία των χοιρομητέρων και τη χωλότητα, σε τρεις Ελληνικές εκτροφές, κατά τους πρώτους 6 μήνες του 2013. Τα αποτελέσματα απεικονίζουν τη συχνότητα και την ένταση των αλλοιώσεων των χηλών και της χωλότητας των χοιρομητέρων πριν την εφαρμογή του ομαδικού σταβλισμού στις εκτροφές. Οι χοιρομητέρες που πήραν μέρος στη μελέτη και οι οποίες σταβλίζονταν ατομικά κατά τη διάρκεια των προηγούμενων κυήσεων, εξετάστηκαν για αλλοιώσεις στις χηλές κατά την είσοδό τους στους θαλάμους τοκετών και γαλουχίας. Οι αλλοιώσεις που αξιολογήθηκαν περιελάμβαναν την υπερκερατινοποίηση του βολβού της οπλής, διαβρώσεις ή ρωγμές, και υπερανάπτυξη των χηλών και επικουρικών χηλών. Ο έλεγχος της ύπαρξης χωλότητας και η βαθμολόγηση της έντασή της γίνονταν κατά την έξοδο των ζώων από τους θαλάμους τοκετών, επισκοπώντας τον τρόπο βάδισής των χοιρομητέρων καθώς περπατούσαν κατά μήκος ενός διαδρόμου. Το ποσοστό των χοιρομητέρων με τουλάχιστον μια αλλοίωση σε οποιοδήποτε άκρο ήταν πολύ υψηλό και παρόμοιο μεταξύ των εκτροφών, με 121 από 125 (96.8%), 123 από 125 (98.4%), και 377 από 386 (97.7%) προσβεβλημένες χοιρομητέρες στις εκτροφές A, B, και Γ, αντίστοιχα. Οι πιο συχνές αλλοιώσεις ήταν εκείνες του βολβού της οπλής, και οι υπερμεγέθης χηλές και επικουρικές χηλές. Η ένταση αυτών των αλλοιώσεων αυξάνονταν με την πάροδο της ηλικίας των χοιρομητέρων (αριθμός τοκετών). Η ταυτόχρονη παρουσία αλλοιώσεων σε περισσότερα από ένα ανατομικά μέρη της χηλής, στο ίδιο ή διαφορετικό άκρο ή και τα δύο, είχαν πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα στην πιθανότητα εμφάνισης χωλότητας. Κάτω από τις συνθήκες των εκτροφών που έλαβαν μέρος στην παρούσα μελέτη, οι αλλοιώσεις των χηλών των χοιρομητέρων είναι εξαιρετικά συχνές, με τις μεγαλύτερες σε ηλικία χοιρομητέρες να είναι πιο πιθανό να εμφανίσουν αλλοιώσεις στο βολβό της οπλής και υπερμεγέθης χηλές και επικουρικές χηλές σε σχέση με τις νεαρότερες χοιρομητέρες. Ο βαθμός της χωλότητας μπορεί να επηρεαστεί από αιτιολογικές διασυνδέσεις μεταξύ αλλοιώσεων των χηλών. Κεφάλαιο 3: Συσχετισμοί μεταξύ των αλλοιώσεων των χηλών και των αναπαραγωγικών αποδόσεων των χοιρομητέρων σε τρεις Ελληνικές εκτροφές. Ο σκοπός της μελέτης που περιγράφεται σε αυτό το κεφάλαιο ήταν να διερευνηθούν οι συσχετισμοί μεταξύ της έντασης των αλλοιώσεων των χηλών των χοιρομητέρων και τριών από τους πιο σημαντικούς αναπαραγωγικούς δείκτες, τον αριθμό των ζωντανών γεννηθέντων και απογαλακτισμένων χοιριδίων και το μεσοδιάστημα από τον απογαλακτισμό μέχρι την πρώτη τεχνητή σπερματέγχυση, σε τρεις συμβατικές Ελληνικές εκτροφές. Οι χοιρομητέρες που πήραν μέρος στη μελέτη σταβλίζονταν ατομικά κατά τη διάρκεια των προηγούμενων κυήσεών τους. Οι χοιρομητέρες ελέγχθηκαν για την ύπαρξη αλλοιώσεων, οι οποίες βαθμολογήθηκαν ανάλογα με τη βαρύτητά τους, σε διάφορα ανατομικά στοιχεία της χηλής, πριν τον τοκετό. Τα δεδομένα των υπό εξέταση αναπαραγωγικών δεικτών προήλθαν από τα αρχεία της κάθε εκτροφής. Επειδή η βαθμολόγηση των αλλοιώσεων στα διάφορα ανατομικά μέρη των χηλών οδήγησε στη δημιουργία πολλών συσχετιζόμενων μεταξύ τους μεταβλητών για κάθε χοιρομητέρα που εξετάστηκε, χρησιμοποιήσαμε την παραγοντική ανάλυση για να δημιουργήσουμε ένα μικρότερο σύνολο ανεξάρτητων μεταβλητών (παραγόντων - factors), το οποίο περιείχε όλες τις πληροφορίες των αρχικών μεταβλητών. Στη συνέχεια υπολογίσαμε τους συντελεστές των παραγόντων. Ο αριθμός των ζωντανών γεννηθέντων και απογαλακτισμένων χοιριδίων συσχετίστηκε με τους συντελεστές των παραγόντων σε δυο πολυπαραγοντικά μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης, ενώ οι πιθανοί συσχετισμοί μεταξύ του διαστήματος απογαλακτισμού-οίστρου και τους συντελεστές των παραγόντων ελέγχθηκαν με τη χρήση ενός αρνητικού διωνυμικού μοντέλου μηδενικού-πληθωρισμού (zero-inflated negative binomial model). Ο αριθμός των γεννηθέντων ζωντανών χοιριδίων συσχετίστηκε αρνητικά με συντελεστές των παραγόντων που αντιπροσώπευαν αλλοιώσεις στο βολβό της οπλής (P ≤ 0.001) και στη σόλα των προσθίων άκρων (P = 0.019). Ο αριθμός των απογαλακτισμένων χοιριδίων συσχετίστηκε επίσης αρνητικά με συντελεστές παραγόντων που αντιπροσώπευαν αλλοιώσεις στο βολβό της οπλής (P = 0.003), στη σόλα των προσθίων άκρων (P = 0.001) και στη λευκή γραμμή, στη σόλα και στο τοίχωμα των οπισθίων άκρων (P = 0.008), ενώ το μεσοδιάστημα απογαλακτισμού μέχρι την πρώτη σπερματέγχυση συσχετίστηκε με αλλοιώσεις στο βολβό της οπλής (P = 0.02), στη σόλα των προσθίων άκρων (P = 0.02) και στο μήκος των επικουρικών χηλών στα πρόσθια άκρα (P = 0.009). Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι ο συνδυασμός διαφόρων αλλοιώσεων στο ραχιαίο και κοιλιακό τμήμα των χηλών, επηρεάζει αρνητικά τις αναπαραγωγικές παραμέτρους, τονίζοντας τη σημασία της υγείας των ποδιών και την ανάγκη γενικής βελτίωσής τους. Κεφάλαιο 4: Επίδραση της προσθήκης χηλικού ψευδαργύρου, χαλκού και μαγγανίου στις αλλοιώσεις των χηλών χοιρομητέρων που σταβλίζονται ομαδικά. Το αντικείμενο της μελέτης που περιγράφεται σε αυτό το κεφάλαιο ήταν, να διερευνηθεί η επίδραση μιας δίαιτας εμπλουτισμένης με οργανικά σύμπλοκα ιχνοστοιχείων (Zn, Cu, Mn), υποκαθιστώντας μερικώς την ανόργανη μορφή τους, στις αλλοιώσεις των χηλών των χοιρομητέρων τριών Ελληνικών εκτροφών. Συνολικά 518 χοιρομητέρες εξετάστηκαν για αλλοιώσεις στις χηλές και η έντασή τους βαθμολογήθηκε. Για κάθε χηλή, το μήκος των χηλών και επικουρικών χηλών αξιολογήθηκε και πέντε ανατομικά στοιχεία, ο βολβός της οπλής, η σόλα, η λευκή γραμμή, το τοίχωμα και η στεφάνη, εξετάστηκαν για αλλοιώσεις. Στη συνέχεια, οι ίδιες χοιρομητέρες επανεξετάστηκαν μετά από έναν ή δυο τοκετούς σε δίαιτα εμπλουτισμένη με οργανικά ιχνοστοιχεία, υποκαθιστώντας μερικώς την ανόργανη μορφή τους (οργανική μορφή Zn 45 ppm, Cu 14 ppm και Mn 25 ppm από τη συνολική ποσότητα 125 ppm του Zn, 15 ppm του Cu και 40 ppm του Mn, αντίστοιχα). Η πιθανότητα για μεγαλύτερης έντασης αλλοιώσεις σε σχέση με μικρότερης έντασης ήταν σημαντικά μικρότερη μετά σε σχέση με πριν την προσθήκη των οργανικών ιχνοστοιχείων στη δίαιτα των χοιρομητέρων, για το καθένα από τα ανατομικά στοιχεία που εξετάστηκαν με εξαίρεση τη στεφάνη, και με διακριτή επίδραση ανάλογα με την εντόπισή τους. Συγκεκριμένα, στα οπίσθια άκρα η βελτίωση των αλλοιώσεων των χηλών ήταν είτε μικρότερη (για το βολβό της οπλής, τη σόλα και το τοίχωμα) σε σχέση με τα πρόσθια άκρα ή δεν ήταν σημαντική (για τη λευκή γραμμή, το μήκος των χηλών και επικουρικών χηλών). Επιπλέον, για κάθε ανατομικό στοιχείο και εκτροφή που εξετάστηκε, μετά την προσθήκη των οργανικών ιχνοστοιχείων, οι χοιρομητέρες με την ίδια ή μικρότερη ένταση αλλοιώσεων ήταν περισσότερες, με εξαίρεση το μήκος των χηλών και επικουρικών χηλών στη μια από τις εκτροφές. Κάτω από τις συγκεκριμένες συνθήκες των τριών εκτροφών που μελετήθηκαν, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης επισημαίνουν τον ρόλο των χηλικών ιχνοστοιχείων στην υγεία των χηλών των χοιρομητέρων, προτείνοντας μια εύκολα εφαρμόσιμη και αποδοτική παρέμβαση για την πρόληψη των αλλοιώσεων των χηλών. Κεφάλαιο 5: Γενική συζήτηση και προοπτικές για το μέλλον. Στο κεφάλαιο αυτό συνοψίζονται και συζητούνται τα συμπεράσματα της διατριβής σε σχέση με την υπάρχουσα βιβλιογραφία και τις ανάγκες για μελλοντικές ερευνητικές δραστηριότητες.