Feldstudie zur Pathogenese der Borreliose beim Schweizer Rind

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.00.06
• Projekttitel Englisch: Fieldstudy on the Pathogenesis of Borreliosis in swiss cattle

Schlüsselwörter (Deutsch)

Rind, Borreliose, TaqMan, Pathogenese

Schlüsselwörter (Englisch)

Bovine, Lyme borreliosis, TaqMan, Pathogenesis

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Lyme Borreliose ist eine systemische bakterielle Infektion, die bei Mensch und Tier vorkommt und durch die Spirochäte Borrelia burgdorferi sensu lato verursacht wird. Zecken sind bis heute die einzigen bekannten Vektoren der Borrelien. Noch weitgehend ungeklärt ist die Frage, inwieweit infizierte Tiere an einer Borrelien-Infektion erkranken. Klinische Fälle wurden in den letzten Jahren hauptsächlich beim Hund beschrieben. Der Borrelien-Infektion beim Rind in der Schweiz wurde bisher kaum Bedeutung beigemessen. Neuere Untersuchungen in unserem Labor haben ergeben, dass rund 50% der Zecken, die im Raum Zürich gesammelt wurden, Borrelien-positiv sind. Ausserdem wurden im vergangenen Jahr am Tierspital Zürich zwei Rinder vorgestellt, die Symptome einer Borreliose zeigten und Borrelien mit der Milch ausschieden.
Mit dem vorliegenden Projekt soll in einer Kohortenstudie Aufschluss gewonnen werden über die Verbreitung, Bedeutung und die Pathogenese der Borreliose beim Rind in einem Endemiegebiet der Schweiz.
Dazu werden 100 Kühe und Rinder aus einem Endemiegebiet vor und im Verlauf der Weideperiode monatlich einer Blutentnahme unterzogen. Bei laktierenden Tieren wird zusätzlich eine Milchprobe entnommen. Neben der Bestimmung des Antikörpertiters mittels Immunfluoreszenz werden die Proben mittels PCR auf das Vorliegen von Borrelien-DNA untersucht. Dazu verwenden wir eine Realtime-PCR-Methode (TaqMan), die sich als hoch spezifisch erwiesen hat. Mit den gewonnen Resultaten sollte es möglich sein, wichtige Fragen zum Thema Borreliose beim Rind zu beantworten.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Lyme borreliosis is a disease caused by the bacterium Borrelia burgdorferi. The infection is seen worldwide and is transmitted mainly by hard shell ticks of the genus Ixodes. It can infect a wide range of mammalian and avian hosts. In contrast to humans, where Lyme disease is well documented, clinical signs and pathogenesis in animals are rather poorly defined. It seems, that especially in Switzerland, bovine Borreliosis has been underestimated. However, very recently, two cows with clinical signs of Lyme disease described in humans and dogs, were presented at the Veterinary Teaching Hospital, University of Zurich, where Borrelia burgdorferi was identified in synovial fluid and milk by PCR. This observation came unexpected but can be explained by the fact that nearly 50% of ticks, collected in the Canton of Zurich, were positive for Borrelia burgdorferi.
The goal of the present study is to characterize the clinical signs and pathogenesis of bovine Lyme borreliosis in Switzerland. To this end the cattle (about 100 animals) of an endemic area will be examined before and during grazing season. Once per month, blood and milk samples are collected and antibodies to Borrelia burgdorferi are determined by IFA. Additionally, different material (blood, synovia, milk) will be tested for presence of Borrelia DNA by the highly sensitive and specific TaqMan Real-time PCR. In PCR positive samples the amplified products will be sequenced to characterize the Borrelia strains involved.

Projektziele (Deutsch)

· Beschreibung der Serokonversionsrate, Boosterungsrate, resp. des Titerverlaufs bei Tieren mit hohem Infektionsdruck.
· Bestimmung der Häufigkeit von Tieren mit Bakteriämie, bei denen es zur Ausscheidung mit der Milch kommt.
· Bestimmung der Risikofaktoren für eine Serokonversion, Bakteriämie und Auftreten von klinischen Symptomen (Erkrankung).
· Charakterisierung der Erreger und deren Virulenz beim Rind.

Abstract (Englisch)

The seroprevalence of Borrelia burgdorferi sensu lato infection of cattle was studied in an area of Switzerland were clinical cases of Lyme borreliosis have been reported. To this end, ELISA tests were established using antigens prepared from B. afzelii, B. garinii and B. burgdorferi sensu stricto, repectively. To determine cut-off values defining seropositive and negative samples, ROC curves were used. When optimal cut-offs were determined, the diagnostic specificity and sensitivity were 96 % and 41 % (B.garinii), 98 % and 56 % (B. afzelii) and 97 % and 50 % (B. burgdorferi sensu stricto). The seroprevalences were estimated to be 16.2 % (95 % Confidence interval: 12.2-20.3 %) for B. garinii.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Müller, C., Jenal, K., Stärk, K., Hässig, M., Wolfensberger, C., Péter, O. Meili, M., Wittenbrin, M., Lutz, H. (2002): Seroprevalence of Borrelia burgdorferi sensu lato infection in cattle in an area of Switzerland with previously reported clinical cases. Journal of clinical Microbiology.

Lischer, C., Leutenegger, C., Brun, U., Lutz, H. (2000): Diagnosis of Lyme disease in two cows by the detection of Borrelia burgdorferi DNA. The Veterinary Record 146, 497-499.

Wicki, R., Sauter, P., Mettler, C., Natsch, A., Enzler, T., Pusterla, N., Kuhnert, P., Egli, G., Bernasconi, M., Lienhard, R., Lutz, H., Leutenegger, C. (2000): Swiss army survey in Switzerland to determine the prevalence of francisella tularensis, members of the ehrlichia phagocytophila genogroup, borrelia burgdorferi sensu lato, and tick-borne encephalitis virus in Ticks. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 19, 427-432.

Leutenegger, C., Pusterla, N., Mislin, C., Weber, R., Lutz, H. (1999): Molecular evidence of coinfection of ticks with borrelia burgdorferi sensu lato and the human granulocytic ehrlichiosis agent in Switzerland. Journal of Clinical Microbiology 37, 3390-3391.