E. coli vaccination af slagtekyllinger: undersøgelse af biologiske effekter og klimabelastning

IN ENGLISH BELOW

Projektets formål er at undersøge om vaccination af slagtekyllinger med Poulvac E. coli kan forebygge E. coli infektioner og hermed dødelighed, kassationer, økonomiske tab og formindsket dyrevelfærd i slagtekyllingeproduktionen. Som følge af mindre dødelighed og færre kassationer vil vaccination samtidig medfører mindre klimabelastning.

Vaccination indgår som et centralt element i strategien til at forebygge og bekæmpe E. coli infektioner (Christensen et al. 2021). Forskellige typer af vacciner er blevet udviklet og afprøvet. Vacciner, som bygger på dræbte bakterier herunder autovacciner, er rapporteret kun at have en smal beskyttende virkning i forhold til den store diversitet af sygdomsfremkaldende E. coli, som vi har observeret. Derimod har vacciner, som bygger på levende E. coli, der er svækket i deres sygdomsfremkaldende egenskaber, vist sig at have en bredere beskyttende virkning mod E. coli infektioner. Poulvac E. coli er den mest anvendte vaccine (Christensen et al. 2021).

Poulvac E. coli vaccinen anvendes i stor udstrækning i den danske konsumægsproduktion (Christensen & Nielsen 2020), men den er af økonomiske årsager mindre anvendt i slagtekyllingeproduktionen. I udlandet anvendes den en del til slagtekyllinger. De seneste erfaringer fra Tyskland
har været, at der opnås mindre dødelighed, færre kassationer og bedre foderudnyttelse ved vaccination med Poulvac E. coli.

Vi ønsker at afprøve tilsætning af vaccinestammen med foder, som en ny måde at vaccinere kyllinger. Behandling sker nu enten med spray til unge dyr eller med drikkevand til lidt ældre. Begge metoder kan medfører et uhensigtsmæssigt spild af vaccine og uens individuel vaccination. Det er påvist, at vaccinestammen kan overleve i vand i mindst et døgn (Glünder et al. 2015).

Forsøget vil blive udført på bedrifter, hvor der kan foretages sammenligninger imellem behandlede og ubehandlet kontrolflokke i forskellige huse. Der vil blive udført forsøg med klækning på stald og foretaget en sammenligning til konventionel klækning.

Arbejdspakker

1. Pilotforsøg med overlevelse af vaccine på foder. Inden afprøvning i produktion undersøges vaccinestammens overlevelse på foder. Poulvac E. coli opløses i vand med Aviaguard påsprøjtes kyllingefoder, så det svarer til 1 x 108 cfu/20 g foder (middeltal for indhold af bakterier). Foderet opbevares ved 20 og 37 °C, og der udtages prøver i tre gentagelser til 0, 12, 24, 36, 48 , 60 og 72 timer efter behandlingen. Der medtages en kontrol, som kun behandles med tilsvarende mængde vand med Aviaguard. Forsøget udføres i 3 gentagelser. Til hver prøvetagningstid opløses foderet i isotonisk saltvand, homogeniseres og E. coli tælles på McConkey plader efter en fortyndingsrække. Fra hver af de to højeste fortyndinger med synlig E. coli lign. vækst gemmes isolater, og de testes for tilstedeværelsen af vaccinestammen af E. coli med den beskrevne PCR. Isolater, som er positive med PCR, testes for vækst på minimalmedium sammenlignet med McConkey (La Ragione et al. 2013, Christensen & Nielsen 2020). Til sammenligning er vaccinestammen allerede påvist at kunne overleve 1 døgn i vand (Glünder et al. 2015).
2. Vaccination af kyllinger. Der vil blive udført tre gentagelser af vaccination på disse bedrifter med forskellige flokke for at tage højde for variationer i rugeæg, daggamle kyllinger og klimatiske forhold. Til kyllinger klækket på stald sprayes foder (1) med vaccinestammen når kyllingerne starter udklækning. Tilsvarende sprayes foderet inden de konventionelle kyllinger placeres. Alternativt, hvis der ikke findes en tilstrækkelig overlevelse af vaccinestammen på foder foretages en traditionel spraybehandling af kyllingerne eller vaccinen doseres med drikkevand.
3. Udtagning af døde dyr.
   Fra hver behandlet eller kontrol flok udtages mindst 25 selvdøde/aflivede dyr ved produktionsuge.
4. Udtagning af kassater på slagteriet.
   Fra hver behandlet eller kontrol flok udtages mindst ca. 10 slagtekyllinger, som er døde under transport samt 25 kassater på slagteriet indenfor fra hver af de 6 flokke som indgår i forsøget.
5. Obduktion samt isolering og karakterisering af E. coli.
   De indsamlede dyr fra produktion (3) samt kassater (4) obduceres. Under obduktionen isoleres E. coli, hvis der er mistanke om infektion. Formålet med at undersøge E. coli er at analysere om vaccination har en effekt på at formindske E. coli infektioner, samt at undersøge om vaccination forskyder fordelingen af E. coli cloner i forhold til ikke vaccineret kontrol. De isolerede E. coli screenes for klonalitet ved PFGE. Repræsentative isolater helgenomsekventeres. Helgenomsekvenserne analyseres for klonalitet (MLST, SNP) og andre egenskaber knyttet til virulens og antibiotikaresistens.

Projektleder: Henrik Christensen, email: hech@sund.ku.dk 

Projektet er relevant for deltagelse af bachelor eller specialestuderende på dyrlægestudiet eller andre relevante studieretninger.

Biological effects and climate impact of E. coli vaccination in broilers

The aim of the project is to investigate if vaccination with Poulvac E. coli is able to prevent E. coli infections and its effects such as increased mortality, condemnations, economic losses and reduced animal welfare in broiler production. The climatic impact will be related to reduced mortality and condemnations.

Vaccination is a key element in the strategy to prevent and control E. coli infections (Christensen et al. 2021). Different types of vaccines have been developed. Killed vaccines including autovaccines are reported with only a narrow level of protection against the diversity of serotypes of avian pathogenic E. coli reported from poultry production. Vaccines which include living but attenuated E. coli have been found to protect against more diverse types of E. coli infections.

The Poulvac E. coli vaccine is used in the Danish table egg production (Christensen & Nielsen 2020), however, it is less used in the broiler production for economic reasons. In other countries such as Germany is has found more use with broilers and benefits of less mortality, improved feed conversion and less condemnations have been observed compared unvaccinated controls.

Our aim is to add the vaccine strain with feed, which will be a new way of vaccinating chicken. Vaccination is currently either by spray to chicks or by water to older broilers. Both methods may reduce the most efficient and economic use of the vaccine. The vaccine has been able to survive in water for at least 24 h (Glünder et al. 2015).

Vaccination trials will be carried out on farms where comparisons can be made between vaccinated and control flocks in different houses on the same farm. The farms will either use chicks hatched in the stable or use conventionally hatched chicks.

Workpackages

1. Preliminary experiment to test survival on feed. Feed samples (25 g) will be sprayed with one dose equivalent of the vaccine (108 cfu). Samples will be analysed after 0, 12, 24, 36, 48 , 60 and 72 hours after treatment in triplicate. At each sampling the feed will be solubilized and serial dilutions made on McConkey. The presence of the vaccine strain will be documented by patching on minimal medium and with the published PCR (La Ragione et al. 2013, Christensen & Nielsen 2020).
2. Vaccination of broilers. Vaccination will be done on farms using either hatch on the stable or conventional hatch. On each farm, three replications will be performed of the experiment. If the promising results are obtained from the pilot experiment (1), the feed will be sprayed with the vaccine when
   chicks start to hatch in the stable or when conventionally hatched chicks are placed. As an alternative if spray of feed is not beneficial, the chicks will be spray vaccinated or the vaccine dosed in drinking water.
3. Selection of dead animals for analysis. From each treated or control flock included in the project, at least 25 animals will be selected at week 3.
4. Collection of condemned animals from the slaughter house. From each treated or control flock included in the project, at least 10 animals will be selected at slaughter.
5. Post mortem and isolation and characterization of E. coli. Isolated E. coli will be screened for clonality and representative isolates will be whole genome sequences for prediction of sequence type, clonality by SNP, virulence and antibiotic resistance.

References

• Christensen, H. & Nielsen, C. 2020. Safety of the live Escherichia coli vaccine Poulvac E. coli in layer parent stock in a field trial. Vet. Microbiol. 240, 1085372.
• Glünder, G., Auerbach, M., Vancraeynest D. & Weber R. 2015. Stability of a live Escherichia coli vaccine after suspension in different types of media and possibility of simultaneous application with a coccidiosis vaccine. WVPA, 7-11th September, Cape Town, South Africa.
• La Ragione, R.M., Woodward, M.J., Kumar, M., Rodenberg, J., Fan, H., Wales, A.D., Karaca, K., 2013. Efficacy of a live attenuated Escherichia coli O78:K80 vaccine in chickens and turkeys. Av. Dis. 57, 273-279.
• Christensen, H., Bachmeier, J. & Bisgaard, M. 2021. New strategies to prevent and control avian pathogenic Escherichia coli (APEC). Av. Pathol. Printed.
  
  Glünder, G., Auerbach, M., Vancraeynest D. & Weber R. 2015. Stability of a live Escherichia coli vaccine after suspension in different types of media and possibility of simultaneous application with a coccidiosis vaccine. WVPA, 7-11th September, Cape Town, South Africa. The project is inviting participation of bachelor and master level students from the veterinary or related fields.

Project leader: Henrik Christensen, email: hech@sund.ku.dk 

The project receives funding from Fjerkræafgiftsfonden.