Study of avian pathogenic Escherichia coli as a primary or secondary infectious agent in commercial layers and layer breeder flocks

Abstract

The aim of this study was: 1) to investigate the serotype prevalence of Avian Pathogenic Escherichia coli strains isolated from commercial layer and layer breeder flocks in Greece 2) to assess the significance of Mycoplasma gallisepticum, Mycoplasma synoviae, Infectious bronchitis virus (Coronavirus) and Infectious laryngotracheitis virus as predisposing factors in colibacillosis related mortality 3) to assess the interaction of non-infectious management and environmental risk factors and colibacillosis related mortality 4) to examine the antibiotic resistance patterns and investigate the colistin resistance mcr-1 presence in Avian Pathogenic Escherichia Coli strains isolated from commercial layer and layer breeder flocks demonstrating colibacillosis in Greece 5) to evaluate the protection conferred by different vaccination programs against colibacillosis, including an autogenous vaccine, after intratracheal experimental challenge in commercial layers at the beginning of laying period 6) to evaluate the hematological variables in layer chickens after vaccination and experimental challenge with an APEC strain.Results/Conclusions It was revealed that the O78, O111 and O2 serogroups were identified as the most frequent in flocks with symptoms of colibacillosis and increased mortality whereas, apart from O2, O88 and O8 were also reported as the most prominent in birds with colibacillosis lesions but normal mortality rates. Concerning the interactions of E. coli mortality and MG, MS, IBV, ILT infection status, no statistically significant effect of the above infectious agents tested was detected. The non-infectious risk factors investigation revealed that factors like ‘the average period the house remained empty after the end of the production cycle’, ‘total general hygiene’, ‘The person who made the cleaning and disinfection of the house after the end of production cycle’, ‘Treatment against rat-insects’,’ the age of the house’, ‘technical condition of the farm’, ‘Water treatment’, ‘age of the birds in weeks’ and ‘the presence of water stream nearby could have a significant effect on mortality derived from colibacillosis. Regarding the antibiotic sensitivity, high level of sensitivity was revealed for cephalosporines, neomycin and colistin. Sensitivity varied for other antimicrobials while no sensitivity was reported for macrolides, tiamulin, lincomycin, oxacillin. Concerning colistin resistance, 20 E. coli strains were found to be phenotypically resistant. Further investigation was performed by polymerase chain reaction (PCR) which has revealed the presence of mcr-1 gene in one phenotypically colistin resistant isolate. Concerning the experimental challenge trials with 3 E. coli strains, our study revealed the protective effect of an oil-adjuvanted autogenous vaccine per se or in combination with live vaccine against O78 and O111 E. coli challenges.Finally, in regards to the haematological variables among groups after E. coli challenge, a statistically significant increase was observed in TWBC indicating that birds in groups C, D were better protected from E. coli infection in comparison to groups A and B.

Σκοποί της μελέτης μας ήταν 1) Να προσδιοριστούν οι επικρατέστερες οροομάδες στελεχών E.coli σε σμήνη αυγοπαραγωγικής κατεύθυνσης που εμφανίζουν αλλοιώσεις κολιβακίλλωσης στην ελληνική επικράτεια. 2) Να αξιολογηθεί η σημασία άλλων παθογόνων παραγόντων όπως τα μυκοπλάσματα (Mycoplasma gallisepticum, Mycoplasma synoviae), ο ιός της λοιμώδους βρογχίτιδας και της λοιμώδους λαρυγγοτραχείτιδας ως προδιαθέτοντες παράγοντες για την εμφάνιση θνησιμότητας που οφείλεται στην κολιβακίλλωση. 3) Να διερευνηθεί η επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων κινδύνου, βιοασφάλειας ή και παραγόντων ζωοτεχνικής διαχείρισης στην εμφάνιση θνησιμότητας που οφείλεται στην κολιβακίλλωση. 4) Να συγκεντρωθούν δεδομένα για την μικροβιακή αντοχή των στελεχών της E.coli που θα απομονωθούν για διαφορετικές κατηγορίες αντιμικροβιακών ουσιών και να διερευνηθεί η ανθεκτικότητα στην κολιστίνη καθώς και η συσχέτιση αυτής με την παρουσία του γονιδίου mcr-1. 5) Να γίνει αποτίμηση του επιπέδου προστασίας που επιτυγχάνεται με τη χρήση διαφορετικών εμβολιακών προγραμμάτων κατά της κολιβακίλλωσης, συμπεριλαμβανομένων ενός εμπορικού και ενός αυτογενούς εμβολίου, μετά από ενδοτραχειακή πειραματική μόλυνση ορνίθων κατά την έναρξη της αυγοπαραγωγικής περιόδου. 6) Να αξιολογηθούν οι αιματολογικές μεταβολές στις όρνιθες της παραπάνω πειραματικής μόλυνσης. Από την μελέτη μας προέκυψαν ότι 1) οι Ο-οροομάδες Ο78, Ο111 και Ο2 ήταν οι πιο επικρατείς στην ομάδα σμηνών με αλλοιώσεις κολιβακίλλωσης και αυξημένη θνησιμότητα ενώ οι Ο2, Ο88 και Ο8 στα αντίσοιχα σμήνη με φυσιολογική θνησιμότητα. 2) Σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις με τους 4 λοιμώδεις παράγοντες δεν παρουσιάστηκε στατιστικά σημαντική επίδραση μεταξύ των σμηνών με αυξημένη ή φυσιολογική θνησιμότητα και αλλοιώσεις κολιβακίλλωσης. 3) Σχετικά με τους περιβαλλοντικους παράγοντες προέκυψε η σημαντική επίδραση παραγόντων όπως: Σχετικά με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες προέκυψε η σημαντική επίδραση παραγόντων όπως: 'διάρκεια μεσοδιαστήματος μεταξύ παραγωγικών κύκλων', 'επίπεδο υγιεινής μονάδας', 'φορέας που πραγματοποιεί την απολύμανση', 'φορέας που πραγματοποιεί μυοκτονίες-εντομοκτονίες', 'τεχνική κατάσταση της μονάδας', 'ηλικία θαλάμου', 'ηλικία σμήνους σε εβδομάδες', ''εξυγίανση νερού', 'παρουσία ρέματος δίπλα σε μονάδα' στην παρουσία αυξημένης θνησιμότητας από κολιβακίλλωση. 4) Σχετικά με την αντιμικροβιακή ευαισθησία, υψηλή ευαισθησία εμφανίστηκε στις κεφαλοσπορίνες, την νεομυκίνη και την κολιστίνη. Καμμία ευαισθησία δεν εμφανίστηκε για τα μακρολίδια, την λινκομυκίνη, την τιαμουλίνη και την οξακιλλίνη ενώ διαφορετικά επίπεδα ευαισθησίας παρουσιάστηκαν για τις υπόλοιπες αντιμικροβιακές ουσίες. Σχετικά με την ανθεκτικότητα στην κολιστίνη, από 20 στελέχη που εμφάνισαν ανθεκτικότητα, η παρουσία του γονιδίου mcr-1 ταυτοποιήθηκε σε 1 στέλεχος. 5) Σχετικά με τον έλεγχο της αποτελεσματικότητας των εμβολίων, η μελέτη μας έδειξε την αποτελεσματική προστασία που πρόσφερε η χρήση ενός αυτεμβολίου μόνου του ή σε συνδυασμό με ένα ζωντανό εμπορικό εμβόλιο μετά από πειραματική μόλυνση με στελέχη E.coli που ανήκαν στις οροομάδες Ο78 και Ο111. 6) Τέλος σχετικά με τις αιματολογικές μεταβολές που παρουσιάστηκαν στις παραπάνω πειραματικές δοκιμές, στατιστικά σημαντική αύξηση παρουσιάστηκε στον αριθμό των λευκοκυττάρων για τις ομάδες Α και Β. Αυτά τα αποτελέσματα ενισχύουν το συμπέρασμα ότι οι ομάδες Γ και Δ είχ