Einleitung: Biosicherheit spielt in der Schweinehaltung eine entscheidende Rolle. Die Luft als mögliche Eintragsquelle für Infektionskrankheiten wird in diesem Zusammenhang jedoch kaum beachtet, obwohl viele Bakterien und Viren über Aerosol verbreitet werden können. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Zuluftfiltration in Schweineställen den Eintritt von luftgetragenen Krankheitserregern wie dem Porcines reproduktives und respiratorisches Syndrom-Virus (PRRSV) und Mycoplasma hyopneumoniae verhindern kann, von denen bekannt ist, dass sie über große Entfernungen verbreitet werden können. Andererseits beeinflussen auch in der Luft befindliche Partikel und Mikroorganismen, die oft an Staub gebunden sind, die Gesundheit der Schweine. Daher kann die Innenraumluftqualität durch die Filtration von Staub und den damit verbundenen Gefahren verbessert werden. Ziel der Untersuchung: Ziel der Untersuchung war es zunächst unter Laborbedingungen verschiedene Luftfilter hinsichtlich ihrer Abscheiderate für ausgewählte Pathogene zu evaluieren und anschließend in einer Fall-/Kontrollstudie im Praxisversuch zu testen. Hierfür wurde in einem Schweinemastbetrieb der Einfluss von Zuluft- und Umluftfiltration auf die Luftqualität, Tiergesundheit und -leistung beurteilt. Tiere, Material und Methoden: In einem Filterprüfstand wurden vier Filterprototypen hinsichtlich ihres Abscheidevermögens für Staphylococcus (S) aureus, Actinobacillus pleuropneumoniae (APP), Equines Arteritis-Virus (EAV), PRRSV und das Bovine Enterovirus (BEV, Surrogat für das Maul- und Klauenseuche-Virus) evaluiert. Mit jedem Pathogen wurden fünf Messreihen pro Filter durchgeführt. Der Luftvolumenstrom betrug in Abhängigkeit vom Prototyp 1800 m3/h oder 80 m3/h. Vor und hinter dem Filter wurde mittels einer Pumpe die Luft auf Gelatinefilter abgeschieden und anschließend die Quantität der Mikroorganismen über Zellkultur, real-time RT-PCR (Viren) bzw. das Oberflächen-Spatelverfahren (Bakterien) bestimmt. Zudem wurde die Überlebensfähigkeit der Pathogene im Filter über einen definierten Zeitraum nach Versuchsende untersucht. Anschließend wurden zwei Zuluftfiltersysteme und ein Umluftfiltersystem in einer Schweinemastanlage in Sachsen mit vier baugleichen Ställen eingebaut. Je Mastperiode und Stall wurden 960 Tiere eingestallt. Ein Stall besaß keine Luftfiltration und diente als Referenzstall. Über 13 Monate (drei Mastperioden) wurden die Tiergesundheit (Inzidenz von Niesen und Husten) und -leistung (Mortalitätsrate, Masttagzunahme, Behandlungsintensität) dokumentiert. Darüber hinaus wurden die Stalltemperatur, die relative Luftfeuchte, der Staubgehalt sowie die Kohlendioxid- und Ammoniakkonzentration aufgezeichnet. Luftkeimsammelproben wurden alle zwei Wochen hinsichtlich der Gesamtkeimzahl und der Menge an Methicillin-resistenten S. aureus, Escherichia coli und coliformen Bakterien untersucht. Darüber hinaus wurden Blutproben von 15 Schweinen pro Stall am Anfang und Ende der Mastperiode entnommen und auf Antikörper gegen PRRSV, Influenza-A-Virus und APP serologisch untersucht. Am Schlachthof wurden die Schlachtkörper mit besonderem Augenmerk auf Atemwegserkrankungen beurteilt. Ergebnisse: Unter Verwendung eines Vor- und Hauptfilters (Prototyp 1) konnte im Labormaßstab eine Abscheiderate von 96 %, 97,5 % und 98 % für BEV, EAV und PRRSV erzielt werden. Für S. aureus und APP wurden Werte von 98,6 % und 95,2 % erreicht. Prototyp 4 bestehend aus einer Doppellage Glasfaservlies erreichte eine Pathogen-Reduktion von 99,9 % (APP, S. aureus), 98,7 % (BEV, EAV) und 92,1 % (PRRSV). BEV erwies sich als äußerst empfindlich gegenüber Austrocknung und konnte nur mittels real-time RT-PCR nachgewiesen werden. Aus dem Filtermaterial wurden APP und PRRSV vier Stunden bzw. 24 Stunden nach dem Versuch in Kultur isoliert, wohingegen S. aureus über vier Wochen infektiös blieb. Vermehrungsfähiges BEV war zu keiner Zeit nachweisbar. Im Praxisversuch konnten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Gesamtkeimzahl, relative Luftfeuchte, Ammoniak- und Kohlendioxidkonzentration in den Ställen mit Luftfiltration und dem Referenzstall festgestellt werden. Auch bei der Beurteilung der Leistung der Tiere wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Jedoch wurden im Stall mit der Umluftfiltration die geringsten Staubwerte (0,12 mg/m3) und die beste Lungengesundheit erzielt. Antikörper gegen alle genannten Pathogene wurden im Laufe der Studie nachgewiesen. Die Prävalenz variierte von Stall zu Stall und zwischen den Mastperioden. Ein Großteil der untersuchten Tiere war bereits bei der Einstallung in den Mastbetrieb Antikörper-positiv. Schlussfolgerung: Die Wirksamkeit der ausgewählten Filtertechnik im Laborversuch konnte eindeutig nachgewiesen werden. Die Integration in bereits bestehende Lüftungssysteme kann einfach umgesetzt werden. Der Einsatz von Zuluftfiltern kann das Risiko des Eintrages von aerogen übertragbaren Infektionserregern minimieren, jedoch nur, wenn alle weiteren Biosecurity-Maßnahmen lückenlos greifen. Des Weiteren kann die Verwendung von gezielt platzierten Umluftfiltermodulen die Lungengesundheit verbessern.:1 Einleitung 2 Literatur 2.1 Aerogen übertragbare Pathogene in der Schweinehaltung 2.1.1 Viren 2.1.1.1 Porcines Reproduktives und Respiratorisches Syndrom-Virus (PRRSV) 2.1.1.2 Influenza-A-Virus 2.1.1.3 Maul- und Klauenseuche-Virus 2.1.2 Bakterien 2.1.2.1 Mycoplasma hyopneumoniae 2.1.2.2 Actinobacillus pleuropneumoniae 2.1.2.3 Staphylococcus aureus 2.2 Qualitative Zusammensetzung der Stallluft 2.2.1 Chemische und physikalische Stallluftkomponenten 2.2.1.1 Kohlendioxid 2.2.1.2 Ammoniak 2.2.1.3 Temperatur, relative Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit 2.2.2 Biologische Stallluftkomponenten 2.2.2.1 Staub 2.2.2.2 Mikroorganismen 2.3 Luftfiltration 2.3.1 Grundlagen der Filtration 2.3.2 Filterklassen (Grob- und Feinstaubfilter) 2.3.3 Filtertypen 2.3.4 Anwendung von Luftfiltersystemen in der Tierhaltung 3 Veröffentlichungen 3.1 Eigenanteil zur Veröffentlichung 1 3.1.1 Veröffentlichung 1 3.2 Eigenanteil zur Veröffentlichung 2 3.2.1 Veröffentlichung 2 4 Diskussion 5 Zusammenfassung 6 Summary 7 Literaturverzeichnis Danksagung

Hintergrund und Zielstellung: Im Zuge der Intensivierung der Schweinemast kommen Atemwegsinfektionen und deren klinische Auswirkungen auf die Tiere, in Verbindung mit möglichen Wechselwirkungen zu den Umgebungsfaktoren, eine entscheidende Bedeutung für die Tiergesundheit und Wirtschaftlichkeit der Betriebe zu. Daher war es Ziel dieser Arbeit, unter Feldbedingungen festzustellen, inwieweit Korrelationen zwischen Parametern des Stallklimas, dem Nachweis potentiell pathogener Infektionserreger des Respirationstraktes, klinischem Befund der Tiere, dem Lungenbefund am Schlachtband und den Leistungsfaktoren bestehen. Material und Methoden: Über den Zeitraum von einem Jahr wurden fünf Schweinemastbetriebe in Thüringen, mit Betriebsgrößen im Bereich von 2480 bis 22 000 Mastplätzen hinsichtlich Tiergesundheit, insbesondere der Atemwegsgesundheit und Stallklima untersucht. Betriebskenndaten über Stallbau, Belegungsdichte, Lüftungs- und Heiztechnik sowie Fütterungs, -Tränke- und Impfregime wurden aufgenommen. Für die Untersuchungen wurden pro Betrieb zwei Abteile ausgewählt. Dabei lagen die betriebsabhängigen Abteilgrößen zwischen 159 bis 751 Tieren. In diesen Abteilen wurden bei einer Stichprobengröße von zehn Tieren in zwei Mastperioden, Sommer und Winter, zu jeweils drei Zeitpunkten (Vormast, Mittelmast und Endmast) 840 Blutproben entnommen und bezüglich der lungenpathogenen Erreger PRRSV, PCV 2, SIV sowie APP untersucht. PRRSV und PCV 2 betreffend, wurde sowohl auf Virus mittels in house-PCR-Untersuchungen gepoolter Proben, als auch serologisch auf Antikörper mittels ELISA untersucht. Für den Erreger SIV erfolgte eine serologische Untersuchung auf Antikörper mittels HAH sowie für APP mittels ELISA. Des Weiteren kam es in den entsprechenden Abteilen zur Durchführung stallklimatischer Messungen, wobei die Stallklimaparameter Lufttemperatur, Relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit sowie die Beleuchtungsstärke mithilfe von Geräten der Firma Testo sowie die Konzentrationen von CO2, O2, NH3und H2S mithilfe eines Multiwarn-Mehrgasmessgeräts der Firma Dräger ermittelt wurden. Gleichzeitig erfolgte eine klinische Befunderhebung in den Gruppen, mit der Bildung eines Klinikscores mit Schwerpunkt Lungengesundheit, sowie die Aufnahme der Leistungsparameter: durchschnittliche tägliche Zunahme, Mortalität der Gruppe und dem Tierbehandlungsindex, aus denen ein Leistungsscore ermittelt wurde. Im Zuge der Schlachtung wurden 9921 Schlachtkörper, insbesondere das Geschlinge und die Lungen, makroskopisch beurteilt und daraus ein modifizierter Organboniturscore, auf Grundlage des Organbefundindex nach Blaha gebildet. Alle Score-Bewertungen erfolgten nach Punkten und gaben somit eine Aussage zum Tiergesundheitsstatus der Betriebe. Höhere Punktzahlen entsprachen einem schlechterem Gesundheits- bzw. Leistungsstatus. Somit konnten Wechselwirkungen zwischen den Ergebnissen der Blutuntersuchungen, den Stallklimaparametern, dem Klinik- und Leistungsscore sowie dem Organboniturscore mittels statistischer Auswertung hergestellt werden, wobei die einzelnen Bestände sowohl betriebsübergreifend als auch auf Bestandsebene untersucht wurden. Aufgrund durchgeführter Umbaumaßnahmen in drei Beständen wurde ein Vergleich alter und neuer Betriebsteile in die Betrachtungen mit einbezogen. Ergebnisse: Keiner der Betriebe wies eine vollständige Erregerfreiheit auf, was für die endemische Verbreitung der Infektionserreger, insbesondere PRRSV, PCV 2 sowie APP spricht. SIV wurde lediglich in einem Bestand nachgewiesen. Serokonversionen hinsichtlich PRRSV gingen signifikant mit vermehrtem Husten der Tiere (p = 0,027) und einer höheren klinischen Gesamtpunktzahl (p = 0,016) einher. Bei Virusnachweis zeigte sich mit p = 0,047 eine signifikant schlechtere Lungengesundheit. Hinsichtlich des Stallklimas bestand für die Parameter Temperatur, Relative Luftfeuchte, CO2 Gehalt sowie den Schadgasgehalten der Stallluft ein starker Bezug zu den unterschiedlichen Mastperioden Sommer und Winter, mit vorrangig schlechteren Werten in der Winterperiode. Diese Klimaparameter lagen oftmals über den Grenz- bzw. Regelwertbereichen, mit Auswirkungen auf die Atemwegsgesundheit. Mit Ausnahme des Parameters NH3 ergaben sich bestandsübergreifend mit p ≤ 0,01 signifikante Zusammenhänge zu den klinischen Befunden (höhere Teilpunkzahlen Lungengesundheit korrelieren mit ρ = 0,250 zum CO2-sowie mit ρ = 0,222 zum H2S-Gehalt der Stallluft, negativ mit ρ = −0,396 zur Temperatur) sowie NH3 inbegriffen (mit einer Korrelation von ρ = 0,401) zu den Pneumoniebefunden. Ebenfalls bestandsübergreifend zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Infektion von APP (p = 0,038) sowie PRRSV (p = 0,001) und einer erhöhten Anzahl an Pleuritiden. Des Weiteren zeigten sich mit einer Signifikanz von p ≤ 0,01 in Verbindung mit verstärkten klinischen Symptomen auch signifikant mehr makroskopisch sichtbare Pneumonien bei der Schlachtung (Korrelation der Gesamtpunktzahl Klinik mit ρ = 0,297). Bestandsabhängig wurden beim Vorhandensein multipler Erregerspektren im Betrieb erhöhte Lungenbefunde ermittelt. Beziehungen der Klima- und Klinikparameter sowie der Lungenbefunde zu den Leistungsparametern, konnten nur in geringem Maße festgestellt werden. So wurden beispielsweise keine Korrelationen zwischen den Schadgasparametern und der durchschnittlichen Masttagszunahme festgestellt. Hier scheint der genetische Aspekt einen starken Einfluss zu besitzen. Schlussfolgerungen: Anhand der Untersuchungen konnten sowohl einzelbetrieblich als auch betriebsübergreifend Signifikanzen zwischen den einzelnen Parametern festgestellt werden. Die gegenseitige Beeinflussung und Abhängigkeit aller Faktoren ist jedoch immer herdenabhängig und variiert, je nach Bestandsdynamik.

Hintergrund und Zielstellung: Im Zuge der Intensivierung der Schweinemast kommen Atemwegsinfektionen und deren klinische Auswirkungen auf die Tiere, in Verbindung mit möglichen Wechselwirkungen zu den Umgebungsfaktoren, eine entscheidende Bedeutung für die Tiergesundheit und Wirtschaftlichkeit der Betriebe zu. Daher war es Ziel dieser Arbeit, unter Feldbedingungen festzustellen, inwieweit Korrelationen zwischen Parametern des Stallklimas, dem Nachweis potentiell pathogener Infektionserreger des Respirationstraktes, klinischem Befund der Tiere, dem Lungenbefund am Schlachtband und den Leistungsfaktoren bestehen. Material und Methoden: Über den Zeitraum von einem Jahr wurden fünf Schweinemastbetriebe in Thüringen, mit Betriebsgrößen im Bereich von 2480 bis 22 000 Mastplätzen hinsichtlich Tiergesundheit, insbesondere der Atemwegsgesundheit und Stallklima untersucht. Betriebskenndaten über Stallbau, Belegungsdichte, Lüftungs- und Heiztechnik sowie Fütterungs, -Tränke- und Impfregime wurden aufgenommen. Für die Untersuchungen wurden pro Betrieb zwei Abteile ausgewählt. Dabei lagen die betriebsabhängigen Abteilgrößen zwischen 159 bis 751 Tieren. In diesen Abteilen wurden bei einer Stichprobengröße von zehn Tieren in zwei Mastperioden, Sommer und Winter, zu jeweils drei Zeitpunkten (Vormast, Mittelmast und Endmast) 840 Blutproben entnommen und bezüglich der lungenpathogenen Erreger PRRSV, PCV 2, SIV sowie APP untersucht. PRRSV und PCV 2 betreffend, wurde sowohl auf Virus mittels in house-PCR-Untersuchungen gepoolter Proben, als auch serologisch auf Antikörper mittels ELISA untersucht. Für den Erreger SIV erfolgte eine serologische Untersuchung auf Antikörper mittels HAH sowie für APP mittels ELISA. Des Weiteren kam es in den entsprechenden Abteilen zur Durchführung stallklimatischer Messungen, wobei die Stallklimaparameter Lufttemperatur, Relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit sowie die Beleuchtungsstärke mithilfe von Geräten der Firma Testo sowie die Konzentrationen von CO2, O2, NH3und H2S mithilfe eines Multiwarn-Mehrgasmessgeräts der Firma Dräger ermittelt wurden. Gleichzeitig erfolgte eine klinische Befunderhebung in den Gruppen, mit der Bildung eines Klinikscores mit Schwerpunkt Lungengesundheit, sowie die Aufnahme der Leistungsparameter: durchschnittliche tägliche Zunahme, Mortalität der Gruppe und dem Tierbehandlungsindex, aus denen ein Leistungsscore ermittelt wurde. Im Zuge der Schlachtung wurden 9921 Schlachtkörper, insbesondere das Geschlinge und die Lungen, makroskopisch beurteilt und daraus ein modifizierter Organboniturscore, auf Grundlage des Organbefundindex nach Blaha gebildet. Alle Score-Bewertungen erfolgten nach Punkten und gaben somit eine Aussage zum Tiergesundheitsstatus der Betriebe. Höhere Punktzahlen entsprachen einem schlechterem Gesundheits- bzw. Leistungsstatus. Somit konnten Wechselwirkungen zwischen den Ergebnissen der Blutuntersuchungen, den Stallklimaparametern, dem Klinik- und Leistungsscore sowie dem Organboniturscore mittels statistischer Auswertung hergestellt werden, wobei die einzelnen Bestände sowohl betriebsübergreifend als auch auf Bestandsebene untersucht wurden. Aufgrund durchgeführter Umbaumaßnahmen in drei Beständen wurde ein Vergleich alter und neuer Betriebsteile in die Betrachtungen mit einbezogen. Ergebnisse: Keiner der Betriebe wies eine vollständige Erregerfreiheit auf, was für die endemische Verbreitung der Infektionserreger, insbesondere PRRSV, PCV 2 sowie APP spricht. SIV wurde lediglich in einem Bestand nachgewiesen. Serokonversionen hinsichtlich PRRSV gingen signifikant mit vermehrtem Husten der Tiere (p = 0,027) und einer höheren klinischen Gesamtpunktzahl (p = 0,016) einher. Bei Virusnachweis zeigte sich mit p = 0,047 eine signifikant schlechtere Lungengesundheit. Hinsichtlich des Stallklimas bestand für die Parameter Temperatur, Relative Luftfeuchte, CO2 Gehalt sowie den Schadgasgehalten der Stallluft ein starker Bezug zu den unterschiedlichen Mastperioden Sommer und Winter, mit vorrangig schlechteren Werten in der Winterperiode. Diese Klimaparameter lagen oftmals über den Grenz- bzw. Regelwertbereichen, mit Auswirkungen auf die Atemwegsgesundheit. Mit Ausnahme des Parameters NH3 ergaben sich bestandsübergreifend mit p ≤ 0,01 signifikante Zusammenhänge zu den klinischen Befunden (höhere Teilpunkzahlen Lungengesundheit korrelieren mit ρ = 0,250 zum CO2-sowie mit ρ = 0,222 zum H2S-Gehalt der Stallluft, negativ mit ρ = −0,396 zur Temperatur) sowie NH3 inbegriffen (mit einer Korrelation von ρ = 0,401) zu den Pneumoniebefunden. Ebenfalls bestandsübergreifend zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Infektion von APP (p = 0,038) sowie PRRSV (p = 0,001) und einer erhöhten Anzahl an Pleuritiden. Des Weiteren zeigten sich mit einer Signifikanz von p ≤ 0,01 in Verbindung mit verstärkten klinischen Symptomen auch signifikant mehr makroskopisch sichtbare Pneumonien bei der Schlachtung (Korrelation der Gesamtpunktzahl Klinik mit ρ = 0,297). Bestandsabhängig wurden beim Vorhandensein multipler Erregerspektren im Betrieb erhöhte Lungenbefunde ermittelt. Beziehungen der Klima- und Klinikparameter sowie der Lungenbefunde zu den Leistungsparametern, konnten nur in geringem Maße festgestellt werden. So wurden beispielsweise keine Korrelationen zwischen den Schadgasparametern und der durchschnittlichen Masttagszunahme festgestellt. Hier scheint der genetische Aspekt einen starken Einfluss zu besitzen. Schlussfolgerungen: Anhand der Untersuchungen konnten sowohl einzelbetrieblich als auch betriebsübergreifend Signifikanzen zwischen den einzelnen Parametern festgestellt werden. Die gegenseitige Beeinflussung und Abhängigkeit aller Faktoren ist jedoch immer herdenabhängig und variiert, je nach Bestandsdynamik.