Epidemiology, impact on herd health and control of bovine herpesvirus 1 in Estonian dairy cattle herds
Abstract
The objective of the present doctoral thesis was to assess the herd-level and within-herd prevalence of bovine herpesvirus 1 (BHV-1) infection in Estonian dairy cattle and estimate the sensitivity and specificity of the ELISA test for bulk tank milk (BTM) testing in detecting infected herds. The aim was to determine the risk factors related to high prevalence of the infection in herds and presence of BHV-1 among youngstock. We also aimed to clarify the role of BHV-1 in the incidence of bovine respiratory disease (BRD) in different age groups and evaluate the association between prevalence of BHV-1 and herd reproduction parameters. The last objectives were to assess the efficacy of vaccination programmes in lowering the seroprevalence of BHV-1 glycoprotein E (gE) within the herd as well as to follow the dynamics of the infection in non-vaccinating herds with uninfected replacement heifers. Prevalence study was accomplished between 2006 to 2008. One hundred and three (64 BHV-1 infected ja 39 uninfected) dairy cattle herds with more than 20 cows and with different size were selected for the study. In each of the selected herds, serum samples from a representative number of cows, and youngstock older than 6 months, were analyzed for BHV-1 antibodies. The source population used to estimate the herd level prevalence of BHV-1 consisted of all 1,205 market-oriented dairy herds. Vaccination programmes with inactivated gE marker vaccines to eradicate BHV-1 were elaborated for seven dairy herds. Five BHV-1-infected dairy herds, which had uninfected heifers (prevalence up to 5 per cent), were selected to monitor the course of the infection without control strategies. To monitor the efficacy of the vaccination, and changes in seroprevalence during the control programme, a longitudinal two year surveillance programme was carried out in those herds. Due to the moderate sensitivity of the BTM ELISA test (76.5%) it should be used with caution when making decisions about the infection status of a herd. Lower cut-off in the ELISA blocking reaction might be justified when using BTM testing in BHV-1 control programmes to be able to discover more infected herds with only a minimal loss in specificity. Twenty two percent of Estonian market-oriented dairy cattle farms are infected with BHV-1. When elaborating control programmes most of the resources should be directed to herds with more than 100 cows as those farms contain the main population infected with BHV-1. As within-herd prevalence of BHV-1 is generally high in larger herds vaccination with gE marker vaccines combined with eradication of gE positive animals is the most appropriate way to eradicate the virus in those herds. Where the within-herd prevalence is low culling of the seropositive animals without vaccination would be most cost-effective. Youngstock tested negative in 36.5% of infected herds. These herds are in more favourable situation when applying an eradication programme because it is possible to raise a BHV-1-free generation from their own herd and vaccinate youngstock just before introduction to the cow house, as long as the farmer can provide isolation facilities. The duration of vaccination programme is shorter when replacement animals are free of infection reducing the cost of eradication. In herds under control programmes it is important to be aware of the important risk factors that are related to spread of the infection within a herd. In BHV-1 positive herds more attention should be paid to possible iatrogenic transmission via the veterinarian and inseminator, and within-herd biosecurity measures should be kept in mind. Infection with bovine viral diarrhea virus (BVDV) may also be a predisposing factor for more effective viral spread. Although several infectious and management-related factors are associated with BRD in dairy calves and heifers, BHV-1 and BVDV had significant impact on the manifestation of clinical respiratory disease. BVDV contributed to the occurrence of respiratory disease signs in older youngstock. Bovine respiratory syncytial virus was related to clinical respiratory disease in adult dairy cattle. The use of control measures for these viruses may reduce the incidence of respiratory disease and improve herd health. In herds with poor reproductive performance, BHV-1 should be considered as one of the infectious risk factors, and the eradication of this virus may improve the reproductive performance of the herd. Vaccination with inactivated marker vaccine is a secure method to stop virus circulation within a herd as long as the vaccination protocol is followed precisely. On the other hand, in some herds the virus circulation may end by itself for longer periods, which may lead to self-clearance of the herd from the virus. However, aiming for eradication in herds with uninfected young-stock leaving animals unvaccinated has an unpredictable outcome – virus circulation may remain retarded or the virus may reactivate and cause an epidemic in the herd.Antud doktoritöö eesmärgiks oli hinnata veiste herpesviirus 1 (VHV-1) karja- ning karjasisest levimust Eesti piimaveise karjades ning selgitada tankipiima ELISA testi tundlikkus ja spetsiifilisus VHV-1ga nakatunud karjade avastamiseks. Samuti oli eesmärgiks tuvastada viiruse karjasisest levimust mõjutavad riskitegurid nakatunud karjades ning viiruse levikuks noorkarja hulgas. Ka oli eesmärgiks hinnata VHV-1 nakkuse rolli respiratoorse haigestumise põhjusena erinevates vanuserühmades ning hinnata seost VHV-1 levimuse ja karja sigimisnäitajate vahel. Viimaseks eesmärgiks oli selgitada Eesti piimaveise karjades rakendatud vaktsineerimisprogrammide efektiivsust kasutades inaktiveeritud markervaktsiini ning jälgida VHV-1 nakkuse dünaamikat nendes karjades, kus tõrjeprogramme ei rakendata ning kus noorkari on viirusega nakatumata. Levimusuuring viidi läbi aastatel 2006 kuni 2008. Uuringupopulatsiooni valisime 103 (64 VHV-1 nakatunud ja 39 nakatumata) erineva suurusega piimaveise karja, kus on enam kui 20 lehma. Igas karjas uuriti esinduslikku valimit lehmi ja üle 6-kuu vanuseid mullikaid VHV-1 antikehade suhtes. Viiruse levimuse selgitamiseks karja tasandil moodustati lähtepopulatsioon kõikidest piima turustavatest piimaveise karjadest (kokku 1205 karja). Seitsmele piimaveise karjale koostati VHV-1 vaktsineerimisprogrammid inaktiveeritud gE markervaktsiiniga. Viiruse leviku jälgimiseks tõrjestrateegiaid mittekasutavates karjades valiti viis VHV-1 positiivset karja, kus noorkari oli nakatumata (viiruse levimus kuni 5%). Vaktsineerimise efektiivsuse ning levimuse muutuse hindamiseks viidi kahe aasta jooksul läbi järeluuringuid. Tankipiima ELISA test avastas vaid 76.5% nakatunud karjadest, mistõttu seda peab kasutama ettevaatusega karja VHV-1 staatuse määratlemisel. Tõrjeprogrammide rakendamisel võib nakatunud karjade efektiivsemaks avastamiseks alandada positiivse proovi määratlemise piirväärtust, kusjuures spetsiifilisus ei alane oluliselt. Kaskümmend kaks protsenti Eesti piima turustavatest karjadest on VHV-1ga nakatunud. Tõrjeprogrammide väljatöötamisel peab arvestama, et enamus ressursse läheb karjadele, kus on enam kui 100 lehma, sest need karjad moodustavad peamise nakatunud loomade populatsiooni. Kuna viiruse karjasisene levimus oli suurte karjade puhul suurem, on nendes karjades kõige otstarbekamaks viiruse tõrje meetodiks loomade vaktsineerimine glükoproteiin E (gE) markervaktsiiniga kombineerituna gE positiivsete loomade kiirendatud väljaviimisega. Karjades, kus viiruse levimus on madal, on majanduslikult otstarbekam seropositiivsed loomad praakida. Enam kui kolmandikus nakatunud karjades oli noorkari seronegatiivne. Need karjad on viiruse tõrjel eelistatud situatsioonis, sest neis karjades on isoleeritud tingimustes võimalik kasvatada nakkusvaba järeltulev põlvkond loomi ning vaktsineerida nad vahetult enne põhikarja viimist. Selliselt on vaktsineerimise periood lühem ning tõrje kulud väiksemad. Tõrjealustes karjades tuleb tähelepanu pöörata viiruse levikut soodustavatele riskiteguritele. VHV-1 positiivsetes karjades tuleb tähelepanu pöörata iatrogeensele viiruse leviku võimalusele loomaarsti ja seemendaja vahendusel ning pidada silmas karjasisese bioturvalisuse põhimõtteid. Karja nakatumine veiste viirusdiarröa viirusega (VVDV) võib soodustada VHV-1 levikut. Olgugi, et mitmed viirushaigused ning pidamisvõtted olid seotud respiratoorse haigestumise esinemisega vasikatel ja mullikatel, osutusid VHV-1 ja VVDV olulisteks hingamisteede haiguse põhjusteks kuni 3-kuu vanuste vasikate hulgas ning viimane oli oluliselt seotud respiratoorse haigestumisega mullikatel. Veiste respiratoor-süntsütsiaalviirus (RSV) oli oluliselt seotud respiratoorse haigestumisega lehmadel ja tiinetel mullikatel. Nende viiruste tõrje tulemusena võib väheneda hingamisteede haigus tuues kaasa karja tervise staatuse paranemise. Halva sigimisstaatusega karjades on VHV-1 nakkus üheks oluliseks riskiteguriks ning viiruse tõrje tulemusel võib paraneda karja sigimisalane olukord. Inaktiveeritud markervaktsiiniga vaktsineerimine on efektiivne meetod viiruse leviku peatamiseks karjas juhul, kui järgitakse täpselt vaktsineerimisprotokolli. Teisalt võib mõnedes karjades viiruse levik peatuda pikemaks perioodiks ka iseeneslikult viies karja isevabanemisele VHV-1 nakkusest. Siiski on viiruse tõrjet silmas pidades nakatumata noorkarja vaktsineerimata jätmine ettearvamatute tagajärgedega – viiruse levik karjas võib peatuda, kuid viirus võib ka reaktiveeruda ning põhjustada haiguspuhangu.