Risk analysis of Bovine viral diarrhea and Bovine herpesvirus-1 introduction based on biosecurity measures implemented in dairy cattle farms

Abstract

L'objectiu general d'aquesta tesi doctoral va ser desenvolupar una eina d'avaluació de riscos per a donar suport a la presa de decisions de priorització de mesures de bioseguretat en granges lleteres.

En el primer estudi, es va desenvolupar un model d'anàlisi de risc estocàstic per quantificar la probabilitat d'introducció de Virus de la Diarrea Vírica Bovina (BVDV) i de l'Herpesvirus Boví tipus 1 (BoHV-1) a través de el moviment d'animals, és a dir , compra o introducció d'animals, recria criada fora de la granja i moviments a fires de bestiar. Els paràmetres es van obtenir a partir de literatura científica, així com de la base de dades de moviments animals de l'administració, enquestes de bioseguretat i opinió dels veterinaris de camp. En l'anàlisi es van incloure 46 granges de Galícia i Catalunya que van moure animals durant el 2017. La probabilitat anual d'introducció de BVDV i BoHV-1 va ser molt heterogènia, sent propera a 0 en algunes granges i en altres proper a 1. La mitjana d' la probabilitat anual d'introducció de BVDV va ser 12% i per BoHV-1 9%, amb un rang interquartílic entre 1.2% i 28% per BVDV i 3% a 23% per BoHV-1. Les probabilitats més altes estaven associades a el moviment local d'animals (i.e., dins de la mateixa comunitat autònoma) i a el fet de compartir el vehicle de transport entre granges. A l'avaluar l'efecte de les mesures de bioseguretat en una granja, la implementació d'una correcta quarantena i el no compartir el transport amb altres granges disminueixo considerablement aquesta probabilitat.

En el segon estudi, es va quantificar la probabilitat d'introducció de BVDV i BoHV-1 a través de contactes indirectes per la qual cosa també es va desenvolupar un model d'anàlisi de risc estocàstic. Es van considerar els vehicles que transporten vedells, animals a l'escorxador, cadàvers i barreja d'alimentació, així com els visitants, entre els quals es van incloure veterinaris, podòlegs, treballadors de les granges i veïns. Per a aquest estudi es van avaluar les 127 granges que van participar en el projecte i la informació per a l'estimació dels paràmetres de el model, a més de les fonts citades anteriorment, es va obtenir d'entrevistes a podòlegs, transportadors d'animals i una empresa de recollida de cadàvers. Els resultats van mostrar que la mitjana de la probabilitat anual d'introducció per BVDV va ser de 2.1% i per BoHV-1 3.9%, en un rang de 0.5% a 14.6% i de 1.0% a 24.9% per BVDV i BoHV-1, respectivament . L'entrada de el vehicle de transport de vedells i les visites dels veterinaris van ser les vies d'entrada amb major risc. Les mesures de bioseguretat amb un major impacte en la disminució de la probabilitat d'introducció dels dos virus van ser l'ús de botes i roba propis de la granja i evitar que el conductor que transporta animals entri en contacte amb els animals de la granja.

Els dos models van permetre establir les vies d'entrada més perilloses per a cada granja estudiada i d'aquesta forma són una eina útil per prioritzar les mesures de bioseguretat que s'han d'implementar o millorar per reduir la probabilitat de l'ingrés de BVDV i BoHV-1 en una granja.

El objetivo general de esta tesis doctoral fue desarrollar una herramienta de evaluación de riesgos para apoyar la toma de decisiones de priorización de medidas de bioseguridad en granjas lecheras.

En el primer estudio, se desarrolló un modelo de análisis de riesgo estocástico para cuantificar la probabilidad de introducción del Virus de la Diarrea Vírica Bovina (BVDV) y del Herpesvirus Bovino tipo 1 (BoHV-1) a través del movimiento de animales, es decir, compra o introducción de animales, recría criada fuera de la granja y movimientos a ferias de ganado. Los parámetros se obtuvieron a partir de literatura científica, así como de la base de datos de movimientos animales de la administración, encuestas de bioseguridad y opinión de los veterinarios de campo. En el análisis se incluyeron 46 granjas de Galicia y Catalunya que movieron animales durante el 2017. La probabilidad anual de introducción de BVDV y BoHV-1 fue muy heterogénea, siendo cercana a 0 en algunas granjas y en otras cercano a 1. La mediana de la probabilidad anual de introducción de BVDV fue 12% y para BoHV-1 9%, con un rango intercuartilico entre 1.2% y 28% para BVDV y 3% a 23% para BoHV-1. Las probabilidades más altas estaban asociadas al movimiento local de animales (i.e., dentro de la misma comunidad autónoma) y al hecho de compartir el vehículo de transporte entre granjas. Al evaluar el efecto de las medidas de bioseguridad en una granja, la implementación de una correcta cuarentena y el no compartir el transporte con otras granjas disminuyo considerablemente esta probabilidad.

En el segundo estudio, se cuantifico la probabilidad de introducción de BVDV y BoHV-1 a través de contactos indirectos para lo cual también se desarrolló un modelo de análisis de riesgo estocástico. Se consideraron los vehículos que transportan terneros, animales a matadero, cadáveres y mezcla de alimentación, así como los visitantes, entre los que se incluyeron veterinarios, podólogos, trabajadores de las granjas y vecinos. Para este estudio se evaluaron las 127 granjas que participaron en el proyecto y la información para la estimación de los parámetros del modelo, además de las fuentes citadas anteriormente, se obtuvo de entrevistas a podólogos, transportadores de animales y una empresa de recolección de cadáveres. Los resultados mostraron que la mediana de la probabilidad anual de introducción para BVDV fue de 2.1% y para BoHV-1 3.9%, en un rango de 0.5% a 14.6% y de 1.0% a 24.9% para BVDV y BoHV-1, respectivamente. La entrada del vehículo de transporte de terneros y las visitas de los veterinarios fueron las vías de entrada con mayor riesgo. Las medidas de bioseguridad con un mayor impacto en la disminución de la probabilidad de introducción de los dos virus fueron el uso de botas y ropa propios de la granja y evitar que el conductor que transporta animales entre en contacto con los animales de la granja.

Los dos modelos permitieron establecer las vías de entrada más riesgosas para cada granja estudiada y de esta forma son una herramienta útil para priorizar las medidas de bioseguridad que deben implementarse o mejorarse para reducir la probabilidad del ingreso de BVDV y BoHV-1en una granja.

The general aim of this PhD thesis was to develop a risk assessment tool to support biosecurity measures prioritization decision making in dairy farms. In the first study, a stochastic risk analysis model was developed to quantify Bovine viral diarrhea virus (BVDV) and Bovine herpesvirus type 1 (BoHV-1) introduction through animal movements. Purchasing cattle, rearing replacement heifers offsite and showing cattle at competitions, were considered in the model. Besides a review of the scientific literature, parameters were estimated using animal movement database, biosecurity surveys and the opinion of field veterinarians. In this model, 46 farms from Galicia and Catalonia that moved animals during 2017 were included. Results showed that the annual probability of BVDV and BoHV-1 introduction was very heterogeneous, being close to 0 in some farms and in others close to 1. The median of the probability of introduction of BVDV was 12% and for BoHV-1 9%, with an inter-quartile range from 1.2% to 28% for BVDV and 3% to 23% for BoHV-1. The highest probabilities were associated with local movements of cattle (i.e., inside the same autonomous community) and the fact of sharing the transport vehicle between farms. By evaluating the effect of biosecurity measures on a selected farm, implementation of a correct quarantine or not sharing transport with other farms greatly decreased this probability.

In the second study, the probability of BVDV and BoHV-1 introduction through indirect contacts was quantified also with a stochastic risk analysis model. Vehicles transporting calves, cattle to slaughterhouse, dead animals, and food mix, as well as visits by veterinarians and hoof trimmers, farm workers and contacts with neighbors were considered in the model. For this study were included the 127 farms that participated in the project. Data to estimate model parameters was obtained from the sources indicated before as well as from interviews with hoof trimmers, animal transporters and a rendering company. Results evidenced that the median annual probability of introduction for BVDV was 2.1% and for BoHV-1 3.9%, in a range of 0.5% to 14.6% and 1.0% to 24.9% for BVDV and BoHV-1, respectively. The calf transport vehicle and veterinarians’ visits were the routes with the highest risk. The biosecurity measures with the greatest impact in reducing the probability of introduction of both viruses were the use of boots and clothing belonging to the farm and avoiding the driver that transports cattle coming into contact with the animals on the farm.

The two models allowed establishing the riskiest pathways for each studied farm and thus are a useful tool to prioritize biosecurity measures that must be implemented or improved to reduce the probability of BVDV and BoHV-1 introduction into a farm.