Name: biocontained carcass composting for control of infectious disease outbreak in livestock
Uploaded: 2010-05-06T13:00:00
Duration: 14 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock at JoVE.com

Detta projekt genomfördes med stöd från kemiska, biologiska, radiologiska och nukleära (CBRN) Forskning och teknik Initiative (CRTI) av den kanadensiska Food Inspection Agency, och Alberta Prion Research Institute. National Natural Science Foundation i Kina som ett stipendium (nr 30620120430) till W. Xu. Författarna tackar Brant Baker och Fred Van Herk samt Ruth Barbieri, Lisa Kalischuk-Tymensen, Andrew Olson, Lorna Selinger, Geoff Wallins och Homayoun Zahiroddini för tekniskt bistånd.

Duplicera kompost strukturer byggdes på Lethbridge Research Centre (LRC) i Lethbridge, Alberta, Kanada (bild 1). Stora rektangulära korn halmbalar (260 x 120 x 80 cm, L x B x H) användes för väggar och små balar (100 x 40 x 45 cm) för golvet. Stora balar var orienterade så väggarna var 120 cm djup, vilket maximerad vägg stabilitet och värmeisolering. De små balar bildar golvet var orienterade med snöre som löper horisontellt för att maximera absorbans i händelse av en läcka, vilket ger ett golv 45 cm tjock. Storleken på strukturerna 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H). Byggarbetsplatsen hade en lutning på ungefär 1, och strukturer var inriktad på att uppmuntra flödet av lakvatten mot provtagningsport vi in ​​för experimentell utvärdering. Fuktig feedlot gödsel blandades och kolsyrat genom bearbetning genom en gödselspridare och pålning i 24 timmar innan byggandet av inneslutning strukturer. Komposten bunkrar var klädda med tunga svart / vit plast används vanligen för att täcka ensilage pålar. Tillräckligt överskott kvar överst i varje riktning för att eventuell nedfällbara och tätning av komposten sängen i bunkern. För att bekämpa en omgivande vinden var däck som används för att vikt plasten i bunkern tills halmen lastades, men dessa togs bort innan slaktkropparna placeras. När lakvattnet provtagning port (nödvändigt för experimentell provtagning endast) var installerad, var lös korn halm läggas in i bio-inneslutning struktur för att bilda ett baslager ca 40 cm tjock. Detta uppnåddes genom att leverera en rundbal med en lastare och manuellt fördela halm längs bunkern. Sexton feedlot boskap döda placerades på halm sängen. Dessa var boskap som dött under de senaste 48 timmarna på närliggande kommersiella feedlots, med de flesta dukade under för luftvägsinfektioner hos nötkreatur. Slaktkropparna anpassades tvären inom kompostering bunkern (Fig. 1), med en yta på ca 0,5 m mellan slaktkropparna. Att ge passiv luftning var längder perforerade flexibel plast dräneringsrör (15 cm diameter) som mellan angränsande slaktkroppar, inbäddade i den lösa halmen bas. Ändarna på slangen riktades vertikalt längs väggarna sträcker sig utanför topp bunkern, och hålls på plats tillfälligt använda däck längst till övre ytan av väggarna. Konditionerade feedlot gödsel lastades in i bunkrar för att täcka slaktkroppar till en slutlig djup av 1,6 m. Gödseln lastades över sidan väggen i bunkern, flytta från ena änden av struktur mot den andra. Provet hämtning pyramiderna som beskrivs nedan placerades på sina föreskrivna djup inom gödsel skiktet under detta steg. När bunkern var fylld var plastfolien viks över toppen av staplade gödsel och ändarna på den perforerade slangar har gått igenom det så att de var belägna exteriör till wrap. Plasten var förseglade med tejp för att upprätta en inneslutning barriär runt halm, kadaver och gödsel. Åtta luftning ventiler (50 x 50 x 15 cm) placerades på toppen av varje struktur för att främja passiva luftning och T-formade kontakter knöts till vardera änden av längden på perforerad slang för att främja luftflödet ner i rören. I denna pilotstudie var experimentell ändringar i komposten strukturer ingår att utreda inaktivering och vävnad nedbrytning under den statiska komposteringen. Tissue och mikrobiella proverna före kvantifieras av vävnad i vikt eller mikrobiell uppräkning var värmeförseglade i nylon provtagningssäckar (5 x 9 cm, 50-ìm porstorlek) och packas i specialiserade pyramidal stål burar, som betecknas som Baker Retrieval pyramiderna (BRP) 1. Dessa pyramider var utformade för att deras hämtning från komposten matris i intervaller under komposteringen utan att allvarligt äventyra inneslutning eller ändra dynamiken i komposteringsprocessen Inom en BRP, åtta påsar (en vardera av åtta typer av prover) var inbäddade i samma gödsel som användes för att fylla bunkern, ordnade så att varje påse var omgiven av gödsel och inga påsar stod i direkt kontakt med varandra. Gödsel-och väska fylld BRPs var knutna till längder på loggning kedjan och svävande på ett djup på 80 cm och 160 cm i komposten matrisen. Kedjorna var förankrad i trästolpar som spänner över bunkrarna på 1,5-m intervaller (Fig. 1). T-typ termoelement placeras i varje BRP var också köra längs kedjorna till en datalogger placeras externt till komposten struktur. På bestämda tidpunkter, var BRPs tillbaka vertikalt från komposten med hjälp av en skruvats come-längs kabeln avdragare, och plastfolie re-förseglade. I den naturligt torra klimatet i södra Alberta, var lite regn emot under thans period, men plastfolie och välvda form av kompostering materialet var effektiva för att främja lateral avrinning till absorberas av väggarna halm bunkern.

<ol>
	<li>Reuter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+temporal+collection+of+tissue+and+microbial+samples+from+static+composting+systems.">A simple method for temporal collection of tissue and microbial samples from static composting systems.</a> Canadian Biosystems Engineering. 50, 6.17-6.20 (2008).</li><li>Xu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biosecure+composting+system+for+disposal+of+cattle+carcasses+and+manure+following+infectious+disease+outbreak.">A biosecure composting system for disposal of cattle carcasses and manure following infectious disease outbreak.</a> J. Environ. Qual. 38, 437-450 (2009).</li></ol>

Efter 147 dagar av statisk kompostering, var förlusterna av den totala massan, torrsubstans (ts), organiskt material, totalt kol och totalkväve 23,7, 35,6, 52,9, 49,6 och 41,4% respektive 2. Inom varje struktur, komposterade mängden av material minskat från 118 till 71 m 3. Nedbrytning av vävnad från nötkreatur övervakas rankad som hjärnan&gt; hoven&gt; ben. Efter bara 7 dagars kompostering, hade&gt; 90% av hjärnvävnad DM bryts ned, och 80% av hoven DM hade nedbrutet inom 56 d av kompostering. Fullständig förlust av livskraft Escherichia coli O157: H7 och Newcastlesjuka uppnåddes inom 14 dagar. Intensiv animalieproduktion system är särskilt utsatta för fysiska eller avsiktliga smittsamma sjukdomsutbrott. Bostäder ett stort antal djur inom ett begränsat område ger upphov till de flesta smittämnen sprida sig snabbt över hela befolkningen. Inneslutning är nyckeln till att kontrollera eventuella smittsamma sjukdomsutbrott är alltså avfolkning används ofta som ett sätt att förhindra spridning av smittämnet till den större besättningar. Den avfolkning scenario resulterar i stora mängder boskap slaktkroppar och kontaminerat gödsel kräver snabb förfogande. Kompostering lämpar sig som en snabb respons hanteringsmetod för infekterade slaktkroppar samt gödsel och jord som kan hysa smittämnen. Redogör vi för en kompostering procedur som kan utföras på platsen av sjukdomsutbrott, med material lättillgänglig på gården eller från lokala gården leverans butiker. I vår studie var smittämnen förknippade med nötkreatur kadaver och gödsel inaktiveras inom 14 dagar efter kompostering, översteg en kompost temperaturen 55 ° C i mer än en månad. Produktionen av lakvatten var extremt låg, sannolikt på grund av den absorberande typ av lös halm baslager och vi har optimerat ts-halten vid initiering av kompostering. Totalt avkastningen av lakvatten var mindre än 3 ppm av den ursprungliga kompostmassan (dvs &lt;300 g per struktur). Koliforma bakterier upptäcktes i lakvattnet upp till 5,8 log10 CFU / ml vid 14 dagar, men var inte detekterbara efter 101 dagars kompostering. Efter 147 dagar var nötkreatur slaktkroppar nästan helt förstörd med bara några långa ben att känna igen. Bones degraderades ytterligare under ytterligare öppen strängkompostering kompostering cykeln efter biocontained strukturer öppnades, vilket ger sista mogen kompost som lämpar sig för mark. Sammanfattningsvis skapar kompostering förhållanden som utgör stor utmaning för överlevnaden av de flesta patogena mikroorganismer. Gratis bakterier, protozoer och virus inaktiveras snabbt av hög temperatur, alkalinitet och hög proteas och nukleas aktiviteter inom kompost. Detta framgångsrika nedbrytning av mogna feedlot boskap slaktkroppar indikerar att denna statiska kompostering förfogande förfarande skulle vara lämplig för alla vanliga boskap. Man måste vara försiktig dock, för att säkerställa att en optimal kol: kväve-kvoter och nivåer fukt närvarande för mikrobiell döda villkor som ska uppnås. Patogener sig mer värmetåligt, till exempel bakterier som bildar sporer (t.ex. mjältbrand), eller de som är ovanligt motsträviga, som prioner, fortfarande kan vara smittsam efter kompostering. Studier för att belysa öde av dessa typer av mikroorganismer under komposteringen pågår i vårt laboratorium. <img src="/files/ftp_upload/1946/1946fig1.jpg" alt="Figur 1" /> Figur 1. Schematisk representation av biologiskt säkra kompost som består väggar halm bal och golv, plast kapsling, lös halm bas, boskap slaktkroppar, gödsel, perforerad plast ventilation slangar och luftutsläpp samt experimentella ändringar (lakvatten hamn, prov hämtning pyramider och temperaturgivare. (A) Transverse vy (tvärsnitt). (B) Longitudinella vy (sidovägg bort). Alla mått är i cm. Från Xu et al. (2009) 2

biocontained carcass composting for control of infectious disease outbreak in livestock

Intensiv animalieproduktion system är särskilt utsatta för fysiska eller avsiktliga (biologisk) smittsamma sjukdomsutbrott. Stort antal djur inrymt i ett begränsat område möjliggör snabb spridning av de flesta smittämnen under en besättning. Snabb inneslutning är nyckeln till att kontrollera eventuella smittsamma sjukdomsutbrott, vilket avfolkning sker ofta för att förhindra spridning av patogener till de större besättningar. I denna omständighet, finns ett stort antal djur slaktkroppar och kontaminerat gödsel som kräver snabba omhändertagande. Kompostering lämpar sig som en snabb respons hanteringsmetod för infekterade slaktkroppar samt gödsel och jord som kan hysa smittämnen. Vi konstruerade en biologiskt innehöll förfarande dödlighet kompostering och testat dess effektivitet för nötkreatur vävnad nedbrytning och mikrobiell avaktivering. Vi använde material som finns på gården eller köpas från lokala butiker gård leverans för att systemet kan genomföras på platsen för ett sjukdomsutbrott. I denna studie översteg temperaturen 55 ° C i mer än en månad och smittämnen implanteras i nötkreatur slaktkroppar och gödsel har inaktiverat inom 14 dagar efter kompostering. Efter 147 dagar var slaktkroppar nästan helt förstörd. De få långa ben kvar har ytterligare försämrats med ytterligare kompostering cykel i öppna strängar och den slutliga mogen kompost var lämplig för mark. Duplicera kompost strukturer (slutlig mått 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H) byggdes med hjälp av balar korn halm och kantad med tunga svarta ensilage plastfolie. Varje var lastad med lös halm, kadaver och gödsel totalt ~ 95.000 kg. En 40-cm baslager av lösa korn halm placerades i varje bunker, på vilken placerades 16 feedlot boskap dödlighet (medelvikt 343 kg) justeras tvären på ett avstånd av ca 0,5 m. För passiva luftning var längder böjlig, perforerad plast dräneringsrör (15 cm diameter) placeras mellan angränsande slaktkroppar, som sträcker sig vertikalt längs både i väggarna, och med ändarna passerade fast plasten på utsidan. Slaktkropparna var täckt med fuktig kolsyrat feedlot gödsel (~ 1,6 m djup) till toppen av bunkern. Plast veks över toppen och förseglade med tejp för att upprätta en inneslutning barriär och åtta ventiler luftning (50 x 50 x 15 cm) placerades på toppen av varje struktur för att främja passiva luftning. Efter 147 dagar i genomsnitt förluster av volym och massa komposteras material 39,8% och 23,7% för respektive struktur.

Watch this Scientific Journal Video about Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock at JoVE.com

Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock

Använda lättillgängliga material, möjliggör detta biocontained komposteringssystem effektivt på plats omhändertagande av stora djurkroppar som uppstår vid smittsamma sjukdomsutbrott. Detta förfarande dödar de flesta smittämnen i slaktkroppar och förorenat gödsel. När smittämne har bekräftats olönsamma, mogen kompost kan spridas som gödsel.

Biocontained Stomme Kompostering för kontroll av smittsamma sjukdomsutbrott i Boskap

Intensive livestock production systems are particularly vulnerable to natural or intentional (bioterrorist) infectious disease outbreaks. Large numbers of ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Saliva, Salivary Gland, and Hemolymph Collection from Ixodes scapularis Ticks

Saliva, Salivary Gland, and Hemolymph Collection from Ixodes scapularis Ticks

Saliv, spottkörtel och hemolymfa Collection från Ixodes scapularis fästingar

Ticks are found worldwide and afflict humans with many tick-borne illnesses. Ticks are vectors for pathogens that cause Lyme disease and tick-borne ...

Establishing a Liquid-covered Culture of Polarized Human Airway Epithelial Calu-3 Cells to Study Host Cell Response to Respiratory Pathogens In vitro

Establishing a Liquid-covered Culture of Polarized Human Airway Epithelial Calu-3 Cells to Study Host Cell Response to Respiratory Pathogens In vitro

Att upprätta en flytande täckt kultur av polariserad Human luftvägsepitelceller Calu-3 celler för att studera svar värdcellen för luftvägspatogener<em&gt; In vitro</em

The  apical and basolateral surfaces of airway epithelial cells demonstrate  directional responses to pathogen exposure in  vivo. Thus, ideal in vitro ...

Swab Sampling Method for the Detection of Human Norovirus on Surfaces

Pinnurvalsmetoden för påvisande av humana Norovirus på ytor

Human noroviruses are a leading cause of epidemic and sporadic gastroenteritis worldwide. Because most infections are either spread directly via the ...

Rescue and Characterization of Recombinant Virus from a New World Zika Virus Infectious Clone

Räddning och karaktärisering av rekombinant virus från en ny världsinfektiös klon från Zika Virus

Infectious cDNA clones allow for genetic manipulation of a virus, thus facilitating work on vaccines, pathogenesis, replication, transmission and viral ...

Measuring Influenza Neutralizing Antibody Responses to A(H3N2) Viruses in Human Sera by Microneutralization Assays Using MDCK-SIAT1 Cells

Measuring Influenza Neutralizing Antibody Responses to AH3N2 Viruses in Human Sera by Microneutralization Assays Using MDCK-SIAT1 Cells

Mäta influensa neutraliserande antikroppen Svaren till A(H3N2) virus i Humansera av mikroneutraliserings-analyser med MDCK-SIAT1 celler

Neutralizing antibodies against hemagglutinin (HA) of influenza viruses are considered the main immune mechanism that correlates with protection for ...

Rapid, Safe, and Simple Manual Bedside Nucleic Acid Extraction for the Detection of Virus in Whole Blood Samples

Snabb, säker och enkel manuell sängkanten nukleinsyra extraktion för påvisande av Virus i helblod

The rapid diagnosis of an infection is essential for the outbreak management, risk containment, and patient care. We have previously shown a method for ...

Evaluation of Zika Virus-specific T-cell Responses in Immunoprivileged Organs of Infected Ifnar1-/- Mice

Evaluation of Zika Virus-specific T-cell Responses in Immunoprivileged Organs of Infected Ifnar1-/- Mice

Utvärdering av Zika Virus-specifika T-cell svar i Immunoprivileged organ av infekterade Ifnar1- / - möss

The Zika virus (ZIKV) can induce inflammation in immunoprivileged organs (e.g., the brain and testis), leading to the Guillain-Barr&#233; syndrome and ...

Identification of Mouse and Human Antibody Repertoires by Next-Generation Sequencing

Identifiering av mus och Human antikropp repertoarer av nästa generations sekvensering

The immense adaptability of antigen recognition by antibodies is the basis of the acquired immune system. Despite our understanding of the molecular ...

Immunohistochemistry Test for the Lyssavirus Antigen Detection from Formalin-Fixed Tissues

Immunohistokemitest för lyssavirusantigendetektering från formalin-fasta vävnader

One of the primary diagnostic modalities for rabies is the detection of viral ribonucleoprotein (RNP) complex (antigen) in the infected tissue samples. ...

Quantifying Vaccine-Induced Neutralizing Antibodies in SARS-CoV-2 Variants

Application of Ha-CoV-2 Pseudovirus for Rapid Quantification of SARS-CoV-2 Variants and Neutralizing Antibodies

Author Spotlight: A Pseudotype Virus System for Assessing Omicron Subvariants and Neutralizing Antibodies in SARS-CoV-2 Research

The coronavirus disease 2019 pandemic (COVID-19) has highlighted the need for rapid assays to accurately measure the infectivity of emerging SARS-CoV-2 ...