Modeling livestock population structure: a geospatial database for Ontario swine farms.

BACKGROUND: Infectious diseases in farmed animals have economic, social, and health consequences. Foreign animal diseases (FAD) of swine are of significant concern. Mathematical and simulation models are often used to simulate FAD outbreaks and best practices for control. However, simulation outcomes are sensitive to the population structure used. Within Canada, access to individual swine farm population data with which to parameterize models is a challenge because of privacy concerns. Our objective was to develop a methodology to model the farmed swine population in Ontario, Canada that could represent the existing population structure and improve the efficacy of simulation models. RESULTS: We developed a swine population model based on the factors such as facilities supporting farm infrastructure, land availability, zoning and local regulations, and natural geographic barriers that could affect swine farming in Ontario. Assigned farm locations were equal to the swine farm density described in the 2011 Canadian Census of Agriculture. Farms were then randomly assigned to farm types proportional to the existing swine herd types. We compared the swine population models with a known database of swine farm locations in Ontario and found that the modeled population was representative of farm locations with a high accuracy (AUC: 0.91, Standard deviation: 0.02) suggesting that our algorithm generated a reasonable approximation of farm locations in Ontario. CONCLUSION: In the absence of a readily accessible dataset providing details of the relative locations of swine farms in Ontario, development of a model livestock population that captures key characteristics of the true population structure while protecting privacy concerns is an important methodological advancement. This methodology will be useful for individuals interested in modeling the spread of pathogens between farms across a landscape and using these models to evaluate disease control strategies.

Passive surveillance of antimicrobial resistance in Salmonella and Escherichia coli isolates from Ontario livestock, 2007-2015.

Clinical isolates are important to antimicrobial resistance surveillance efforts because clinically ill animals are the direct targets of antimicrobial treatments. Thus, clinical data may provide a surveillance tool for identifying emerging resistance threats. The purpose of this study was to describe resistance trends in Escherichia coli and Salmonella spp. from clinically ill animals over time and evaluate the utility of these laboratory data as a passive surveillance tool. Susceptibility results of isolates from chickens, swine, and cattle recovered between 2007 and 2015 at a major veterinary diagnostic laboratory in Ontario, Canada were analyzed. Relative to other antimicrobials tested, visible trends highlighted high resistance to ampicillin and tetracycline in chicken E. coli, consistently high resistance to tetracycline, sulfisoxazole, and ampicillin among swine isolates, and an increase in cattle E. coli resistant to ampicillin and cephalothin over time. While the data show potential for use in surveillance, there are limitations of such a clinical dataset for predicting overall trends and guiding empirical treatment decisions.

Surveillance passive de l'antibiorésistance dans les isolats de Salmonella et d'Escherichia coli chez le bétail de l'Ontario, 2007­2015. Les isolats cliniques sont importants pour la surveillance de l'antibiorésistance parce que les animaux cliniquement malades sont les cibles directes des traitements antimicrobiens. Par conséquent, les données cliniques peuvent fournir un outil de surveillance pour identifier les nouvelles menaces de résistance. Le but de cette étude consistait à décrire dans le temps les tendances de résistance d'Escherichia coli et de Salmonella spp. chez les animaux cliniquement malades et d'évaluer l'utilité de ces données de laboratoire en tant qu'outil de surveillance passive. On a analysé les résultats de susceptibilité des isolats récupérés entre 2007 et 2015 auprès de poulets, de porcs et de bovins dans un grand laboratoire de diagnostic vétérinaire en Ontario, au Canada. Pour les antimicrobiens testés, les tendances visibles ont souligné une résistance importante d'E. coli à l'ampicilline et à la tétracycline chez les poulets, une résistance importante constante à la tétracycline, au sulfisoxazole et à l'ampicilline parmi les isolats des porcs et, chez les bovins, une progression d'E. coli résistant à l'ampicilline et à la céphalothine dans le temps. Même si les données montrent un potentiel d'utilisation pour la surveillance, il y a des limitations pour un tel ensemble de données cliniques en vue de la prédiction des tendances générales et de l'orientation des décisions de traitement empiriques.(Traduit par Isabelle Vallières).

The first case of porcine epidemic diarrhea in Canada.

In January, 2014, increased mortality was reported in piglets with acute diarrhea on an Ontario farm. Villus atrophy in affected piglets was confined to the small intestine. Samples of colon content were PCR-positive for porcine epidemic diarrhea virus (PEDV). Other laboratory tests did not detect significant pathogens, confirming this was the first case of PED in Canada.

Premier cas de diarrhée épidémique porcine au Canada. En janvier 2014, une mortalité accrue a été signalée chez des porcelets atteints de diarrhée aiguë dans une ferme de l'Ontario. L'atrophie des villosités chez les porcelets touchés a été confinée au petit intestin. Des échantillons du contenu du côlon étaient positifs par RCP pour le virus de la diarrhée épidémique porcine (VDEP). D'autres tests de laboratoire n'ont pas détecté d'agents pathogènes importants, ce qui confirme qu'il s'agit du premier cas de DEP au Canada.(Traduit par Isabelle Vallières).

An assessment of external biosecurity on Southern Ontario swine farms and its application to surveillance on a geographic level.

Risk-based surveillance is becoming increasingly important in the veterinary and public health fields. It serves as a means of increasing surveillance sensitivity and improving cost-effectiveness in an increasingly resource-limited environment. Our approach for developing a tool for the risk-based geographical surveillance of contagious diseases of swine incorporates information about animal density and external biosecurity practices within swine herds in southern Ontario. The objectives of this study were to group the sample of herds into discrete biosecurity groups, to develop a map of southern Ontario that can be used as a tool in the risk-based geographical surveillance of contagious swine diseases, and to identify significant predictors of biosecurity group membership. A subset of external biosecurity variables was selected for 2-step cluster analysis and latent class analysis (LCA). It was determined that 4 was the best number of groups to describe the data, using both analytical approaches. The authors named these groups: i) high biosecurity herds that were open with respect to replacement animals; ii) high biosecurity herds that were closed with respect to replacement animals; iii) moderate biosecurity herds; and iv) low biosecurity herds. The risk map was developed using information about the geographic distribution of herds in the biosecurity groups, as well as the density of swine sites and of grower-finisher pigs in the study region. Finally, multinomial logistic regression identified heat production units (HPUs), number of incoming pig shipments per month, and herd type as significant predictors of biosecurity group membership. It was concluded that the ability to identify areas of high and low risk for disease may improve the success of surveillance and eradication projects.

La surveillance basée sur le risque devient de plus en plus importante dans les domaines de la médecine vétérinaire et de la santé publique. Elle sert comme moyen d'augmenter la sensibilité de la surveillance et d'améliorer l'efficacité des coûts dans un environnement de plus en plus limité en ressources. Notre approche pour développer un outil pour la surveillance géographique basée sur le risque de maladies contagieuses porcines incorpore des informations sur la densité animale et les pratiques de biosécurité externes dans des troupeaux porcins du sud de l'Ontario. Les objectifs de cette étude étaient de grouper l'échantillon de troupeaux en groupes distincts de biosécurité, de développer une carte du sud de l'Ontario qui pourrait être utilisée comme outil dans la surveillance géographique basée sur le risque de maladies contagieuses porcines, et d'identifier des prédicteurs significatifs d'appartenance au groupe de biosécurité. Un sous-groupe de variables de biosécurité externes fut sélectionné pour une analyse d'agrégation en 2 étapes et une analyse des classes latentes (LCA). Il a été déterminé que le nombre 4 était le meilleur nombre de groupes pour décrire les données en utilisant les deux approches analytiques. Les auteurs ont désigné ces groupes : i) troupeaux à biosécurité élevée ouverts aux animaux de remplacement; ii) troupeaux à biosécurité élevée fermés aux animaux de remplacement; iii) troupeaux à biosécurité moyenne; et iv) troupeaux à biosécurité faible. La carte de risque a été développée en utilisant l'information sur la distribution géographique des troupeaux à l'intérieur des groupes de biosécurité, ainsi que la densité des sites porcins et des porcs en engraissement-finition dans la région à l'étude. Finalement, une régression logistique multinomiale a identifié les unités de production de chaleur (HPU), le nombre mensuel d'envois entrants de porcs, et le type de troupeau comme des prédicteurs significatifs de l'appartenance à un groupe de biosécurité. Il a été conclu que la facilité à identifier les zones à risque élevé et faible de maladie pourrait améliorer le succès des projets de surveillance et d'éradication.(Traduit par Docteur Serge Messier).