Nederlandstalige samenvatting van het rapport Prospects to reduce aggressive and sexual behaviours in entire male pigs

Transcriptie

1 Nederlandstalige samenvatting van het rapport Prospects to reduce aggressive and sexual behaviours in entire male pigs Tette van der Lende, ProPhys Animal Science Consultancy, Swifterbant, The Netherlands Aanleiding en doel Intacte beren vertonen meer agressieve en seksuele gedragingen dan zeugen en gecastreerde beren. Deze gedragingen kunnen onrust, angst, stress, verwondingen en pijn veroorzaken. Vanuit een oogpunt van diergezondheid en dierenwelzijn is dit ongewenst. Doel van de deskstudie waarvan dit een samenvatting is, was (a) het inventariseren van onze huidige kennis met betrekking tot de hormonale en neuroendocriene regulatie van agressieve en seksuele gedragingen bij intacte mannelijke dieren en (b) op basis van deze kennis evalueren van de mogelijkheden om het uiten van deze gedragingen bij intacte beren te verminderen door middel van specifiek ingrepen en/of wijziging van de voersamenstelling. Mannelijke steroïden en mannelijk gedrag In tegenstelling tot gecastreerde beren produceren intacte beren steroïdhormonen die een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van de hersenen in mannelijke richting. Dit proces van vermannelijking van de hersenen wordt aangeduid als masculinisatie of, in feite juister, als defeminisatie. Bij intacte beren ligt dit proces ten grondslag aan het vertonen van typisch mannelijke seksuele gedragingen en tevens aan een hoger niveau van agressieve gedragingen in vergelijking met zeugen en gecastreerde beren. In de eerste weken na de geboorte van beren produceren de testes al relatief grote hoeveelheden steroïden (bijvoorbeeld testosteron, androstenon en oestrogenen 1 ). Zoals te zien is voor testosteron (als voorbeeld) in Figuur 1, vertonen de bloedconcentraties van deze steroïden een piek rond 2 tot 4 weken na de geboorte. Van ongeveer 2 tot ongeveer 5 maanden na de geboorte zijn de bloedconcentraties van deze steroïden relatief laag om vervolgens geleidelijk te stijgen tot volwassen niveaus gedurende de periode voorafgaand en volgend op de puberteit. 1 In vergelijking met mannelijke individuen van andere diersoorten produceren intacte beren, ongeacht leeftijd, relatief veel oestrogenen. Page 1

2 Figuur 1. Verloop van de testosteron bloedconcentraties ( Testosterone (ng/ml) ) bij intacte beren vanaf 40 dagen na conceptie ( WEEKS Post coitum ) tot 25 weken na hun geboorte ( WEEKS after birth ). Met name de hoge concentraties gedurende de eerste weken na de geboorte worden in verband gebracht met het proces van masculinisatie/defeminisatie van de hersenen van intacte beren. (Uit Colenbrander et al., 1978; voor referentie zie rapport). Neuroendocriene regulatie van mannelijk gedrag Hoewel mannelijke steroïden een belangrijke functie hebben bij de masculinisatie/defeminisatie van de hersenen en aldus een rol hebben bij het ontwikkelen van mannelijk-specifieke seksuele gedragingen en bij het verhogen van het niveau van agressieve gedragingen, hebben ze slechts een beperkte directe invloed op deze gedragingen. Een veel belangrijker rol is weggelegd voor neuroendocriene factoren in de gemasculiniseerde hersenen zelf. Op basis van uitgebreid onderzoek, met name bij laboratorium proefdieren en de mens, is duidelijk dat de neuroendocriene regulatie van seksuele en agressieve gedragingen bij mannelijke dieren (en dus ook bij intacte beren) zeer complex is. Uit het onderzoek blijkt dat vooral de neurotransmitters serotonine, dopamine en norepinephrine een belangrijke rol spelen bij zowel seksuele als agressieve gedragsuitingen. Zoals te zien is in Figuur 2 hebben verhoogde serotonineniveaus in de hersenen een negatief (remmend) effect op de uiting van zowel seksuele als agressieve gedragingen, terwijl verhoogde dopamineniveaus in de hersenen een positief (stimulerend) effect hebben op deze gedragsuitingen. Hoewel minder goed onderzocht (met name wat betreft seksuele gedragingen) lijkt het erop dat verhoogde epinephrineniveaus in de hersenen een negatief effect hebben op seksuele gedragingen en een positief effect op agressieve gedragingen. Hieruit mag worden geconcludeerd dat het stimuleren van het centrale serotonine systeem en/of het onderdrukken van het centrale dopamine systeem de uiting van zowel seksuele als agressieve gedragingen kan onderdrukken. Page 2

3 Figuur 2. Schematische samenvatting van de effecten van de neurotransmitters serotonine, dopamine en norepinephrine op de uiting van seksuele en agressieve gedragingen bij intacte mannelijke dieren. Voeding en mannelijk gedrag Op basis van de huidige inzichten (wetenschappelijke publicaties) is het duidelijk dat de mogelijkheden om ongewenste seksuele en agressieve gedragingen bij intacte beren te verminderen door middel van voeding veelbelovend zijn voor zover het stimulatie van het serotonine systeem betreft (zie volgende alinea). De mogelijkheden zijn echter beperkt voor zover het remming van het dopamine systeem betreft. Voor laatstgenoemde zijn twee redenen. Aangezien beïnvloeding van het dopamine systeem ook directe effecten heeft op norepinephrineniveaus in de hersenen en norepinephrine tegengestelde effecten heeft op seksuele en agressieve gedragingen (zie Figuur 2), is het niet goed te voorspellen wat de netto -effecten van het beïnvloeden van het dopamine systeem op gedrag van intacte beren zullen zijn. Mogelijk belangrijker komt daarbij nog dat het vrijwel onmogelijk is de dopamineproductie in de hersenen te verlagen door de concentraties van de aminozuren waaruit dopamine kan worden aangemaakt (primair tyrosine maar indirect ook phenylalanine) in de hersenen te verlagen tot een niveau waarop ze beperkend worden. Beide aminozuren komen namelijk van nature in relatief grote hoeveelheden voor in eiwitten in het rantsoen en kunnen gemakkelijk in de hersenen komen. Serotonine wordt in de hersenen aangemaakt uit het aminozuur tryptofaan. Tryptofaan komt van nature weinig voor in eiwitten in het rantsoen en is veelal beperkend voor serotonine aanmaak in de hersenen. Aangezien het tryptofaanniveau in de hersenen kan worden verhoogd door extra tryptofaan toe te voegen aan het rantsoen, kan extra opname van tryptofaan resulteren in verhoogde serotonineniveaus in de hersenen en aldus de uiting van ongewenste seksuele en agressieve gedragingen bij intacte beren verminderen. Dat is tot op heden bij verschillende diersoorten, inclusief het varken, aangetoond. De effectiviteit van extra tryptofaan in het rantsoen kan worden verhoogd door aan de volgende randvoorwaarden te voldoen: Het rantsoen moet een hoge verhouding tussen tryptofaan en de overige neutrale aminozuren (phenylalanine, tyrosine, isoleucine, leucine, methionine, histidine en valine) hebben, aangezien de overige neutrale aminozuren de opname van tryptofaan in de hersenen remmen (competitieve remming). Het rantsoen moet relatief weinig eiwit bevatten omdat eiwit de hoeveelheid overige neutrale aminozuren in bloed in absolute zin sterker verhoogt dan dat van tryptofaan, met Page 3

4 als gevolg dat tryptofaan sterker moet concurreren met de overige neutrale aminozuren om in de hersenen te worden opgenomen. Het rantsoen moet relatief rijk zijn aan glucogene koolhydraten, dat wil zeggen koolhydraten die de afgifte van insuline verhogen. Onder invloed van insuline worden de overige neutrale aminozuren sterker opgenomen door spiercellen dan tryptofaan, waardoor in bloed een hogere verhouding tussen tryptofaan en de overige neutrale aminozuren wordt bereikt en daardoor tryptofaan in grotere hoeveelheden in de hersenen wordt opgenomen. Het rantsoen moet relatief vetrijk zijn aangezien vrije vetzuren in bloed de opname van tryptofaan in de hersenen verhogen door de beschikbaarheid van vrij tryptofaan in bloed te verhogen. Als het gaat om voeding en de uiting van seksuele en agressieve gedragingen bij intacte beren, zijn er naast tryptofaan nog twee aspecten die aandacht verdienen, te weten de invloed van rantsoensamenstelling op het cholesterolniveau en de verhouding tussen n-6 en n-3 meervoudig onverzadigde vetzuren (n-6:n-3 ratio) in het bloed. Voor wat betreft cholesterol is het bekend dat het serotonine systeem wordt beïnvloed door cholesterol opname of opname van een rantsoen met een anderszins cholesterol-verhogende samenstelling. Hoewel niet onderzocht bij het varken, kan op basis van onderzoek bij andere diersoorten worden geconcludeerd dat een hoog cholesterolniveau in het bloed een positief effect heeft op het serotonine systeem en aldus de kans op agressief gedrag vermindert. Hoewel niet onderzocht mag worden verwacht dat cholesterolafhankelijke verhoging van serotonineniveaus in de hersenen eveneens de kans op uiting van seksuele gedragingen zal verminderen. Dit zou erop kunnen duiden dat, ook bij intacte beren, rantsoenen die cholesterol-verhogend zijn, en dus serotonine-stimulerend, de uiting van seksuele en agressieve gedragingen kunnen verminderen. Tot op heden is slechts weinig onderzoek verricht naar de relatie tussen de n-6:n-3 ratio in het rantsoen en/of bloed en seksueel en agressief gedrag. Wat er aan informatie is (hoofdzakelijk uit onderzoek met mannen) suggereert dat een hoge n-6:n-3 ratio het risico op agressief gedrag verhoogt. In tegenstelling tot cholesterol lijkt de n-6:n-3 ratio in het bloed niet alleen het serotonine systeem maar ook het dopamine systeem te beïnvloeden. Onderzoeksresultaten betreffende de n- 6:n-3 ratio op seksuele en agressieve gedragingen bij het varken zijn er nog niet. 5-Hydroxytryptofaan: een alternatief voor tryptofaan als voederadditief? Bij het aanmaken van serotonine in de hersenen wordt tryptofaan eerst omgezet in 5- hydroxytryptofaan (5-HTP). 5-HTP wordt vervolgens omgezet in serotonine. Aangezien 5-HTP kan worden geïsoleerd uit zaden van een Afrikaanse plantensoort (Griffonia simplicifolia) zou het in principe mogelijk zijn 5-HTP in plaats van tryptofaan toe te voegen aan rantsoenen van intacte beren teneinde de serotonine aanmaak in de hersenen te verhogen. Voordelen van 5-HTP ten opzichte van tryptofaan zijn: een betere passage door de darmwand; een betere beschikbaarheid voor serotonine aanmaak omdat het geen aminozuur is en dus niet gebruikt wordt voor eiwitsynthese; een efficiëntere opname in de hersenen omdat het niet gebruik maakt van dezelfde transportsystemen die gebruikt worden door andere aminozuren; Page 4

5 een snellere en meer efficiënte omzetting in serotonine. Uiteraard kan 5-HTP pas worden toegevoegd aan rantsoenen voor intacte beren als het als voederadditief is geregistreerd en als nader onderzoek heeft aangetoond dat het geen nadelige bijwerkingen heeft. GnRH-interventie gedurende de eerste weken na de geboorte en ontwikkeling van mannelijk gedrag Zoals hiervoor al beschreven, is bij intacte beren de eerste golf van mannelijke steroïden gedurende de eerste weken na de geboorte van invloed op de masculinisatie/defeminisatie van de hersenen. Het is momenteel onbekend of onderdrukking van deze eerste golf van mannelijke steroïden volledig kan voorkómen dat de hersenen masculiniseren/defeminiseren, dat wil zeggen dat de hersenen volledig vrouwelijk blijven. Het zou kunnen dat (de stijging van) mannelijke steroïden gedurende de prepuberale periode van ontwikkeling (na de eerste maand na geboorte) alsnog masculinisatie/defeminisatie van de hersenen veroorzaken. Zelfs al dat zo is, kan onderdrukking van de eerste golf van mannelijke steroïden mogelijk toch al een bijdrage leveren aan een vermindering van ongewenste seksuele en agressieve gedragingen bij intacte beren. Dat kan bijvoorbeeld indien de prepuberale stijging van mannelijke steroïdconcentraties wordt uitgesteld. Nader onderzoek in deze richting is gewenst en technisch goed mogelijk. Onder normale omstandigheden worden mannelijke steroïden in de testes geproduceerd onder invloed van luteïniserend hormoon (LH) afkomstig uit de hypofyse (een hersenaanhangsel). Op zijn beurt wordt LH geproduceerd en afgegeven onder invloed van een pulserende afgifte van GnRH, een hormoon bestaande uit slechts 10 aminozuren en afkomstig uit de hypothalamus (onderdeel van de hersenen). Het is bekend dat een continue GnRH toediening bij het varken in tegenstelling tot de normale pulserende afgifte van GnRH juist de afgifte van LH volledig onderdrukt en daarmee de productie van mannelijke steroïden in de testes volledig remt. In de afgelopen decennia zijn krachtige synthetische (en voor veterinair gebruik geregistreerde) GnRH s ontwikkeld (zogenaamde GnRH-agonisten, afgekort als GnRH-A), evenals kleine implantaten die gedurende een gewenste periode GnRH-A goed-gedoseerd afgeven aan het bloed. Door een GnRH-A implantaat, die gedurende 4 weken GnRH-A afgeeft, met behulp van een éénmalige injectie onderhuids aan te brengen bij pasgeboren mannelijke biggen, kan de eerste golf van mannelijke steroïden onderdrukt worden (zie Figuur 3). Een dergelijke behandeling zal de capaciteit van de testes om later alsnog mannelijke steroïden te produceren niet wezenlijk beïnvloeden (ook te zien in Figuur 3), waardoor tijdens de vleesvarkensfase nog steeds geprofiteerd kan worden van de voordelen van het houden van intacte beren ten opzichte van gecastreerde beren. Nader onderzoek zal moeten uitwijzen of, en in welke mate, een dergelijke GnRH-A behandeling voorkómt dat intacte beren gedurende de vleesvarkensfase meer ongewenste seksuele en agressieve gedragingen vertonen dan zeugen en gecastreerde beren. Indien een GnRH-A behandeling door middel van een GnRH-A implantaat bij intacte mannelijke biggen effectief blijkt te zijn en geen noemenswaardige negatieve effecten heeft, zal uiteindelijk een afweging moeten worden gemaakt tussen enerzijds (eventuele) maatschappelijke en ethische bezwaren tegen gebruik van GnRH implantaten en anderzijds de gunstige effecten ervan op het welzijn van vleesvarkens door het verminderen van ongewenste seksuele en agressieve gedragingen. Page 5

6 Figuur 3. Testosteron (links) en androstenon (rechts) concentraties in bloedplasma van GnRH-agonist behandelde intacte beren ( ) en intacte controle beren ( ) tussen een leeftijd van 7 en 164 dagen. In dit onderzoek werd een GnRH-agonist dagelijks tussen dag 7 en dag 35 na de geboorte toegediend (Uit Sinclair et al., 2001; voor referentie zie rapport). Conclusies Bij mannelijke dieren zijn testosteron en oestrogenen essentieel voor masculinisatie/defeminisatie van de hersenen en daarmee voor de ontwikkeling van specifiek mannelijk gedrag. Nader onderzoek met intacte beren is nodig om vast te stellen of onderdrukking van de golf van mannelijke steroïden gedurende de eerste 4 á 5 weken na de geboorte het uiten van seksuele en agressieve gedragingen gedurende de gehele vleesvarkensfase kan verminderen of voorkómen. De neurotransmitters dopamine, serotonine en norepinephrine hebben een belangrijke rol bij het uiten van seksuele en agressieve gedragingen. Dopamine heeft primair een stimulerende rol bij het uiten van seksuele en agressieve gedragingen terwijl serotonine primair een remmende rol heeft. De rol van norepinephrine is complex en verschillend wat betreft het uiten van seksuele en agressieve gedragingen. Seksuele en agressieve gedragingen bij intacte beren kunnen worden verminderd door het onderdrukken van het centrale dopamine systeem (minder dopamine in de hersenen) en/of door het stimuleren van het centrale serotonine systeem (meer serotonine in de hersenen). De mogelijkheden om ongewenst gedrag bij intacte beren te verminderen door middel van voeding zijn veelbelovender via beïnvloeding van het centrale serotonine systeem dan via het centrale dopamine systeem. Bij verschillende diersoorten, inclusief varken, is aangetoond dat opname van extra tryptofaan de aanmaak van serotonine in de hersenen stimuleert en het uiten van agressief gedrag (en zeer waarschijnlijk ook seksueel gedrag) onderdrukt. Serotonine synthese in de hersenen is afhankelijk van drie factoren: Page 6

7 de bloedplasmaconcentratie van niet-gebonden tryptofaan; de efficiëntie waarmee tryptofaan wordt opgenomen in de hersenen, hetgeen afhankelijk is van de verhouding tussen de concentratie van tryptofaan en de totale concentratie van de overige neutrale aminozuren (phenylalanine, tyrosine, isoleucine, leucine, methionine, histidine en valine) in bloedplasma; de activiteit in de hersenen van het enzym tryptofaan hydroxylase, het enzym dat bepalend is voor de snelheid waarmee tryptofaan wordt omgezet in serotonine. In groeiende dieren heeft een tryptofaanopname tot 10 keer de dagelijkse behoefte geen negatieve invloed op groei. Verhoging van de bloedcholesterolconcentratie stimuleert serotonine aanmaak in de hersenen en onderdrukt agressief gedrag (en zeer waarschijnlijk ook seksueel gedrag). Bloedcholesterolconcentraties verschillen aanmerkelijk binnen en tussen groepen varkens; nader onderzoek is nodig om na te gaan of deze variatie bij intacte beren samenhangt met het uiten van seksuele en agressieve gedragingen. Er zijn aanwijzingen dat een lage verhouding tussen n-6 en n-3 meervoudig onverzadigde vetzuren (n-6:n-3 ratio) in bloedplasma (afhankelijk van voeding) de kans op het uiten van agressief gedrag vermindert. Op basis van alle beschikbare informatie kan worden geconcludeerd dat het uiten van seksuele en agressieve gedragingen door intacte beren kan worden verminderd via een rantsoen met extra tryptofaan (of 5-hydroxytryptofaan?), relatief weinig eiwit, relatief veel insuline-stimulerende koolhydraten, relatief veel vet, een cholesterol-stimulerende samenstelling en een negatief effect op de n-6:n-3 ratio in bloedplasma. Page 7