DE NIET-CHEMISCHE BEHANDELING VAN MAAGDARMPARASIETEN BIJ HERKAUWERS

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar DE NIET-CHEMISCHE BEHANDELING VAN MAAGDARMPARASIETEN BIJ HERKAUWERS door Barbara CROLS Promotor: Prof. dr. Edwin Claerebout Copromotor: Prof. dr. Jozef Vercruysse Literatuurstudie in het kader van de Masterproef 2015 Barbara Crols

2

3 Universiteit Gent, haar werknemers of studenten bieden geen enkele garantie met betrekking tot de juistheid of volledigheid van de gegevens vervat in deze masterproef, noch dat de inhoud van deze masterproef geen inbreuk uitmaakt op of aanleiding kan geven tot inbreuken op de rechten van derden. Universiteit Gent, haar werknemers of studenten aanvaarden geen aansprakelijkheid of verantwoordelijkheid voor enig gebruik dat door iemand anders wordt gemaakt van de inhoud van de masterproef, noch voor enig vertrouwen dat wordt gesteld in een advies of informatie vervat in de masterproef.

4 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar DE NIET-CHEMISCHE BEHANDELING VAN MAAGDARMPARASIETEN BIJ HERKAUWERS door Barbara CROLS Promotoren: Prof. dr. Edwin Claerebout Copromotor: Prof. dr. Jozef Vercruysse Literatuurstudie in het kader van de Masterproef 2015 Barbara Crols

5 VOORWOORD Hierbij zou ik graag enkele personen bedanken die mij hebben geholpen bij het schrijven van deze literatuurstudie. Ten eerste wil ik mijn promotor, prof. dr. Edwin Claerebout, bedanken voor alle hulp. Ik kon altijd bij hem terecht voor het beantwoorden van mijn vragen en voor het nakijken en bijsturen van mijn tekst. Ook mijn copromotor, prof. dr. Jozef Vercruysse, zou ik willen bedanken. Ten slotte zou ik ook mijn vrienden, ouders en mijn vriend willen bedanken voor al hun steun.

6 INHOUDSOPGAVE Samenvatting... 1 Inleiding... 2 Literatuurstudie Nematofage fungi Inleiding Soorten en werking Onderzoek Toepassing in de praktijk Vaccinatie Inleiding Soorten antigenen Onderzoek Vaccin op basis van bestraalde larven Vaccin op basis van gezuiverde wormeiwitten Vaccin op basis van recombinante sub-units Vaccin op basis van nucleïnezuren Genetische selectie Inleiding Onderliggend mechanisme Gevolgen van selectie Onderzoek Erfelijkheidsgraad Parameters Immunonutritie Inleiding Metaboliseerbaar eiwit Werking Onderzoek Onverzadigde vetzuren Werking Onderzoek Bioactieve planten Inleiding Tannines Werking Onderzoek Cysteïne proteïnasen Koperoxide draadpartikels Inleiding Werking Onderzoek Bespreking Referentielijst... 22

7 SAMENVATTING Gastrointestinale parasitaire infecties zijn een belangrijke oorzaak van productieverliezen en ziekte bij herkauwers. Ter preventie en als behandeling van deze infecties worden chemische anthelminthica toegediend aan de dieren. Overmatig gebruik hiervan heeft echter geleid tot resistentie-ontwikkeling bij de maagdarmnematoden, waardoor de ontwikkeling van alternatieve, niet-chemische behandelingsmethodes noodzakelijk is geworden. Deze alternatieve methodes kunnen onderverdeeld worden in drie groepen. De eerste groep zal steunen op het verminderen van het contact tussen het grazende dier en de infectieuze larven op de weide. Hiertoe behoort het graasmanagement en het gebruik van nematofage fungi. De tweede groep is gebaseerd op de immuniteitsopbouw van de gastheer tegenover de gastrointestinale nematoden, door middel van genetische selectie, vaccinatie of immunonutritie. De laatste groep bevat de methodes die gebruik maken van niet-chemische antiparasitaire middelen, zoals bioactieve planten en koperoxide draadpartikels. Deze methodes werken echter niet curatief, waardoor ze de chemische anthelminthica niet kunnen vervangen. Het gebruik van deze laatste kan wel sterk gereduceerd worden, wanneer niet-chemische behandelingsmethodes gecombineerd worden in de praktijk. Sleutelwoorden: gastrointestinale nematoden herkauwers niet-chemische behandeling parasitaire infecties resistentie

8 INLEIDING Parasitaire infecties van het gastrointestinale stelsel bij herkauwers komen wereldwijd frequent voor. Ze kunnen een verminderde eetlust, diarree en anemie veroorzaken, waardoor er productieverliezen en bijgevolg ook economische verliezen optreden. Jonge herkauwers zijn heel gevoelig voor deze infecties, waarbij het kan leiden tot sterfte. Oudere dieren zullen immuniteit opbouwen en lijden eerder aan chronische helminthosis (Athanasiadou en Kyriazakis, 2004). Belangrijkste nematoden De belangrijkste nematoden die gastrointestinale infecties kunnen veroorzaken bij herkauwers zijn Haemonchus spp., Trichostrongylus spp., Ostertagia ostertagi, Cooperia spp. en Teladorsagia circumcincta. Haemonchus spp. is wereldwijd één van de belangrijkste parasieten bij herkauwers. Zeker in tropische en subtropische klimaten zal Haemonchus spp. voor erge problemen zorgen, maar ook in gematigde klimaten kunnen er infecties optreden. Het is een heel pathogene, bloedzuigende nematode die zich in de lebmaag zal ophouden. Zware infecties kunnen hierbij leiden tot anemie. Haemonchus contortus zal voornamelijk voorkomen bij de kleine herkauwers, maar ook jonge runderen zijn hieraan gevoelig. H. placei zal eerder bij runderen voorkomen. Trichostrongylus spp. zijn kleine nematoden die zowel in de lebmaag (T. axei) als in de darmen (o.a. T. colubriformis) kunnen voorkomen. Enkel bij zware infecties kan Trichostrongylus diarree, gewichtsverlies en ook sterfte veroorzaken (Zajac, 2006). O. ostertagi is de belangrijkste gastrointestinale parasiet bij runderen in gematigde klimaten. De larven van O. ostertagi ontwikkelen zich in de klieren van de lebmaag, waardoor de pariëtale cellen beschadigd worden en het pepsinogeen niet meer omgezet kan worden tot pepsine door de hoge ph in de lebmaag. Hierdoor zal het dier geen eiwitten meer kunnen verteren en zal het bijgevolg een osmotische diarree ontwikkelen (Myers en Taylor, 1989). Cooperia spp. komen voor in de dunne darmen van zowel runderen als schapen, waarbij ze schade zullen berokkenen aan de mucosa en de bloedvaten. De dieren zullen snel immuniteit opbouwen tegenover Cooperia, waardoor voornamelijk jonge dieren aan het begin van het weideseizoen aangetast zijn (Kloosterman et al., 1984). Teladorsagia circumcincta is ook een parasiet van de lebmaag bij de kleine herkauwers, maar is niet zo pathogeen als Haemonchus spp. De larven zullen zich voornamelijk ophouden in de lebmaagklieren, waardoor er diarree, gewichtsverlies en bij zware infecties ook hypoproteïnemie kan optreden (Zajac, 2006). Behandeling Er bestaan verschillende methodes om gastrointestinale nematoden infecties te behandelen, waaronder de behandeling met chemische anthelminthica. Dit is wereldwijd de meest gebruikte methode, omdat het gemakkelijk, goedkoop en efficiënt is. Een ander voordeel is dat de producten zowel therapeutisch als profylactisch gebruikt kunnen worden (Jackson en Miller, 2006). De moderne chemische anthelminthica kunnen in drie groepen ingedeeld worden, naargelang de 2

9 werkingsmethode. De eerste groep zijn de benzimidazoles, waartoe o.a. albendazole, oxfendazole en fenbendazole behoren. Deze producten werken in op het ß-tubuline van de nematoden. De tweede groep bestaat uit de imidazothiazoles en/of de tetrahydropyrimidines, zoals bv. levamisole, die een effect hebben op de acetylcholine receptoren. De laatste groep zijn de macrocyclische lactonen, waartoe ivermectine, doramectine, moxidectine en eprinomectine behoren (Stepek et al., 2004). Deze werken via het openen van glutamaat-gereguleerde chloridekanalen, waardoor er een hyperpolarisatie optreedt van zenuw -en spiercellen (Köhler, 2001). Onlangs zijn er nieuwe anthelminthica voor de kleine herkauwers ontwikkeld, namelijk monepantel (Kaminksy et al., 2008) en derquantel (Little et al., 2010). Monepantel behoort tot de klasse van amino-acetonitrile derivaten en derquantel tot de spiroinodoles. Resistentie Er zijn echter ook nadelen verbonden aan het veelvuldige gebruik van deze chemische anthelminthica. Ten eerste vreest de consument voor residuen in de dierlijke voeding en voor de effecten op het milieu. Op dit laatste hebben voornamelijk de macrocyclische lactonen een nadelig effect (Knox en Smith, 2001). Het grootste probleem is echter de ontwikkeling van resistentie. Dit komt voornamelijk voor bij de kleine herkauwers, maar ook bij de rundernematoden treedt er meer en meer resistentie op tegenover de anthelminthica. Bij de kleine herkauwers werd resistentie-ontwikkeling voor het eerst gezien tegenover de benzimidazoles bij H. contortus, T. circumcincta en Trichostrongylus spp., nadien ook tegenover de twee andere groepen anthelminthica. In Europa zijn de nematoden voornamelijk resistent tegen de benzimidazoles en levamisole, maar de laatste jaren neemt de resistentie tegenover de macrocyclische lactonen, meer bepaald ivermectine, sterk toe (Papadopoulos, 2008). Er is ook al sprake van resistentie tegenover doramectine (Borgsteede et al., 2007) en moxidectine (Scheuerle et al., 2009). Ondertussen hebben de gastrointestinale nematoden al multi-resistentie ontwikkeld tegenover de drie groepen van anthelminthica. In Australië, Nieuw-Zeeland, Zuid-Amerika en Zuid- Afrika zijn deze anthelminthica niet meer efficiënt genoeg om de schapen mee te behandelen (Stepek et al., 2004). Onlangs is er zelfs al resistentie aangetoond tegenover het nieuwe anthelminthicum monepantel bij H. contortus (Van den Brom et al., 2015), T. circumcincta en T. colubriformis (Scott et al., 2013). Bij runderen komt resistentie-ontwikkeling minder voor dan bij de kleine herkauwers, maar er is toch al sprake van resistentie bij Cooperia spp. tegenover benzimidazoles (Vermunt et al., 1995) en de macrocyclische lactonen (Anziani et al., 2004; Kaplan, 2004). In landen zoals Brazilië, Argentinië en Nieuw-Zeeland is de resistentie al sterk ontwikkeld (Meija et al., 2003; Loveridge et al., 2003). Ook in België werd resistentie tegenover macrocyclische lactonen aangetoond bij C. oncophora (El-Abdellati et al., 2010a,b). Alternatieve behandelingsmethodes De stijgende resistentie doet de vraag naar niet-chemische behandelingsmethodes toenemen. Deze alternatieve methodes zullen het gebruik van chemische anthelminthica doen afnemen, waardoor 3

10 enerzijds de veehouder minder moet steunen op de chemische producten voor profylactie en anderzijds blijft de efficaciteit van de anthelminthica behouden (Jackson en Miller, 2006). Er bestaan 3 hoofdgroepen van niet-chemische behandelingsmethodes (Fig. 1). De eerste methode steunt op het verminderen van het contact tussen het grazende dier en de infectieuze larven op de weide, door middel van een aangepast graasmanagement of het gebruik van nematofage fungi. De tweede methode is gebaseerd op de immuniteitsopbouw van de gastheer tegenover de gastrointestinale nematoden. Dit kan bereikt worden door het toepassen van genetische selectie, vaccinatie of immunonutritie. Bij de derde methode maakt men gebruik van niet-chemische producten die een antiparasitaire werking hebben (Hoste en Torres-Acosta, 2011). Fig. 1. Samenvatting van de 3 hoofdgroepen van niet-chemische behandelingsmethodes. Volle pijlen: doelwit van de methode; halve pijlen: mogelijke gevolgen op de levenscyclus van de parasiet (Naar Hoste en Torres-Acosta, 2011). Er zijn al heel wat onderzoeken gedaan naar mogelijke alternatieve methodes, met goede resultaten zelfs. Toch worden nog maar weinig van deze methodes ook daadwerkelijk toegepast in de praktijk. Dit komt omdat er niet alleen rekening gehouden moet worden met de efficaciteit van de methode, maar ook met de kostprijs, de toepasbaarheid en de beschikbaarheid ervan (Jackson en Miller, 2006). Het graasmanagement behoort ook tot de niet-chemische behandelingsmethodes, maar dit zal niet besproken worden in deze literatuurstudie. Een graasmanagement kan gebruikt worden om het contact tussen de gastheer en de weideparasieten te verminderen. Michel (1985) heeft dit management opgedeeld worden in 3 types naargelang de werkingsmethode. Deze kan preventief, evasief of verdunnend zijn. De verschillende methodes die in deze literatuurstudie besproken worden zijn het gebruik van nematofage fungi, vaccinatie, genetische selectie, immunonutritie, het gebruik van bioactieve planten en koperoxide draadpartikels. 4

11 LITERATUURSTUDIE 1. NEMATOFAGE FUNGI 1.1. INLEIDING Nematofage fungi zijn schimmels die nematoden kunnen vangen en gebruiken als een bron van voedingsstoffen. Deze schimmels gaan voornamelijk inwerken in een omgeving waar er feces aanwezig is, omdat de belangrijke stadia veranderingen van de parasiet hier plaats vinden (Silva et al., 2011). Barron (1977) heeft deze schimmels in 2 groepen ingedeeld naargelang de methode van capteren en vernietigen van de parasieten. De eerste groep zijn de predator fungi, waartoe de meeste nematofage fungi behoren. De tweede groep zijn de endoparasitaire fungi. Nordbring-Hertz heeft in 1988 een derde groep van nematofage fungi ontdekt, namelijk fungi die de wormeieren gaan parasiteren. Daarnaast zijn er mogelijks nog twee groepen van fungi ontdekt (Jansson et al., 1997; Luo et al., 2006). Deze vorm van biologische controle richt zich op de vrijlevende stadia op de weide, waardoor het gebruik eerder profylactisch zal zijn. Het zal nooit de chemische anthelminthica kunnen vervangen, maar in combinatie met andere alternatieve methodes kan het wel een belangrijke bijdrage leveren (Waller en Larsen, 1993) SOORTEN EN WERKING De predator fungi zijn schimmels die specifieke organen, zoals kleverige hyphae, hebben ontwikkeld waarmee ze de nematoden kunnen vangen (Fig. 2). Na de captatie van de nematode zal de schimmel met zijn hyphae de cuticula van de worm penetreren. Deze hyphae zullen sterk uitgroeien, waardoor ze het lichaam van de worm helemaal opvullen en van binnen uit verteren (Barron, 1977). Deze groep wordt het meeste bestudeerd en is de beste kandidaat om op de markt te brengen (Gronvold et al., 1996). Fig. 2. Captatie van een nematode door Duddingtonia flagrans (Uit Gronvold et al., 1996). 5

12 Duddingtonia flagrans is de meest onderzochte species in deze groep (Larsen, 2000). De chlamydosporen van deze schimmel kunnen een passage doorheen het gastrointestinale stelsel van herkauwers overleven, waarna ze terecht komen in de verse mest, samen met de eieren van de parasiet. Op deze plaats kunnen ze de eieren of larven aanvallen, waardoor ze de levenscyclus van de parasiet onderbreken voordat deze de dieren kan infecteren (Waller en Thamsborg, 2004). De endoparasitaire fungi zijn schimmels die de nematoden zullen infecteren via sporen. Deze sporen kunnen aan de cuticula van de worm kleven of ze kunnen rechtstreeks opgenomen worden waarna ze in de darm zullen ontwikkelen tot een infectieuze thallus. Dit leidt tot een vertering van het lichaam van de worm (Barron, 1977). De derde groep zijn de fungi die de wormeieren parasiteren. Deze zullen de eieren verteren via de ingroei van hyphae (Nordbring-Hertz, 1988). In deze groep is Pochonia chlamydosporia de belangrijkste schimmel (Gams en Zare, 2001). Er zijn mogelijks nog een vierde en een vijfde groep van nematofage fungi beschreven. De vierde groep bestaat uit fungi die bepaalde toxines produceren tegenover nematoden (Jansson et al., 1997). Een vijfde groep van nematofage fungi is in 2006 voorgesteld door Luo et al. Hierbij gaat het voornamelijk om Stropharia rugosoannulata die een acanthocyte ontwikkelt waarmee het mechanische schade aan de cuticula van de wormen kan aanbrengen ONDERZOEK Het bestaan van nematofage fungi is al lange tijd gekend, maar toch bleef het onderzoek hiernaar een hele tijd achter. De reden hiervan was dat de focus van het onderzoek eerder lag op de chemische anthelminthica, omdat deze immers goedkoop en efficiënt om te gebruiken waren (Waller en Larsen, 1993). Het eerste uitgebreide onderzoek van nematofage fungi werd in 1985 uitgevoerd door Gronvold et al. Hierbij werd zowel in vitro als in vivo aangetoond dat Arthrobotrys oligospora een reductie van het aantal L3 larven van C. oncophora veroorzaakte. Nadien lag de focus van het onderzoek eerder op de schimmel D. flagrans, omdat deze de capaciteit heeft om een passage doorheen het gastrointestinale stelsel van herkauwers te overleven (Larsen et al., 1992; Faedo et al., 1997). Hierdoor is deze schimmel de beste keuze om te gebruiken in de biologische controle (Larsen, 1999). In vitro onderzoek heeft aangetoond dat D. flagrans werkzaam is tegenover O. ostertagi (Larsen et al., 1991). D. flagrans is in vivo actief tegenover verschillende nematodensoorten bij zowel runderen als de kleine herkauwers. Bij kalveren is deze schimmel werkzaam tegenover O. ostertagi (Gronvold et al., 1993; Fernández et al., 1999; Larsen et al., 1995) en Cooperia spp. (Larsen et al., 1995; Nansen et al., 1995). Bij lammeren is er activiteit aangetoond tegenover T. colubriformis (Faedo et al., 1997; Githigia et al., 1997) en Teladorsagia (Githigia et al., 1997) en bij schapen tegenover H. contortus (Fontenot et al., 2003) en T. colubriformis (Waller et al., 2001). Bij geiten is D. flagrans actief tegenover H. contortus, T. colubriformis en Cooperia spp. (Terrill et al., 2004) TOEPASSING IN DE PRAKTIJK Het is belangrijk dat de chlamydosporen van deze schimmel dagelijks toegediend worden aan de dieren tijdens de eerste helft van het weideseizoen. De duur van deze toediening kan variëren van 6 6

13 tot 10 weken, afhankelijk van het soort productie-systeem dat toegepast wordt. De efficaciteit van de toediening van D. flagrans is meer dan dan 90% tegenover de rundernematoden en meer dan 70% tegenover de schapennematoden. Het gebruik van nematofage fungi zou dus zeker een goede alternatieve oplossing zijn, maar de mate waarin ze de chemische anthelminthica kunnen vervangen moet nog verder onderzocht worden. Een nadeel van deze methode is echter dat de chlamydosporen dagelijks toegediend moeten worden aan de dieren. De toediening moet voornamelijk gebeuren aan het begin van het weideseizoen, maar in deze periode moeten de dieren niet bijgevoederd worden, waardoor het praktisch erg moeilijk is om de sporen dagelijks toe te dienen. Een oplossing hiervoor zou het opschieten van een bolus zijn die regelmatig de sporen vrijzet (Ketzis et al., 2006). Sagüés et al. (2014) hebben een bolus bestaande uit soja proteïnen polymeren ontwikkeld, waardoor de sporen traag vrijgegeven worden over een periode van 4 weken. 7

14 2. VACCINATIE 2.1. INLEIDING Vaccinatie tegenover gastrointestinale nematoden zou een geschikte oplossing zijn voor zowel de opkomende resistentie als voor de bezorgdheid van de consument over chemische residuen in het voedsel. Vaccins zijn immers veilig te gebruiken, ze laten geen residuen na en ze zijn niet schadelijk voor het milieu (Dalton en Mulcahy, 2001). Een vaccin moet aan verschillende voorwaarden voldoen om gecommercialiseerd te worden. Ten eerste moet het vaccin het dier beschermen tegen ziekte en tegenover alle pathogene species die endemisch aanwezig zijn. Daarnaast moet het vaccin gemakkelijk te gebruiken zijn in een extensief management en moet het een bescherming geven gedurende het hele weideseizoen. Als laatste moet het vaccin stabiel zijn, vlot te inoculeren en de prijs moet aanvaardbaar zijn (Sonstegard en Gasbarre, 2001). Al tientallen jaren wordt er onderzoek gedaan naar mogelijke vaccins tegenover nematoden, maar tot op heden is het onderzoek nog weinig succesvol (Nisbet et al., 2013). Op dit moment zijn er 2 vaccins commercieel beschikbaar, waarvan er 1 werkzaam is tegenover de longworm Dictyocaulus viviparus (Tabel 1). Tabel 1. Overzicht van de gecommercialiseerde vaccins Vaccin Nematode Diersoort Land Bovilis Huskvac Dictyocaulus viviparus Rund Europa Bovilis Dictol Barbervax Haemonchus contortus Schaap Australië Het uiteindelijke doel is om een breed spectrum vaccin samen te stellen dat zowel schapen, geiten als runderen kan beschermen tegenover de belangrijkste gastrointestinale nematoden (Dalton en Mulcahy, 2001). Het is echter niet noodzakelijk voor een vaccin om 100% effectief te zijn. Een reductie van 70% in de ei-uitscheiding kan al voldoende zijn om de dieren een goede bescherming te geven. Door deze gedaalde ei-uitscheiding zal de contaminatie van de weide ook sterk verminderen en kunnen de dieren een natuurlijke immuniteit opbouwen (Nisbet et al., 2013). Vaccinatie kan gecombineerd worden met andere alternatieve methodes, zoals een aangepast graasmanagement of biologische controle (Barnes et al., 1995) SOORTEN ANTIGENEN Er bestaan twee soorten antigenen, namelijk de natuurlijke of conventionele antigenen en de verborgen antigenen. De natuurlijke antigenen worden door de gastheer herkend tijdens de infectie, terwijl de verborgen antigenen normaal niet blootgesteld worden aan het immuunsysteem (Jackson en Miller, 2006). De verborgen antigenen zouden heel geschikt zijn om als beschermend antigeen te gebruiken in vaccins, omdat ze normaal niet in contact komen met het immuunsysteem van de gastheer en dus ook geen selectiedruk ondergaan (Dalton en Mulcahy, 2001). Een nadeel bij het gebruik van 8

15 verborgen antigenen is echter dat het immuunsysteem niet gestimuleerd wordt bij natuurlijke infecties, waardoor er regelmatig gerevaccineerd zal moeten worden (Jackson en Miller, 2006) ONDERZOEK De ontwikkeling van een werkzaam vaccin is een langdurig en moeilijk proces. Over de jaren heen zijn er verschillende manieren ontwikkeld waarop vaccins gemaakt kunnen worden. De eerste vaccins werden gemaakt met levende larven of delen van dode larven, terwijl er op dit moment meer onderzoek wordt gedaan om vaccins te ontwikkelen via moleculaire technieken Vaccin op basis van bestraalde larven Het bestralen van levende larven is de eerste methode die werd toegepast om een vaccin tegenover nematoden te ontwikkelen. Deze geattenueerde larven groeien niet uit tot adulte wormen en veroorzaken bijgevolg geen ziekte in het dier, maar de immuniteitsopbouw zal wel gestimuleerd worden. Het voordeel van deze methode is dat er veel verschillende antigenen aanwezig zijn, waardoor de immuunrespons efficiënter zal zijn en het dier beter zal kunnen beschermen tegenover verschillende varianten van de parasiet (Vercruysse et al., 2004). Het nadeel van deze methode is echter dat de immuniteit niet voor elke nematodensoort even goed ontwikkelt. In jonge dieren kan de immuniteitsopbouw soms traag gestimuleerd worden of kan het verstoord worden door dracht, lactatie of een slechte voedingstoestand (Smith en Zarlenga, 2006). Een ander nadeel is dat de productie van dit type van vaccin heel arbeidsintensief en duur is, waardoor het enkel toe te passen is wanneer de markt hiervoor groot genoeg is (Dalton en Mulcahy, 2001). Deze methode werd voor het eerst toegepast in 1958 door Jarret et al. bij de ontwikkeling van het vaccin tegenover de longworm D. viviparus bij runderen. Dit vaccin biedt een goede bescherming en is gecommercialiseerd (Tabel 1). Nadien is op dezelfde manier ook een vaccin ontwikkeld tegenover de longworm bij schapen (Sharma et al., 1988). Men heeft ook geprobeerd deze methode toe te passen in een vaccin tegenover H. contortus (Urquhart et al., 1966) en T. colubriformis (Gregg et al., 1978). Beide vaccins zorgden voor een goede immuniteit in schapen, maar niet bij lammeren. Vaccinatie van kalveren met geïrradieerde larven van O. ostertagi en C. oncophora leidde tot een reductie van de ei-uitscheiding, maar het kon de ontwikkeling van gastro-enteritis bij de dieren niet vermijden (Bürger en Pfeiffer, 1969) Vaccin op basis van gezuiverde wormeiwitten Als tweede methode kan men gebruik maken van natieve wormextracten, zoals darmeiwitten. Deze methode geeft voornamelijk goede resultaten voor vaccins tegenover bloedzuigende nematoden, zoals H. contortus, waarbij zelfs een daling van 80% in de eiproductie en meer dan 50% reductie in het aantal wormen gezien wordt (Jasmer et al., 1993; Smith et al., 1993; Smith et al., 1994). In deze vaccins wordt er gebruik gemaakt van eiwitten uit de intestinale cellen van de parasiet. Deze eiwitten zijn verborgen antigenen, omdat ze normaal niet in contact komen met het immuunsysteem van de gastheer. Na vaccinatie ontwikkelt de gastheer hoge antistoffentiters tegenover deze eiwitten. 9

16 Wanneer de parasiet dan frequent een bloedmaaltijd neemt, zal het ook de antistoffen in het bloed opnemen. Deze antistoffen zullen binden aan de eiwitten op de intestinale cellen, waardoor de worm minder goed voedingsstoffen kan opnemen en zal verhongeren. Uiteindelijk zal de parasiet loslaten en uitgescheiden worden (Jackson en Miller, 2006). Voor H. contortus blijkt het vaccin op basis van het verborgen antigeen H11, een membraaneiwit van de intestinale microvilli van H. contortus, de beste bescherming te geven. Het vaccin zorgt voor een reductie van 90% in de ei-uitscheiding en een reductie van 75% in het aantal wormen (Newton en Munn, 1999). Ook H-Gal-GP, een complex van aspartyl- en metalloproteases, blijkt een goede bescherming te geven (Smith en Smith, 1996). Onlangs is er met succes een vaccin voor schapen op basis van de gezuiverde wormeiwitten H11 en H-Gal-GP geproduceerd. Het vaccin biedt een bescherming van ongeveer 75-95% door een reductie van het aantal wormen en de ei-uitscheiding. In 2014 is het vaccin in Australië op de markt gekomen onder de naam Barbervax (Smith et al., 2013a; Smith et al., 2013b). Bassetto et al. heeft in vitro en in vivo getest of dit vaccin ook werkzaam is bij kalveren die besmet waren met verschillende soorten Haemonchus. Het onderzoek heeft aangetoond dat het vaccin even goed een hoge antistoffentiter induceerde en de ei-uitscheiding reduceerde. Het vaccin heeft echter geen effect op andere gastrointestinale nematoden (Bassetto et al., 2011; Bassetto et al., 2014). Tegenover T. circumcincta is er een vaccin ontwikkeld op basis van oppervlakte-antigenen van infectieuze L3 larven. De immunogene respons van de dieren hierop was variabel, maar het vaccin zorgde toch voor een reductie van de ei-uitscheiding van meer dan 70% (Wedrychowicz et al., 1992) Vaccin op basis van recombinante sub-units Deze vaccins bieden enkele belangrijke voordelen ten opzichte van de twee vorige soorten. Ze zijn veiliger, stabieler en goedkoper om te produceren (Vercruysse et al., 2004). De resultaten van het onderzoek naar potentiële recombinante sub-units vallen echter tegen. Sommige recombinante versies van opgezuiverde eiwitten, die als natief extract wel een goede bescherming bieden, kunnen geen goede immuniteit opwekken. De reden hiervan is dat de eiwitten hun structuur verliezen wanneer ze geproduceerd worden in een recombinante vorm, waardoor ook de immunogeniciteit verloren gaat (Hein en Harrison, 2005). Dit was onder meer het geval bij een recombinant vaccin tegen O. ostertagi. De ASP ( activationassociated secreted protein ) verrijkte excretie-secretie fractie (Oo-ASP-1 en Oo-ASP-2) van O. ostertagi biedt een goede bescherming aan kalveren (Meyvis et al., 2007), maar de recombinante versie van Oo-ASP-1 kon geen goede immuniteit opwekken bij de dieren (Geldhof et al., 2008). Ook de recombinante versie van H-11 en H-Gal-GP van H. contortus geeft geen goede bescherming. Onlangs is er een recombinant sub-unit vaccin ontwikkeld tegenover T. circumcincta, waarbij een reductie in de ei-uitscheiding van meer dan 70% gezien werd. In dit vaccin werd een combinatie van 8 recombinante eiwitten gebruikt (Nisbet et al., 2013). Dit is tot op heden het enige recombinante subunit vaccin dat zo'n hoge bescherming geeft. 10

17 Vaccin op basis van nucleïnezuren De nieuwste techniek om vaccins te maken tegenover nematoden is via het gebruik van nucleïnezuren. Na vaccinatie wordt het DNA opgenomen in de cellen van de gastheer en wordt het specifieke eiwit tot expressie gebracht. Dit eiwit wordt als lichaamsvreemd beschouwd, waartegen een immuunrespons ontwikkeld zal worden (Knox et al., 2001). De voordelen van deze methode ten opzichte van vaccins op basis van gezuiverde wormeiwitten of recombinante sub-units zijn opvallend. Deze DNA vaccins zijn redelijk stabiel bij kamertemperatuur en ze zijn relatief goedkoop om te maken. Daarnaast induceren ze zowel een cellulaire als een humorale immuunrespons tegenover het gecodeerde eiwit (Tang et al., 1992). Er zijn al verschillende onderzoeken uitgevoerd bij geiten naar mogelijke nucleïnezuren, maar tot op heden heeft dit enkel geleid tot de ontwikkeling van vaccins die maar een gedeeltelijke immuunrespons induceren bij de dieren (Tabel 2). Tabel 2. Overzicht van de onderzoeken naar potentiële nucleïnezuren Nucleïnezuur Nematode Diersoort Resultaat Glyceraldehyde-3-phosphate H. contortus Geit Partiële immuunrespons dehydrogenase a HC29 glutathione peroxidase b H. contortus Geit Partiële immuunrespons Dim-1 c H. contortus Geit Partiële immuunrespons H11 en IL-2 d H. contortus Geit Partiële immuunrespons a. Han et al., 2012.; b. Sun et al., 2011.; c. Yan et al., 2013.; d. Zhao et al.,

18 3. GENETISCHE SELECTIE 3.1. INLEIDING Een vierde methode om parasitaire infecties te controleren is de genetische selectie. Hierbij worden er dieren geselecteerd die resistentie of resiliëntie vertonen tegenover gastrointestinale nematoden (Waller en Thamsborg, 2004). Bij resistente dieren zullen er minder wormen aanwezig zijn in het maagdarmstelsel, terwijl resiliënte dieren minder of helemaal geen nadelige effecten ondervinden van de infectie (Woolaston en Baker, 1996). In de praktijk zal er bij de selectie rekening gehouden worden met beide eigenschappen. Deze selectie kan op twee manieren verlopen. Men kan fokken met dieren van hetzelfde ras, maar uit verschillende lijnen ofwel kan men een gevoelig ras kruisen met een resistent ras, zoals het schapenras Red Maasai. Beide manieren kunnen de immuniteit van een kudde dieren tegenover gastrointestinale nematoden verhogen, maar het is niet voldoende om de worminfecties onder controle te houden. Een combinatie van genetische selectie met andere antiparasitaire methodes zou beter zijn (Gray, 1997). Er zijn echter belangrijke nadelen aan deze methode. Selectie op resistentie tegenover parasieten gaat vaak gepaard met een verlies van andere belangrijke kenmerken, zoals productie (Woolaston en Baker, 1996). Daarnaast kan dit ook een zekere selectiedruk veroorzaken op de nematodenpopulaties, waardoor er veranderingen in de genotypes kunnen ontstaan en de wormen zich aan de genetische resistentie van de gastheren kunnen aanpassen. Om deze reden wordt de genetische selectie best gecombineerd met andere antiparasitaire methodes, zodat de wormen toch nog gevoelig blijven (Bischop en Stear, 2003) ONDERLIGGEND MECHANISME Het onderliggend mechanisme van deze resistentie is nog niet helemaal gekend, maar men vermoedt dat het gerelateerd is aan de immuunrespons die de dieren ontwikkelen tegenover de wormen (Hoste en Torres-Acosta, 2011). Studies hebben aangetoond dat een deel van de immuunrespons bij schapen, runderen en geiten genetisch bepaald wordt (Jackson en Miller, 2006). Naast deze genetische factor is de mate van immuunrespons ook afhankelijk van het soort nematode dat aanwezig is. Oesophagostomum radiatum en D. viviparus veroorzaken beiden snel een sterke immuunrespons, terwijl Cooperia spp. en H. contortus een langere blootstellingperiode nodig hebben om een goede immuniteit te veroorzaken. De jonge dieren zullen echter aan het einde van het eerste weideseizoen al voldoende immuniteit ontwikkeld hebben. Runderen blijven gevoelig aan O. ostertagi voor meerdere maanden en ontwikkelen pas een goede immuniteit vanaf een leeftijd van 2 jaar (Gasbarre et al., 2001) GEVOLGEN VAN SELECTIE Het blijft de vraag of een verhoogde resistentie tegenover nematoden infecties ook gepaard gaat met een daling van de productiviteit van het dier. Knap en Bischop hebben in 2000 een model (Fig. 3) beschreven dat de relatie tussen productie en infectie weergeeft. Hierbij geven ze aan dat de relatie tussen productie en resistentie tegenover ziekte, weergegeven door pathway ii, als neutraal 12

19 beschouwd kan worden. Resistentie en productiviteit hebben echter beiden nood aan eiwit voor een goede werking, waardoor er een zekere compromis tussen beiden zal ontstaan. Dit kan als een nadeel van het resistent zijn (pathway i) beschouwd worden. Daarnaast zal deze resistentie bepalen of het dier of de hele populatie ziek zal worden of niet (pathway iii). Dit wordt de ziektestatus genoemd. Afhankelijk van deze status zal het immuunsysteem geactiveerd worden, waardoor er een reductie in het productieniveau kan optreden. Hieruit kan er geconcludeerd worden dat de relatie tussen genetische resistentie en productie afhankelijk is van de balans tussen enerzijds de kost van het resistent zijn (de nood aan eiwit) en anderzijds de voordelen van deze resistentie (ziektestatus) (Knap en Bischop, 2000). Fig. 3. Schema van de relatie tussen productie en infectie, met als belangrijkste entiteiten de genetica (G), de omgeving (E) en het fenotype (P) (Uit Knap en Bischop, 2000). Concreet gezegd kan de activatie van het immuunsysteem leiden tot een verminderde eetlust, de productie van pro-inflammatoire cytokines, activatie van de acute fase respons en stimulatie van leptine. Voor deze processen zijn er voornamelijk eiwitten nodig, waardoor er minder eiwit beschikbaar is voor de productie van vlees en melk. Aan de andere kant is het belangrijk om rekening te houden met de metabole kost van de parasitaire infecties. Deze infecties kunnen immers ook anorexie en eiwitverliezen veroorzaken, waardoor productieverliezen optreden (Colditz, 2002). Zoals Knap en Bischop hebben aangegeven is de relatie tussen genetische resistentie en productie een verhouding van deze twee factoren ONDERZOEK Erfelijkheidsgraad Er zijn reeds verschillende onderzoeken uitgevoerd om de mate van erfelijkheid van deze genetische resistentie te bepalen. Leighton et al. hebben in 1989 bij kalveren aangetoond dat de ei-uitscheiding genetisch beïnvloed wordt. Deze heeft een erfelijkheidsgraad van 0.30, wat wil zeggen dat het kenmerk matig overerfbaar is. Stear et al. hebben in 1977 bij schapen aangetoond dat de genetica 13

20 van de gastheer de lengte van de wormen en de fecunditeit beïnvloedt, maar dit heeft slechts een erfelijkheidsgraad van Parameters Er kunnen zowel klinische als parasitologische parameters gebruikt worden om de mate van resistentie tegenover nematoden infecties te bepalen. De beste keuze is echter afhankelijk van het soort nematode dat aanwezig is. De ei-uitscheiding of faecal egg count (FEC) is een van de meest gebruikte parameters. Deze is gemakkelijk te bepalen en geeft een goed beeld van de fecunditeit en het aantal wormen dat aanwezig is (Sonstegard en Gasbarre, 2001). Het nadeel van de FEC is echter dat het beïnvloed kan worden door de voeding, stress, klimaat en fysiologie van het dier, waardoor er niet altijd een goede verhouding is met de genetische resistentie van het dier. Om deze reden is het belangrijk om meerdere stalen te nemen over een langere periode (Gray, 1997). Een ander nadeel is dat niet elke nematoden species een even grote reproductiecapaciteit heeft, waardoor voor sommige soorten de FEC niet gecorreleerd is aan het aantal wormen dat aanwezig is. Om deze reden kan de FEC niet betrouwbaar gebruikt worden bij Trichostrongylus spp. (Gasser et al., 2008). Twee andere parameters zijn gebaseerd op enerzijds de accumulatie van feces aan de achterhand (dag score) en anderzijds op de consistentie van de feces. De dag score wordt beoordeeld op een schaal van 0 (proper) tot 3 (heel vuil), terwijl de consistentie beoordeeld wordt op een schaal van 1 (vast) tot 4 (diarree) (McEwan et al., 1992). Deze parameters worden samen met de FEC gebruikt in Australië en Nieuw-Zeeland, waar genetische selectie op commerciële schaal wordt gebruikt. De volgende parameters kunnen bepaald worden op bloedstalen. De bepaling van de hematocriet is voornamelijk belangrijk voor infecties met H. contortus. Daarnaast kan het plasma ook beoordeeld worden op pepsinogeen gehalte, totaal eiwit en albumine gehalte. Hoge waardes van pepsinogeen wijzen op een beschadiging van de lebmaag, terwijl een laag eiwit en albumine gehalte wijst op een beschadiging van de darmen (McEwan et al., 1992). Een andere parameter die gebruikt kan worden is gebaseerd op serologie en immunologie. Hierbij kan de antistoffen respons van de dieren en het aantal eosinofielen bepaald worden. Een nadeel van deze methode is dat er geen duidelijk onderscheid gemaakt kan worden tussen recente en huidige infecties (Gasser et al., 2008). Op dit moment ligt de focus van het onderzoek voornamelijk op analyse van het genoom. Met deze methode kan men de genetische variatie in resistentie en gevoeligheid tegenover gastrointestinale nematoden identificeren en kunnen de moleculaire merkers hiervan ook bepaald worden (Stromberg en Gasbarre, 2006). DNA-merkers die geassocieerd zijn met de onderliggende genen voor deze resistentie, namelijk de quantative trait loci (QTL), zouden een goede methode zijn om dieren te selecteren (Kim et al., 2014). Hiernaar zijn al heel wat onderzoeken uitgevoerd bij zowel runderen als schapen. Onlangs zijn er 6 genoom regio s op het runderchromosoom ontdekt die geassocieerd zijn met de FEC (Kim et al., 2015). Bij schapen zijn enkele merkers al geïdentificeerd, waaronder Toll-like receptoren, genen die vrije radicalen produceren en een vroege inflammatoire respons (Ingham et al., 2008). 14

21 4. IMMUNONUTRITIE 4.1. INLEIDING Vanaf een bepaald infectieniveau kunnen gastrointestinale nematoden ziekte veroorzaken in het dier. Dit kan leiden tot anorexie, een verminderde opname en gebruik van nutriënten en een onderdrukking van het eiwitmetabolisme (Jackson en Miller, 2006). De voedingsstoffen zullen voornamelijk gebruikt worden voor processen die essentieel zijn voor de homeostase, waardoor minder nutriënten ter beschikking komen voor spier- en skeletgroei. Hierdoor zal de productiviteit van de dieren dalen en economische verliezen veroorzaken (Muturi et al., 2005). Eiwitten zijn echter ook belangrijk voor de immuniteit. Zowel proteïnen, als ook mineralen en vitamines, zijn noodzakelijk om een immuunrespons te genereren (Coop en Holmes, 1996). Bijgevolg zullen dieren met een verminderde voederopname of endogeen eiwitverlies minder resistent zijn tegenover parasitaire infecties (Van Houtert en Sykes, 1996). Immunonutritie, dit is de verbetering van de immuniteit door middel van een aangepast dieet, zou dus een geschikte alternatieve methode kunnen zijn om parasitaire infecties te controleren (Muturi et al., 2005) METABOLISEERBAAR EIWIT De meeste onderzoeken leggen de focus op nutritie met metaboliseerbaar eiwit, omdat het merendeel van de componenten van de immuunrespons bestaat uit eiwitten. Men gaat er dus vanuit dat het immuunsysteem nood heeft aan eiwitbronnen voor een goede werking. Daarnaast heeft het immuunsysteem ook energie, mineralen en vitamines nodig, maar toediening van extra energie aan het voeder leidt niet tot een significante verbetering in de immuunrespons (Kyriazakis en Houdijk, 2006) Werking Er bestaat een volgorde van prioriteit in het lichaam wat betreft het eiwitmetabolisme. Behoud van het lichaamseiwit blijft een prioriteit, omdat dit de overleving van het dier op korte termijn garandeert. Groei en voortplanting worden beschouwd als de tweede hoogste prioriteit, omdat dit een bewaring van het genetische materiaal van het dier op lange termijn verzekert. De expressie van immuniteit tegenover parasitaire infecties heeft een lagere prioriteit, waardoor deze meer beïnvloed zal worden door de voeding van de gastheer. Een betere voeding zou dus kunnen leiden tot een verhoogde weerstand (resiliëntie) en resistentie van de dieren tegenover nematoden-infecties (Coop en Kyriazakis, 2001). Dit wil zeggen dat de gastheer het aanhechten, de fecunditeit en het overleven van de parasiet beter zal kunnen reguleren (Kyriazakis en Houdijk, 2006). Eiwitten in het voeder worden bij herkauwers ofwel afgebroken in de pens en omgezet door de microflora tot microbieel eiwit ofwel zal het onveranderd de pens passeren. Microbieel en onverteerbaar (bypass) eiwit kan dan in de dunne darm geabsorbeerd worden als metaboliseerbaar eiwit. Deze concentratie van metaboliseerbaar eiwit kan verhoogd worden door de toevoeging van meer onverteerbaar eiwit aan het dieet van de herkauwers (Van Houtert en Sykes, 1996). 15

22 Onderzoek Supplementatie van metaboliseerbaar eiwit aan het dieet van herkauwers kan men verkrijgen door het bijgeven van vismeel, sojabonen-meel, zonnebloem-meel of ureum (Houdijk, 2012). Wanneer metaboliseerbaar eiwit toegevoegd wordt aan het dieet, zal de mate van resistentie toename bij de gastheer afhankelijk zijn van de mate van eiwittekort in het dieet zonder de supplementatie. Dit wil zeggen dat de supplementatie van metaboliseerbaar eiwit het grootste effect zal hebben in situaties van eiwittekort (Houdijk en Athanasiadou, 2003) ONVERZADIGDE VETZUREN De belangrijkste poly-onverzadigde vetzuren behoren tot de n-3 en de n-6 families, omdat deze een zeker potentieel hebben om de immuniteit te moduleren (Calder, 1998) Werking De samenstelling van de vetzuren in lymfocyten en andere immuuncellen wordt beïnvloed door de samenstelling van vetzuren in het voeder. Door deze samenstelling wordt ook de mogelijkheid van de lymfocyten om eicosanoïden te produceren beïnvloed. Daarnaast zijn de onverzadigde vetzuren liganden voor receptoren die een rol spelen in de transcriptie van genen voor ontstekings- en immuunprocessen (Calder et al., 2002) Onderzoek In 2005 hebben Muturi et al. een onderzoek gedaan naar het effect van de toediening van polyonverzadigde vetzuren aan het dieet van met C. oncophora en O. ostertagi geparasiteerde kalveren op de immuniteit. Vetzuren in de voeding worden onveranderd opgenomen bij kalveren waarvan de pens nog niet functioneel is, waardoor de mogelijkheid bestaat om de vetzuur-samenstelling in de darmmucosa aan te passen. Dit zou een verandering veroorzaken in de n-6/n-3 ratio, waarbij dit kan leiden tot een daling in de FEC, het aantal wormen en een verbetering in de cellulaire respons. Hieruit kan er besloten worden dat de verandering van de n-3 en n-6 proportie de immuniteit van kalveren kan beïnvloeden (Muturi et al., 2005). Visolie is rijk aan n-3 onverzadigde vetzuren, waardoor toevoeging van deze olie aan het dieet zou kunnen leiden tot een verbeterde immuunrespons (Alexander, 1998, Agazzi et al., 2004). 16

23 5. BIOACTIEVE PLANTEN 5.1. INLEIDING Bioactieve planten zijn planten die stoffen met een antiparasitaire werking bevatten. Deze stoffen ofwel secundaire plant-metabolieten kunnen een directe invloed hebben op de wormen of een indirect effect door een stimulatie van de immuunrespons. De belangrijkste metabolieten zijn de tannines en de cysteïne proteïnases. Er wordt veel onderzoek gedaan naar de mogelijke curatieve of profylactische werking van deze planten (Jackson en Miller, 2006). Deze onderzoeken worden eerst in vitro uitgevoerd, daarna in vivo. In vitro studies worden meestal uitgevoerd op de vrijlevende stadia van de parasiet, terwijl de in vivo testen eerder uitgevoerd worden op de parasitaire stadia. De in vitro testen worden gebruikt als een pre-screening, waardoor ze dus altijd gevolgd moeten worden door in vivo testen om de effectiviteit van de planten te bepalen (Githiori et al., 2006). In de in vitro onderzoeken wordt er meestal gebruik gemaakt van een gemodifieerd egg hatch assay om het effect van de plant-metabolieten op de nematoden-eieren te bepalen (Coles et al., 1992). Er kan ook gebruik gemaakt worden van aangepaste larval development assays (LDA) of larval motility tests. Daarnaast kan de werking van de plant ook in vivo getest worden tegenover de volwassen wormen door middel van evaluatie van de mortaliteit en de morbiditeit (Githiori et al., 2006) TANNINES Tannines, ook wel proanthocyanidines genoemd, zijn secundaire plant-metabolieten. Het zijn polymeren van flavanol, verbonden door een koolstof koolstofbinding. Door deze binding zijn ze niet gevoelig aan een anaerobe enzymatische afbraak (Lowry et al., 1996). Hun rol in het metabolisme van de plant is nog niet helemaal gekend, maar men denkt dat ze onder andere belangrijk zijn voor de afweer van planten tegenover insecten en herbivoren (Hagerman en Butler, 1991; Waghorn, 2008). Tannines worden aan de hand van hun chemische structuur in twee groepen verdeeld: de hydrolyseerbare en de gecondenseerde tannines. De eerste groep komt onder andere voor in de schil van fruit. Hun afbraakproducten worden, in tegenstelling tot die van de gecondenseerde tannines, opgenomen in de dunne darm. Dit kan toxisch zijn voor herkauwers, maar gelukkig komen ze zelden voor in diervoeders. De gecondenseerde tannines komen daarentegen wereldwijd veel meer voor. Om deze redenen wordt er enkel onderzoek gedaan naar de effecten van de gecondenseerde tannines (Min et al., 2003) Werking De gecondenseerde tannines kunnen zowel een nutritionele als een antiparasitaire werking hebben. De nutritionele werking komt tot stand doordat de tannines kunnen binden aan plant-eiwitten, de microflora van de pens of aan microbiële enzymen wanneer ze toegevoegd worden aan het voeder. Hierdoor wordt eiwitdegradatie in de pens voorkomen en komt er meer eiwit ter beschikking in de dunne darm (Mueller-Harvey en McAllan, 1992). Deze toevoeging van tannines aan het dieet van herkauwers kan hetzij een positief hetzij een negatief effect hebben. Dit is afhankelijk van de hoeveelheid tannines in het voeder, de capaciteit om aan 17

24 eiwitten te binden, de behoeftes van het dier en andere componenten in het voeder (Hagerman en Butler, 1991). De toevoeging zal een positief effect hebben wanneer de concentratie van eiwit in het voeder hoger is dan de behoeftes van het dier. Dit kan zich uiten in een gewichtstoename, een hogere wolproductie of melksecretie. Wanneer de concentratie van eiwit in het voeder echter te laag is, dan zullen de tannines eerder negatieve effecten hebben. De tannines zorgen immers voor een verminderde proteolyse, waardoor de snelheid van vertering, voornamelijk deze van vezels, in de pens vertraagd wordt. Hierdoor blijft het voedsel langer in de pens en zal het dier ook minder voeder opnemen. Dit kan nadelige gevolgen hebben voor de productiviteit. Deze situatie komt typisch voor in warme klimaten, omdat de grassen daar minder eiwit en meer vezels bevatten dan in een gematigd klimaat (Waghorn, 2008). Naast deze nutritionele werking, kunnen de gecondenseerde tannines ook een antiparasitaire werking vertonen. Dit kan zowel direct als indirect zijn. Het mechanisme achter de directe antiparasitaire werking is nog niet volledig gekend (Athanasiadou et al., 2001). Er zijn echter al verschillende onderzoeken hiernaar uitgevoerd (Tabel 3). Indirect zorgen ze voor een betere immuunrespons door hun nutritionele werking. Hierdoor komt er niet alleen eiwit ter beschikking voor de basis-behoeftes (zoals groei en productie) van het dier, maar ook voldoende voor een optimale werking van het immuunsysteem (Coop en Kyriazakis, 1999). Tabel 3. De onderzochte bioactieve planten en hun werking tegenover de gastrointestinale parasieten. O. viciifolia a L. corniculatus a L. pedunculatus a Plant Nematode Werking Diersoort C. oncophora O. ostertagi In vitro Inhibitie larven Quebracho b T. colubriformis Daling FEC bij een dieet met een laag eiwitgehalte Fumaria parviflora c H. contortus T. colubriformis Reductie van het aantal parasieten in de gastheer Parkia biglobosa d GIN In vitro Pennisetum glaucum e Inhibitie eiproductie Azadirachta indica f GIN FEC reductie van 67% Anana comosus bladeren f FEC reductie van 95% O. viciifolia g Teladosagia spp. FEC reductie van 40% Reductie aantal wormen met 35% L. pedunculatus h T. circumcincta Reductie FEC Reductie aantal wormen Rund Schaap Schaap Rund Rund Schaap Schaap a. Novobilský et al.,2011.; b. Butter et al., 2000.; c. Hördegen et al., 2003.; d. Soetan et al., 2011.; e. Soetan en Lasisi, 2008.; f. Akbar et al., 2003.; g. Thamsborg et al., 2003.; h. Niezen et al., Onderzoek Verschillende in vitro studies werden uitgevoerd om het mechanisme achter deze antiparasitaire werking te onderzoeken. Volgens Molan et al. (2000a,b) zou de musculaire activiteit van de nematoden larven aangetast worden door de tannines, terwijl Brunet (2008) ondervond dat er een desintegratie van de cuticula en een afsterven van zowel intestinale- als spiercellen plaats vond bij L3 18

25 larven van H. contortus en T. colubriformis. Hierbij kan men veronderstellen dat de antiparasitaire werking van de gecondenseerde tannines mogelijks veroorzaakt wordt door een paralyse van de farynx (Novobilský et al., 2011). De meeste in vivo onderzoeken naar het effect van de tannines op gastrointestinale nematoden werden uitgevoerd op grazende schapen. Hierbij was het onderzoek voornamelijk verricht op voeders van de Fabacea familie, zoals de gewone rolklaver (Lotus corniculatus), moerasrolklaver (Lotus pedunculatus), Esparcette (Onobrychis viciifolia) en Lespedeza cuneata. De toevoeging van deze bioactieve planten aan het dieet van geparasiteerde dieren zou een verbetering van de fysiologie en productie geven in tegenstelling tot de voeders die raaigras, luzerne of witte klaver bevatten. Naast deze nutritionele werking hebben de planten ook een antiparasitaire werking, waarbij ze een reductie geven in het aantal nematoden, de ei-uitscheiding en de worm-fecunditeit (Hoste et al., 2006). De efficaciteit van de toevoeging van gecondenseerde tannines aan het dieet kan door verschillende factoren beïnvloed worden. Ten eerste is het effect afhankelijk van de diersoort en het soort nematode dat aanwezig is. De tannines zijn bij schapen eerder actief tegenover de intestinale nematoden, terwijl ze bij geiten actief zijn tegenover zowel intestinale als abomasale nematoden (Athanasiadou et al., 2001). Ten tweede is het effect verschillend tussen dieren die op de weide staan of dieren die in de stal gevoederd worden. Het zal lager zijn bij dieren die op de weide staan, omdat er dan meer componenten kunnen interfereren met de epidemiologie van de parasiet of met de antiparasitaire eigenschappen van de tanninerijke voeders (Ketzis et al., 2006) CYSTEINE PROTEINASEN Een ander soort bioactieve component in planten zijn de cysteïne proteïnasen. Dit is een groep van proteolytische enzymen die in grote hoeveelheden voorkomen in planten zoals de vijg (Ficus spp.), papaja (Carica papaya) en kiwi (Actinidia chinensis). Deze proteïnasen breken de cuticula van nematoden af. Alle cysteïne proteïnasen hebben een gelijkaardige werking, maar ze kunnen wel verschillen in bepaalde kenmerken, zoals bv. weerstand aan een zure ph. Ze werden vroeger gebruikt in de traditionele antiparasitaire producten. Het gebruik van deze proteïnasen zou een goede alternatieve behandeling voor gastrointestinale nematoden infecties kunnen zijn, maar verder onderzoek hiernaar is echter nog noodzakelijk (Stepek et al., 2004). De meeste onderzoeken naar de antiparasitaire werking van deze planten werden uitgevoerd op nematoden van het menselijke gastrointestinale stelsel. Ficus glabrata vertoont bijvoorbeeld activiteit tegenover Ascaris suum, Strongyloides, Trichuris, Taenia en Ancylostoma ( Hansson et al., 1986). 19