UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE. Academiejaar Pathogenese en preventie van speendiarree bij biggen. Door.

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar Pathogenese en preventie van speendiarree bij biggen Door Béate DE ROP Promotoren: Dierenarts Ellen De Bruyne Literatuurstudie in het kader Prof. dr. Freddy Haesebrouck van de masterproef 2014 Béate De Rop

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 Pathogenese en preventie van speendiarree bij biggen Door Béate DE ROP Promotoren: Dierenarts Ellen De Bruyne Literatuurstudie in het kader Prof. dr. Freddy Haesebrouck van de masterproef 2014 Béate De Rop

5 Voorwoord Deze literatuurstudie is een verplicht onderdeel van de opleiding diergeneeskunde. Het was dan ook moeilijk en spannend een onderwerp te kiezen uit een vastgelegde lijst waar zoveel anderen ook toegang toe hadden. Mijn voorkeur ging uit naar een onderwerp over varkens en ik ben dus ook zeer blij dat ik dit onderwerp toegewezen kreeg. Dat vakgebied interesseert me al langer, en die interesse is alleen maar gegroeid. De twijfel om optie varken te kiezen slaat dus weer toe. Eerst en vooral zou ik graag een woord van dank willen uitbrengen aan mijn promotor, dierenarts Ellen De Bruyne. Haar tijd, verbeteringen, goede raad en opbouwende kritiek hebben gezorgd voor een goede begeleiding tijdens het maken van mijn literatuurstudie. Ook bedank ik professor Haesebrouck voor het nalezen van mijn werk en voor het beschikbaar stellen van een onderwerp waarin ik me helemaal heb kunnen verdiepen. Anderzijds wil ik mijn vrienden bedanken voor de motiverende woorden en handige tips. Tenslotte bedank ik graag mijn zus en mijn ouders in het bijzonder. Zij hebben het mogelijk gemaakt dat ik deze opleiding kan volgen. Zij geloven in mij en blijven me steunen in alles wat ik doe. Daarom: bedankt voor alles!

6 Inhoudsopgave VOORWOORD SAMENVATTING p. 1 INLEIDING p. 2 LITERATUURSTUDIE p. 3 Etiologie p Infectieuze oorzaken p Escherichia coli p Rotavirus p Niet-infectieuze oorzaken p Verlies van maternale immuniteit p Voeding p Omgevingsfactoren p Hygiëne p Koudestress p. 6 Pathogenese p Veranderingen in het GIS p Schade door ETEC p Infectieroute p Kolonisatie p Enterotoxinen p. 9 Preventie p Antibioticum problematiek p Vaccinatie p Selectie op resistente biggen p Voedersamenstelling en supplementering p Gedroogd bloedplasma p Eidooier antistoffen p Zinkoxide p Eiwitten en koolhydraten p Organische zuren p Prebiotica p Enzymen p Probiotica p Speenleeftijd p. 20 BESPREKING p. 21 REFERENTIELIJST p. 24

7 Samenvatting Speendiarree is een belangrijke oorzaak van economische verliezen in de varkensindustrie. Bij het uitbreken van speendiarree kunnen tot 50% van de biggen sterven. Sinds het verbod van de EU op het gebruik van antibiotica als groeipromotor, vermengd in voeder, is het voorkomen van diarree en de uitval na het spenen sterk toegenomen. De etiologie van deze aandoening is zeer complex, daar verschillende factoren een rol spelen. Spenen induceert fysiologische, immunologische en microbiologische veranderingen ter hoogte van het spijsverteringsstelsel van biggen. Bovendien is dit een periode waarin veel veranderingen in de omgeving van de biggen plaatsvinden. Onder andere het verlies van maternale immuniteit, de omschakeling van vloeibaar naar vast voeder en de verandering in management leiden tot zeer veel stress gedurende de speenperiode. Dit alles zorgt ervoor dat biggen in deze periode heel vatbaar zijn voor het krijgen van diarree. De belangrijkste oorzaak van speendiarree, samen met de predisponerende factoren, is de enterotoxigene Escherichia coli-bacterie (ETEC). Deze is nagenoeg altijd aanwezig op een varkensbedrijf, waardoor de aandoening die deze bacterie veroorzaakt, universeel voorkomt. ETEC bezit meerdere virulentiefactoren waarvan de fimbriae en enterotoxines de voornaamste zijn. Met de fimbriae hecht de bacterie zich vast op de microvilli van de epitheelcellen in de dunne darm. Vervolgens kan ze daar de enterotoxines vrijstellen. Hierdoor ontstaat een verstoring in de waterhuishouding en elektrolytensecretie waardoor diarree wordt geïnduceerd. Door het multifactoriële karakter van speendiarree, is het niet genoeg enkel de ETEC-bacteriën uit te schakelen maar zijn er meerdere preventiemiddelen nodig om de ontwikkeling van speendiarree tegen te gaan. Vaccins die de mucosale immuniteit stimuleren, kunnen oraal toegediend worden aan gespeende biggen. Er kan gestreefd worden naar een varkenspopulatie die resistent is tegen de aanhechting van ETEC. Maar ook een hele reeks supplementen kunnen aan het speenvoeder toegevoegd worden om de gezondheid van het gastro-intestinaal stelsel op peil te houden. Hiervoor kunnen antistoffen, eiwitten of organische zuren in het basisvoeder ingemengd worden. Pre- en probiotica, enzymen en vooral zinkoxide kunnen eveneens nuttig zijn in de bestrijding van speendiarree. Hoewel er reeds veel onderzoek gedaan werd naar allerlei verschillende preventiemethodes is van velen het werkingsmechanisme nog niet volledig gekend. Daarom is het noodzakelijk nog meer onderzoek te doen tot er een waterdichte oplossing gevonden wordt.

8 Inleiding Speendiarree wordt beschouwd als een multifactoriële en complexe aandoening die op varkensbedrijven grote economische verliezen veroorzaakt (Melin et al., 2004; Fairbrother et al., 2005). Biggen worden meestal op een leeftijd van 21 tot 28 dagen gespeend. Speendiarree treedt in de meeste gevallen op in de eerste twee weken na het spenen. In deze gevoelige periode worden de biggen blootgesteld aan een groot aantal stressfactoren zoals verlies van bescherming van de moeder via de melk, verandering in de samenstelling van voeder en het huisvesten van de biggen in een nieuwe omgeving en klimaat. Deze veranderingen beïnvloeden de functie van het gastro-intestinaal stelsel (GIS) waardoor de biggen vatbaarder worden voor infecties. De combinatie van de veranderingen in de omgeving met de aanwezigheid van pathogenen kan leiden tot groeiachterstand, verminderde voederopname en ziekte tot zelfs sterfte in de ergste gevallen (Campbell et al., 2013). Verschil in gevoeligheid voor de infectie en duur van de symptomen is echter afhankelijk van de gastheergebonden eigenschappen en de aanwezige stressfactoren (Wathes et al., 1989). Speendiarree wordt zeer vaak geassocieerd met het voorkomen van E. coli, in het bijzonder enterotoxigene E. coli (ETEC) (Fairbrother et al., 2005). ETEC-bacteriën zijn in staat enterotoxines te produceren die de waterhuishouding en elektrolytensecretie ter hoogte van de dunne darm verstoren. Hierdoor zijn ze in staat speendiarree te induceren (Schierack et al., 2007). ETEC-bacteriën worden zowel bij gezonde als bij zieke dieren geïsoleerd, wat wil zeggen dat deze pathogenen niet altijd klinische symptomen veroorzaken. Er wordt dus verondersteld dat de kans op ziekte in aanwezigheid van ETEC zeer klein is, indien de biggen gehouden worden in een optimaal klimaat en ze niet aan andere stressfactoren worden blootgesteld. (Wathes et al., 1989). Het spenen en de veranderingen die ermee gepaard gaan, zijn dus belangrijke schakels in de hele keten van speendiarree (Nagy en Fekete et al., 1999). Het doel van deze literatuurstudie is om een overzicht te geven van informatie die op dit moment beschikbaar is over de pathogenese van speendiarree. Hierbij zal in het bijzonder de nadruk liggen op de rol van ETEC in het ontstaan van deze aandoening. Verder worden verschillende preventieve maatregelen beschreven en bediscussieerd om deze economisch belangrijke aandoening te bestrijden.

9 Literatuurstudie ETIOLOGIE 1. INFECTIEUZE OORZAKEN 1.1. ESCHERICHIA COLI Escherichia (E.) coli is een Gram-negatieve, facultatief anaërobe bacterie die behoort tot de familie van de Enterobacteriaceae. Commensale of niet-pathogene E. coli stammen vertegenwoordigen een belangrijk deel van de microflora van zowel de dunne darm (distaal jejunum) als de dikke darm (proximaal colon) en worden zowel vrij in het lumen als vastgehecht aan de darmmucosa aangetroffen (Schierack et al., 2007). Er bestaan verschillende pathogene types E. coli die aanleiding kunnen geven tot speendiarree. Een eerste en belangrijkste vorm is de enterotoxigene E. coli (ETEC) die zijn pathogeniciteit te danken heeft aan zijn virulentiefactoren: F4 of F18 fimbriae en enterotoxines. Veel van deze pathogene stammen bezitten een hemolytische activiteit. Toch blijkt deze eigenschap een verwaarloosbare invloed te hebben op het veroorzaken van speendiarree (Kenworthy en Crabb, 1963; Frydendahl, 2002). Schierack et al. (2006) stelden vast dat hemolytische E. coli ook in gezonde zeugen en biggen kunnen voorkomen en hierbij slechts in enkele gevallen virulentiegenen aanwezig zijn. Het is echter wel mogelijk om op basis van deze hemolyse de pathogene E. coli bij gevallen van diarree op een eenvoudige manier op te sporen door de kiem te laten groeien op een bloed agar (Fairbrother et al., 2005; Kbac et al., 2006). E. coli die F18 fimbriae vormen en het zogenaamde verotoxine 2e produceren, zijn de oorzaak van slingerziekte, een aandoening die ook rond het spenen voorkomt. Sommige van deze kiemen produceren bovendien enterotoxines. Ze kunnen aldus ook speendiarree veroorzaken (Fairbrother et al., 2005). De twee aandoeningen kunnen echter niet altijd apart van elkaar beschouwd worden aangezien een pathogene stam soms beide ziekten kan induceren (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Een ander type E. coli is de enteropathogene E. coli (EPEC) die in veel mindere mate diarree veroorzaakt en dus niet verder behandeld zal worden (Fairbrother et al., 2005) ROTAVIRUS Zoals geweten, is speendiarree een multifactoriële aandoening. De aanwezigheid van een pathogene ETEC stam hoeft niet altijd diarree te veroorzaken, maar in aanwezigheid van verschillende stressfactoren of andere pathogenen die het gastro-intestinaal stelsel aantasten, wordt er mogelijks wel diarree ontwikkeld (Melin et al., 2004; Bertschinger en Fairbrother, 1999). Melin et al. (2004) deden onderzoek naar de aanwezigheid van het rotavirus samen met één of drie pathogene E. coli stammen en concludeerden het volgende. Tot maximaal zes dagen na het spenen, kon het rotavirus teruggevonden worden bij zowel gezonde controlebiggen als bij dieren die besmet werden met E. coli. Biggen die werden blootgesteld aan slechts één pathogene stam, kregen enkel diarree als er tegelijkertijd rotavirus aanwezig was.

10 De dieren die met drie verschillende pathogene ETEC stammen besmet werden, vertoonden in de meeste gevallen diarree, ook in afwezigheid van het rotavirus. Dit wil zeggen dat het rotavirus vooral een factor is in het ontwikkelen van speendiarree in aanwezigheid van E. coli, maar op zichzelf geen diarree veroorzaakt (Melin et al., 2004). 2. NIET-INFECTIEUZE OORZAKEN 2.1. VERLIES VAN MATERNALE IMMUNITEIT Het moment van spenen is cruciaal voor de jonge biggen en gebeurt meestal rond de leeftijd van 21 tot 28 dagen (Van Dijk et al., 2001a). Deze periode brengt grote veranderingen met zich mee. Zo valt de passieve maternale immuniteit weg, verandert het voeder en worden de biggen bij hun moeder weggehaald en gehergroepeerd in een nieuwe omgeving. Dit alles zorgt voor stress bij de biggen. Dit heeft een groot effect op het GIS en kan leiden tot groeiachterstand, verminderde voederopname, ziekte en zelfs sterfte in de erge gevallen (Campbell et al., 2013). Tijdens het zogen zijn er specifieke antistoffen in de melk of colostrum aanwezig die het GIS beschermen tegen pathogene E. coli-bacteriën. In het begin van de lactatie zijn vooral immunoglobuline M (IgM) en immunoglobuline G (IgG) in de melk aanwezig. Naarmate de lactatie vordert, is er een sterke stijging van immunoglobuline A (IgA), die bescherming biedt tegen E. coli en aldus als belangrijkste antistof wordt beschouwd. Werd de moeder nooit eerder blootgesteld aan bepaalde pathogenen in de omgeving van de biggen, dan zullen er geen IgA s tegen die kiemen geproduceerd worden, komen er uiteraard geen antistoffen in de melk terecht en worden de biggen dus niet beschermd. (Bertschinger en Fairbrother,1999). Op het moment dat de biggen gespeend worden, is de mucosale immuniteit van het GIS nog niet volledig ontwikkeld (Coffey en Cromwell, 2001). De opbouw ervan kan zelfs tot drie weken duren (Heo et al., 2013;,Coffey en Cromwell, 2001). Het verlies van de maternale immuniteit in combinatie met een onderontwikkeld immuunstelsel veroorzaakt een verhoogde vatbaarheid voor E. coli en dus ook voor het ontwikkelen van speendiarree (Heo et al., 2013) VOEDING Door de plotse overschakeling van melk naar minder goed verteerbaar vast voedsel, ontstaat er in de eerste dagen na het spenen een daling in de voederopname (Campbell et al., 2013). De jonge biggen produceren nog niet voldoende enzymen voor de afbraak van dit nieuwe vaste voeder. Daar bovenop daalt de enzymactiviteit door de verminderde voederopname. Het is dus van belang een gepast speenvoeder samen te stellen om deze veranderingen op te vangen (Coffey en Cromwell, 2001). Volgens Deprez et al. (1987) zorgt de consumptie van nat voeder voor langere villi, in vergelijking met de lengte van de villi wanneer de biggen hetzelfde voeder in droge vorm aangeboden krijgen. Dit zou te wijten zijn aan het feit dat de dieren meer opnemen van het natte voeder, zodat ook de energieopname verhoogt. Bijgevolg heeft droog voeder een negatieve invloed op de dagelijkse gewichtaanzet en worden de biggen ook vatbaarder voor ziektes (Deprez et al., 1987). Het belang van voldoende voederopname geldt echter niet voor de hele speenperiode (Laine et al., 2008). Een onderzoek in Finland uitgevoerd door Laine et al. (2008) heeft uitgewezen dat verminderde voederopname meteen na het spenen geen verhoogde kans geeft op speendiarree en zelfs een manier is van preventie (Whates et al., 1989; Laine et al., 2008).

11 Dit zou te maken hebben met de aanwezigheid van onschadelijke antigenen in het speenvoeder, waartegen de gespeende biggen kunnen reageren door middel van een immuunrespons ter hoogte van de mucosa en waardoor inflammatie ontstaat (Stoker et al 1987). Vooral wanneer soja gebruikt wordt als bron van eiwit, wordt er een voorbijgaande hevige overgevoeligheidsreactie opgemerkt (Mark en Engle, 1994). Maar in het algemeen geldt: als er minder voeder direct na het spenen wordt opgenomen, is de overgevoeligheidsreactie milder, en de diarree minder uitgesproken (Stoker et al., 1987; Whates et al., 1989; Mark en Engle, 1994). De hypersensitiviteit is dan wel voorbijgaand, maar de aanpassing aan het voeder vraagt tijd (Stoker et al., 1987; Mark en Engle, 1994; Campbell et al., 2013). Naast de hoeveelheid voeder heeft ook het aantal voederbeurten een invloed op het ontstaan van speendiarree. Bij beperkte beschikbaarheid van voeder nemen de biggen mogelijks meer gecontamineerde mest op van de andere dieren, wat de kans op de ontwikkeling van diarree vergroot (Laine et al., 2008). Tenslotte dienen te grote veranderingen ter hoogte van het GIS vermeden te worden. Dit kan door het gebruik van vezelrijk voeder met weinig nutriënten en eiwitten, en eveneens door een beperking op de voederopname bekomen worden. Op deze manier bestaat de kans dat de diarree minder voorkomt of in een mildere vorm (Wathes et al., 1989; Laine et al., 2008). Maar het grote nadeel dat hiermee geassocieerd wordt, is de verminderde groei van de biggen door de lage energetische waarde van het voeder. Dit soort voeder wordt dus best niet te lang gebruikt (Bertschinger et al., 1978) OMGEVINGSFACTOREN Hygiëne Op een bedrijf waar biggen gehouden worden, is hygiëne van belang voor hun gezondheid. Het kan beschouwd worden als een vorm van preventie tegen ziekten en stimuleert daardoor de prestatie van de dieren. Er zijn zaken waar steeds op gelet moet worden bij het managen van een varkensbedrijf, onafhankelijk van welke kiem men wil bestrijden. De verschillende bedrijven dienen bij voorkeur op voldoende afstand van elkaar gelegen te zijn, rekening houdend met de windrichting. Om te verhinderen dat nieuwe pathogenen het bedrijf binnenkomen, dienen de dieren bij aankoop een periode in quarantaine te verblijven. Bij de aanvoer van deze nieuwe dieren, moet er ook aandacht geschonken worden aan de hygiëne van de trucks zelf. Ze mogen geen pathogenen van andere bedrijven meeslepen en moeten dus gereinigd worden. Ook in het bedrijf zelf dienen voorzorgsmaatregelen getroffen te worden (Dewulf en Ledoux, 2006). De materialen in de stallen moeten goed reinigbaar zijn en een glad oppervlak hebben (Dritz, 2002). Het reinigen en desinfecteren, in die volgorde en met een goed desinfectans, zijn zeer belangrijke stappen om de infectiedruk te doen dalen. Leegstand is vaak niet genoeg om pathogenen af te doden (Dewulf en Ledoux, 2006).

12 Specifiek voor E. coli zal reinigen en desinfecteren van de biggenstallen de infectiedruk wel doen dalen, maar aangezien gezonde zeugen en zogende biggen de kiemen uitscheiden en kunnen verspreiden, is een goede hygiëne op zichzelf niet voldoende efficiënt om infectie te voorkomen. Bovendien kan ETEC tot zes maanden overleven in de mest waardoor ze zelfs fumigatie overleven (van Beers-Scheurs et al., 1992) Koudestress Het onderzoek van Wathes et al. (1989) naar de link tussen koudestress en spenen, toonde aan dat biggen (oraal en via aërosol geïnfecteerd met E. coli) gehouden bij koude temperaturen van 15 C meer kans hebben op de ontwikkeling van speendiarree. Bovendien houdt de diarree langer aan en is hij erger dan bij hogere temperaturen. Ook plotse blootstelling aan een te koude omgeving of aanwezigheid van temperatuurschommelingen induceert stress, waardoor de dieren veel gevoeliger worden aan infecties. Tevens werd bij dalende temperatuur verminderde voederconversie en daardoor ook verminderde groei opgemerkt. Aangezien Miller et al. (1984) vermoedden dat de hypersensitiviteit voor voederantigenen mee een rol speelde in het verhaal van de koudestress, voederopname en speendiarree, gingen ze ervan uit dat de biggen ter compensatie tijdens de koudestress meer voedsel zouden opnemen (Miller et al., 1984; Wathes et al., 1989). Dit in tegenstelling tot de resultaten van Wathes et al. (1989) die geen verband konden leggen tussen temperatuur en voederopname. Wat wel bewezen werd, net zoals hierboven, is dat beperkt voederen in de initiële fase een goed preventiemiddel vormt tegen het ontstaan van speendiarree. Om dit te kunnen realiseren, dienen de biggen gehouden te worden bij een temperatuur van ongeveer 30 C, de thermoneutrale zone genoemd, om koudestress en verhoogde opname van voeder te vermijden. Minder dan de helft van de dieren gebruikt in de studie van Wathes et al. (1989) scheidden bij deze temperatuur E. coli uit, wat wil zeggen dat de aanwezigheid van de kiem bij een goede huisvesting niet met zekerheid ziekte veroorzaakt en het creëren van een juist klimaat van groot belang is (Wathes et al., 1989). PATHOGENESE 1. VERANDERINGEN IN HET GIS Stressfactoren en voederveranderingen tijdens de speenperiode hebben een grote impact op het darmepitheel, beschouwd als een beschermde barrière. Zo verhoogt de permeabiliteit van het darmepitheel voor antigenen en schadelijke organismen. Er ontstaat villusatrofie, elongatie van de crypten en inflammatie, waardoor de absorptiecapaciteit, secretie van elektrolyten en enzymatische activiteit beïnvloed worden (Campbell et al., 2013). De ontstekingsreactie is volgens Pié et al. (2004) te wijten aan de verhoogde productie van pro-inflammatoire cytokines. De villusatrofie en het verdiepen van de crypten worden beïnvloed door de aanwezige microflora en andere factoren, zoals verandering van voeder en de periode van anorexie gevolgd door heropname van voeder (Van Dijk et al., 2001a; Pié et al., 2004). Vermoedelijk is er verhoogd celverlies of versnelde vernieuwing van cellen ter hoogte van de villi waardoor deze verkleinen. Villi hebben een oppervlaktevergrotend effect en zorgen normaal voor de absorptie en vertering van stoffen aanwezig in het lumen van de darm (Heo et al., 2013).

13 Door de sterk verhoogde turn-over van enterocyten zijn de nieuwe, immature cellen niet in staat volledig uit te rijpen. Hierdoor wordt de vertering van nutriënten en absorptie van water negatief beïnvloed. Door het geheel van veranderingen in secretie, absorptie en vertering kan osmotische diarree ontstaan. Hier bovenop worden de enterocyten gevoeliger voor toxines, waardoor de biggen op deze manier sneller speendiarree zullen krijgen (Van Dijk et al., 2001a). Spenen verstoort niet alleen de functie van de dunne darm, maar induceert ook veranderingen ter hoogte van de maag en de dikke darm. De ph in de maag wordt in normale omstandigheden laag gehouden door secretie van HCl. Een optimale (lage) ph van drie is nodig voor de vertering van eiwitten en is eveneens voordelig bij aanwezigheid van E. coli aangezien deze hierdoor worden afgedood. Zo geraken pathogenen nagenoeg niet tot in de dunne darm (Yen, 2000, Heo et al., 2013). Door het spenen verhoogt de maag-ph, waarschijnlijk door de verminderde secretie van HCl, waardoor het afdodend effect verdwijnt, en de overleving van E. coli-bacteriën mogelijk wordt (Efird et al., 1982). De omstandigheden voor E. coli worden nog beter wanneer in de speenperiode de maaglediging vertraagt. Hierdoor ontstaat stase van de inhoud met het gevolg dat pathogenen de kans krijgen om vast te hechten en te prolifereren (Snoeck et al., 2004; Heo et al., 2013). De dikke darm zorgt voor absorptie van vocht en elektrolyten. Door het speenproces slinkt ook hier het aantal crypten waardoor de absorptiecapaciteit daalt (Heo et al., 2013). Zolang de dikke darm de vochtretentie in het lumen van de dunne darm kan bijhouden, is er geen sprake van diarree. Het is pas als ook de capaciteit van de dikke darmen wordt overschreden, dat speendiarree klinisch zichtbaar wordt (Hopwood en Hampson, 2003; Heo et al., 2013). Om deze stelling met zekerheid te kunnen bevestigen, zouden er nog meer onderzoeken moeten uitgevoerd worden (Heo et al., 2013). 2. SCHADE DOOR ETEC Speendiarree wordt nagenoeg altijd geassocieerd met de aanwezigheid van enterotoxigene E. coli welke koloniseren in de dunne darm. De predisponerende factoren die hierboven werden beschreven, vergemakkelijken de infectie (Wathes et al., 1989) INFECTIEROUTE Vanaf de geboorte worden biggen besmet met kiemen aanwezig in hun omgeving, waaronder verschillende E. coli stammen. Deze worden uitgescheiden door de zeugen of zijn reeds in de stal aanwezig bij intensieve varkenshouderij. Ook via materialen, voeder en andere dieren kunnen de pathogenen overgedragen worden (Bertschinger en Fairbrother, 1999). In dit laatste geval gebeurt de transmissie zowel via direct contact en orale opname van pathogenen aanwezig in de feces, als via aërosol. Het is nog niet helemaal geweten hoe de ingeademde kiemen vanuit de luchtwegen in het GIS terecht komen, maar er is een vermoeden dat dit gebeurt door mucociliaire klaring. Mucociliaire klaring is een proces waarbij mucus in de bovenste luchtwegen verplaatst wordt onder invloed van de trilharen en zo onder andere in het spijsverteringsstelsel kan terecht komen (Wathes et al., 1989).

14 Onafhankelijk van de wijze van transmissie, kan E. coli reeds aanwezig zijn tijdens het zogen maar nog geen effect hebben op de gezondheid van het dier. Het is mogelijk dat pas wanneer de dieren gespeend worden en hun immuniteit daalt, de infectie aanslaat (Wathes et al., 1989). De pathogene E. coli-bacteriën moeten in voldoende mate worden opgenomen en prolifereren tot een grootteorde van 10^9 CFU (colony-forming unit) per gram vooraleer ze ziekte kunnen veroorzaken (Fairbrother et al., 2005). 2.2 KOLONISATIE Alvorens de ETEC-bacteriën kunnen koloniseren, moeten ze vasthechten aan receptoren aanwezig ter hoogte van de microvilli op het dunne darmepitheel. Hiervoor beschikken deze pathogenen over bepaalde virulentiefactoren, namelijk fimbriae, ook pili, adhesines of adhesieve oppervlakte antigenen genoemd (Francis, 2002; Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Ze geven ETEC de mogelijkheid om te binden aan het epitheel of de mucus van de dunne darm waar ze kunnen koloniseren, maar nog geen schade veroorzaken (figuur 1) (Francis, 2002; Nagy en Fekete, 2005). Deze fimbriae zijn receptor-specifiek (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De meest voorkomende fimbriae bij varkens zijn F18 en vooral F4 (Francis, 2002; Nagy en Fekete, 1999). F5(K99), F6(987P) en F41 kunnen eveneens aanwezig zijn, vaak in combinaties, maar worden beduidend minder gedetecteerd (Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Pathogene E. colibacteriën geassocieerd met speendiarree, bezitten voornamelijk F4 en F18 fimbriae. Bij neonatale diarree worden voornamelijk F4 en F6 fimbriae aangetroffen (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De F4-fimbriae kunnen opgedeeld worden in varianten ab, ac, en ad waarvan de variant F4ac het meest voorkomt. F4 receptoren zijn al actief vanaf de geboorte en worden continu tot expressie gebracht. De F18 receptoren worden pas vanaf een leeftijd van drie of vier weken gedetecteerd. Aangezien biggen rond deze leeftijd gespeend worden, spelen F18-fimbriae enkel een rol in het ontstaan van speendiarree, en zijn dus niet van belang voor de ontwikkeling van neonatale diarree. De F18-fimbriae hebben twee varianten: ac die voornamelijk bij speendiarree voorkomt en ab die voornamelijk oedeemziekte veroorzaakt (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De fimbriae hebben enkel effect als de gastheer genen bezit die expressie van de juiste receptoren mogelijk maken (Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Als deze genen afwezig zijn in de biggen, vormen ze geen receptoren en zijn ze dus resistent tegen ETEC (Zhang et al., 2006). Doordat het aantal en soort receptoren fluctueert afhankelijk van de leeftijd van de biggen, is de gevoeligheid voor ETEC leeftijdsafhankelijk. Zo daalt het aantal receptoren voor F5 bij het ouder worden en komen er vrije receptoren voor F6 in het lumen terecht wat in beide gevallen uiteindelijk zorgt voor een verminderde vatbaarheid. Receptoren voor F18 die nog niet aanwezig zijn bij pasgeboren biggen, komen bij het ouder worden net wel tot uiting waardoor het spenen een extra gevoelige periode wordt (Nagy en Fekete, 2005).

15 Figuur 1: Adhesie van bacteriën(b) aan het epitheel(a) van de dunne darm 6 dagen na inoculatie van een gespeend big met E. coli O139:K12:H1 (naar Bertschinger en Fairbrother, 1999). Ten slotte zijn E. coli-bacteriën die geen fimbriae bezitten, maar wel op een andere manier kunnen vasthechten, eveneens in staat diarree te veroorzaken (Madec et al., 2000). Er bestaan echter eiwitten en polysacchariden die deze functie kunnen overnemen (van Beers-Scheurs et al., 1992). Toch induceren volgens Madec et al. (2000) de adhesieve types meer diarree. 2.3 ENTEROTOXINES Na adhesie en kolonisatie, zet ETEC zijn enterotoxines vrij in het lumen van de dunne darm (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Hitte stabiele (ST) en hitte labiele (LT) enterotoxines zijn eiwitten die door ETEC geproduceerd worden. (Nagy en Fekete, 2005). Door het verstoren van de waterabsorptie en de normale ionenproductie en secretie ter hoogte van de dunne darm, spelen ze een belangrijke rol in het ontstaan van speendiarree (Nagy en Fekete, 2005; Kbac et al., 2006; Zhang et al., 2006). Zolang er geen enterotoxines geproduceerd worden, zal er geen speendiarree ontwikkelen, ook al heeft de E. coli stam een hemolytische activiteit en is de essentiële binding door fimbriae wel aanwezig (Schierack et al, 2006). De LT enterotoxines worden vrijgegeven door ETEC-bacteriën en binden vervolgens aan receptoren aanwezig op de epitheelcellen van de dunne darm. Deze enterotoxines bezitten een A subunit en meerdere B subunits. Op basis van een verschil in de B subunit, kunnen twee serotypes van elkaar onderscheiden worden, namelijk LTI en LTII (Nagy en Fekete, 2005). Volgens Zhang et al. (2006) zijn beide vormen in staat diarree bij dieren te induceren. Deze vaststelling komt niet overeen met wat Holmes et al. (1986) beweerden, namelijk dat het LTII enterotoxine geen actief toxine is en dus ook geen ziekte kan veroorzaken.

16 Omdat LT enterotoxines via receptoren vasthechten aan de epitheelcellen, zouden ze evengoed als een soort adhesine beschouwd kunnen worden (Nagy en Fekete., 2005; Zhang et al., 2006). Met het oog hierop, onderzochten Berberov et al. (2004) de verschillen tussen LT+ en LT- ETEC stammen door gnotobiotische biggen experimenteel te infecteren. De resultaten toonden aan dat ETEC in de aanwezigheid van LT een meer virulent en pathogeen karakter vertoonde (Berberov et al., 2004). LT is het toxine dat in de meeste gevallen van ernstige diarree door E. coli geproduceerd wordt (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De productie gebeurt in het cytoplasma van de bacterie, waarna de LT-enterotoxine tot de oppervlakte wordt gebracht en via vesikels wordt vrijgezet (Fairbrother et al., 2005). Hierna bindt het toxine voornamelijk aan de GM1 (monosialotetrahexosylganglioside) receptoren op het dunne darmepitheel (Bertschinger en Fairbrother, 1999; Fairbrother et al., 2005). Vervolgens dringt het enterotoxine via receptor-gemedieerde endocytose de enterocyten binnen. Een deel van de A-subunit komt hierbij in het cytosol terecht, waarop uiteindelijk adenylaat cyclase geactiveerd wordt (Fairbrother et al., 2005). Dit drijft de productie van cyclisch adenosine monofosfaat (camp) op, waardoor de secretie van chloride (Cl - ), natrium (Na + ), waterstofcarbonaat (HCO3 - ) en water verhoogt (figuur 2). Hierdoor daalt de vochtabsorptie in de darm (Bertschinger en Fairbrother, 1999). ST enterotoxines zijn kleine peptiden die slechts een geringe immuunrespons induceren (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Ze kunnen ingedeeld worden in STa, STb en enteroaggregatieve E. coli hittestabiele enterotoxine I (EAST1) (Fairbrother et al., 2005). STa is een peptide, gecodeerd door het esta gen, dat resistentie vertoont tegen koken gedurende 15 minuten, zuren en afbraak door proteasen. Dit toxine wordt frequent gedetecteerd als enige toxine bij neonatale diarree en vaak in combinatie met F5. Dit in tegenstelling tot speendiarree waar meestal een combinatie van meerdere toxines wordt aangetroffen (Fairbrother et al., 2005). De werking van STa begint met de aanhechting op de guanylyl cyclase C receptor. Dit activeert guanylaat cyclase waardoor de vorming van cyclisch guanosine monofosfaat (cgmp) verhoogt (Figuur 2). Dit legt het Na + /Cl - co-transport systeem stil, zodat zowel water als elektrolyten niet meer geabsorbeerd kunnen worden (Bertschinger en Fairbrother, 1999). STb dat wel kan worden afgebroken door proteolytische enzymes, wordt enkel teruggevonden bij ETEC en heeft een belangrijk aandeel in de oorzaak van speendiarree bij biggen (Nagy en Fekete, 2005; Zhang et al., 2006). STb zorgt voor een verhoogde secretie van vocht. In tegenstelling tot de andere toxines, zijn cyclische nucleotiden hiervoor niet noodzakelijk, maar wordt het mechanisme geregeld door prostaglandine E2 (Figuur 2). De werking hiervan is nog niet helemaal gekend maar er is wel geweten dat de aanwezigheid van het STb enterotoxine diarree induceert (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De meest voorkomende combinatie van enterotoxines is LT en STb en dit in de aanwezigheid van F4 of F18 (Fairbrother et al., 2005; Zhang et al., 2006). De combinatie van STa en STb wordt meestal geproduceerd door een ETEC met F18 fimbriae (Fairbrother et al., 2005).

17 Figuur 2: De werkingsmechanismen van de enterotoxinen van ETEC bij boerderijdieren vereenvoudigd weergegeven. LT hecht vast op voornamelijk GM1 receptoren waarna door endocytose een deel van de A-subunit in het cytosol terecht komt. Dit activeert adenylaatcyclase waardoor camp gevormd wordt en vervolgens de secretie van elektrolyten verhoogt. STa bindt vooral op cyclase C receptoren waarna guanylaatcyclase geactiveerd wordt en cgmp ontstaat. Dit zorgt ervoor dat water en elektrolyten niet meer geabsorbeerd worden. Het mechanisme van STb wordt geregeld door PGE2 en zorgt voor een verhoogde vochtsecretie. (Nagy en Fekete, 1999). Hoewel er nog onzekerheid is over de pathogeniciteit van het hitte stabiele enterotoxine EAST1, wordt het vaak teruggevonden bij verschillende E. coli stammen, waaronder ETEC. Het asta gen dat hiervoor codeert en dat oorspronkelijk werd gevonden bij enteroaggregatieve E. coli, is zowel gedetecteerd bij pathogene als niet-pathogene ETEC. Wanneer EAST1 het enige geproduceerde toxine is, veroorzaakt dit geen diarree (Zhang et al., 2006). Klinische symptomen treden meestal op wanneer het EAST1-toxine in combinatie met het LT-toxine, STb-toxine en F4 fimbriae voorkomt. Maar pathogenen met F18 fimbriae en EAST1 samen met STb en LT werden ook gedetecteerd (Fairbrother et al., 2005; Frydendahl, 2002).

18 Onafhankelijk van welk type enterotoxine in de epitheelcellen terecht komt, is het effect hetzelfde. Door verstoring van de enterocytenactiviteit, welke onomkeerbaar is bij de aanwezigheid van LT en omkeerbaar blijft door de actie van STa (het mechanisme van STb is nog niet volledig gekend), komen er meer elektrolyten en water in het lumen van de dunne darm terecht, meer dan wat de dikke darm kan recupereren (Nagy en Fekete, 1999; Heo et al., 2013). Dit kan resulteren in diarree, dehydratatie, metabole acidose, verminderde voederopname met al zijn gevolgen en uiteindelijk sterfte in het ergste geval (Bertschinger en Fairbrother, 1999; Nagy en Fekete, 1999; Heo et al., 2005). PREVENTIE 1. ANTIBIOTICUM PROBLEMATIEK Door het profylactisch gebruik van antibiotica is de resistentie problematiek de laatste decennia sterk toegenomen. De behandeling met antibiotica (AB) is overal toegelaten, maar het gebruikt van AB als groeipromotor, ingemengd in voeder, is in de Europese Unie (EU) sinds januari 2006 verboden. Vroeger werden deze middelen bijna standaard ingezet om ziekten zoals speendiarree te voorkomen en om de groei van de biggen te stimuleren (Heo et al., 2013). Door dit verbod van de EU stelde men een stijging van het aantal dieren met speendiarree vast. Hierdoor volgde een stijging van therapeutisch gebruik van antibiotica (Fairbrother et al., 2005). Om het aantal ziektegevallen en het gebruik van antibiotica te reduceren, en om de gezondheid van de mens te beschermen is er nood aan nieuwe preventiemiddelen. Door het multifactoriële karakter van speendiarree is een combinatie van verschillende preventiemethodes aangewezen (Fairbrother et al., 2005; Heo et al., 2013). Figuur 3: Weergave van het gebruik van verschillende antibacteriële middelen (ABM) en de verhoudingen ten opzichte van elkaar (AMCRA, 2012). Figuur 4: Gebruik van ABM ter behandeling van speendiarree vergeleken met het totale gebruik AB gebruik in een varkensleven (AMCRA, 2012)

19 Volgens het onderzoek van Callens et al. (2012) naar het gebruik van antibiotica op 50 varkensbedrijven, bleek 55% van de aangewende antibiotica op een bedrijf ingezet te worden voor de behandeling van speendiarree (figuur 3). Het meest gebruikte antibioticum ter behandeling en preventie van speendiarree is colistine (figuur 4). Dit antibioticum is de laatste jaren erg in trek in de humane geneeskunde, als een soort laatste middel tegen multiresistente Pseudomonas aeruginosa en Acinetobacter en tegen carbapenemase-producerende Enterobacteriaceae. Hierdoor ontstaat er bezorgdheid over de mogelijke verspreiding van resistente stammen van het varken naar de mens (AMCRA vzw, 2012). Een studie van Boyen et al. (2010) toonde aan dat er reeds verworven resistentie aanwezig is bij 10% van de E. coli stammen bij varkens. Deze resultaten werden bekomen door analyse van 177 E. coli stammen, geïsoleerd uit klinisch zieke biggen. Ondanks de ongerustheid omtrent het antibioticumgebruik, zijn er echter nog geen aanwijzingen voor het gevaar voor de volksgezondheid (Fairbrother et al., 2005; Heo et al., 2013). 2. VACCINATIE Vóór het spenen verkrijgen biggen hun immuniteit via de opname van colostrum en melk. Na het wegvallen van deze passieve immuniteit is het van groot belang dat er een vaccin kan gebruikt worden ter preventie van speendiarree. Aangezien infectie met ETEC geen systemische ziekte veroorzaakt, niet invasief is en lokaal ter hoogte van de dunne darm plaatsvindt, is er een vaccin nodig dat actieve mucosale immuniteit opwekt (Melkebeek et al., 2013). De mucosale immuunrespons zal door middel van antistoffen adhesie en kolonisatie van ETEC, voornamelijk deze met F4 en F18 fimbriae, moeten verhinderen (Fairbrother et al., 2005). Deze antistoffen zijn vooral IgM en IgA die actief zijn ter hoogte van de mucosa. (Van de Broeck et al., 1999). Een andere manier om ETEC onschadelijk te maken is door neutralisatie van de enterotoxines, wat eveneens gebeurt door antistoffen. Om de productie van de antistoffen tegen enterotoxines te stimuleren, zou er een niettoxische vorm van LT- en niet immunogeen STa-enterotoxinen toegevoegd kunnen worden aan het vaccin (Ofek et al., 1990; Haesebrouck et al., 2004). De vaccins die reeds op de markt zijn en tegenwoordig vaak aangewend worden, zijn voor de zeugen bestemd en worden parenteraal toegediend. Ze bezitten meestal geïnactiveerde ETEC-bacteriën of gezuiverde fimbriale antigenen. Doordat ze voornamelijk zorgen voor een verhoogde IgG antistoffentiter in het colostrum, zijn ze vooral actief tegen neonatale diarree. Om een bescherming tegen speendiarree te bekomen, is een goede systemische immuniteit alleen echter niet voldoende. Dus de vaccins ontwikkeld tegen neonatale diarree waarmee zeugen worden geïmmuniseerd, kunnen om deze reden niet gebruikt worden (Van de Broeck et al., 1999). Bij biggen jonger dan vier weken nemen de IgM-secreterende cellen ter hoogte van de mucosa de overhand. Later wordt een verschuiving naar IgA antistoffen opgemerkt (Bianchi et al., 1999). Orale vaccinatie bij deze zogende biggen heeft slechts effect wanneer het maximaal één week voor de gevoelige periode wordt toegediend (Fairbrother et al., 2005). De kans bestaat echter dat wanneer F4 antistoffen die in de melk aanwezig zijn, deze de F4 antigenen in het vaccin inactiveren zodat ze geen immuunrespons meer kunnen uitlokken (Snoeck et al., 2003).

20 Volgens een studie van Van den Broeck et al. (1999a) zijn F4 antigenen in staat om een mucosale immuunrespons op te wekken zonder toevoeging van adjuvantia. Na orale toediening van deze antigenen bij 15 weken oude biggen, worden F4-specifieke IgA, IgG maar vooral IgM geproduceerd in de mesenteriale lymfeknopen, Peyerse platen, lamina propria van de dunne darm en het bloed (Van den Broeck et al., 1999a). Orale vaccinatie met F4 fimbriae vormt aldus een bescherming tegen F4+ E. coli-bacteriën (Van den Broeck et al., 2002). Het is echter wel vereist dat de biggen F4 receptoren bezitten om de productie van specifieke antistoffen te induceren. De vaccinatie heeft dus geen effect bij receptornegatieve dieren (Van den Broeck et al., 1999b). In hetzelfde onderzoek werden ook de effecten van intramusculaire (IM) toediening van F4 fimbriae nagegaan. De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat orale immunisatie een betere mucosale immuunrespons teweeg brengt in vergelijking met parenterale toediening van F4 fimbriae (Van den Broeck et al., 1999a). Wanneer biggen toch IM gevaccineerd worden met F4 antigenen gesupplementeerd met 1a,25(OH)2D3 of cytidine-fosfaatguanosine-oligodeoxynucleotides (een adjuvans), werd een betere mucosale immuunrespons waargenomen. De combinatie van F4 antigenen met een adjuvans in een vaccin dat IM wordt toegediend, leidt aldus tot een verminderde uitscheiding van F4+ ETEC na infectie, in vergelijking met IM vaccinatie die enkel F4 fimbriae bevatten (Van der stede et al. 2002; Haesebrouck et al., 2004). Fimbriale antigenen, zoals ze hierboven gebruikt worden in vaccins tegen F4+ ETEC, kunnen ter bescherming tegen F18+ ETEC echter niet ingezet worden (Verdonck et al., 2007). De resultaten van Verdonck et al. (2002) bevestigden dat vaccinaties met F18 fimbriae de infectie niet konden tegenhouden. Tiels et al. (2008) bestudeerden het resultaat van orale vaccinatie met het F18-fimbriae FedF en concludeerden dat enkel de combinatie van deze fimbriae met F4-fimbriae een significante vermindering van F18+ ETEC uitscheiding in de mest gaf. Verder onderzoek naar een vaccin dat volledige bescherming biedt, is dus noodzakelijk (Tiels et al., 2008). Naast subunit vaccins, bestaan er ook vaccins die levend verzwakte E. coli- of levend niet-virulent wildtype E. coli-bacteriën bevatten. Door adhesie aan de enterocyten wekken ze een immuunrespons op. Er worden lokaal IgA antistoffen gesecreteerd waardoor kolonisatie van pathogene E. coli wordt verhinderd (Melkebeek et al. 2013). Recent werd in Canada Coliprotec op de markt gebracht. Dit is een levend vaccin met een niet-virulente E. coli-stam dat bescherming biedt tegen F4+ ETEC. Adhesie van E.coli-bacteriën wordt tegengegaan en bijgevolg ook de ontwikkeling van speendiarree. De bescherming is echter niet volledig. Voornamelijk de duur en de mate waarin de diarree voorkomt worden gereduceerd. Er wordt best gewacht met vaccineren tot de biggen minimum 17 dagen oud zijn en gezond zijn. Vanaf dat moment kan het vaccin toegevoegd worden aan het drinkwater. Omdat er pas gevaccineerd wordt op het moment van spenen en er reeds diarree kan ontstaan na 3 tot 10 dagen vanaf het spenen, is het aangewezen het immuunsysteem van zogende biggen te primen vooraleer Coliprotec wordt gebruikt. Maar dit is niet altijd evident omwille van de antistoffen aanwezig in de melk die de werking van het primer-vaccin kunnen afremmen. In 2011 werd het vaccin gelanceerd in Brazilië, in 2012 ook in Mexico en de VS, en sinds dit jaar is het te verkrijgen in Europa (Melkebeek et al., 2013; Prevtec microbia, 2008).

21 Het is dus duidelijk dat actieve immunotherapie moet leiden tot een goede mucosale immuunrespons om speendiarree te voorkomen. Bij vaccineren moet men echter rekening houden met enkele complicerende factoren. Zo is het immuunsysteem op het moment van spenen nog niet volledig ontwikkeld, waardoor de immuniteit ook niet optimaal is. Wanneer jonge dieren al ziek zijn op het moment van vaccinatie, zal de immuniteitsopbouw te lang duren om andere infecties tegen te houden. (Fairbrother et al., 2005). Bovendien is de meest gebruikelijke toedieningsweg via het drinkwater. Door het spenen en hieraan gekoppeld de veranderingen in het GIS, wijzigt de maag ph en ontstaat er stase van de maaginhoud. Hierdoor wordt het vaccin mogelijks sneller afgebroken (Snoeck et al. 2004). Een vaccin dient dus bestendig te zijn tegen verschillende milieus. Door ze bijvoorbeeld te coaten en ze zo te beschermen tegen de veranderde condities, kan hun werking geoptimaliseerd worden (Huyghebaert 2005). Deze toepassing staat echter nog niet helemaal op punt (Fairbrother et al., 2005). Verder onderzoek is dan ook nodig om een vaccin te verkrijgen dat voldoende bescherming biedt tegen alle ETEC-bacteriën. 3. SELECTIE OP RESISTENTE BIGGEN Het doel van de selectie op resistentie tegen ETEC in een varkenspopulatie, is kweken van dieren die niet gevoelig zijn voor de F4 of F18 fimbriae. Of met andere woorden dieren die resistentiegenen bezitten voor F4 en F18. Alvorens dit kan gebeuren, moet de mogelijkheid er zijn om gemakkelijk deze resistente dieren te identificeren (Fairbrother et al., 2005). Door het receptorgen voor de F18 fimbriae op te sporen met een specifieke test, kan worden aangetoond of het dier gevoelig is voor infectie met F18+ E. coli (Frydendahl et al., 2003; Fairbrother et al., 2005). Voor F4 is dit moeilijker. De receptoren voor de varianten F4ac en F4ab werden door Jorgensen et al. (2003) teruggevonden op chromosoom 13 op twee mogelijke kandidaat regio s dus kan er zo gezocht worden naar de genen die verantwoordelijk zijn voor resistentie tegen F4 (Van den Broeck et al., 1999a; Fairbrother et al., 2005). Het grote nadeel dat verbonden is aan het kweken van dieren die geen receptor voor F4 bezitten en dus resistent zijn voor de infectie met F4+ E. coli, is dat deze dieren eveneens geen antistoffen tegen deze pathogenen zullen produceren. Dit geeft problemen wanneer hun biggen wel gevoelig zijn en met F4+ E. coli geïnfecteerd worden (Fairbrother et al., 2005). 4. VOEDERSAMENSTELLING EN SUPPLEMENTATIE 4.1. GEDROOGD BLOEDPLASMA Het bloed gebruikt voor het maken van bloedplasma gedroogd met een spraytechniek (SDPP, spraydried porcine blood plasma), is afkomstig van varkens geslacht in het slachthuis (Coffey en Cromwell, 2001). Bij het ontbloeden wordt het bloed opgevangen, verder bewerkt door onder andere centrifugatie en een proces van drogen, zodat er uiteindelijk poeder overblijft dat men spray-dried of gedroogd bloedplasma noemt. Deze geslachte dieren kunnen wel of niet gevaccineerd geweest zijn, maar het principe steunt op de aanwezigheid van antistoffen tegen ETEC in hun bloed (Fairbrother et al., 2005). Dit poeder bevat allerlei eiwitten, waaronder de immunoglobulines en specifieker IgG in dit geval de belangrijkste zijn (Coffey en Cromwell, 2001).

22 De antistoffen blijken werkzaam te zijn tegen ETEC en een stimulerend effect te hebben op het ontwikkelen van een immuunrespons (Coffey en Cromwell, 2001; Heo et al., 2013). Zolang SDPP wordt opgenomen, zal de inflammatie, geïnduceerd door E.coli-bacteriën, afgeremd worden. Zo worden de biggen minder gevoelig voor infecties met voornamelijk F4+ ETEC (Fairbrother et al., 2005). Volgens Van Dijk et al. (2001b) kan er verondersteld worden dat de darm door een direct effect van de antistoffen in het bloedplasma beschermd wordt tegen het aanhechten van pathogenen. Dit zal dus ook het ontwikkelen van ziekten verhinderen. Maar de juiste werking van de mechanismen is nog niet geweten. Hiervoor moet nog meer onderzoek naar gedaan worden in vivo (Van Dijk et al, 2001b). Dat SDPP de voederopname verhoogt door zijn smakelijkheid en de groei stimuleert, is wel bewezen (Coffey en Cromwell, 2001; Van Dijk et al., 2001b) EIDOOIER ANTISTOFFEN Een andere manier om antistoffen te bekomen die biggen kunnen beschermen tegen een infectie met pathogene E. coli-bacteriën is het gebruik van eidooier antilichamen. Hennen die geïmmuniseerd worden met antigenen van E. coli die positief zijn voor F4 of F18, leggen eieren die antistoffen bevatten tegen deze antigenen. Wanneer deze eidooier antigenen via het voeder door biggen worden opgenomen, worden ze passief beschermd tegen de E. coli-infecties. Deze bescherming is echter niet volledig. De diarree wordt minder erg, met veel minder sterftegevallen als gevolg (Fairbrother et al., 2005). Het gebruik van eidooier antilichamen in voeder kan adhesie van de kiemen verhinderen wanneer de biggen met F4+ en F18+ ETEC geïnfecteerd worden. Dit effect is afhankelijk van welke antistoffen in de supplementen aanwezig zijn (Fairbrother et al., 2005). Deze theorie wordt echter in twijfel getrokken door Friendship (2002). Hij beweert dat specifieke eidooier antistoffen geen bescherming bieden aan biggen die geïnfecteerd zijn met pathogenen E. coli-bacteriën. Verder onderzoek zal deze contradictie moeten uitklaren ( Fairbrother et al., 2005) ZINKOXIDE Zink (Zn) is een onmisbaar sporenelement dat van groot belang is in het metabolisme en bij de groei van varkens. De behoefte daalt bij het ouder worden, maar wanneer er tekorten zijn, kan dit belangrijke gevolgen hebben zoals een daling van de voederopname, een verminderde immuniteit en de ontwikkeling van huidaandoeningen zoals parakeratose (AMCRA vzw, 2012). Om het antibioticumgebruik tijdens de speenperiode te onderdrukken, wordt zinkoxide (ZnO) in hoge farmacologische dosissen aan het speenvoeder toegevoegd. Doordat deze dosissen, tot 2500 parts per million (ppm), hoger zijn dan de maximaal toegelaten grens van voederadditieven (150 ppm), wordt Zn beschouwd als een diergeneesmiddel en moet het door een dierenarts worden voorgeschreven. De verschillende werkingsmechanismen van ZnO ter preventie van speendiarree zijn nog niet volledig gekend, maar het effect is bewezen (AMCRA vzw, 2012). Volgens Kim et al. (2012) zijn de positieve resultaten bij gebruik van ZnO te wijten aan de stimulatie van de immuunrespons en het optimaliseren van de eerste barrière ter hoogte van de darm.