Voerstrategieën gebaseerd op ontstekingsremming. Ellen van Eerden

Transcriptie

1 Voerstrategieën gebaseerd op ontstekingsremming Ellen van Eerden

2 Inleiding Presentatie gebaseerd op een aantal afgeronde projecten Rol van antibiotica Gebruik van antimicrobiële groeibevorderaars (AMGBs) Hypothese van Niewold: ontstekingsremmende rol van sommige antibiotica Resultaten uit een necrotische enteritis proef Ontstekingsremmende voercomponenten: literatuurstudie Vervolg: in vitro studie en in vivo infectieproef Schothorst Feed Research. All rights reserved 2

3 Ontsteking antibiotica?? Antibioticagebruik: relevant issue! Voortdurende maatschappelijke en politieke discussie rondom antibioticagebruik in veehouderij Gebruik als AMGB sinds 2006 niet meer toegestaan; echter: toename van therapeutisch gebruik Gebruik lijkt nu enigszins te stabiliseren of te dalen Schothorst Feed Research. All rights reserved 3

5 Rol van AMGBs Antimicrobieel effect op microflora?! Echter: dosering AMGBs onder MIC waarde MIC = laagste concentratie waarbij groei van een bacterie nog net wordt geremd Antimicrobiële activiteit kan groeibevorderende werking niet geheel verklaren Ander mechanisme? Schothorst Feed Research. All rights reserved 5

6 De darm nader bekeken Darmlumen is stukje buitenwereld in het lichaam, gevuld met lichaamsvreemd materiaal In chronische staat van ontsteking Diverse verdedigingsmechanismen aanwezig Met name de acute fase respons kost energie Acute fase respons is onderdeel van ontstekingsreacties Schothorst Feed Research. All rights reserved 6

7 Ontsteking acute fase respons Ontsteking: signaal van het immuunsysteem aan de lever om acute fase eiwitten te gaan produceren Hebben antimicrobiële werking, ruimen celresten op, ondersteunen immuunrespons Maar ook: verminderde voeropname, afbraak van spiereiwitten Normale acute fase respons is functioneel, overmatige en/of langdurige acute fase respons heeft negatieve effecten Ligt hier de sleutel? Niewold (2007): ontstekingsremmende werking van sommige AMGBs Schothorst Feed Research. All rights reserved 7

8 Hypothese van Niewold 3 typen antibiotica Geen accumulatie in macrofaag Accumulatie in macrofaag zonder remming van diens functie Accumulatie in macrofaag met remming van diens functie Macrofaagfunctie geremd remming van productie van signaalstoffen demping van acute fase respons Schothorst Feed Research. All rights reserved 8

9 Hypothese getoetst in vleeskuikens Testproducten via drinkwater: Aspirine (niet-steroïde ontstekingsremmer) Tylosine (macrolide); wordt wel opgenomen door macrofaag remt macrofaagactiviteit remt ontsteking? Penicilline (β lactam); wordt niet opgenomen door macrofaag TNFα blocker (TNFb); specifieke ontstekingsremmer; geen AMGB Tylosine + aspirine Tylosine + TNFα blocker Getest in necrotische enteritis (NE) model veroorzaakt acute fase respons Gefinancierd door AVO Schothorst Feed Research. All rights reserved 9

10 Necrotische enteritis (NE) model NE model = coccidiose (dag 9) + Clostridium perfringens (dag 14) Scoren van darmbeschadigingen Overgebleven dieren werden gevolgd tot dag 28 Metingen: productie, darmlaesies, acute fase eiwit Tevens: Positieve controle (PC): wel infectie, geen testproduct Negatieve controle (NC): geen infectie, geen testproduct Schothorst Feed Research. All rights reserved 10

11 Resultaten (2 dagen na Clostridium inoculatie) NC c PC a Penicilline a Tylosine bc Aspirine a TNFb a Tyl+Asp ab c Tyl+TNFb SFR, 2009 % dieren met laesies ernst van de laesies De proefgroepen met tylosine hadden minder dieren met laesies en de ernst van de laesies was ook minder NC b PC a Penicilline a Tylosine b Aspirine a TNFb a Tyl+Asp b b Tyl+TNFb SFR, Schothorst Feed Research. All rights reserved 11

12 Resultaten dag 9-20 (piek van de infectie) groei D9-20 (g) a b b b a b b b voerconversie (g/g) bc ab a abc c a ab a 0 NC PC Penicilline Tylosine Aspirine TNFb Tyl+Asp SFR, 2009 Tyl+TNFb 1.2 NC PC Penicilline Tylosine Aspirine TNFb Tyl+Asp Tyl+TNFb SFR, 2009 Aspirine proefgroep: betere groei dan alle andere geïnfecteerde proefgroepen en laagste voederconversie van alle proefgroepen Schothorst Feed Research. All rights reserved 12

13 Acute fase eiwit: α1-acid glycoprotein Positief acute fase eiwit snelle stijging bij infectie bc c α1-acid glycoprotein (µg/ml) a abc ab ab abc a 0 NC PC Penicilline Tylosine Aspirine TNFb Tyl+Asp Tyl+TNFb SFR, Schothorst Feed Research. All rights reserved 13

14 Conclusies dierproef Product met zuiver ontstekingsremmende werking (aspirine) had gunstig effect op groei en voederconversie Tylosine had gunstig effect op aantal dieren met laesies en ernst van de laesies, met name 2 dagen na Clostridium inoculatie, in tegenstelling tot penicilline! Tylosine had mogelijk een aanvullend ontstekingsremmend effect Schothorst Feed Research. All rights reserved 14

15 Vervolgonderzoek na de dierproef Ontstekingsremming kan dus een gunstig effect hebben op productieprestaties Zijn er grondstoffen of additieven met een ontstekingsremmende werking die mogelijk toepasbaar zijn in diervoeding? Literatuurstudie Uitgangspunt: component moet aantoonbaar effect hebben op een ontstekingsmechanisme Schothorst Feed Research. All rights reserved 15

16 AA = arachidonzuur; PLA2 = fosfolipase A2; LOX = lipoxygenase; HETE = hydroxyeicosatetraenoic acid; COX = cyclooxygenase; PGE2 = prostaglandine E2; inos = inducible nitric oxide; PPAR = peroxisome proliferator-activated receptors; NF-kB = nuclear factor kappa B; NAG-1 = nonsteroidal anti-inflammatory drug-activated gene; NO = stikstof oxiden Bron: Issa et al., Schothorst Feed Research. All rights reserved 16

17 Terug naar aspirine Vóór ontdekking van aspirine: wilgenbast en wilgenblad gebruikt in traditionele geneeskunde Bevat salicine (wilg = Salix alba) In chemisch aangepaste vorm: acetylsalicylzuur = aspirine Tomaat, radijs, champignon, abrikoos, bramen, blauwe bessen: (> 1 mg per 100 g); luzerne: (0.5 1 mg per 100 g) Effectiviteit als ontstekingsremmende voercomponenten echter niet of nauwelijks beschreven Schothorst Feed Research. All rights reserved 17

18 Andere ingang Via French paradox Franse levensstijl: relatief veel ongezonde verzadigde vetten, maar toch relatief weinig sterfte door hart- en vaatziekten Epidemiologische studies: wijnconsumptie! Aanvankelijk gedacht: de alcohol in de wijn Later: polyfenolen in de wijn Advies: 2 ons groenten en 2 stuks fruit per dag Schothorst Feed Research. All rights reserved 18

19 Polyfenol subgroepen, w.o. flavonoïden Hebben een beschermende rol in planten Zorgen voor een wat bittere smaak bescherming tegen vraat door insecten Zijn ook verantwoordelijk voor kleur hoogste concentratie in schil Hebben complexe structuur Gehaltes o.a. afhankelijk van klimaat, aantasting door plagen, bewaarduur en bewerking Schothorst Feed Research. All rights reserved 19

20 Flavonoïde subgroepen Flavonen Flavonolen Flavanolen Flavanonen Anthocyanidines Isoflavonen Van elkaar te onderscheiden door de restgroepen aan de basisstructuur Ontstekingsremmend effect door ingrijpen in NF-kB (nuclear factor kappa B) ontstekingsroute Schothorst Feed Research. All rights reserved 20

21 Wat zit waarin - 1 Flavonen: citrus!, peterselie, selderie Bijzonder aan citrus: hoge concentratie aan flavonoïden niet alleen in de schil, maar ook in de albedo (de witte pulp tussen de buitenste schil en het vruchtvlees) Flavonolen: quercetine is krachtige component o.a. in uien (vooral rode en gele), boerenkool, bosbessen, prei Let op bij toepassing van uien in diervoeder: smaakafwijkingen aan het dierlijk product bij te grote inmenging Schothorst Feed Research. All rights reserved 21

22 Wat zit waarin - 2 Flavanolen: te verdelen in monomeren (catechines) en polymeren (proanthocyanidines = tannines) Tannines hebben slechte naam in diervoeder vanwege complexvorming met eiwitten Monomeren: thee!, druiven, bramen, rode wijn, chocola, abrikozen Thee: vooral in groene thee Polymeren: druiven!, bessen Schothorst Feed Research. All rights reserved 22

23 Druiven Meeste polyfenolen in aflopende concentratie: Pitten, schil, vruchtvlees Concentratie flavanolen sterk afhankelijk van bodemsoort, cultivar, klimaat, geografie, aantasting door plagen Geldt ook voor alle andere flavonoïden! Druiven bevatten diverse flavonoïden-subgroepen Schothorst Feed Research. All rights reserved 23

24 Druivenpulp in coccidioseproeven Proef met Eimeria maxima in vleeskuikens Behandelingen: 2% en 5% druivenpulp Resultaat: ernst van de coccidiose laesies was significant lager dan in de besmette controle Maar: onder normale omstandigheden was groei iets slechter bij 5% inmenging van druivenpulp, waarschijnlijk a.g.v. verminderde smakelijkheid van het voer Schothorst Feed Research. All rights reserved 24

25 Druivenpulp in NE studie: ernst van laesies en groei D0-28 NE testproduct laesiescores groei D0-28 (kg) nee druivenpulp 0% 0.07 c a ja druivenpulp 0% 1.11 a c ja druivenpulp 0.5% 0.72 ab bc ja druivenpulp 2% 0.65 b b ja antibioticum 0.43 bc b Bron: McDougald et al, Schothorst Feed Research. All rights reserved 25

26 Thee Groene thee wordt met stoom behandeld om polyfenol-oxidase te inactiveren Groene thee bevat dus meer flavonoïden dan zwarte thee Gebruik van (groene) thee in vleeskuikenvoer slechts sporadisch onderzocht Schothorst Feed Research. All rights reserved 26

27 Thee in vleeskuikenvoer Thee in vleeskuikenvoer (0,5%) onder normale omstandigheden: significant lagere groei D7-21 dan in de controle (478 vs. 519 g) (Bron: El-Deek, 2004) Dosering 2 en 4% thee: lagere NO productie en betere darmmorfologie (o.a. villuslengte), dunnere lamina propria, minder klieren in crypten van Lieberkühn effect op mucus secretie? Moet nader onderzocht worden (Bron: Hassanpour, 2010) Schothorst Feed Research. All rights reserved 27

28 Omega-3 (ω-3) vetzuren - 1 Rol in arachidonzuur metabolisme: ω-6 vetzuren betrokken bij productie van ontstekingsmediatoren ontstekingsbevorderend ω-3: ontstekingsremmend NB: niet zozeer de absolute hoeveelheid ω-3 is bepalend, maar de verhouding ω-3 : ω-6 Visolie heeft gunstige verhouding ω-3 : ω Schothorst Feed Research. All rights reserved 28

29 Omega-3 (ω-3) vetzuren - 2 Visolie in vleeskuikenvoer (onder normale omstandigheden): gunstige effecten op groei, maar geen effecten op ontstekingsparameters gevonden Let op: in veel experimenten worden hoge doseringen visolie gebruikt (> 6.5%), maar doseringen groter dan 2-3% leiden tot vissmaak aan kippenvlees Interessant: combinatie van ω-3 en flavonoïden Visolie + quercitrine (NB: denk aan uien!) getest in colitis model in ratten Schothorst Feed Research. All rights reserved 29

30 Colitisproef: IL-1β productie in colon IL-1b productie IL-1b (pmol/g) soja olie soja olie visolie soja olie + flavonoïde visolie + flavonoïde Bron: Camuesco et al., 2006 geen colitis colitis colitis colitis colitis Voer met alleen visolie: geen effect op immuunparameters in colon, maar met de toevoeging van flavonoïde wel. Visolie lijkt met name effecten op productie te hebben, en niet direct op ontstekingskenmerken Schothorst Feed Research. All rights reserved 30

31 Overall conclusie - 1 Groeibevorderende werking van bepaalde AMGBs mogelijk mede gebaseerd op ontstekingsremming Ontstekingsremmende componenten in grondstoffen: perspectief om ontsteking te verlichten, leidend tot productieverbetering In vitro: gunstige resultaten, met name gebaseerd op effecten op moleculair niveau Schothorst Feed Research. All rights reserved 31

32 Overall conclusie - 2 Niet blind staren op chemische analyse: biologische beschikbaarheid kan erg afwijken! In vivo effectiviteit: (nog) relatief weinig getoetst, zeker in landbouwhuisdieren Optimale inmenging in diervoeder nog vast te stellen ω-3 vetzuren interessant in combinatie met flavonoïden Schothorst Feed Research. All rights reserved 32

33 Overall conclusie - 3 Lopend onderzoek: in vitro testen van enkele van deze componenten meest veelbelovende componenten testen in een in vivo infectiestudie Schothorst Feed Research. All rights reserved 33