Hospodářská zvířata
Imunoglobuliny IgY z vaječného žloutku: Péče o mláďata I. HEINZL Technická manažerka EW Nutrition GmbH, Německo xxxx xxxxxxx
SOUHRN Heinzl I. Imunoglobuliny IgY z vaječného žloutku: Péče o mláďata. Veterinářství 2013;63: Protože telata a selata nemohou získávat imunoglobuliny přes placentu, jsou odkázána na rychlý přísun mateřských protilátek z mleziva. Při nedostatečné kvalitě nebo kvantitě mleziva nebo jako doplňující profylaxe jsou dnes k dispozici imunoglobuliny z vaječného žloutku (IgY), které mladé zvíře imunologicky podpoří. Působí zejména ve střevě a zabraňují ulpívání nejrůznějších patogenů na střevní stěně. V rámci univerzitního pokusu v Polsku se u selat krmených produktem obsahujícím speciální vaječnou hmotu, projevilo 7. den signifikantní zvýšení množství leukocytů, lymfocytů a monocytů. Kromě toho se zvýšily hodnoty CD4-pozitivních, CD8-pozitivních a CD4-CD8-dvojitě pozitivních T-buněk, což ukazuje na stimulaci získané specifické obranyschopnosti. V rámci studie realizované v Německu se produktem na bázi speciální vaječnéhmoty podařilo snížit pravděpodobnost výskytu průjmu a signifikantně zvýšit přírůstky.
SUMMARY Heinzl I. Imunoglobulins IgY from egg yolk: a care for young. Veterinářství 2013;63: Because calves and piglets cannot receive immunoglobulins trough the placenta are dependent on the rapid flow of maternal antibodies from colostrum. In case of inadequate quality or quantity of colostrum or as additional prophylaxis are available immunoglobulins from egg yolk (IgY) today that the zouny animals immunologically support. IgY acts mainly in the intestine and prevent adhesion of various pathogens to the intestinal wall. In university experiment in Polandwhere piglets were fed a special product containing egg mass, expressed 7th day significant increase the number of leukocytes, lymphocytes and monocytes. In addition, the increased value of the CD4-positive, CD8positive, and CD4-CD8-double-positive T-cells indicates a specific stimulation of acquired specific immunity. In a study carried out in Germany with a product based on a special egg yolk managed to reduce the likelihood of diarrhoea and significantly increase gaines.
Úvod Průzkum v Oldenburger Münsterland v roce 2011 ukázal, že 77 % farem chovajících prasata a 80 % farem chovajících telata na výkrm používá antibiotika. Zvyšující se citlivost spotřebitelů vůči tomuto tématu a obava před zbytkovým množstvím v mase resp. před tvorbou rezistence nutí výrobce a tím i veterináře poohlédnout se po alternativách. Kromě podávání antibiotik se omezily ostatní možnosti léčení průjmů zejména na kompenzování ztrát tekutin a elektrolytů, přičemž tato terapie je u kojených selat jen těžko realizovatelná. Alternativou by mohla být profylaktická podpora imunitního systému mladých zvířat.
540
Obr. 1 – Působení specifických vaječných protilátek (IgY) ve střevě Vlevo: Bakterie a viry se vážou na střevní řasinky a poškozují střevní stěnu. Vpravo: Specifické vaječné protilátky (IgY) vážou patogeny a zabraňují tak ulpění na střevní stěně. Řasinky střeva zůstávají intaktní
VETERINÁŘSTVÍ 7/2013
Hospodářská zvířata
Tab. 1 – Výběr studií k tématu vaječné imunoglobuliny Patogeny
Cílový druh zvířete
Oblast použití
Reference Ehrhard a kol. 1993
Rotaviry
Telata
Orální imunoprofylaxe novorozenec- kého průjmu Pasivní ochrana Působení proti G6 a G10, studie
Koronaviry
Telata
Pasivní ochrana
Ikemori a kol. 1997
Salmonela
Telata
Prevence salmonelózy
Yokoyama a kol. 1998
Telata
Ikemori a kol. 1992
Prasata
Ochrana proti Coli onemocnění trávi- cího traktu Profylaktický účinek u E.coli K88 Terapie u průjmu selat, terénní studie Ochrana proti experimentální enteroto- xické infekci E.coli Snížená intestinální kolonizace F18 Ochrana proti E.coli F18 u odstavených selat Úspěšná terapie u průjmů Redukce ulpívání E.coli F4 Redukce ulpívání; studie in vitro
Zuniga a kol. 1997 Yokoyama a kol. 1997 Wiedemann a kol. 1991 Sarandan a kol. 2011 Girand a kol. 2006
Selata
Redukce mortality v závislosti na dávkování
Nguyen a kol. 2008
Selata
E.coli
PED/TGE
Kuroki a kol. 1994 Kuroki a kol. 1997
Ehrhard a kol. 1996 Kellner a kol. 1994 Yokoyama a kol. 1992
Tab. 2 – Hematologické hodnoty selat po profylaktické aplikaci produktu s obsahem vaječného prášku (VP) Analyzovaný parametr
Jednotka
Průměrné hodnoty ± SD Den 0
7. den života
14. den života
VP
Kontrola
VP
Kontrola
Erytrocyty
1012/L
4,77 ±0,77
4,90 ± 1,61
4,56 ± 0,18
5,94 ± 0,45
5,78 ± 1,16
Hemoglobin
mmol/L
9,15 ± 1,57
9,47 ± 2,71
9,55 ± 1,63
12,03 ± 0,67
11,30 ± 2,04
Leukocyty
109/L
7,97 ± 3,41
11,732) ± 2,08
7,052) ± 0,64
10,98 ± 3,26
9,45 ± 2,58
Lymfocyty
109/L
2,62 ± 0,73
7,032) ± 1,97
3,12) ± 0,57
5,35 ± 1,76
4,88 ± 1,68
Monocyty
%
36 ± 6,00
602) ± 5,77
452) ± 4,24
50 ± 5,74
52 ± 7,53
109/L
0,85 ± 0,24
1,632) ± 0,15
0,952) ± 0,21
1,25 ± 0,41
1,03 ± 0,29
CD4+
%
10,75 ± 2
13 ± 1,57
13 ± 1,44
11 ± 0,82
10 ± 0,82
CD8+
109/L
4,5 ± 2,52
3,07 ± 0,21
3,00 ± 0,14
4,38 ± 1,35
3,53 ± 1,01
%
53,25 ± 8
262) ± 4,73
422) ± 5,66
40 ± 5,45
38 ± 8,17
Granulocyty
CD4+ CD8+ Statistická signifikance Statistická signifikace Statistická signifikance podíl lymfocytů
Vysoké riziko onemocnění během prvních týdnů života Jednou z hlavních příčin ztrát během prvních týdnů po porodu jsou novorozenecké průjmy. Vzhledem k vícevrstvé placentě (placenta epitheliochorialis) není u přežvýkavců a u prasat možná transplacentární výměna imunoglobulinů. Telata a selata přicházejí na svět bez vlastní imunitní ochrany, jsou však okamžitě konfrontována s nejrůznějšími mikroorganismy nacházejícími se ve stáji. Aby byla během tohoto prvního období mláďata chráněna, je životně důležité dodat jim co nejrychleji po porodu mateřské protilátky z mleziva, protože obsah IgG klesá s počtem kojení.3 Jak je patrné z grafu 1, vznikají již při optimálních podmínkách dvě mezery v imunitě: Jedna krátce po porodu, tedy před příjmem a působením první-
VETERINÁŘSTVÍ 7/2013
ho kolostrálního mléka, a další po asi 3 – 6 týdnech, kdy ustupuje mateřská pasivní ochrana, avšak vlastní aktivní imunita ještě nebyla dostatečně vybudována. Vlivem chybného managementu, mateřského zvířete (nakoupené zvíře s příliš krátkou fází adaptace, která nestačila k pokrytí specifických choroboplodných zárodků ve stáji, příliš nízká koncentrace imunoglobulinů v mlezivu při vysokém nasazení) nebo kvůli mláděti samotnému (příliš slabé, aby mohlo samo sát; slabá selata dostávají často špatné struky nebo se k nim nedostanou vůbec) nedostává mladé zvíře vždy takové množství imunoglobulinů jaké potřebuje. V těchto případech získávají původci infekcí jako E. coli, rotaviry a koronaviry, kryptosporidie atd. při zvýšeném stresu podmíněném např. přestájením, změnou krmiva nebo odstavením, ideální podmínky, aby se usídlily v organismu.
541
Hospodářská zvířata
Denní přírůstek (g)
500 400
419* 346*
300 200 100
3
0 Testační skupina (n=42) Kontrola (n=41) Graf 1 – Imunita u telat (Horsch, 1990)
Graf 2 – Výskyt průjmů a denní přírůstky
Pro další posílení obranyschopnosti mladých zvířat lze za účelem zvýšení obsahu imunoglobulinů v mlezivu provést očkování mateřského zvířete. Mohou se očkovat i sama mladá zvířata. Protože však k tvorbě protilátek dochází teprve 2 - 3 týdny po očkování, nemá tento aktivní způsob imunizace pro první týdny života význam. Jako pasivní ochranu lze navíc podávat i protilátky ze séra, mleziva, mléka a monoklonální protilátky.
Když se za "zlatých starých časů" chtělo přilepšit mláďatům a zejména ulehčit těm, kteří se o ně starali, byla zvířatům zkrmována syrová slepičí vejce. Možná tehdy nebylo úplně jasné proč, ale pomáhalo to! S vysvětlením přišel Klemperer10. Zjistil, že slepice tvoří proti "bacilům tetanu" protilátky a ukládá je ve žloutku. Protože se dříve chovala všechna zvířata pod jednou střechou, byly slepice také v kontaktu s choroboplodnými zárodky selat a prasat. Aniž by samy onemocněly, tvořily proti nim imunoglobuliny (IgY) a transferovaly je do vajec - je to jediná možnost, jak svým potomkům poskytnout imunologickou startovací pomoc na cestu do života.
Infekční mechanismy Průjem u mladých zvířat bývá způsoben zejména bakteriemi (E.coli - K99 u telete, K88, 987p a K99 (vzácně) u selat), rotaviry, koronaviry a kryptosporidiemi. Bakterie se v těchto případech usazují pomocí svých fimbrií nebo pilusů (zvláštní vlasovité výrůstky na povrchu) na střevní stěně a produkují tam enterotoxiny. Rotaviry a koronaviry naopak k uchycení žádné přísavné fimbrie nepoužívají, ale mají k dispozici adhezní proteiny. Pronikají do nejsvrchnější buněčné vrstvy střevního epitelu, množí se tam a ničí tak buňku. Následně uvolněné viry pak mohou napadat další buňky.
Obrana Specifický obranný mechanismus V ideálním případě by měli být původci infekcí zneškodněni nejlépe přímo ve střevě a mělo by se zabránit jejich uchycení na střevní stěně. Mlezivo pro mladá zvířata, pokud má vysokou kvalitu, obsahuje v dostatečném množství protilátky, které se specificky (princip klíč-zámek) vážou na příslušné fimbrie (E.coli) příp. adhezní proteiny (rotaviry a koronaviry). Protilátka tak blokuje místo spojení se střevní stěnou a takto zneškodněný choroboplodný zárodek se vyloučí ve stolici. Výkumné týmy zjistili, že u 50 % zkoumaných telat, pošlých během prvních 3 týdnů života, byly koncentrace séra IgG o dvě standardní odchylky pod běžným průměrem. V této souvislosti vyvstává otázka, jaké existují možnosti podpory telete v tomto kritickém období, pokud nezískává dostatek protilátek z kolostra. Protilátky z vajec: Nové uplatnění staré metody
542
Výhody vaječných imunoglobulinů Vaječné imunoglobuliny nepůsobí jen u drůbeže, ale mohou sloužit jako imunologická podpora proti průjmovým onemocněním i savcům, což dokazují četné pokusy ( tab. 1). Ve studiích vazeb od Ikemori a kol. (1993), v nichž byly srovnávány protilátky z vaječného žloutku s protilátkami krav, vykazovaly imunoglobuliny z vejce vysokou aviditu. Protilátky v séru a syrovátce od krav imunizovaných inaktivovanými bakteriemi obsadily 0 - 30 %, protilátky z vajec však 40 - 80 % enterotoxických antigenů E.coli. U krav imunizovaných fimbriemi K99 blokovalo místa vazeb 0 - 30 % protilátek krav ze séra a 40 - 90 % imunoglobulinů z vajec (IgY). V pokusu s koronaviry u telat zjistili Ikemori a kol. (1993) při stejném titru lepší účinnost vaječných protilátek ve srovnání s protilátkami z mleziva. Yokoyama a kol. (1993) dokonce prokázali, že u selat mohou být vaječné imunoglobuliny do 34 hodin po porodu absorbovány ve střevě a přeneseny do krve stejně efektivně jako kolostrální protilátky. Poločas rozpadu IgY v séru činí 1,85 dne, což je kratší doba než popsané poločasy rozpadu homologních IgG (12-14 dnů).
Vaječné imunoglobuliny lze vyprodukovat snadno a ve velkém množství: IgY je hlavním sérovým imunoglobulinem ve slepičím vejci. Při průměrném obsahu IgY 60-100 mg/žloutek
VETERINÁŘSTVÍ 7/2013
Hospodářská zvířata
Selata, kterým byl podáván produkt s obsahem vaječných imunoglobulinů, navíc dosahovala kromě toho již během prvních dnů vyšší úrovně specifické obranyschopnosti než selata s profylaxí obvyklou na farmě. Tento náskok se po 14 dnech relativizoval, protože potom byl aktivován i imunitní systém kontrolní skupiny. Mládě tedy dostává účinnou podporu imunitního systému právě tehdy, když to nutně potřebuje, tedy během kritického období prvních dnů života. Rovněž signifikantní zvýšení počtu CD4-pozitivních (CD4+) a CD4-CD8 dvojitě pozitivních (CD4+CD8+) T-buněk u testované skupiny ukazuje na stimulaci imunitního systému. U dvojitě pozitivních T-lymfocytů (CD4+CD8+) byl rozdíl patrný dokonce ještě 14. den. Placebo kontrolovaný pokus s telaty: Četnost průjmů a denní přírůstky xxxx
Materiál a metodika (v závislosti na stáří slepice) a snášce 300 vajec produkuje slepice 18 - 30 g IgY za rok. Yeganni a Karver dokonce uvádějí 100 g protilátek na slepici a rok15. Vaječné imunoglobuliny nevytvářejí zbytky resp. rezistence, protože působí zejména ve střevě (obr. 2) a odtud jsou spolu s choroboplodnými zárodky vylučovány jako neškodná sloučenina.
Pokusy Pokus se selaty, Státní veterinární výzkumný ústav Pulawy, Polsko (2009): Vlivy na imunitní systém
Materiál a metody Bylo zkoumáno šest vrhů s celkem 67 selaty. Kontrolní skupina (n = 32) dostala profylaxi běžnou na farmě, pokusné skupině (n=35) byl během prvních tří dnů podáván produkt s obsahem vaječných imunoglobulinů v dávce doporučené výrobcem. Krevní vzorky byly odebírány v den 0 (před podáním preparátu), 7, 14, a 28 a testovány na parametry leukocyty, lymfocyty, granulocyty a monocyty. Podle fenotypizace byly dále určeny podíly různých typů lymfocytů.
Test probíhal v zemědělském podniku s 1.400 kravami (průměrně 5 otelení denně). Veškerá telata z pokusu byla v prvních 6 – 8 dnech po porodu držena v samostatných boudách, potom bylo provedeno přestájení ve velkých skupinách. První tři dny dostávala telata mlezivo a následně mléčnou náhražku. Telata byla vážena první den, potom při přestájení (6. – 8. den) a v 28. den. Kontrolní skupina (41 telat – jalovic) dostávala 15 g prášku placebo, pokusná skupina (42 telat - jalovic) dostávala 15 g produktu obsahujícího vaječné imunoglobuliny na zvíře a den spolu s mlezivem pod dobu tří dnů.
Výsledky Jak je uvedeno na obr. 3, mělo v kontrolní skupině průjem pět telat (12,2 %), v testované skupině nemělo průjem žádné tele. Průměrné denní přírůstky se u kontrolní skupiny pohybovaly na 346 g, v pokusné skupině na 419 g, tedy o více než 20 % výše.
Výsledky Výsledky zobrazené v tabulce 2 ukazují, že 7. den života byl u selat z pokusné skupiny počet leukocytů v periferní krvi s hodnotou 11,73 x 109/ l signifikantně vyšší, než u selat z kontrolní skupiny. Přitom byly lymfocyty a monocyty - vyjadřující specifickou odolnost - významně vyšší, zatímco absolutní množství granulocytů - vyjadřující vrozenou nespecifickou imunitu - zůstalo stejné, tj. relativní podíl granulocytů na leukocytech byl ve srovnání s kontrolou nižší (26 % ± 4,73 42 % ± 5,66).
VETERINÁŘSTVÍ 7/2013
xxxx
543
Hospodářská zvířata
Závěr Produkty obsahující vaječné imunoglobuliny IgY mohou být úspěšně použity jako imunologická podpora také u mláďat jiných druhů než skot a prasata, protože díky přímé neutralizaci choroboplodných zárodků pak dochází k razantnímu zastavení průjmů. Pokusy prokázaly podporu imunitního systému a stimulaci tvorby leukocytů pro specifickou obranu. Literatura: 1. Erhard, M. H., Bergmann, J., Renner, M., Hofmann, A., Heinritzi, K. Prophylaktische Wirkung von spezifischen Dotterantikörpern bei Escherichia coli K88 (F4)-bedingten Durchfallerkrankungen von Absatzferkeln, J Vet Med Series A 1996;43:217–223. 2. Ehrhard, M. H., Kellner, J., Eichelberger, J., Lösch, U. Neue Möglichkeiten in der oralen Immunprophylaxe der Neugeborenendiarrhoe des Kalbes – ein Feldversuch mit spezifischen Antikörpern, Berl Münch Tierärztl Wschr 1993;106:383-387. 3. Foley, J. A., Otterby, D. E. Availability, storage, treatment, composition, and feeding value of surplus colostrum: A review. J Dairy Sci 1978;61:10331060. 4. Girard, F., Batisson, I., Martinez,G., Breton, C., Harel, J., Fairbrother, J.M. Use of virulence factor-specific egg yolk-derived immunoglobulins as a promising alternative to antibiotics for prevention of attaching and effacing Escherichia coli infections. FEMS 2006;46:340-350. 5. Horsch, F. Immunprophylaxe bei Nutztieren; Gustav Fischer Verlag Jena1990. 6. Ikemori, Y., Kuroki, M., Peralta, R. C., Yokoyama, H., Kodama, Y. Protection of neonatal calves against fatal enteric colibacillosis by administration of egg yolk powder from hens immunized with K99-piliated enterotoxigenic Escherichia coli, Am J Vet Res 1992;53(11):2005-2008. 7. Ikemori, Y., Peralta, R. C, Kuroki, M., Yokoyama, H., Kodama, Y. Research Note: Avidity of chicken yolk antibodies to enterotoxigenic Escherichia coli fimbriae, Poultry Science 1993;72:2361-2365. 8. Ikemori, Y., M. Ohta, K. Umeda, F.C. Icatlo, M. Kuroki, H. Yokoyama, Kodama, Y. Passive protection of neonatal calves against bovine coronavirusinduced diarrhea by administration of egg yolk or colostrum antibody powder, Vet Microbiol 1997;58:105-111. 9. Kellner, J., Erhard, M. H., Renner, M., Lösch, U. Therapeutischer Einsatz von spezifischen Eiantikörpern bei Saugferkeldurchfall – ein Feldversuch, Tierärztliche Umschau 1994;49:31-34. 10. Klemperer F. Ueber natürliche Immunität und ihre Verwerthung für die Immunisierungstherapie, Archiv für Exp Pathol Pharmakol 1893;31:356–382.
544
11.
12.
13.
14.
15. 16.
17.
18.
19.
20.
Kuroki, M., Ohta, M., Ikemori, Y., Peralta, RC., Yokoyama, H., Kodama, Y. Passive protection against bovine rotavirus in calves by specific immunoglobulins from chicken egg yolk. Arch Virol 1994;138:143-148. Kuroki, M., Ohta, M., Ikemori, Y., Icatlo, FC., Kobayashi, C., Yokoyama, H., Kodama, Y. Field evaluation of chicken egg yolk immunoglobulins specific for bovine rotavirus in neonatal calves. Arch Virol 1997;142:843-851. Nguyen, V. S., Kodama, Y. Efficacy of chicken egg antibody against transmissible gastroenteritis virus and porcine epidemic diarrhea virus in an experimental infection of newborn piglets, 146th Conference of Japanese Association for Veterinary Medicine 2008. Wiedemann, V., Linckh, E., Kühlmann, R., Schmidt, P., Lösch, U. Chicken egg antibodies for Prophylaxis and therapy of infectious intestinal diseases. J Vet Med 1991;38(1-10):283-291. Yegani, M., Korver D. Are egg yolk antibodies an alternative to antibiotics?World Poultry 2007;23(5)22-25. Yokoyama, H., Peralta, R. C., Diaz, R., Sendo, S., Ikemori, Y., Kodama, Y. Passive protective effect of chicken egg yolk immunoglobulins against experimental enterotoxigenic Escherichia coli infection in neonatal pigs. Infection and Immunity, 1992;3:998-1007. Yokoyama, H., Peralta, R. C., Sendo, S., Ikemori, Y., Kodama, Y. Detection of passage and absorption of chicken egg yolk immunoglobulins in the gastrointestinal tract of pigs by use of enzyme-linked immunosorbent assay and fluorescent antibody testing, Am J Vet Res1993;54(6):867-872. Yokoyama, H., Hashi, T., Umeda, K., Icatlo, F.C., Kuroki, M., Ikemori, Y., Kodama, Y. Effect of oral egg antibody in Experimental F18+ Escherichia coli infection in weaned pigs. J Vet Med Sci 1997;59(10):917-921. Yokoyama, H., Peralta, R. C., Umeda, K., Hashi, T., Icatlo, F. C., Kuroki, M., Ikemori, Y., Kodama, Y. Prevention of fatal salmonellosis in neonatal calves, using orally administered chicken egg yolk Salmonella-specific antibodies, AJVR 1998;59:416-420. Zúñiga, A., Yokoyama, H., Albicker-Rippinger, P., Eggenberger, E., Bertschinger, H. U. Reduced intestinal colonisation with F18-positive enterotoxigenic Escherichia coli in weaned pigs fed chicken egg antibody against the fimbriae, FEMS Immunology and Medical Microbiology 1997;18:153-161.
Z německého originálu přeložil Ing. Radek Nigrin, EW Nutrition GmbH.
[email protected] Adresa autora: Dr. Inge Heinzl, EW Nutrition GmbH. Německo
VETERINÁŘSTVÍ 6/2013
