Voerstrategieën gebaseerd op ontstekingsremming Ellen van Eerden
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
2
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
3
Ton verkochte antibiotica
Antibioticagebruik
Bron: Fidin, 2009
Bij vleeskuikens: ca. 35% gebruikt voor darmgezondheidsproblemen ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
4
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? ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
5
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
6
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
7
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
8
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
9
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
10
Resultaten (2 dagen na Clostridium inoculatie) 70
4
a
a
a
60
a
3.5 3
50
2.5
40 30
a
2
ab
a
a
a
1.5
20
bc
10
b
1
c
c
b
0.5
b
% dieren met laesies
l+ Ty
Ty
l+
TN
Fb
As p
Fb TN
ne As
pir i
e sin lo Ty
cil li
ne
PC Pe ni
SFR, 2009
NC
Fb TN l+ Ty
Ty
l+
As p
Fb TN
As
pir i
ne
e sin lo Ty
Pe ni
cil li
ne
PC
0 NC
0
b
SFR, 2009
ernst van de laesies
De proefgroepen met tylosine hadden minder dieren met laesies en de ernst van de laesies was ook minder ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
11
Resultaten dag 9-20 (piek van de infectie) 600 b
a
b
b
b
b
400 300 200 100
ab
1.6
voerconversie (g/g)
500
1.55
abc
a
ab
bc c
1.5 1.45 1.4 1.35 1.3 1.25
Fb Ty l+ TN
p Ty l+ As
Fb TN
e pi rin As
Ty lo
si n
e
e ni ci ll in Pe
PC
N
Fb Ty l+ TN
p Ty l+ As
Fb TN
e pi r in As
Ty lo
si n
e
e ni ci ll in
PC
C
Pe
SFR, 2009
C
1.2
0 N
groei D9-20 (g)
b
a
a
1.65
a
SFR, 2009
Aspirine proefgroep: betere groei dan alle andere geïnfecteerde proefgroepen en laagste voederconversie van alle proefgroepen ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
12
Acute fase eiwit: α1-acid glycoprotein – Positief acute fase eiwit→ snelle stijging bij infectie c
800 bc
α1-acid glycoprotein (µg/ml)
700 abc
abc
600 ab
500
ab
a
a
400 300 200 100 0 NC
PC
Penicilline
Tylosine
Aspirine
TNFb
Tyl+Asp
Tyl+TNFb SFR, 2009
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
13
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
14
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
15
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
Bron: Issa et al., 2006
16
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
17
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” ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
18
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
19
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
20
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
21
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
22
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
23
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
24
Druivenpulp in NE studie: ernst van laesies en groei D0-28 NE
testproduct
laesiescores
groei D0-28 (kg)
nee
druivenpulp 0%
0.07
c
0.995
a
ja
druivenpulp 0%
1.11
a
0.729
c
ja
druivenpulp 0.5%
0.72
ab
0.785
bc
ja
druivenpulp 2%
0.65
b
0.834
b
ja
antibioticum
0.43
bc
0.867
b
Bron: McDougald et al,. 2008 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
25
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
26
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) ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
27
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-6
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
28
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
29
Colitisproef: IL-1β productie in colon IL-1b productie 1600 1400
IL-1b (pmol/g)
1200 1000 800 600 400 200
Bron: Camuesco et al., 2006
0 soja olie
soja olie
visolie
soja olie + flavonoïde
visolie + flavonoïde
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. ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
30
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
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
31
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 ©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
32
Overall conclusie - 3 – Lopend onderzoek: • in vitro testen van enkele van deze componenten • meest veelbelovende componenten testen in een in vivo infectiestudie
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
33
Dank voor uw aandacht!
©2004-2011 Schothorst Feed Research. All rights reserved
34
