Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchung zum Vorkommen von Anthelminthikaresistenzen bei erstsömmrigen Rindern in norddeutschen Milchviehbetrieben

Kleinschmidt, Nina

Anthelmintic resistance (AR) is rapidly increasing worldwide and namely concerning small ruminant parasite, already limits the effective use of anthelmintics to prevent gastro intestinal infections in some regions. In Europe AR in cattle was so far however, only reported in England. The aim of this study was to investigate the efficacy of ivermectin (IVM) and albendazol (ABZ) against gastro intestinal nematodes in first season grazing (FSG) dairy cattle in Northern Germany using in vivo and in vitro tests. In a field study faecal egg count reduction tests (FECRT) with ABZ (Valbazen®, Pfizer) were performed on ten farms in 2007. On all farms nematodes susceptible to ABZ were detected, with mean faecal egg count reduction (FECR) above 95% on day 7 and day 14 post ABZ treatment. On nine of these farms the FECR was 100%. Pasture management and anthelmintic treatment regimes were analysed by descriptive evaluation of a standardised questionnaire. In 2006 and 2007 the efficacy of IVM (Ivomec®, Merial) was investigated using the FECRT on ten dairy farms. Genus differentiation of third stage larvae (L3) developed in coprocultures was performed using real-time PCR. Before treatment Cooperia spp. and Ostertagia spp. were detected on all farms. On five of ten farms incomplete efficacy of IVM on day 14 was obtained with mean FECR <95% and a 95% confidence interval (95%-CI) below 90%. On all farms with a reduced efficacy on day 14 post treatment Cooperia spp. was detected by genus differentiation with real-time PCR while Ostertagia spp. was found only on two farms post treatment. The present study is the first report of incomplete efficacy of IVM against Cooperia spp. and Ostertagia spp. in Germany. The evaluation of questionnaire survey pointed revealed that eight of ten farms had used macrocyclic lactones in the past. Parallel to the FECRTs the applicability of in vitro tests for the detection of AR was investigated in this field study. In vitro activity of benzimidazoles was determined by measuring hatching of nematode eggs in the egg hatch test (EHT) using thiabendazole (TBZ). The effective concentration to decrease egg hatching by 50% (EC50) was calculated on farm level, using all EHTs performed per farm. Pre treatment TBZ EC50 values for all field populations investigated in EHT (n=35) varied between 0.030 und 0.038 μg TBZ/ml, which is significantly below the defined threshold for resistance of 0.1 µg TBZ/ml. The EHT results are consistent with the FECRT results, indicating no reduced susceptibility to ABZ in the tested field populations. In the larval migration inhibition tests (LMIT) the ability of L3 to migrate through fine nylon mesh filters was analyzed in a range of IVM concentrations, using larvae obtained from coprocultures. In 2006 only 26% of the performed 90 LMITs could be analysed. Accordingly, the IVM concentrations were modified in the following year so that ten instead five concentrations of IVM were used in LMIT. In 2007 42 samples (66%) obtained from six farms were successfully analysed in LMIT. The susceptibility of different L3 field populations was studied by determination of the effective concentration required for inhibition larval of migration by 50% (EC50). The comparison of EC50 values obtained in the LMIT pre and post treatment was complicated by the occurrence of mixed species pre treatment and usually only Cooperia spp. post treatment. From previous studies it was known that Cooperia spp. exhibit a significantly lower EC50 value for IVM in the LMIT than Ostertagia spp.. The EC50 of mixed Cooperia spp. and Ostertagia spp. pre treatment ranged between 142-966 nM for IVM. Post treatment the EC50 values for samples containing only Cooperia spp. larvae (n=20) varied from 89 and 945nM. The results of the LMIT show that the applicability of the LMIT in the field is possible, even if mixed infections with Cooperia spp. and Ostertagia spp. are present. In 2006 and 2007 a field study using 34 and 38 naturally infected FSG calves respectively was performed at the Institute of Organic Farming, Trenthorst. Data was collected each three to four weeks over the whole grazing season using the parameters weight gain, body condition scoring (BCS) and faecal egg output in the faeces. The objective was to investigate possible correlations between weight gain and egg output in order to find suitable clinical decisions criteria for targeted selective treatment. Due to the weather conditions, FEC were low in both years and no significant relationships between egg output and weight gain or body condition was obtained. However, significant correlations (p<0,0001) between weight gain and BCS (r=0,548) and between weight gain obtained by a weighing bar and the methodology of liveweight estimation by chest girth circumference (r=0,982) were obtained.

Die Verbreitung von Anthelminthikaresistenzen (AR) hat in den letzten Jahren vor allem bei Parasiten der kleinen Wiederkäuer stark zugenommen, so dass der wirkungsvolle Einsatz von Anthelminthika zur Bekämpfung von Magen-Darm-Strongyliden (MDS) in einigen Regionen bereits nicht mehr möglich ist. In Europa sind AR beim Rind bisher allerdings nur in England nachgewiesen worden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirksamkeit von Ivermectin (IVM) und Albendazol (ABZ) auf MDS bei erstsömmrigen Milchrindern in Norddeutschland mit in vivo- und in vitro-Testverfahren überprüft. In einer Feldstudie wurden im Jahr 2007 Eizahlreduktionstests (EZRT) mit ABZ (Valbazen®, Pfizer) auf zehn Betrieben durchgeführt. Auf allen untersuchten Betrieben wurden ABZ-empfindliche MDS-Populationen festgestellt, da die Eizahlreduktion (EZR) an Tag 7 und Tag 14 nach der Behandlung mit ABZ >95% war, bei neun Betrieben wurde sogar eine vollständige EZR (100%) festgestellt. Mittels Fragebogenerhebung wurden das Weidemanagement und das Behandlungsregime deskriptiv evaluiert. Im Jahr 2006 und 2007 wurde auf zehn Milchviehbetrieben die Wirksamkeit von IVM (Ivomec®, Merial) im EZRT untersucht. Die Gattungsdifferenzierung von aus Kotkulturen gewonnenen dritten Larven (L3) mittels real-time PCR zeigte, dass am Tag der Behandlung (Tag 0) auf allen Betrieben Mischinfektionen mit Cooperia spp. und Ostertagia spp. vorlagen. Auf fünf von zehn Betrieben wurde eine unvollständige Wirksamkeit von IVM an Tag 14 nachgewiesen, da die EZR <95% und auch das untere 95%-Konfidenzintervall unter 90% lagen. Auf allen Betrieben mit reduzierter Wirksamkeit wurde Cooperia spp. an Tag 14 mittels real-time PCR aus in Kotkultur gewonnenen L3 diagnostiziert, nur bei zwei Betrieben wurden auch unempfindliche Ostertagia spp. nachgewiesen. Die vorliegende Untersuchung beschreibt die ersten Hinweise auf IVM-resistente Cooperia spp. und Ostertagia spp. in Deutschland. Die Fragebogenauswertung der untersuchten Betriebe zeigte, dass acht Betriebe im Vorjahr mit makrozyklischen Laktonen entwurmt hatten. Im Feldversuch wurde zeitgleich mit den EZRTs die Anwendbarkeit von in vitro-Testverfahren zur Detektion von AR untersucht. Die in vitro-Aktivität von Benzimidazolen wurde anhand der Schlupfhemmung der MDS-Eier im Larvenschlupfhemmtest (LSHT) mit TBZ bestimmt. Die TBZ-Konzentration, bei der 50%ige Hemmung auftritt (EC50–Wert), wurde auf Betriebsebene ermittelt. Die EC50–Werte der im LSHT (n=35) untersuchten MDS-Feldpopulationen lagen vor der Behandlung mit ABZ auf den neun Betrieben zwischen 0,030 und 0,038 μg TBZ/ml und somit deutlich unter dem Grenzwert für resistente MDS von 0,1 µg TBZ/ml. Die Ergebnisse der LSHTs und die Ergebnisse des EZRTs zeigen übereinstimmend keine Hinweise auf eine reduzierte Wirksamkeit von Benzimidazolen in den untersuchten Populationen. Im Larvenmigrationsinhibitionstest (LMIT) wurde die Migrationsfähigkeit von L3 der MDS-Feldpopulationen in verschiedenen IVM-Konzentrationen untersucht. Im Jahr 2006 wurde 90 LMIT angesetzt, von denen 26% auswertbar waren. Die im LMIT untersuchte IVM-Konzentrationsreihe wurde im folgenden Jahr von fünf auf elf IVM-Konzentrationen erweitert. Im Jahr 2007 waren 42 Proben (66%) von sechs Betrieben auswertbar. Die Empfindlichkeit der L3 der verschiedenen MDS-Feldpopulationen wurde anhand der IVM-Konzentration, bei der 50%ige der Hemmung der Migration (EC50) vorliegt, verglichen. Die Schwierigkeit beim Vergleich der EC50–Werte vor und nach der Behandlung liegt darin, dass an Tag 0 Mischpopulationen aus Cooperia spp. und Ostertagia spp. vorliegen und nach der Behandlung ausschließlich Cooperia spp. Die EC50-Werte aller untersuchten Mischpopulationen an Tag 0 aus Cooperia spp. und Ostertagia spp. liegen im Bereich von 142-966 nM IVM. Nach der Behandlung bestanden die im LMIT untersuchten Proben (n=20) ausschließlich aus Cooperia spp., die EC50 lag zwischen 89 und 945 nM IVM. Aus früheren Untersuchungen war bekannt, dass EC50-Werte für Cooperia spp. signifikant niedriger sind als bei Ostertagia spp.. Die Ergebnisse des LMIT zeigten, dass der Einsatz als in vitro-Testverfahren trotz der im Feld vorhandenen Mischinfektionen mit Cooperia spp. und Ostertagia spp., möglich erscheinen. Im Jahr 2006 und 2007 wurden, auf dem Versuchsbetrieb des Instituts für ökologischen Landbau, über die gesamte Weidesaison alle drei bzw. vier Wochen bei 34 respektive 38 natürlich infizierten erstsömmrigen Rindern, die Körperkonstitution, anhand der Parameter Körpergewicht und Body Conditon Scoring (BCS), und die Ausscheidung von MDS-Eiern untersucht. Ziel war die Beziehung zwischen Körperkonstitution und der MDS-Eiausscheidung zu untersuchen, um ein geeignetes klinisches Entscheidungskriterium für die Methode der gezielten selektiven Teilherdenbehandlung zu erhalten. In beiden Jahren war die MDS-Eiausscheidung beim Großteil der Gruppe während der gesamten Weidesaison niedrig und es konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen Eiausscheidung und den Parametern der Körperkondition nachgewiesen werden. Es wurden jedoch signifikante Korrelationen (p<0,0001) zwischen dem Körpergewicht und dem BCS (r=0,548) und zwischen Körpergewicht und der Methode der Gewichtsbestimmung durch Messung des Brustumfanges (r=0,982) ermittelt.

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Kleinschmidt, Nina: Untersuchung zum Vorkommen von Anthelminthikaresistenzen bei erstsömmrigen Rindern in norddeutschen Milchviehbetrieben. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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