VIRALE DIARREE BIJ VARKENS: EEN ONDERSCHAT PROBLEEM
Tussen 2006 en 2013 werd de gemiddelde jaarlijkse productie van de Belgische varkenssector geraamd op 1.5 miljard euro, maar toch oogt de toekomst van de varkenssector niet rooskleurig. Onder andere virale diarree veroorzaakt door het rotavirus vormt een belangrijk gezondheidsprobleem bij jonge biggen in de kraamstal en biggenbatterij. Rotavirus infecties kunnen leiden tot een verminderde gewichtstoename, een verhoogde gevoeligheid aan bacteriële infecties en een toename van het antibioticaverbruik. Hierdoor verliest de Vlaamse economie jaarlijks mogelijk 1,8 miljoen euro. Een grootschalige studie, opgezet door het Laboratorium voor Virologie (UGent, Faculteit Diergeneeskunde) en het VLAIO, heeft tot doel de klinische en economische impact van dit virus op Vlaamse varkensbedrijven in kaart te brengen en mogelijke oplossingen te bieden aan de varkenshouder. Het controleren van rotavirus infecties zou een duurzaam alternatief kunnen worden voor het gebruik van antibiotica en zinkoxide in de sector.
Rotavirussen veroorzaken ernstige diarree bij mensen, zoogdieren en vogels. Bij varkens komen er vier groepen of soorten rotavirussen voor (A, B, C en H). Het virus wordt oraal opgenomen via besmette mest, waarna het vermeerdert in de darmcellen van de dunne darm en er diarree ontstaat. Geïnfecteerde biggen kunnen het virus tot twee weken lang uitscheiden via de mest.
Een hardnekkig virus?
Rotavirussen komen voor in iedere varkenspopulatie en op elk varkensbedrijf. Er zijn steeds meerdere factoren die een rol spelen bij het ontstaan van diarree, zoals de leeftijd van de big en de immuunstatus. Bovendien is het virus zeer moeilijk weg te krijgen tijdens de reiniging en ontsmetting van de stallen doordat niet alle producten in staat zijn om dit resistente virus te vernietigen.
Ontwikkelen biggen besmet met het virus altijd diarree?
Niet alle biggen die besmet zijn met het rotavirus ontwikkelen diarree. Het virus wordt evengoed teruggevonden bij biggen zonder diarree. Bovendien is het rotavirus niet altijd de hoofdreden voor het optreden van platte mest. Ook andere virussen, bacteriën en parasieten kunnen de oorzaak zijn van het diarreeprobleem.
Na de geboorte drinken biggen biest bij de zeug. Deze eerste melk bevat vele antistoffen die de biggen beschermen tegen allerhande algemene infecties. Gedurende de volledige zoogperiode blijft de zeug via haar melk antistoffen doorgeven aan haar biggen, wat zorgt voor een lokale bescherming ter hoogte van de darmen. Er wordt aangenomen dat gelten (vrouwelijke varkens die voor het eerst drachtig zijn) een minder goede bescherming doorgeven aan hun biggen via de melk, aangezien zij nog niet blootgesteld zijn aan alle rotavirussen die circuleren op het bedrijf.
Het probleem verder in kaart gebracht
Het Laboratorium voor Virologie van de UGent voerde in 2014 reeds een eerste kwantitatieve opvolging van groep A rotavirus uitscheiding uit bij biggen na het spenen. Hierbij werden er opeenvolgende infectiegolven waargenomen met genetisch verschillende stammen. Deze resultaten vormden de aanzet om te onderzoeken of deze tendens zich ook op andere varkensbedrijven voordoet en of er ook infectiegolven optreden bij zuigende biggen. Om dit mogelijk te maken werd er een landbouwtraject op poten gezet en gesubsidieerd door het Vlaams Agentschap voor Innoveren en Ondernemen, alsook door bedrijven uit de varkensindustrie.
Per deelnemend varkensbedrijf worden er tien biggen geselecteerd die gedurende de kraamstalperiode of batterijperiode (afhankelijk van de problematiek op het bedrijf) worden opgevolgd op vooraf bepaalde tijdstippen. Aan het begin en op het einde van de studie worden de biggen gewogen om de dagelijkse gewichts-toename te bepalen. Aan de hand hiervan wordt er gekeken of er een verband bestaat tussen de ernst van de rotavirus uitscheiding en het voorkomen van een (sub)klinische groeivertraging. Tijdens ieder staalnamemoment wordt er een rectale swab verzameld. Deze mest wordt in het Laboratorium voor Virologie onderzocht op de aanwezigheid van rotavirus A om het exacte aantal viruspartikels, dat oorspronkelijk aanwezig was in het meststaal, te bepalen. Stalen waarin men veel rotavirus partikels terugvindt, worden verder geanalyseerd om te kijken welke stammen er op het bedrijf aanwezig zijn. Dit zal toelaten om schadelijke stammen te identificeren. Aan de hand van al deze resultaten wordt samen met de veehouder en bedrijfsdierenarts gezocht naar een oplossing. Het verhinderen van rotavirus infecties op een bedrijf is in elk geval moeilijk. Een eerste piste die gevolgd wordt tijdens deze studie is het optimaliseren van de toegepaste reinigings- en desinfectiemethode op het bedrijf. Ook de werkzaamheid van plasmapoeders tegenover het virus zal verder onderzocht worden.
Onderzoek volop aan de gang
Tot nu toe werden er reeds drie kraamstallen en drie biggenbatterijen opgevolgd. Op basis van de resultaten in de kraamstallen blijkt er een tendens te zijn voor een betere groei, met een hoger speengewicht, wanneer de rotavirus circulatie onder controle is. Bij ernstige infecties met diarree wordt frequent groeivertraging gezien, maar het symptomenbeeld is variabel. Infecties bij zuigende biggen worden aan het einde van de kraamstalperiode gezien. Deze infecties geven aanleiding tot het optreden van infectiegolven in de biggenbatterij.
Op bedrijven waarbij gespeende biggen werden opgevolgd, zagen we opeenvolgende infectiegolven van rotavirus A die kunnen doorbreken na het wegvallen van de maternale immuniteit. De impact van het rotavirus op de groei varieerde tussen de bedrijven met een tendens voor een verminderde dagelijkse gewichtstoename bij ernstige infecties.
We zoeken nu verder naar de oorzaak van infecties bij zuigende biggen en streven ernaar deze te voorkomen. Dit heeft als doel de gespeende biggen zo lang mogelijk vrij te houden van het virus. Zo kan er geen darmschade optreden onmiddellijk na het spenen en kan het antibioticaverbruik afnemen. Meer informatie omtrent de studie kan teruggevonden worden op www.rota.ugent.be.
Andere bronvermeldingen
THEUNS, S., Mondelinge communicatie omtrent werkingsprincipe IPMA, 2015.
Artikels:
ARMSTRONG, W.D. & CLINE, T.R., Effects of various nutrient levels and environmental temperatures on the incidence of colibacillary diarrhea in pigs: intestinal fistulation and titration studies, Journal of Animal Science, 1977, 45, p.1042-1050.
CHANDLER-BOSTOCK, R., MELLITS, K.H., Efficacy of disinfectants against porcine rotavirus in the presence and absence of organic matter, Letters in Applied Microbiology, 2015, 61, p. 538-543.
CODDENS, A., et al., The age-dependant expression of the F18+ E. coli receptor on porcine gut epithelial cells is positively correlated with the presence of histo-blood group antigens, Veterinary Microbiology, 2007, 122, p. 332-341.
DESSELBERGER, U., Rotaviruses, Virus Research, 2014, 190, p. 75-96.
ESTES, M.K., et al., Rotavirus stability and inactivation, Journal of General Virology, 1979, 43, p. 403-409.
ESTES, M.K., COHEN, J., Rotavirus gene structure and function, Microbiological Reviews, 1989, 53, p. 410-449.
ESTROZI, L.F., et al., Location of the dsRNA-dependent polymerase, VP1, in rotavirus particles, Journal of Molecular Biology, 2013, 425, p. 124-132.
FAIRBROTHER, J.M., NADEAU, E. en GYLES C.L., Escherichia Coli in postweaning diarrhea in pigs: an update on bacterial types, pathogenesis and prevention strategies, Animal Health Research Reviews, 2005, 6, p. 17-39.
FRYDENDAHL, K., Prevalence of serogroups and virulence genes in Escherichia coli associated with postweaning diarrhoea and edema disease in pigs and a comparison of diagnostic approaches, Veterinary Microbiology, 2002, 85, p.169-182.
HOSHINO, Y., KAPIKIAN, A.Z., Rotavirus serotypes: classification and importance in epidemiology, immunity and vaccine development, Journal of Health, Population and Nutrition, 2000, 18, p.5-14.
LECCE, J.G., et al., Rotavirus and hemolytic enteropathogenic Escherichia coli in weanling diarrhea of pigs, Journal of Clinical Microbiology, 1982, 16, p. 715-723.
LI, Z., et al., Rotavirus architecture at subnanometer resolution, Journal of Virology, 2009, 83, p. 1754-1766.
MARTELLA, V., et al., Zoonotic aspects of rotaviruses, Veterinary Microbiology, 2010, 140, p. 246-255.
MARTHALER, D., et al., Rapid detection and high occurrence of porcine rotavirus A, B and C by RT-qPCR in diagnostic samples, Journal of Virological Methods, 2014, 209, p. 30-34.
MARTHALER, D., et al., Widespread rotavirus H in domesticated pigs, United States, Emerging Infectious Diseases, 2014, 20, p. 1195-1198.
MATTHIJNSSENS, J., et al., Create 3 new rotavirus species (rotavirus F, rotavirus G and rotavirus H) in the existing genus Rotavirus, ICTV, 2014, p.1-22.
MATTHIJNSSENS, J., et al., Full genome-based classification of rotaviruses reveals a common origin between Human Wa-like and Porcine rotavirus strains and Human DS-1-like and Bovine rotavirus strains, Journal of Virology, 2008, 82, p. 3204-3219.
MATTHIJNSSENS, J., et al., VP6-sequence-based cutoff values as a criterion for rotavirus species demarcation, Archives of Virology, 2012, 157, p. 1177-1182.
MCDONALD, E.W., et al., Increasing viscosity of the intestinal contents alters small intestinal structure and intestinal growth, and stimulates proliferation of enterotoxigenic Escherichia coli in newly-weaned pigs, British Journal of Nutrition, 2001, 86, p. 487-498.
MCDONALD, S.M., PATTON, J.T., Rotavirus VP2 core shell regions critical for viral polymerase activation, Journal of Virology, 2011, 85, p. 3095-3105.
MIHALOV-KOVACS, E., et al., Candidate new rotavirus species in sheltered dogs, Hungary, Emerging Infectious Diseases, 2015, 21, p. 660-663.
NESS, R.K., et al., The diagnosis of rotaviral infection, Farm Research, 1981, 38, p. 16-17.
PAPP, H., et al., Review of group A rotavirus strains reported in swine and cattle,Veterinary Microbiology, 2013, 165, p. 190-199.
PERIZ, J., et al., Rotavirus mRNAs are released by transcript-specific channels in the double-layered viral capsid, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110, p.12042-12047.
PESAVENTO, J.B., et al., Rotavirus proteins: structure and assembly, Current topics in microbiology and immunology, 2006, 309, p. 189-219.
RAMIG, R.F., Pathogenesis of intestinal and systemic rotavirus infection, Journal of Virology, 2004, 78, p. 10213-10220.
PIERCE, J.L., et al., Effects of spray-dried animal plasma and immunoglobulins on performance of early weaned pigs, American Society of Animal Science, 2005, 83, p. 2876-2885.
RUIZ, M.C., et al., Molecular biology of rotavirus entry and replication, The Scientific World Journal, 2009, 9, p.1476-1497.
SAIF, L.J., FERNANDEZ, F.M., Group A rotavirus veterinary vaccines, Journal of Infectious Diseases, 1996, 174, suppl.1 p. 98-106.
THEUNS, S., et al., Complete genome characterization of recent and ancient Belgian pig group A rotaviruses and assessment of their evolutionary relationship with human rotaviruses, Journal of Virology, 2014, 89, p.1043-1057.
THEUNS, S., et al., Presence and characterisation of pig group A and C rotaviruses in feces of Belgian diarrheic suckling piglets, Virus Research, 2016, 213, p. 172-183.
TRASK, S.D., et al., Structural insights into the coupling of virion assembly and rotavirus replication, Nature Reviews Microbiology, 2012, 10, p. 165-177.
VAN DIJK, A.J., et al., Growth performance of weanling pigs fed spray-dried animal plasma: a review, Livestock Production Science, 2001, 68, p. 263-274.
VENKATARAM PRASAD, B.V., et al., Three-dimensional structure of Rotavirus, Journal of Molecular Biology, 1988, 199, p. 269-275.
WARD, L.A., et al., Role of maternally derived circulating antibodies in protection of neonatal swine against porcine group A rotavirus, Journal of Infectious Diseases, 1996, 174, p. 276-282.
ZENG, C.Q-J., et al., The N terminus of rotavirus VP2 is necessary for encapsidation of VP1 and VP3, Journal of Virology, 1998, 72, p. 201-208.
ZHU, J., et al., Development of porcine rotavirus VP6 protein based ELISA for differentiation of this virus and other viruses, Virology Journal, 2013, 10, p. 1-8.
Boeken:
DE BACKER, P. (2010). Zakboek Varkens (1e uitgave). Brussel: SCS Boehringer Ingelheim Vetmedica b.v.
CHEVILLE, N.F. (2009), Ultrastructural Pathology: The Comparative Cellular Basis of Disease (2nd edition). New Jersey, USA: Wiley-Blackwell.
KAHN, C.M., LINE S. (2010), The Merck veterinary manual (10th edition), Whitehouse station, N.J., USA: Elsevier Health Sciences.
STRAW, B.E., ZIMMERMAN, J.J., D’ALLAIRE, S., TAYLOR, D.J. (2006), Diseases of Swine (9th edition). Iowa, USA: Blackwell Publishing.
Niet-gepubliceerde bronnen:
AMCRA vzw (2012). Het gebruik van zinkoxide (ZnO) bij gespeende biggen in België ter preventie van speendiarree [informatiebrochure]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde.
ANDRIES, K. (1998). Algemene Microbiologie – partim Immunologie [cursus]. Antwerpen: Universiteit Antwerpen.
ANDRIES, K. (1997). Algemene Microbiologie – partim Virologie [cursus]. Antwerpen: Universiteit Antwerpen.
BONCKAERT, C., (2015). Dierenwelzijnscel - Sampling pigs [informatiebundel]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde - Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
DE SMET, S., RELAES, K., VAN GANSBEKE, S., VAN DEN BOGAERT, T., VETTENBURG, N., ESKENS, J. (2014). Kennis van varkensvoeding als sleutel tot rendabel voederen [informatiebrochure]. Brussel: Departement Landbouw en Visserij.
FU, Z.H. (1988). Epidemiology of porcine rotaviral infections [doctoraatsthesis]. Palmerston North (Nieuw-Zeeland): Diergeneeskunde.
LIFE TECHNOLOGIES (2014). Real-time PCR handbook [handboek]. Merelbeke: Thermo Fisher Scientific Inc.
MATTHIJNSSENS, J., THEUNS, S. (2015). Minutes of the 7th Rotavirus Classification Working Group (RCWG) Meeting [verslag vergadering]. Goa, India – 12th International Double Stranded RNA Virus Symposium.
NAUWYNCK, H. (2012). Virale ziekten, prionziekten en zoönosen [cursus]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
THEUNS, S. (2014). Aanvraagtemplate LANDBOUW-trajecten [aanvraagtemplate]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
THEUNS, S. (2015). Porcine rotavirus infections in Belgian piglets and assessment of their evolutionary relationship with human rotaviruses [doctoraatsthesis]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
THEUNS, S. (2015). Protocol werkpakket 1: IPMA anti-rotavirus IgA en IgG [laboprotocol]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
THEUNS, S. (2015). Protocol werkpakket 1: Longitudinale veldstudie om het belang van rotavirus infecties bij jonge biggen in Vlaanderen te situeren [brochure]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
THEUNS, S. (2015). Protocol werkpakket 1: RT-qPCR analyse RVA en RVC [laboprotocol]. Gent: Faculteit Diergeneeskunde – Vakgroep Virologie, Parasitologie en Immunologie.
VANHEE, M. (2014). Diagnostische labotechnieken [cursus]. Roeselare: Vives Hogeschool.
Internet:
Bauwens Jan (2015), Dierenkliniek en laboratoria. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/di/nl/dierenkliniek-labos.
Bauwens Jan (2015), Faculteitsraad. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/di/nl/faculteit/raden/faculteitsraad.
Bauwens Jan (2011), Historiek. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/di/nl/faculteit/historiek/overzicht.htm.
Bauwens Jan (2014), Vakgroepen. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/di/nl/onderzoek/vakgroepen.
Directie bestuurszaken (2015), Over de Universiteit Gent. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/nl/univgent.
Directie bestuurszaken (2015), Campussen. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/nl/univgent/campussen.
Swannet Werner (2015), Opleidingen. Geraadpleegd op 23/09/2015 op http://www.ugent.be/di/nl/opleidingen.