UNIVERSITEIT GENT

FACULTEIT DIERGENEESKUNDE

Academiejaar 2013-2014

Pathogenese en preventie van speendiarree bij biggen

Door

Béate DE ROP

Promotoren: Dierenarts Ellen De Bruyne Literatuurstudie in het kader

Prof. dr. Freddy Haesebrouck van de masterproef

©2014 Béate De Rop

Universiteit Gent, haar werknemers of studenten bieden geen enkele garantie met betrekking tot de juistheid of volledigheid van de gegevens vervat in deze masterproef, noch dat de inhoud van deze masterproef geen inbreuk uitmaakt op of aanleiding kan geven tot inbreuken op de rechten van derden. Universiteit Gent, haar werknemers of studenten aanvaarden geen aansprakelijkheid of verantwoordelijkheid voor enig gebruik dat door iemand anders wordt gemaakt van de inhoud van de masterproef, noch voor enig vertrouwen dat wordt gesteld in een advies of informatie vervat in de masterproef.

UNIVERSITEIT GENT

FACULTEIT DIERGENEESKUNDE

Academiejaar 2013-2014

Pathogenese en preventie van speendiarree bij biggen

Door

Béate DE ROP

Promotoren: Dierenarts Ellen De Bruyne Literatuurstudie in het kader

Prof. dr. Freddy Haesebrouck van de masterproef

©2014 Béate De Rop

Voorwoord Deze literatuurstudie is een verplicht onderdeel van de opleiding diergeneeskunde. Het was dan ook moeilijk en spannend een onderwerp te kiezen uit een vastgelegde lijst waar zoveel anderen ook toegang toe hadden. Mijn voorkeur ging uit naar een onderwerp over varkens en ik ben dus ook zeer blij dat ik dit onderwerp toegewezen kreeg. Dat vakgebied interesseert me al langer, en die interesse is alleen maar gegroeid. De twijfel om optie varken te kiezen slaat dus weer toe. Eerst en vooral zou ik graag een woord van dank willen uitbrengen aan mijn promotor, dierenarts Ellen De Bruyne. Haar tijd, verbeteringen, goede raad en opbouwende kritiek hebben gezorgd voor een goede begeleiding tijdens het maken van mijn literatuurstudie. Ook bedank ik professor Haesebrouck voor het nalezen van mijn werk en voor het beschikbaar stellen van een onderwerp waarin ik me helemaal heb kunnen verdiepen. Anderzijds wil ik mijn vrienden bedanken voor de motiverende woorden en handige tips. Tenslotte bedank ik graag mijn zus en mijn ouders in het bijzonder. Zij hebben het mogelijk gemaakt dat ik deze opleiding kan volgen. Zij geloven in mij en blijven me steunen in alles wat ik doe. Daarom: bedankt voor alles!

Inhoudsopgave VOORWOORD SAMENVATTING ----------------------------------------------------------------------------------------- p. 1 INLEIDING ------------------------------------------------------------------------------------------------- p. 2 LITERATUURSTUDIE ----------------------------------------------------------------------------------- p. 3 Etiologie ---------------------------------------------------------------------------------------------------- p. 3 1. Infectieuze oorzaken ------------------------------------------------------------------------------- p. 3

1.1. Escherichia coli --------------------------------------------------------------------------- p. 3 1.2. Rotavirus ------------------------------------------------------------------------------------ p. 3

2. Niet-infectieuze oorzaken ------------------------------------------------------------------------- p. 4 2.1. Verlies van maternale immuniteit ----------------------------------------------------- p. 4 2.2. Voeding ------------------------------------------------------------------------------------- p. 4 2.3. Omgevingsfactoren ---------------------------------------------------------------------- p. 5

2.3.1. Hygiëne -------------------------------------------------------------------------------- p. 5 2.3.2. Koudestress -------------------------------------------------------------------------- p. 6

Pathogenese ---------------------------------------------------------------------------------------------- p. 6 1. Veranderingen in het GIS ------------------------------------------------------------------------- p. 6 2. Schade door ETEC --------------------------------------------------------------------------------- p. 7

2.1. Infectieroute -------------------------------------------------------------------------------- p. 7 2.2. Kolonisatie ---------------------------------------------------------------------------------- p. 8 2.3. Enterotoxinen ------------------------------------------------------------------------------ p. 9

Preventie ------------------------------------------------------------------------------------------------- p. 12 1. Antibioticum problematiek ----------------------------------------------------------------------- p. 12 2. Vaccinatie ------------------------------------------------------------------------------------------- p. 13 3. Selectie op resistente biggen ------------------------------------------------------------------- p. 15 4. Voedersamenstelling en supplementering -------------------------------------------------- p. 15

4.1. Gedroogd bloedplasma --------------------------------------------------------------- p. 15 4.2. Eidooier antistoffen --------------------------------------------------------------------- p. 16 4.3. Zinkoxide --------------------------------------------------------------------------------- p. 16 4.4. Eiwitten en koolhydraten -------------------------------------------------------------- p. 17 4.5. Organische zuren ----------------------------------------------------------------------- p. 18 4.6. Prebiotica --------------------------------------------------------------------------------- p. 18 4.7. Enzymen ---------------------------------------------------------------------------------- p. 19 4.8. Probiotica --------------------------------------------------------------------------------- p. 19

5. Speenleeftijd ---------------------------------------------------------------------------------------- p. 20 BESPREKING ------------------------------------------------------------------------------------------- p. 21 REFERENTIELIJST ------------------------------------------------------------------------------------ p. 24

Samenvatting Speendiarree is een belangrijke oorzaak van economische verliezen in de varkensindustrie. Bij het uitbreken van speendiarree kunnen tot 50% van de biggen sterven. Sinds het verbod van de EU op het gebruik van antibiotica als groeipromotor, vermengd in voeder, is het voorkomen van diarree en de uitval na het spenen sterk toegenomen. De etiologie van deze aandoening is zeer complex, daar verschillende factoren een rol spelen. Spenen induceert fysiologische, immunologische en microbiologische veranderingen ter hoogte van het spijsverteringsstelsel van biggen. Bovendien is dit een periode waarin veel veranderingen in de omgeving van de biggen plaatsvinden. Onder andere het verlies van maternale immuniteit, de omschakeling van vloeibaar naar vast voeder en de verandering in management leiden tot zeer veel stress gedurende de speenperiode. Dit alles zorgt ervoor dat biggen in deze periode heel vatbaar zijn voor het krijgen van diarree. De belangrijkste oorzaak van speendiarree, samen met de predisponerende factoren, is de enterotoxigene Escherichia coli-bacterie (ETEC). Deze is nagenoeg altijd aanwezig op een varkensbedrijf, waardoor de aandoening die deze bacterie veroorzaakt, universeel voorkomt. ETEC bezit meerdere virulentiefactoren waarvan de fimbriae en enterotoxines de voornaamste zijn. Met de fimbriae hecht de bacterie zich vast op de microvilli van de epitheelcellen in de dunne darm. Vervolgens kan ze daar de enterotoxines vrijstellen. Hierdoor ontstaat een verstoring in de waterhuishouding en elektrolytensecretie waardoor diarree wordt geïnduceerd.

Door het multifactoriële karakter van speendiarree, is het niet genoeg enkel de ETEC-bacteriën uit te schakelen maar zijn er meerdere preventiemiddelen nodig om de ontwikkeling van speendiarree tegen te gaan. Vaccins die de mucosale immuniteit stimuleren, kunnen oraal toegediend worden aan gespeende biggen. Er kan gestreefd worden naar een varkenspopulatie die resistent is tegen de aanhechting van ETEC. Maar ook een hele reeks supplementen kunnen aan het speenvoeder toegevoegd worden om de gezondheid van het gastro-intestinaal stelsel op peil te houden. Hiervoor kunnen antistoffen, eiwitten of organische zuren in het basisvoeder ingemengd worden. Pre- en probiotica, enzymen en vooral zinkoxide kunnen eveneens nuttig zijn in de bestrijding van speendiarree. Hoewel er reeds veel onderzoek gedaan werd naar allerlei verschillende preventiemethodes is van velen het werkingsmechanisme nog niet volledig gekend. Daarom is het noodzakelijk nog meer onderzoek te doen tot er een waterdichte oplossing gevonden wordt.

Inleiding Speendiarree wordt beschouwd als een multifactoriële en complexe aandoening die op varkensbedrijven grote economische verliezen veroorzaakt (Melin et al., 2004; Fairbrother et al., 2005). Biggen worden meestal op een leeftijd van 21 tot 28 dagen gespeend. Speendiarree treedt in de meeste gevallen op in de eerste twee weken na het spenen. In deze gevoelige periode worden de biggen blootgesteld aan een groot aantal stressfactoren zoals verlies van bescherming van de moeder via de melk, verandering in de samenstelling van voeder en het huisvesten van de biggen in een nieuwe omgeving en klimaat. Deze veranderingen beïnvloeden de functie van het gastro-intestinaal stelsel (GIS) waardoor de biggen vatbaarder worden voor infecties. De combinatie van de veranderingen in de omgeving met de aanwezigheid van pathogenen kan leiden tot groeiachterstand, verminderde voederopname en ziekte tot zelfs sterfte in de ergste gevallen (Campbell et al., 2013). Verschil in gevoeligheid voor de infectie en duur van de symptomen is echter afhankelijk van de gastheergebonden eigenschappen en de aanwezige stressfactoren (Wathes et al., 1989).

Speendiarree wordt zeer vaak geassocieerd met het voorkomen van E. coli, in het bijzonder enterotoxigene E. coli (ETEC) (Fairbrother et al., 2005). ETEC-bacteriën zijn in staat enterotoxines te produceren die de waterhuishouding en elektrolytensecretie ter hoogte van de dunne darm verstoren. Hierdoor zijn ze in staat speendiarree te induceren (Schierack et al., 2007). ETEC-bacteriën worden zowel bij gezonde als bij zieke dieren geïsoleerd, wat wil zeggen dat deze pathogenen niet altijd klinische symptomen veroorzaken. Er wordt dus verondersteld dat de kans op ziekte in aanwezigheid van ETEC zeer klein is, indien de biggen gehouden worden in een optimaal klimaat en ze niet aan andere stressfactoren worden blootgesteld. (Wathes et al., 1989). Het spenen en de veranderingen die ermee gepaard gaan, zijn dus belangrijke schakels in de hele keten van speendiarree (Nagy en Fekete et al., 1999).

Het doel van deze literatuurstudie is om een overzicht te geven van informatie die op dit moment beschikbaar is over de pathogenese van speendiarree. Hierbij zal in het bijzonder de nadruk liggen op de rol van ETEC in het ontstaan van deze aandoening. Verder worden verschillende preventieve maatregelen beschreven en bediscussieerd om deze economisch belangrijke aandoening te bestrijden.

Literatuurstudie

ETIOLOGIE

1. INFECTIEUZE OORZAKEN

1.1. ESCHERICHIA COLI Escherichia (E.) coli is een Gram-negatieve, facultatief anaërobe bacterie die behoort tot de familie van de Enterobacteriaceae. Commensale of niet-pathogene E. coli stammen vertegenwoordigen een belangrijk deel van de microflora van zowel de dunne darm (distaal jejunum) als de dikke darm (proximaal colon) en worden zowel vrij in het lumen als vastgehecht aan de darmmucosa aangetroffen (Schierack et al., 2007).

Er bestaan verschillende pathogene types E. coli die aanleiding kunnen geven tot speendiarree. Een eerste en belangrijkste vorm is de enterotoxigene E. coli (ETEC) die zijn pathogeniciteit te danken heeft aan zijn virulentiefactoren: F4 of F18 fimbriae en enterotoxines. Veel van deze pathogene stammen bezitten een hemolytische activiteit. Toch blijkt deze eigenschap een verwaarloosbare invloed te hebben op het veroorzaken van speendiarree (Kenworthy en Crabb, 1963; Frydendahl, 2002). Schierack et al. (2006) stelden vast dat hemolytische E. coli ook in gezonde zeugen en biggen kunnen voorkomen en hierbij slechts in enkele gevallen virulentiegenen aanwezig zijn. Het is echter wel mogelijk om op basis van deze hemolyse de pathogene E. coli bij gevallen van diarree op een eenvoudige manier op te sporen door de kiem te laten groeien op een bloed agar (Fairbrother et al., 2005; Kbac et al., 2006).

E. coli die F18 fimbriae vormen en het zogenaamde verotoxine 2e produceren, zijn de oorzaak van slingerziekte, een aandoening die ook rond het spenen voorkomt. Sommige van deze kiemen produceren bovendien enterotoxines. Ze kunnen aldus ook speendiarree veroorzaken (Fairbrother et al., 2005). De twee aandoeningen kunnen echter niet altijd apart van elkaar beschouwd worden aangezien een pathogene stam soms beide ziekten kan induceren (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Een ander type E. coli is de enteropathogene E. coli (EPEC) die in veel mindere mate diarree veroorzaakt en dus niet verder behandeld zal worden (Fairbrother et al., 2005).

1.2. ROTAVIRUS Zoals geweten, is speendiarree een multifactoriële aandoening. De aanwezigheid van een pathogene ETEC stam hoeft niet altijd diarree te veroorzaken, maar in aanwezigheid van verschillende stressfactoren of andere pathogenen die het gastro-intestinaal stelsel aantasten, wordt er mogelijks wel diarree ontwikkeld (Melin et al., 2004; Bertschinger en Fairbrother, 1999). Melin et al. (2004) deden onderzoek naar de aanwezigheid van het rotavirus samen met één of drie pathogene E. coli stammen en concludeerden het volgende. Tot maximaal zes dagen na het spenen, kon het rotavirus teruggevonden worden bij zowel gezonde controlebiggen als bij dieren die besmet werden met E. coli. Biggen die werden blootgesteld aan slechts één pathogene stam, kregen enkel diarree als er tegelijkertijd rotavirus aanwezig was.

De dieren die met drie verschillende pathogene ETEC stammen besmet werden, vertoonden in de meeste gevallen diarree, ook in afwezigheid van het rotavirus. Dit wil zeggen dat het rotavirus vooral een factor is in het ontwikkelen van speendiarree in aanwezigheid van E. coli, maar op zichzelf geen diarree veroorzaakt (Melin et al., 2004).

2. NIET-INFECTIEUZE OORZAKEN

2.1. VERLIES VAN MATERNALE IMMUNITEIT Het moment van spenen is cruciaal voor de jonge biggen en gebeurt meestal rond de leeftijd van 21 tot 28 dagen (Van Dijk et al., 2001a). Deze periode brengt grote veranderingen met zich mee. Zo valt de passieve maternale immuniteit weg, verandert het voeder en worden de biggen bij hun moeder weggehaald en gehergroepeerd in een nieuwe omgeving. Dit alles zorgt voor stress bij de biggen. Dit heeft een groot effect op het GIS en kan leiden tot groeiachterstand, verminderde voederopname, ziekte en zelfs sterfte in de erge gevallen (Campbell et al., 2013).

Tijdens het zogen zijn er specifieke antistoffen in de melk of colostrum aanwezig die het GIS beschermen tegen pathogene E. coli-bacteriën. In het begin van de lactatie zijn vooral immunoglobuline M (IgM) en immunoglobuline G (IgG) in de melk aanwezig. Naarmate de lactatie vordert, is er een sterke stijging van immunoglobuline A (IgA), die bescherming biedt tegen E. coli en aldus als belangrijkste antistof wordt beschouwd. Werd de moeder nooit eerder blootgesteld aan bepaalde pathogenen in de omgeving van de biggen, dan zullen er geen IgA’s tegen die kiemen geproduceerd worden, komen er uiteraard geen antistoffen in de melk terecht en worden de biggen dus niet beschermd. (Bertschinger en Fairbrother,1999). Op het moment dat de biggen gespeend worden, is de mucosale immuniteit van het GIS nog niet volledig ontwikkeld (Coffey en Cromwell, 2001). De opbouw ervan kan zelfs tot drie weken duren (Heo et al., 2013;,Coffey en Cromwell, 2001). Het verlies van de maternale immuniteit in combinatie met een onderontwikkeld immuunstelsel veroorzaakt een verhoogde vatbaarheid voor E. coli en dus ook voor het ontwikkelen van speendiarree (Heo et al., 2013).

2.2. VOEDING Door de plotse overschakeling van melk naar minder goed verteerbaar vast voedsel, ontstaat er in de eerste dagen na het spenen een daling in de voederopname (Campbell et al., 2013). De jonge biggen produceren nog niet voldoende enzymen voor de afbraak van dit nieuwe vaste voeder. Daar bovenop daalt de enzymactiviteit door de verminderde voederopname. Het is dus van belang een gepast speenvoeder samen te stellen om deze veranderingen op te vangen (Coffey en Cromwell, 2001). Volgens Deprez et al. (1987) zorgt de consumptie van nat voeder voor langere villi, in vergelijking met de lengte van de villi wanneer de biggen hetzelfde voeder in droge vorm aangeboden krijgen. Dit zou te wijten zijn aan het feit dat de dieren meer opnemen van het natte voeder, zodat ook de energie-opname verhoogt. Bijgevolg heeft droog voeder een negatieve invloed op de dagelijkse gewichtaanzet en worden de biggen ook vatbaarder voor ziektes (Deprez et al., 1987). Het belang van voldoende voederopname geldt echter niet voor de hele speenperiode (Laine et al., 2008). Een onderzoek in Finland uitgevoerd door Laine et al. (2008) heeft uitgewezen dat verminderde voederopname meteen na het spenen geen verhoogde kans geeft op speendiarree en zelfs een manier is van preventie (Whates et al., 1989; Laine et al., 2008).

Dit zou te maken hebben met de aanwezigheid van onschadelijke antigenen in het speenvoeder, waartegen de gespeende biggen kunnen reageren door middel van een immuunrespons ter hoogte van de mucosa en waardoor inflammatie ontstaat (Stoker et al 1987). Vooral wanneer soja gebruikt wordt als bron van eiwit, wordt er een voorbijgaande hevige overgevoeligheidsreactie opgemerkt (Mark en Engle, 1994). Maar in het algemeen geldt: als er minder voeder direct na het spenen wordt opgenomen, is de overgevoeligheidsreactie milder, en de diarree minder uitgesproken (Stoker et al., 1987; Whates et al., 1989; Mark en Engle, 1994). De hypersensitiviteit is dan wel voorbijgaand, maar de aanpassing aan het voeder vraagt tijd (Stoker et al., 1987; Mark en Engle, 1994; Campbell et al., 2013).

Naast de hoeveelheid voeder heeft ook het aantal voederbeurten een invloed op het ontstaan van speendiarree. Bij beperkte beschikbaarheid van voeder nemen de biggen mogelijks meer gecontamineerde mest op van de andere dieren, wat de kans op de ontwikkeling van diarree vergroot (Laine et al., 2008).

Tenslotte dienen te grote veranderingen ter hoogte van het GIS vermeden te worden. Dit kan door het gebruik van vezelrijk voeder met weinig nutriënten en eiwitten, en eveneens door een beperking op de voederopname bekomen worden. Op deze manier bestaat de kans dat de diarree minder voorkomt of in een mildere vorm (Wathes et al., 1989; Laine et al., 2008). Maar het grote nadeel dat hiermee geassocieerd wordt, is de verminderde groei van de biggen door de lage energetische waarde van het voeder. Dit soort voeder wordt dus best niet te lang gebruikt (Bertschinger et al., 1978).

2.3. OMGEVINGSFACTOREN

2.3.1. Hygiëne Op een bedrijf waar biggen gehouden worden, is hygiëne van belang voor hun gezondheid. Het kan beschouwd worden als een vorm van preventie tegen ziekten en stimuleert daardoor de prestatie van de dieren. Er zijn zaken waar steeds op gelet moet worden bij het managen van een varkensbedrijf, onafhankelijk van welke kiem men wil bestrijden. De verschillende bedrijven dienen bij voorkeur op voldoende afstand van elkaar gelegen te zijn, rekening houdend met de windrichting. Om te verhinderen dat nieuwe pathogenen het bedrijf binnenkomen, dienen de dieren bij aankoop een periode in quarantaine te verblijven. Bij de aanvoer van deze nieuwe dieren, moet er ook aandacht geschonken worden aan de hygiëne van de trucks zelf. Ze mogen geen pathogenen van andere bedrijven meeslepen en moeten dus gereinigd worden. Ook in het bedrijf zelf dienen voorzorgsmaatregelen getroffen te worden (Dewulf en Ledoux, 2006). De materialen in de stallen moeten goed reinigbaar zijn en een glad oppervlak hebben (Dritz, 2002). Het reinigen en desinfecteren, in die volgorde en met een goed desinfectans, zijn zeer belangrijke stappen om de infectiedruk te doen dalen. Leegstand is vaak niet genoeg om pathogenen af te doden (Dewulf en Ledoux, 2006).

Specifiek voor E. coli zal reinigen en desinfecteren van de biggenstallen de infectiedruk wel doen dalen, maar aangezien gezonde zeugen en zogende biggen de kiemen uitscheiden en kunnen verspreiden, is een goede hygiëne op zichzelf niet voldoende efficiënt om infectie te voorkomen. Bovendien kan ETEC tot zes maanden overleven in de mest waardoor ze zelfs fumigatie overleven (van Beers-Scheurs et al., 1992).

2.3.2. Koudestress Het onderzoek van Wathes et al. (1989) naar de link tussen koudestress en spenen, toonde aan dat biggen (oraal en via aërosol geïnfecteerd met E. coli) gehouden bij koude temperaturen van 15°C meer kans hebben op de ontwikkeling van speendiarree. Bovendien houdt de diarree langer aan en is hij erger dan bij hogere temperaturen. Ook plotse blootstelling aan een te koude omgeving of aanwezigheid van temperatuurschommelingen induceert stress, waardoor de dieren veel gevoeliger worden aan infecties. Tevens werd bij dalende temperatuur verminderde voederconversie en daardoor ook verminderde groei opgemerkt. Aangezien Miller et al. (1984) vermoedden dat de hypersensitiviteit voor voederantigenen mee een rol speelde in het verhaal van de koudestress, voederopname en speendiarree, gingen ze ervan uit dat de biggen ter compensatie tijdens de koudestress meer voedsel zouden opnemen (Miller et al., 1984; Wathes et al., 1989). Dit in tegenstelling tot de resultaten van Wathes et al. (1989) die geen verband konden leggen tussen temperatuur en voederopname. Wat wel bewezen werd, net zoals hierboven, is dat beperkt voederen in de initiële fase een goed preventiemiddel vormt tegen het ontstaan van speendiarree. Om dit te kunnen realiseren, dienen de biggen gehouden te worden bij een temperatuur van ongeveer 30°C, de thermoneutrale zone genoemd, om koudestress en verhoogde opname van voeder te vermijden. Minder dan de helft van de dieren gebruikt in de studie van Wathes et al. (1989) scheidden bij deze temperatuur E. coli uit, wat wil zeggen dat de aanwezigheid van de kiem bij een goede huisvesting niet met zekerheid ziekte veroorzaakt en het creëren van een juist klimaat van groot belang is (Wathes et al., 1989).

PATHOGENESE

1. VERANDERINGEN IN HET GIS Stressfactoren en voederveranderingen tijdens de speenperiode hebben een grote impact op het darmepitheel, beschouwd als een beschermde barrière. Zo verhoogt de permeabiliteit van het darmepitheel voor antigenen en schadelijke organismen. Er ontstaat villusatrofie, elongatie van de crypten en inflammatie, waardoor de absorptiecapaciteit, secretie van elektrolyten en enzymatische activiteit beïnvloed worden (Campbell et al., 2013). De ontstekingsreactie is volgens Pié et al. (2004) te wijten aan de verhoogde productie van pro-inflammatoire cytokines. De villusatrofie en het verdiepen van de crypten worden beïnvloed door de aanwezige microflora en andere factoren, zoals verandering van voeder en de periode van anorexie gevolgd door heropname van voeder (Van Dijk et al., 2001a; Pié et al., 2004). Vermoedelijk is er verhoogd celverlies of versnelde vernieuwing van cellen ter hoogte van de villi waardoor deze verkleinen. Villi hebben een oppervlaktevergrotend effect en zorgen normaal voor de absorptie en vertering van stoffen aanwezig in het lumen van de darm (Heo et al., 2013).

Door de sterk verhoogde turn-over van enterocyten zijn de nieuwe, immature cellen niet in staat volledig uit te rijpen. Hierdoor wordt de vertering van nutriënten en absorptie van water negatief beïnvloed. Door het geheel van veranderingen in secretie, absorptie en vertering kan osmotische diarree ontstaan. Hier bovenop worden de enterocyten gevoeliger voor toxines, waardoor de biggen op deze manier sneller speendiarree zullen krijgen (Van Dijk et al., 2001a).

Spenen verstoort niet alleen de functie van de dunne darm, maar induceert ook veranderingen ter hoogte van de maag en de dikke darm. De pH in de maag wordt in normale omstandigheden laag gehouden door secretie van HCl. Een optimale (lage) pH van drie is nodig voor de vertering van eiwitten en is eveneens voordelig bij aanwezigheid van E. coli aangezien deze hierdoor worden afgedood. Zo geraken pathogenen nagenoeg niet tot in de dunne darm (Yen, 2000, Heo et al., 2013). Door het spenen verhoogt de maag-pH, waarschijnlijk door de verminderde secretie van HCl, waardoor het afdodend effect verdwijnt, en de overleving van E. coli-bacteriën mogelijk wordt (Efird et al., 1982). De omstandigheden voor E. coli worden nog beter wanneer in de speenperiode de maaglediging vertraagt. Hierdoor ontstaat stase van de inhoud met het gevolg dat pathogenen de kans krijgen om vast te hechten en te prolifereren (Snoeck et al., 2004; Heo et al., 2013).

De dikke darm zorgt voor absorptie van vocht en elektrolyten. Door het speenproces slinkt ook hier het aantal crypten waardoor de absorptiecapaciteit daalt (Heo et al., 2013). Zolang de dikke darm de vochtretentie in het lumen van de dunne darm kan bijhouden, is er geen sprake van diarree. Het is pas als ook de capaciteit van de dikke darmen wordt overschreden, dat speendiarree klinisch zichtbaar wordt (Hopwood en Hampson, 2003; Heo et al., 2013). Om deze stelling met zekerheid te kunnen bevestigen, zouden er nog meer onderzoeken moeten uitgevoerd worden (Heo et al., 2013).

2. SCHADE DOOR ETEC Speendiarree wordt nagenoeg altijd geassocieerd met de aanwezigheid van enterotoxigene E. coli welke koloniseren in de dunne darm. De predisponerende factoren die hierboven werden beschreven, vergemakkelijken de infectie (Wathes et al., 1989).

2.1. INFECTIEROUTE Vanaf de geboorte worden biggen besmet met kiemen aanwezig in hun omgeving, waaronder verschillende E. coli stammen. Deze worden uitgescheiden door de zeugen of zijn reeds in de stal aanwezig bij intensieve varkenshouderij. Ook via materialen, voeder en andere dieren kunnen de pathogenen overgedragen worden (Bertschinger en Fairbrother, 1999). In dit laatste geval gebeurt de transmissie zowel via direct contact en orale opname van pathogenen aanwezig in de feces, als via aërosol. Het is nog niet helemaal geweten hoe de ingeademde kiemen vanuit de luchtwegen in het GIS terecht komen, maar er is een vermoeden dat dit gebeurt door mucociliaire klaring. Mucociliaire klaring is een proces waarbij mucus in de bovenste luchtwegen verplaatst wordt onder invloed van de trilharen en zo onder andere in het spijsverteringsstelsel kan terecht komen (Wathes et al., 1989).

Onafhankelijk van de wijze van transmissie, kan E. coli reeds aanwezig zijn tijdens het zogen maar nog geen effect hebben op de gezondheid van het dier. Het is mogelijk dat pas wanneer de dieren gespeend worden en hun immuniteit daalt, de infectie aanslaat (Wathes et al., 1989). De pathogene E. coli-bacteriën moeten in voldoende mate worden opgenomen en prolifereren tot een grootteorde van 10^9 CFU (colony-forming unit) per gram vooraleer ze ziekte kunnen veroorzaken (Fairbrother et al., 2005).

2.2 KOLONISATIE

Alvorens de ETEC-bacteriën kunnen koloniseren, moeten ze vasthechten aan receptoren aanwezig ter hoogte van de microvilli op het dunne darmepitheel. Hiervoor beschikken deze pathogenen over bepaalde virulentiefactoren, namelijk fimbriae, ook pili, adhesines of adhesieve oppervlakte antigenen genoemd (Francis, 2002; Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Ze geven ETEC de mogelijkheid om te binden aan het epitheel of de mucus van de dunne darm waar ze kunnen koloniseren, maar nog geen schade veroorzaken (figuur 1) (Francis, 2002; Nagy en Fekete, 2005). Deze fimbriae zijn receptor-specifiek (Bertschinger en Fairbrother, 1999).

De meest voorkomende fimbriae bij varkens zijn F18 en vooral F4 (Francis, 2002; Nagy en Fekete, 1999). F5(K99), F6(987P) en F41 kunnen eveneens aanwezig zijn, vaak in combinaties, maar worden beduidend minder gedetecteerd (Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Pathogene E. coli-bacteriën geassocieerd met speendiarree, bezitten voornamelijk F4 en F18 fimbriae. Bij neonatale diarree worden voornamelijk F4 en F6 fimbriae aangetroffen (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De F4-fimbriae kunnen opgedeeld worden in varianten ab, ac, en ad waarvan de variant F4ac het meest voorkomt. F4 receptoren zijn al actief vanaf de geboorte en worden continu tot expressie gebracht. De F18 receptoren worden pas vanaf een leeftijd van drie of vier weken gedetecteerd. Aangezien biggen rond deze leeftijd gespeend worden, spelen F18-fimbriae enkel een rol in het ontstaan van speendiarree, en zijn dus niet van belang voor de ontwikkeling van neonatale diarree. De F18-fimbriae hebben twee varianten: ac die voornamelijk bij speendiarree voorkomt en ab die voornamelijk oedeemziekte veroorzaakt (Bertschinger en Fairbrother, 1999).

De fimbriae hebben enkel effect als de gastheer genen bezit die expressie van de juiste receptoren mogelijk maken (Fairbrother et al., 2005; Nagy en Fekete, 2005). Als deze genen afwezig zijn in de biggen, vormen ze geen receptoren en zijn ze dus resistent tegen ETEC (Zhang et al., 2006). Doordat het aantal en soort receptoren fluctueert afhankelijk van de leeftijd van de biggen, is de gevoeligheid voor ETEC leeftijdsafhankelijk. Zo daalt het aantal receptoren voor F5 bij het ouder worden en komen er vrije receptoren voor F6 in het lumen terecht wat in beide gevallen uiteindelijk zorgt voor een verminderde vatbaarheid. Receptoren voor F18 die nog niet aanwezig zijn bij pasgeboren biggen, komen bij het ouder worden net wel tot uiting waardoor het spenen een extra gevoelige periode wordt (Nagy en Fekete, 2005).

Figuur 1: Adhesie van bacteriën(b) aan het epitheel(a) van de dunne darm 6 dagen na inoculatie van een gespeend big met E. coli O139:K12:H1 (naar Bertschinger en Fairbrother, 1999). Ten slotte zijn E. coli-bacteriën die geen fimbriae bezitten, maar wel op een andere manier kunnen vasthechten, eveneens in staat diarree te veroorzaken (Madec et al., 2000). Er bestaan echter eiwitten en polysacchariden die deze functie kunnen overnemen (van Beers-Scheurs et al., 1992). Toch induceren volgens Madec et al. (2000) de adhesieve types meer diarree.

2.3 ENTEROTOXINES Na adhesie en kolonisatie, zet ETEC zijn enterotoxines vrij in het lumen van de dunne darm (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Hitte stabiele (ST) en hitte labiele (LT) enterotoxines zijn eiwitten die door ETEC geproduceerd worden. (Nagy en Fekete, 2005). Door het verstoren van de waterabsorptie en de normale ionenproductie en secretie ter hoogte van de dunne darm, spelen ze een belangrijke rol in het ontstaan van speendiarree (Nagy en Fekete, 2005; Kbac et al., 2006; Zhang et al., 2006). Zolang er geen enterotoxines geproduceerd worden, zal er geen speendiarree ontwikkelen, ook al heeft de E. coli stam een hemolytische activiteit en is de essentiële binding door fimbriae wel aanwezig (Schierack et al, 2006).

De LT enterotoxines worden vrijgegeven door ETEC-bacteriën en binden vervolgens aan receptoren aanwezig op de epitheelcellen van de dunne darm. Deze enterotoxines bezitten een A subunit en meerdere B subunits. Op basis van een verschil in de B subunit, kunnen twee serotypes van elkaar onderscheiden worden, namelijk LTI en LTII (Nagy en Fekete, 2005). Volgens Zhang et al. (2006) zijn beide vormen in staat diarree bij dieren te induceren. Deze vaststelling komt niet overeen met wat Holmes et al. (1986) beweerden, namelijk dat het LTII enterotoxine geen actief toxine is en dus ook geen ziekte kan veroorzaken.

Omdat LT enterotoxines via receptoren vasthechten aan de epitheelcellen, zouden ze evengoed als een soort adhesine beschouwd kunnen worden (Nagy en Fekete., 2005; Zhang et al., 2006). Met het oog hierop, onderzochten Berberov et al. (2004) de verschillen tussen LT+ en LT- ETEC stammen door gnotobiotische biggen experimenteel te infecteren. De resultaten toonden aan dat ETEC in de aanwezigheid van LT een meer virulent en pathogeen karakter vertoonde (Berberov et al., 2004).

LT is het toxine dat in de meeste gevallen van ernstige diarree door E. coli geproduceerd wordt (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De productie gebeurt in het cytoplasma van de bacterie, waarna de LT-enterotoxine tot de oppervlakte wordt gebracht en via vesikels wordt vrijgezet (Fairbrother et al., 2005). Hierna bindt het toxine voornamelijk aan de GM1 (monosialotetrahexosylganglioside) receptoren op het dunne darmepitheel (Bertschinger en Fairbrother, 1999; Fairbrother et al., 2005). Vervolgens dringt het enterotoxine via receptor-gemedieerde endocytose de enterocyten binnen. Een deel van de A-subunit komt hierbij in het cytosol terecht, waarop uiteindelijk adenylaat cyclase geactiveerd wordt (Fairbrother et al., 2005). Dit drijft de productie van cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP) op, waardoor de secretie van chloride (Cl-), natrium (Na+), waterstofcarbonaat (HCO3-) en water verhoogt (figuur 2). Hierdoor daalt de vochtabsorptie in de darm (Bertschinger en Fairbrother, 1999).

ST enterotoxines zijn kleine peptiden die slechts een geringe immuunrespons induceren (Bertschinger en Fairbrother, 1999). Ze kunnen ingedeeld worden in STa, STb en enteroaggregatieve E. coli hitte-stabiele enterotoxine I (EAST1) (Fairbrother et al., 2005).

STa is een peptide, gecodeerd door het estA gen, dat resistentie vertoont tegen koken gedurende 15 minuten, zuren en afbraak door proteasen. Dit toxine wordt frequent gedetecteerd als enige toxine bij neonatale diarree en vaak in combinatie met F5. Dit in tegenstelling tot speendiarree waar meestal een combinatie van meerdere toxines wordt aangetroffen (Fairbrother et al., 2005). De werking van STa begint met de aanhechting op de guanylyl cyclase C receptor. Dit activeert guanylaat cyclase waardoor de vorming van cyclisch guanosine monofosfaat (cGMP) verhoogt (Figuur 2). Dit legt het Na+/Cl- co-transport systeem stil, zodat zowel water als elektrolyten niet meer geabsorbeerd kunnen worden (Bertschinger en Fairbrother, 1999).

STb dat wel kan worden afgebroken door proteolytische enzymes, wordt enkel teruggevonden bij ETEC en heeft een belangrijk aandeel in de oorzaak van speendiarree bij biggen (Nagy en Fekete, 2005; Zhang et al., 2006). STb zorgt voor een verhoogde secretie van vocht. In tegenstelling tot de andere toxines, zijn cyclische nucleotiden hiervoor niet noodzakelijk, maar wordt het mechanisme geregeld door prostaglandine E2 (Figuur 2). De werking hiervan is nog niet helemaal gekend maar er is wel geweten dat de aanwezigheid van het STb enterotoxine diarree induceert (Bertschinger en Fairbrother, 1999). De meest voorkomende combinatie van enterotoxines is LT en STb en dit in de aanwezigheid van F4 of F18 (Fairbrother et al., 2005; Zhang et al., 2006). De combinatie van STa en STb wordt meestal geproduceerd door een ETEC met F18 fimbriae (Fairbrother et al., 2005).

Figuur 2: De werkingsmechanismen van de enterotoxinen van ETEC bij boerderijdieren vereenvoudigd weergegeven. LT hecht vast op voornamelijk GM1 receptoren waarna door endocytose een deel van de A-subunit in het cytosol terecht komt. Dit activeert adenylaatcyclase waardoor cAMP gevormd wordt en vervolgens de secretie van elektrolyten verhoogt. STa bindt vooral op cyclase C receptoren waarna guanylaatcyclase geactiveerd wordt en cGMP ontstaat. Dit zorgt ervoor dat water en elektrolyten niet meer geabsorbeerd worden. Het mechanisme van STb wordt geregeld door PGE2 en zorgt voor een verhoogde vochtsecretie. (Nagy en Fekete, 1999). Hoewel er nog onzekerheid is over de pathogeniciteit van het hitte stabiele enterotoxine EAST1, wordt het vaak teruggevonden bij verschillende E. coli stammen, waaronder ETEC. Het astA gen dat hiervoor codeert en dat oorspronkelijk werd gevonden bij enteroaggregatieve E. coli, is zowel gedetecteerd bij pathogene als niet-pathogene ETEC. Wanneer EAST1 het enige geproduceerde toxine is, veroorzaakt dit geen diarree (Zhang et al., 2006). Klinische symptomen treden meestal op wanneer het EAST1-toxine in combinatie met het LT-toxine, STb-toxine en F4 fimbriae voorkomt. Maar pathogenen met F18 fimbriae en EAST1 samen met STb en LT werden ook gedetecteerd (Fairbrother et al., 2005; Frydendahl, 2002).

Onafhankelijk van welk type enterotoxine in de epitheelcellen terecht komt, is het effect hetzelfde. Door verstoring van de enterocytenactiviteit, welke onomkeerbaar is bij de aanwezigheid van LT en omkeerbaar blijft door de actie van STa (het mechanisme van STb is nog niet volledig gekend), komen er meer elektrolyten en water in het lumen van de dunne darm terecht, meer dan wat de dikke darm kan recupereren (Nagy en Fekete, 1999; Heo et al., 2013). Dit kan resulteren in diarree, dehydratatie, metabole acidose, verminderde voederopname met al zijn gevolgen en uiteindelijk sterfte in het ergste geval (Bertschinger en Fairbrother, 1999; Nagy en Fekete, 1999; Heo et al., 2005).

PREVENTIE

1. ANTIBIOTICUM PROBLEMATIEK Door het profylactisch gebruik van antibiotica is de resistentie problematiek de laatste decennia sterk toegenomen. De behandeling met antibiotica (AB) is overal toegelaten, maar het gebruikt van AB als groeipromotor, ingemengd in voeder, is in de Europese Unie (EU) sinds januari 2006 verboden. Vroeger werden deze middelen bijna standaard ingezet om ziekten zoals speendiarree te voorkomen en om de groei van de biggen te stimuleren (Heo et al., 2013). Door dit verbod van de EU stelde men een stijging van het aantal dieren met speendiarree vast. Hierdoor volgde een stijging van therapeutisch gebruik van antibiotica (Fairbrother et al., 2005). Om het aantal ziektegevallen en het gebruik van antibiotica te reduceren, en om de gezondheid van de mens te beschermen is er nood aan nieuwe preventiemiddelen. Door het multifactoriële karakter van speendiarree is een combinatie van verschillende preventiemethodes aangewezen (Fairbrother et al., 2005; Heo et al., 2013).

Figuur 3: Weergave van het gebruik van verschillende antibacteriële middelen (ABM) en de verhoudingen ten opzichte van elkaar (AMCRA, 2012).

Figuur 4: Gebruik van ABM ter behandeling van speendiarree vergeleken met het totale gebruik AB gebruik in een varkensleven (AMCRA, 2012)

Volgens het onderzoek van Callens et al. (2012) naar het gebruik van antibiotica op 50 varkensbedrijven, bleek 55% van de aangewende antibiotica op een bedrijf ingezet te worden voor de behandeling van speendiarree (figuur 3). Het meest gebruikte antibioticum ter behandeling en preventie van speendiarree is colistine (figuur 4). Dit antibioticum is de laatste jaren erg in trek in de humane geneeskunde, als een soort laatste middel tegen multiresistente Pseudomonas aeruginosa en Acinetobacter en tegen carbapenemase-producerende Enterobacteriaceae. Hierdoor ontstaat er bezorgdheid over de mogelijke verspreiding van resistente stammen van het varken naar de mens (AMCRA vzw, 2012). Een studie van Boyen et al. (2010) toonde aan dat er reeds verworven resistentie aanwezig is bij 10% van de E. coli stammen bij varkens. Deze resultaten werden bekomen door analyse van 177 E. coli stammen, geïsoleerd uit klinisch zieke biggen. Ondanks de ongerustheid omtrent het antibioticumgebruik, zijn er echter nog geen aanwijzingen voor het gevaar voor de volksgezondheid (Fairbrother et al., 2005; Heo et al., 2013).

2. VACCINATIE

Vóór het spenen verkrijgen biggen hun immuniteit via de opname van colostrum en melk. Na het wegvallen van deze passieve immuniteit is het van groot belang dat er een vaccin kan gebruikt worden ter preventie van speendiarree. Aangezien infectie met ETEC geen systemische ziekte veroorzaakt, niet invasief is en lokaal ter hoogte van de dunne darm plaatsvindt, is er een vaccin nodig dat actieve mucosale immuniteit opwekt (Melkebeek et al., 2013). De mucosale immuunrespons zal door middel van antistoffen adhesie en kolonisatie van ETEC, voornamelijk deze met F4 en F18 fimbriae, moeten verhinderen (Fairbrother et al., 2005). Deze antistoffen zijn vooral IgM en IgA die actief zijn ter hoogte van de mucosa. (Van de Broeck et al., 1999). Een andere manier om ETEC onschadelijk te maken is door neutralisatie van de enterotoxines, wat eveneens gebeurt door antistoffen. Om de productie van de antistoffen tegen enterotoxines te stimuleren, zou er een niet-toxische vorm van LT- en niet immunogeen STa-enterotoxinen toegevoegd kunnen worden aan het vaccin (Ofek et al., 1990; Haesebrouck et al., 2004).

De vaccins die reeds op de markt zijn en tegenwoordig vaak aangewend worden, zijn voor de zeugen bestemd en worden parenteraal toegediend. Ze bezitten meestal geïnactiveerde ETEC-bacteriën of gezuiverde fimbriale antigenen. Doordat ze voornamelijk zorgen voor een verhoogde IgG antistoffentiter in het colostrum, zijn ze vooral actief tegen neonatale diarree. Om een bescherming tegen speendiarree te bekomen, is een goede systemische immuniteit alleen echter niet voldoende. Dus de vaccins ontwikkeld tegen neonatale diarree waarmee zeugen worden geïmmuniseerd, kunnen om deze reden niet gebruikt worden (Van de Broeck et al., 1999).

Bij biggen jonger dan vier weken nemen de IgM-secreterende cellen ter hoogte van de mucosa de overhand. Later wordt een verschuiving naar IgA antistoffen opgemerkt (Bianchi et al., 1999). Orale vaccinatie bij deze zogende biggen heeft slechts effect wanneer het maximaal één week voor de gevoelige periode wordt toegediend (Fairbrother et al., 2005). De kans bestaat echter dat wanneer F4 antistoffen die in de melk aanwezig zijn, deze de F4 antigenen in het vaccin inactiveren zodat ze geen immuunrespons meer kunnen uitlokken (Snoeck et al., 2003).

Volgens een studie van Van den Broeck et al. (1999a) zijn F4 antigenen in staat om een mucosale immuunrespons op te wekken zonder toevoeging van adjuvantia. Na orale toediening van deze antigenen bij 15 weken oude biggen, worden F4-specifieke IgA, IgG maar vooral IgM geproduceerd in de mesenteriale lymfeknopen, Peyerse platen, lamina propria van de dunne darm en het bloed (Van den Broeck et al., 1999a). Orale vaccinatie met F4 fimbriae vormt aldus een bescherming tegen F4+ E. coli-bacteriën (Van den Broeck et al., 2002). Het is echter wel vereist dat de biggen F4 receptoren bezitten om de productie van specifieke antistoffen te induceren. De vaccinatie heeft dus geen effect bij receptornegatieve dieren (Van den Broeck et al., 1999b). In hetzelfde onderzoek werden ook de effecten van intramusculaire (IM) toediening van F4 fimbriae nagegaan. De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat orale immunisatie een betere mucosale immuunrespons teweeg brengt in vergelijking met parenterale toediening van F4 fimbriae (Van den Broeck et al., 1999a). Wanneer biggen toch IM gevaccineerd worden met F4 antigenen gesupplementeerd met 1a,25(OH)2D3 of cytidine-fosfaat-guanosine-oligodeoxynucleotides (een adjuvans), werd een betere mucosale immuunrespons waargenomen. De combinatie van F4 antigenen met een adjuvans in een vaccin dat IM wordt toegediend, leidt aldus tot een verminderde uitscheiding van F4+ ETEC na infectie, in vergelijking met IM vaccinatie die enkel F4 fimbriae bevatten (Van der stede et al. 2002; Haesebrouck et al., 2004).

Fimbriale antigenen, zoals ze hierboven gebruikt worden in vaccins tegen F4+ ETEC, kunnen ter bescherming tegen F18+ ETEC echter niet ingezet worden (Verdonck et al., 2007). De resultaten van Verdonck et al. (2002) bevestigden dat vaccinaties met F18 fimbriae de infectie niet konden tegenhouden. Tiels et al. (2008) bestudeerden het resultaat van orale vaccinatie met het F18-fimbriae FedF en concludeerden dat enkel de combinatie van deze fimbriae met F4-fimbriae een significante vermindering van F18+ ETEC uitscheiding in de mest gaf. Verder onderzoek naar een vaccin dat volledige bescherming biedt, is dus noodzakelijk (Tiels et al., 2008).

Naast subunit vaccins, bestaan er ook vaccins die levend verzwakte E. coli- of levend niet-virulent wildtype E. coli-bacteriën bevatten. Door adhesie aan de enterocyten wekken ze een immuunrespons op. Er worden lokaal IgA antistoffen gesecreteerd waardoor kolonisatie van pathogene E. coli wordt verhinderd (Melkebeek et al. 2013). Recent werd in Canada Coliprotec op de markt gebracht. Dit is een levend vaccin met een niet-virulente E. coli-stam dat bescherming biedt tegen F4+ ETEC. Adhesie van E.coli-bacteriën wordt tegengegaan en bijgevolg ook de ontwikkeling van speendiarree. De bescherming is echter niet volledig. Voornamelijk de duur en de mate waarin de diarree voorkomt worden gereduceerd. Er wordt best gewacht met vaccineren tot de biggen minimum 17 dagen oud zijn en gezond zijn. Vanaf dat moment kan het vaccin toegevoegd worden aan het drinkwater. Omdat er pas gevaccineerd wordt op het moment van spenen en er reeds diarree kan ontstaan na 3 tot 10 dagen vanaf het spenen, is het aangewezen het immuunsysteem van zogende biggen te primen vooraleer Coliprotec wordt gebruikt. Maar dit is niet altijd evident omwille van de antistoffen aanwezig in de melk die de werking van het primer-vaccin kunnen afremmen. In 2011 werd het vaccin gelanceerd in Brazilië, in 2012 ook in Mexico en de VS, en sinds dit jaar is het te verkrijgen in Europa (Melkebeek et al., 2013; Prevtec microbia, 2008).

Het is dus duidelijk dat actieve immunotherapie moet leiden tot een goede mucosale immuunrespons om speendiarree te voorkomen. Bij vaccineren moet men echter rekening houden met enkele complicerende factoren. Zo is het immuunsysteem op het moment van spenen nog niet volledig ontwikkeld, waardoor de immuniteit ook niet optimaal is. Wanneer jonge dieren al ziek zijn op het moment van vaccinatie, zal de immuniteitsopbouw te lang duren om andere infecties tegen te houden. (Fairbrother et al., 2005). Bovendien is de meest gebruikelijke toedieningsweg via het drinkwater. Door het spenen en hieraan gekoppeld de veranderingen in het GIS, wijzigt de maag pH en ontstaat er stase van de maaginhoud. Hierdoor wordt het vaccin mogelijks sneller afgebroken (Snoeck et al. 2004). Een vaccin dient dus bestendig te zijn tegen verschillende milieus. Door ze bijvoorbeeld te coaten en ze zo te beschermen tegen de veranderde condities, kan hun werking geoptimaliseerd worden (Huyghebaert 2005). Deze toepassing staat echter nog niet helemaal op punt (Fairbrother et al., 2005). Verder onderzoek is dan ook nodig om een vaccin te verkrijgen dat voldoende bescherming biedt tegen alle ETEC-bacteriën.

3. SELECTIE OP RESISTENTE BIGGEN Het doel van de selectie op resistentie tegen ETEC in een varkenspopulatie, is kweken van dieren die niet gevoelig zijn voor de F4 of F18 fimbriae. Of met andere woorden dieren die resistentiegenen bezitten voor F4 en F18. Alvorens dit kan gebeuren, moet de mogelijkheid er zijn om gemakkelijk deze resistente dieren te identificeren (Fairbrother et al., 2005). Door het receptorgen voor de F18 fimbriae op te sporen met een specifieke test, kan worden aangetoond of het dier gevoelig is voor infectie met F18+ E. coli (Frydendahl et al., 2003; Fairbrother et al., 2005). Voor F4 is dit moeilijker. De receptoren voor de varianten F4ac en F4ab werden door Jorgensen et al. (2003) teruggevonden op chromosoom 13 op twee mogelijke kandidaat regio’s dus kan er zo gezocht worden naar de genen die verantwoordelijk zijn voor resistentie tegen F4 (Van den Broeck et al., 1999a; Fairbrother et al., 2005). Het grote nadeel dat verbonden is aan het kweken van dieren die geen receptor voor F4 bezitten en dus resistent zijn voor de infectie met F4+ E. coli, is dat deze dieren eveneens geen antistoffen tegen deze pathogenen zullen produceren. Dit geeft problemen wanneer hun biggen wel gevoelig zijn en met F4+ E. coli geïnfecteerd worden (Fairbrother et al., 2005).

4. VOEDERSAMENSTELLING EN SUPPLEMENTATIE

4.1. GEDROOGD BLOEDPLASMA Het bloed gebruikt voor het maken van bloedplasma gedroogd met een spraytechniek (SDPP, spray-dried porcine blood plasma), is afkomstig van varkens geslacht in het slachthuis (Coffey en Cromwell, 2001). Bij het ontbloeden wordt het bloed opgevangen, verder bewerkt door onder andere centrifugatie en een proces van drogen, zodat er uiteindelijk poeder overblijft dat men ‘spray-dried’ of gedroogd bloedplasma noemt. Deze geslachte dieren kunnen wel of niet gevaccineerd geweest zijn, maar het principe steunt op de aanwezigheid van antistoffen tegen ETEC in hun bloed (Fairbrother et al., 2005). Dit poeder bevat allerlei eiwitten, waaronder de immunoglobulines en specifieker IgG in dit geval de belangrijkste zijn (Coffey en Cromwell, 2001).

De antistoffen blijken werkzaam te zijn tegen ETEC en een stimulerend effect te hebben op het ontwikkelen van een immuunrespons (Coffey en Cromwell, 2001; Heo et al., 2013). Zolang SDPP wordt opgenomen, zal de inflammatie, geïnduceerd door E.coli-bacteriën, afgeremd worden. Zo worden de biggen minder gevoelig voor infecties met voornamelijk F4+ ETEC (Fairbrother et al., 2005).

Volgens Van Dijk et al. (2001b) kan er verondersteld worden dat de darm door een direct effect van de antistoffen in het bloedplasma beschermd wordt tegen het aanhechten van pathogenen. Dit zal dus ook het ontwikkelen van ziekten verhinderen. Maar de juiste werking van de mechanismen is nog niet geweten. Hiervoor moet nog meer onderzoek naar gedaan worden in vivo (Van Dijk et al, 2001b). Dat SDPP de voederopname verhoogt door zijn smakelijkheid en de groei stimuleert, is wel bewezen (Coffey en Cromwell, 2001; Van Dijk et al., 2001b).

4.2. EIDOOIER ANTISTOFFEN Een andere manier om antistoffen te bekomen die biggen kunnen beschermen tegen een infectie met pathogene E. coli-bacteriën is het gebruik van eidooier antilichamen. Hennen die geïmmuniseerd worden met antigenen van E. coli die positief zijn voor F4 of F18, leggen eieren die antistoffen bevatten tegen deze antigenen. Wanneer deze eidooier antigenen via het voeder door biggen worden opgenomen, worden ze passief beschermd tegen de E. coli-infecties. Deze bescherming is echter niet volledig. De diarree wordt minder erg, met veel minder sterftegevallen als gevolg (Fairbrother et al., 2005).

Het gebruik van eidooier antilichamen in voeder kan adhesie van de kiemen verhinderen wanneer de biggen met F4+ en F18+ ETEC geïnfecteerd worden. Dit effect is afhankelijk van welke antistoffen in de supplementen aanwezig zijn (Fairbrother et al., 2005). Deze theorie wordt echter in twijfel getrokken door Friendship (2002). Hij beweert dat specifieke eidooier antistoffen geen bescherming bieden aan biggen die geïnfecteerd zijn met pathogenen E. coli-bacteriën. Verder onderzoek zal deze contradictie moeten uitklaren ( Fairbrother et al., 2005).

4.3. ZINKOXIDE Zink (Zn) is een onmisbaar sporenelement dat van groot belang is in het metabolisme en bij de groei van varkens. De behoefte daalt bij het ouder worden, maar wanneer er tekorten zijn, kan dit belangrijke gevolgen hebben zoals een daling van de voederopname, een verminderde immuniteit en de ontwikkeling van huidaandoeningen zoals parakeratose (AMCRA vzw, 2012). Om het antibioticumgebruik tijdens de speenperiode te onderdrukken, wordt zinkoxide (ZnO) in hoge farmacologische dosissen aan het speenvoeder toegevoegd. Doordat deze dosissen, tot 2500 parts per million (ppm), hoger zijn dan de maximaal toegelaten grens van voederadditieven (150 ppm), wordt Zn beschouwd als een diergeneesmiddel en moet het door een dierenarts worden voorgeschreven. De verschillende werkingsmechanismen van ZnO ter preventie van speendiarree zijn nog niet volledig gekend, maar het effect is bewezen (AMCRA vzw, 2012). Volgens Kim et al. (2012) zijn de positieve resultaten bij gebruik van ZnO te wijten aan de stimulatie van de immuunrespons en het optimaliseren van de eerste barrière ter hoogte van de darm.

Er wordt eveneens gedacht dat Zn de microflora stabiliseert. In vitro werd reeds aangetoond dat Zn ook een bactericide werking zou hebben (Tayel et al., 2010). Deze bevinding is echter tegenstrijdig met een onderzoek van Roselli et al. (2003). De hypothese van deze onderzoekers is dat ZnO eerder de adhesie van ETEC-bacteriën voorkomt en daardoor ook de kolonisatie.

De nodige farmacologische dosissen ter preventie van speendiarree worden nog steeds niet in alle landen toegelaten, maar sinds 1 september 2013 mag in België ZnO ter preventie van speendiarree toegevoegd worden aan het voeder van biggen (Anoniem, 2013).

4.4. EIWITTEN EN KOOLHYDRATEN Meteen na het spenen daalt de vertering van voedingsstoffen zoals eiwitten doordat de darmfuncties nog niet helemaal op punt staan (Coffey en Cromwell, 2001). Deze onverteerde eiwitten komen in de dikke darm terecht waar de microbiota de eiwitten zal fermenteren (Heo et al., 2013). Aangezien de aanwezige bacteriën, inclusief pathogenen zoals ETEC, nu voorzien zijn van een substraat, kunnen ze beginnen prolifereren (Wellock et al., 2006; Stein en Kil, 2006). Bij de fermentatie worden verschillende schadelijke stoffen zoals ammoniak geproduceerd, wat een aanzet kan zijn tot speendiarree (Pluske et al. 2002; Heo et al. 2012). Meestal bevatten speenvoeders hoge eiwitconcentraties, maar om bovenstaande redenen zou de supplementatie beter gereduceerd worden. Lage hoeveelheden eiwitten (rond 170g/Kg) in het speenvoeder zorgen voor verminderde ontstekingsreactie en gedaalde fermentatie met als gevolg ook minder E. coli-bacteriën in de darmen. Nog lagere hoeveelheden zijn eveneens mogelijk in combinatie met de toevoeging van essentiële aminozuren (Heo et al., 2012).

Niet enkel de hoeveelheid eiwitten zijn van belang, ook de eiwitbron kan een verschil geven in de reactie op het GIS (Heo et al., 2012). Sojabonen of erwten als bron van eiwit zijn in vergelijking met caseïne supplementen geen goede voedingsbronnen voor pasgespeende biggen aangezien ze de vertering en activiteit van enzymen afremmen (Salgado et al, 2002). Verwerkte sojaproducten zijn echter wel goed bruikbaar ter verbetering van de gastro-intestinale functie zoals verlengen van de villi, verbeterde groei en de vermindering van het effect van de ETEC-antigenen (Heo et al., 2012; Li et al., 1991). Verwerkte producten van erwten hebben eveneens een positief effect op de werking van de darmen. Dit in tegenstelling tot erwten in hun natuurlijke vorm (Heo et al. 2012). Eiwitten afkomstig van planten zijn minder goed verteerbaar dan deze van dierlijke afkomst. Daarom krijgen deze laatste de voorkeur. Wanneer eiwitten van soja, verwerkte sojaproducten (zoals gefermenteerd sojameel) of rijst worden vergeleken met deze van wei, vismeel of dierlijke afkomst, geven deze laatste veel betere resultaten op het gebied van groei en verteringscapaciteit (Yun et al. 2005). Ondanks de vele studies, blijft er een tekort aan kennis over gevolgen van de toediening van verschillende eiwitbronnen op de microflora waardoor meer onderzoeken vereist zijn (Heo et al. 2012).

Het is al langer geweten dat onoplosbare vezels of koolhydraten de ontwikkeling van speendiarree verminderen en dus ook de uitscheiding van ETEC verlagen. Zo bevat het kaf van gerst onoplosbare polysacchariden die niet afkomstig zijn van zetmeel (Non-starch polysacchariden, NSP). Deze NSP verhinderen ziekte na infectie met E. coli bij gespeende biggen (Smith en Halls, 1968; Knudsen, 1997).

Gepelde gerst daarenentegen bevat oplosbare NSP. Wanneer dit laatste samen met gekookte witte rijst gevoederd wordt aan biggen gespeend op 21 dagen, is er net meer proliferatie van E. coli. Bovendien werd een verminderde gewichtsaanzet waargenomen in vergelijking met het voederen van enkel de gekookte witte rijst (McDonald et al. 1999; Pluske et al., 2002). Dit toont dus aan dat oplosbare NSP als voederadditief niet werkzaam is ter preventie van speendiarree bij biggen (Pluske et al., 2002). De samenstelling van het speenvoeder kan dus een belangrijke rol spelen in de bescherming tegen colibacillose na het spenen. Door initieel gebruikt te maken van de juiste goed verteerbare eiwitbronnen in een beperkte hoeveelheid en in combinatie met onoplosbare vezels, kan de ontwikkeling van speendiarree gereduceerd worden. Dit komt omdat op deze manier minder voedingsstoffen voor ETEC beschikbaar zijn en deze dus slechts in beperkte mate zal prolifereren (Montagne et al., 2004).

4.5. ORGANISCHE ZUREN Organische zuren zoals mierenzuur, propionzuur, fumaarzuur, citroenzuur en melkzuur hebben een bactericiede werking. Bovendien zorgen ze voor een lagere pH van de maaginhoud. Zoals eerder werd beschreven, verhoogt de pH in de maag bij het spenen. Hierdoor kunnen E. coli-bacteriën de maag onaangeroerd passeren en de dunne darm bereiken (Heo et al., 2013). Door toevoeging van de organische zuren zijn minder bacteriën in staat het transport door de maag te overleven. De gedaalde maag-pH zorgt eveneens voor een efficiëntere enzymactiviteit waardoor nutriënten beter beschikbaar worden gesteld. Op deze manier is er een positieve invloed van organische zuren op de voederconversie en groeiaanzet, en wordt het voorkomen van speendiarree aldus gereduceerd (Tsiloyiannis et al.,2001).

4.6 PREBIOTICA Prebiotica zijn door de gastheer niet- verteerbare voedselbestanddelen die specifieke verschuivingen in de samenstelling van de microflora mogelijk maken en hierdoor de gezondheid van de gastheer positief beïnvloeden (Gibson, 1999). Er werden door Gibson (1999) enkele criteria vastgesteld waaraan goede prebiotische middelen volgens hem moeten voldoen. Ze moeten gefermenteerd worden door de darmmicroflora, ze mogen niet afgebroken worden door maagzuren of melkenzymen en ze dienen de proliferatie van de ‘goede’ bacteriën in de darm te bevorderen. Enkel fructo-oligosacchariden (FOS) en transgalactooligosacchariden (TOS) voldoen aan deze criteria. Maar ook andere stoffen zoals vezels en zetmeel die niet in de dunne darm verteerd worden, hebben hun werking in verschillende studies bewezen. Zoals eerder vermeld werd, kan NSP toegevoegd worden aan speenvoeder wat bescherming biedt tegen F4+ ETEC. Algemeen gesteld zorgen prebiotica voor een proliferatie van bacteriën zoals bijvoorbeeld bifidobacteriën of lactobacillen, afhankelijk van welke prebiotica worden gebruikt. Deze kiemen zorgen voor een goede gezondheid van de darm (Heo et al., 2012). Prebiotica hebben verschillende werkingsmechanismen. Het doel is steeds om proliferatie van pathogenen te verhinderen. Dit wordt mogelijk doordat de goede bacteriën in competitie zouden kunnen treden met de pathogenen voor het aanwezige substraat in de darm. Ook door competitie voor de bindingsplaatsen op het darmepitheel, wordt de uitgroei van pathogenen verhinderd.

Prebiotica kunnen de ontstekingsreactie reduceren bij de aanwezigheid van pathogenen (Patterson, 2005). Dit is waarschijnlijk het gevolg van een reductie van pro-inflammatoire stoffen (Slavin, 2013). Ook bij dit voedersupplement zijn er reeds veel studies met verschillende resultaten gepubliceerd. De oorzaak kan gelegen zijn bij het verschil in opzet van de studie zoals de speenleeftijd, de dosering van prebiotica, het gebruikte basis voeder of een andere bacterie als doel voor de proliferatie (Heo et al. 2012).

4.7. ENZYMEN In de kippenindustrie is het gebruikelijk dat exogene enzymen worden vermengd met het voeder voor de preventie van darmziekten en het verbeteren van de productie (Partridge, 2001). Bij varkens is het gebruik van enzymen zoals carbohydrase, fytase of protease eerder uitzonderlijk (Pluske et al., 2002; Rosen, 2011). Bovendien is er te weinig onderzoek gedaan naar het mogelijk effect van deze enzymen op het voorkomen van speendiarree om conclusies over het nut van deze producten te maken (Pluske et al., 2002).

Een studie van Partridge en Tucker (2000) toonde aan dat ter hoogte van de darmen oligosacchariden werden gevormd wanneer enzymen aan het voeder werden toegevoegd. Deze oligosacchariden werden bekomen door hydrolyse van vertakte keten NSP en konden zo fuctioneren als prebiotica (Pluske et al. 2002).

Een andere mogelijke werking van enzymen tegen infecties met E. coli, is het verhinderen van adhesie van de pathogenen aan de receptoren van het darmepitheel. Zo zorgt het proteolytisch enzym bromelain (afkomstig van de ananasstengel) voor een verminderde aanhechting van F4+ ETEC (Mynott et al., 1996). Dit enzym werkt echter maar voor een korte periode, zodat constante aanvoer vereist is (Fairbrother et al., 2005).

4.8. PROBIOTICA Probiotica zijn levende micro-organismen die wanneer toegediend in een voldoende hoge dosis, een positief effect hebben op de gastheer (Gismondo et al., 1999). Hiervoor dienen ze onbeschadigd de darmen te bereiken. Ze kunnen worden toegevoegd aan het voeder van de biggen. Het gebruik van probiotica wordt ingezet met het oog op een reductie van de activiteit van pathogene E. coli in het GIS (Heo et al. 2012). Volgens Schrezenmeir en de Vrese (2001) zijn ze in staat de microflora te beïnvloeden met een gezonder darmstelsel als resultaat. De preventie van adhesie van ETEC is één van de mogelijke werkingsmechanismen. Jin et al. (2000) toonden aan dat Enterococcis faecium, dit zijn organismen die als probiotica aangewend worden, vasthechten op de mucusreceptoren van de dunne darmen waardoor ze niet meer beschikbaar zijn voor E. coli. De werkzaamheid is echter wel dosisafhankelijk. Een dosis van 10^9 CFU is vereist om een goed effect te bekomen (Jin et al., 2000).

Bij het gebruik van Bifidobacterium lactis werd ook een verbeterde lokale immuunrespons aangetoond door Shu et al. (2001). Tevens daalde de activiteit en groei van pathogene E. coli door de productie van exotoxines tegen ETEC en de productie van organische zuren die de pH beïnvloeden. Deze effecten werden blijkbaar nog verbeterd door een combinatie van prebiotica met de probiotica. Veel van de studies die reeds werden uitgevoerd, hebben echter tegengestelde resultaten. Er zou dus meer aandacht moeten zijn voor de overeenkomstigheid van de verschillende studies. Dit geldt ook voor de onderzoeken naar prebiotica (Heo et al., 2012).

5. SPEENLEEFTIJD De invloed van de speenleeftijd kan duidelijk aangetoond worden aan de hand van een studie van McLamb et al. (2013). Voor dit onderzoek werden biggen onderverdeeld in drie groepen op basis van de leeftijd waarop ze gespeend werden (16, 18 en 20 dagen). Na het spenen werden ze individueel gehuisvest. Wanneer de biggen 26 dagen oud waren, werden ze oraal geïnoculeerd met ETEC-bacteriën. Zowel de groei als de uitscheiding van ETEC-kiemen werden bestudeerd. In alle groepen werd speendiarree gedetecteerd, maar deze was niet overal even erg. De uitscheiding van ETEC-bacteriën werd sneller waargenomen in de groepen gespeend op 16 en 18 dagen. Bovendien was de diarree erger bij deze groepen in vergelijking met de groep gespeend op 20 dagen. In tegenstelling tot deze vroeggespeende groepen, werd de groei van de biggen gespeend op 20 dagen niet beïnvloed. Er kan aldus geconcludeerd worden dat biggen die vroeg gespeend worden, gevoeliger zijn voor infecties met E. coli in vergelijking met biggen gespeend op iets latere leeftijd (McLamb et al., 2013).

Bespreking Speendiarree is een van de belangrijkste redenen voor prestatievermindering en uitval bij biggen in de varkenshouderij. Dit geeft aanleiding tot aanzienlijke economische verliezen (Fairbrother et al., 2005). Het is opvallend dat deze aandoening zo duidelijk aanwezig is onder de varkens en dat andere landbouwhuisdieren zoals konijnen en paarden nagenoeg geen moeilijkheden ervaren tijdens de speenperiode. Hoewel geweten is dat deze dieren eveneens receptoren bezitten waarop sommige E. coli kunnen binden, kan niet verklaard worden waarom ze geen soortgelijke speendiarree ontwikkelen (Nagy en Fekete, 2005). Het plotse en vroegtijdige spenen van biggen op industriële varkensbedrijven kan hier een rol spelen. Bij veulens, bijvoorbeeld, gebeurt dit geleidelijker zodat de maternale immuniteit geleidelijk vervangen kan worden door actieve immuniteit. Ook bij everzwijnen, bijvoorbeeld, komt speendiarree nagenoeg niet voor.

Uit deze literatuurstudie is gebleken dat er wereldwijd een grote nood is aan preventieve maatregelen tegen de oorzakelijke pathogenen van speendiarree en in hoofdzaak tegen enterotoxigene Escherichia coli. Er wordt dan ook overal gezocht naar een goed alternatief voor het gebruik van antibiotica, zodat de antibioticumresistentie niet verder gestimuleerd wordt (Fairbrother et al., 2005). De reden waarom echter nog geen methode werd gevonden die volledige bescherming biedt tegen speendiarree, ligt waarschijnlijk aan de complexiteit van de aandoening. Er spelen zoveel factoren mee, dat het moeilijk wordt met slechts één middel de schade aan het gastro-intestinaal stelsel te verhinderen. Tot op heden is er dus een combinatie van de verschillende beschikbare preventiemethodes nodig om het ontwikkelen van speendiarree te beperken. Dit in tegenstelling tot de preventie van neonatale diarree waarover reeds veel meer geweten is. De commercieel beschikbare vaccins voor het immuniseren van de moederdieren zorgen voor een goede lokale bescherming van de darm van neonatale dieren door de aanvoer van antistoffen tegen de pathogenen via het colostrum (Haesebrouck et al., 2004).

Een van de eenvoudigste stappen naar preventie toe, is de hygiëne op het bedrijf. Ook al kan ETEC nagenoeg nooit volledig geëlimineerd worden door reiniging en desinfectie van de stallen, kan de infectiedruk hierdoor toch beperkt blijven. Dit is belangrijk aangezien er opgemerkt wordt dat de ziekte slechts aanslaat bij een voldoende hoge infectiedosis. De gezondheid van de biggen wordt verbeterd en ook de uitgroei van andere pathogenen wordt verhinderd wanneer de infectiedruk laag gehouden wordt (van Beers-Scheurs et al., 1992). Om deze reden vormt een goede hygiëne een eerste belangrijke stap in de preventie van speendiarree.

Een andere belangrijke factor is het speenmanagement. De varkenshouder dient ervoor te zorgen dat het spenen gebeurt met zo weinig mogelijk stress. Vóór het spenen kan reeds meel aangeboden worden om de dieren te laten wennen aan vast voeder zodat de overgang van melk naar vast voeder minder groot wordt (Pluske et al., 2005). Het spenen zelf moet op een rustige manier gebeuren en er moet rekening gehouden worden met de bezetting van de biggenstallen en het mengen van leeftijden. Zoals eerder al werd aangehaald, gaat de aanwezigheid van ETEC niet altijd gepaard met het ontstaan van speendiarree, als het spenen gebeurt zonder stress (Whates et al, 1989). Het speenmanagement is dus zeker van belang om de biggen zo gezond mogelijk te spenen. Het bedrijf moet dus ook voorzien zijn van de juiste infrastructuur om dit mogelijk te maken.

Recent is er een levend vaccin op de markt gebracht dat onder enkele voorwaarden kan worden aangewend bij pasgespeende biggen. De dieren dienen gezond te zijn op het moment van spenen en een leeftijd te hebben van minstens 17 dagen. Residuen van antibiotica en desinfectantia dienen vermeden te worden omwille van hun invloed op het vaccin (Prevtec microbia, 2008). Het vaccin is echter alleen actief tegen F4 positieve E. coli (Melkebeek et al., 2013). Dit betekent dat E. coli-bacteriën die in het bezit zijn van andere fimbriae en ook de stammen die niet over fimbriae beschikken, nog wel de mogelijkheid krijgen om te koloniseren en ziekte te veroorzaken. Ook al zijn de F4 fimbriae de meest voorkomende fimbriae bij ETEC die speendiarree veroorzaken (Nagy en Fekete, 1999), zijn er zoals eerder vermeld, andere stammen bekend die eveneens diarree kunnen induceren indien ze op het bedrijf aanwezig zijn. Zo veroorzaken F18+ ETEC-bacteriën ook vaak speendiarree (Fairbrother et al., 2005). Er kan echter getwijfeld worden over het nut van het commercieel beschikbaar vaccin dat enkel werkzaam is tegen één type fimbriae als de dieren nog wel diarree kunnen krijgen door andere ETEC stammen. Aangezien F18-fimbriae of F4-fimbriae het vaakst worden gedetecteerd bij biggen met speendiarree, is het nodig ook tegen de F18+ETEC-bacteriën een vaccin te ontwikkelen.

Een andere manier om de biggen tegen speendiarree te beschermen, is het toevoegen van supplementen aan het voeder. Door het supplementeren van antistoffen tegen ETEC zouden de biggen snel effect moeten ondervinden aangezien deze antistoffen meteen op de juiste plaats, specifieker de dunne darm, terecht komen. Het effect van gedroogd bloedplasma is bewezen maar wordt in Europa niet meer gebruikt omdat het dierlijke bijproducten bevat. Het is eveneens een duur product dus ter preventie van speendiarree is het gebruik ervan niet sterk aangeraden (Fairbrother et al., 2005). Een goedkopere oplossing is het bijmengen van eidooiers met antistoffen afkomstig van geïmmuniseerde hennen. Het verhindert ziekte niet volledig, maar als er diarree optreedt, is deze in ieder geval minder erg (Fairbrother et al., 2005). Door de daling van voederopname in de eerste dagen na spenen, worden logischerwijze ook de supplementen slechts in beperkte mate opgenomen. Hierdoor kan een soort van ‘gap’ kan ontstaan tussen het moment van spenen en de normalisatie van voederopname, waarin de dieren niet van de bescherming kunnen genieten. Dit betekent dat er al meer van de supplementen in het voeder zou moeten bijgemengd worden om het vereiste minimum aan, in dit geval, antistoffen te verkrijgen. Dit zou dan ook de kostprijs doen stijgen.

Door de veranderingen in het GIS bij spenen, is het aangewezen vezelrijk voeder te gebruiken met een laag gehalte aan nutriënten en eiwitten maar dit slechts voor een zeer korte periode direct na het spenen (Wathes et al., 1989; Bertschinger et al., 1978). Er moet wel op gelet worden dat de minimale behoefte van de biggen gedekt wordt. Hoge gehaltes aan nutriënten bevorderen duidelijk de proliferatie van de kiemen, maar een gehalte ver onder de basisbehoeften maakt de dieren eveneens zeer vatbaar en is nadelig voor de gewichtsaanzet (Bertschinger et al., 1978). Van dit soort voeder moet een grotere hoeveelheid gebruikt worden en moeten soms essentiële aminozuren toegevoegd worden. Dit maakt het voeder meteen duur en dus niet economisch aantrekkelijk (Heo et al., 2010).

Een goedkopere oplossing is het supplementeren van zinkoxide. Een hoge dosis van 2500 ppm is vereist voor een periode van 14 dagen na het spenen. De supplementering van zinkoxide is ook in België sinds kort toegelaten (Anoniem, 2013). Ook in een aantal andere landen is het gebruik van zinkoxide in hoge dosissen reeds toegelaten. Hoewel de doeltreffendheid door middel van proeven bewezen is, is men omwille van de mogelijke schade aan het milieu toch nog voorzichtig met de toepassing.

Ondanks de grote hoeveelheid beschikbare literatuur over deze aandoening, is er slechts weinig geweten over mogelijke preventiemiddelen en hun werking. Er bestaan veel studies, maar vaak met tegenstrijdige resultaten. De meest voor de hand liggende reden is het gebrek aan uniformiteit in de opstelling van de experimenten en de moeilijkheid in het reproduceren van de complexe omstandigheden waarin de biggen worden gespeend. Vaak verschilt de opzet in speenleeftijd van de biggen, het gebruik en dosering van voeder, de huisvesting, dosis en stam van E. coli. Bovendien is ook de methode van interpretatie van de resultaten heel uiteenlopend. Dit betekent dat er in de toekomst ook meer aandacht moet geschonken worden aan de reproduceerbaarheid van de experimenten.

REFERENTIES

AMCRA VZW (2012). Het gebruik van ZnO bij gespeende biggen in België ter preventie van speendiarree. Internetreferentie: http://www.amcra.be/sites/default/files/bestanden/advies%20ZnO %20gespeende%20biggen%20-%20finaal%20-%20NL.pdf (geconsulteerd op 16 april 2014).

Anoniem (2013). Convenant betreffende de verlaging van het gehalte aan totaal zink in volledige diervoeder voor varkens in de afmestfase. Internetrefentie: http://www.health.fgov.be/internet2 Prd/groups/public/@public/@dg4/@animalsplants/documents/ie2divers/19088182.pdf (geconstulteerd op 16 april 2014).

Berberov E. M., Zhou Y., Francis D. H., Scott M. A., Kachman S. D., Moxley R. A. (2004). Relative Importance of Heat-Labile Enterotoxin in the Causation of Severe Diarrheal Disease in the Gnotobiotic Piglet Model by a Strain of Enterotoxigenic Escherichia coli That Produces Multiple Enterotoxins. Infections and Immunity 7, 3914-3924.

Bertschinger H. U., Eggenberger E., Jucker H., Pfirter H. P. (1978). Evaluation of low nutrient, high fibre diets for the prevention of porcine Escherichia coli enterotoxaemia. Veterinary Microbiology 3, 281-290.

Bertschinger H. U., Fairbrother J. M. (1999). In: Straw B. E., D’Allaire S., Mengeling W. L., Taylor D. J. (Editors) Diseases of Swine 8th edition, Blackwell Science, Iowa, p 431-454.

Bianchi A. T., Scholten J. W., Moonen Leusen B. H., Boersma W. J. (1999). Development of the natural response of immunoglobulin secreting cells in the pig as a function of organ, age and housing. Developmental and Comparative Immunology 23, 511-520.

Boyen F., Vangroenweghe F., Butaye P., De Graef E., Castryck F., Heylen P., Vanrobaeys M., Haesebrouck F. (2012). Disk prediffusion is a reliable method for testing colistin susceptibility in procine E. coli strains. Veterinary Microbiology 144, 359-362.

Callens B., Persoons D., Maes D., Laanen M., Postma M., Boyen F., Haesebrouck F., Butaye P., Catry B., Dewulf J. (2012). Prophylactic and metaphylactic antimicrobial use in Belgian fattening pig herds. Preventive Veterinary Medicine 106, 53-62.

Campbell J. M., Crenshaw J. D., Polo J. (2013). The biological stress of early weaned piglets. Journal of Animal Science and Biotechnology 4, no.19.

Coffey R. D., Cromwell G. L. (2001). Spray-Dried Animal Plasma in Diets for Weanling Pigs. Kentucky Pork Producers Association News 12, no.37.

Deprez P., Deroose P., Van den Hende C., Muylle E., Oyaert W. (1987). Liquid versus dry feeding in weaned piglets: The influence on small intestinal morphology. Journal of Veterinary Medicine 34, 254-259.

Dewulf J., Ledoux L. (2006). Hygiene On The Pig Farm: The Latest Concepts. Internetreferentie: http://www.thepigsite.com/articles/1656/hygiene-on-the-pig-farm-the-latest-concepts (geconsulteerd op 20 april 2014).

Dritz S. (2012). Nursery Management: Hygiene and Feeding Management. Practices to Ensure Healthy Pigs. Internetreferentie: http://www.prairieswine.com/pdf/2181.pdf (geconsulteerd op 20 april 2014).

Efird R. C., Armstrong W. D., Herman D. L. (1982). The Development of Digestive Capacity in Young Pigs: Effect of Weaning Regimen and Dietary Treatment. Journal of Animal Science 55, 1370-1379.

Fairbrother J. M., Nadeau E., Gyles C. L. (2005). Escherichia coli in postweaning diarrhea in pigs: an update on bacterial types, pathogenesis, and prevention strategies. Animal Health Research Reviews 6, 17-39.

Francis D. H. (2002). Enterotoxigenic Escherichia coli infection in pigs and its diagnosis. Journal of Swine Health and Productions 10, 171-175.

Friendship R. M. (2002). Swine research at Guelph: exploring alternatives to antibiotics. In: London Swine Conference Proceedings, 77-81.

Frydendahl K. (2002). 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 85, 169-182.

Frydendahl K., Jensen K. T., Andersen S. J., Fredholm M., Evans G. (2003). Association between the porcine Escherichia coli F18 receptor genotype and phenotype and susceptibility to colonisation and postweaning diarrhoea by E. coli O138:F18. Veterinary Microbiology 93, 39-51.

Gibson G. R. (1999). Dietary modulation of the human gut microflora using prebiotics oligofructose and insulin. Journal of Nutrition 129, 1438-1441.

Gibson G. R., Probert H. M., Loo J. V., Rastall R. A., Roberfroid M. B. (2004). Dietary modulation of the human colonic microbiota: updating the concept of prebiotics. Nutrition Research Reviews 17, 259-275.

Gismondo M.R., Drago L., Lombardi A. (1999). Review of probiotics available to modify gastrointestinal flora. International Journal o f Antimicrobial Agents 12, 287-292.

Haesebrouck F., Pasmans F., Chiers K., Maes D., Ducatelle R., Decostere A. (2004). Efficacy of vaccines against bacterial diseases in swine: what can we expect? Veterinary Microbiology 100, 255-268.

Heo J. M., Opapeju F. O., Pluske J. R., Kim J. C., Hampson D. J., Nyachoti C. M. (2013). Gastrointestinal health and function in weaned pigs: a review of feeding strategies to control post-weaning diarrhoea without using in-feed antimicrobial compounds. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 97, 207-237.

Heo J.M., Kim J.C., Hansen C.F., Mullan B.P., Hampson D.J., Maribo H., Kjeldson N., Pluske J.R. (2010). Effects of dietary protein level and zinc oxide supplementation on the incidence of postweaning diarrhoea in weaner pigs challenged with an enterotoxigenic strain of Escherichia coli. Livestock Science 133, 210-213.

Holmes R. K., Twiddy E. M., Pickett C. L. (1986). Purification and characterisation of Escherichia coli. Infections and Immunity 53, 464-473.

Hopwood D. E., Hampson D. J. (2003). In: Pluske J. R., Dividich J. L., Verstegen M. W. A. (Editors) Weaning the Pig: Concepts and Consequences, Wageningen Academic Publishers, Netherlands, 199-218.

Huyghebaert N., Snoeck V., Vermeire A., Cox E., Goddeeris B. M., Remon J. P. (2005). Development of an enteric-coated pellet formulation of F4 fimbriae for oral vaccination of suckling piglets agains enterotoxigenic Escherichia coli infections. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 59, 273-281.

Jin L. Z., Marquardt R. R.; Zhao X. (2000). A strain of enterococcis faecium (18C23) inhibits adhesion of Escherichia coli K88 to porcine small intestine mucus. Applied and Environmental Microbiology 66, 4200-4204.

Jorgensen C. B., Cirera S., Anderson S. I., Archibald A. I., Raudsepp T., Chowdhary B., Edfors-Lilja I., Andersson L., Fredholm M. (2003). Linkage and comparative mapping of the locus controlling susceptibility towards E. coli Fab/ac diarrhoea in pigs. Cytogenetic and Genome Research 102, 157-162.

Kbac H. V., Holoda E., Pilipcinec E., Blanco M., Blanco J. E., Mora A., Dahbi G., López C., González E. A., Blanco J. (2006). Serotypes, virulence genes, and PFGE profiles of Escherichia coli isolated from pigs with postweaning diarrhoea in Slovakia. BioMed Central Veterinary Research 2, no.10.

Kenworthy R., Crabb W. E. (1963). The Intestinal Flora of Young Pigs, with Reference to Early Weaning, Escherichia coli and Scours. Journal of comparative pathology 73, 215-228.

Kim J. C., Hansen C. F., Mullan V. P., Pluske J. R. (2012). Nutrition and pathology of weaner pigs: nutritional strategies of support barrier function in the gastrointestinal tract. Animal Feed Science and Technology 173, 3-16.

Knudsen K. E. B. (1997) Carbohydrate and lignin contents of plant materials used in animal feeding. Animal Feed Science and Technology 67, 319-338.

Laine M. T. LyytiKäinen T., Yliaho M., Anttila M. (2008). Risk factors for post-weaning diarrhoea on piglet producing farms in Finland. Acta Veterinaria Scandinavica 50, no.21.

Li D. F., Nelssen J. L., Reddy P. G., Blecha F., Klemm R. D., Giesting D. W., Hancock J. D., Allee G. L., Goodband R. D. (1991). Measuring suitability of soybean products for early-weaned pigs with immunological criteria. Journal of Animal Science 69, 3299-3307.

MacLeod J. R., Bennet H. P. J., Hamilton J. R. (1995). Inhibition of intestinal secretion by rice. The Lancet 346, 90-92.

Madec F., Bridoux N., Bounaix S., Cariolet R., Duval-Iflah Y., Hampson D. J., Jestin A. (2000). Experimental models of porcine post-weaning colibacillosis and their relationship to post-weaning diarrhoea and digestive disorders as encountered in the field. Veterinary Microbiology 72, 295-320.

Mark J, Engle D. V. M. (1994). The role of soybean meal hypersensitivity in postweaning lag and diarrhea in piglets. Swine Health and Reproduction 2, 7-10.

McDonald D. E., Pethick D. W., Pluske J. R., Hampson D. J., (1999). Adverse effects of soluble non-starch polysaccharide (guar gum) on piglet growth and experimental colibacillosis immediately after weaning. Research in Veterinary Science 67, 245-250.

McLamb B. L., Gibson A. J., Overman E. L., Stahl C., Moeser A. J. (2013). Early Weaning Stress in Pigs Impairs Innate Mucosal Immune Responses to Enterotoxigenic E. coli Challenge and Exacerbates Intestinal Injury and Clinical Disease. PLOS ONE 8, e59838.

Melin L., Mattsson S., Katouli M., Wallgren P. (2004). Development of Post-weaning Diarrhoea in Piglets. Relation to Presence of Escherichia coli Strains and Rotavirus. Journal of Veterinary Medicine B 51, 12-22.

Melkebeek V., Goddeeris B. M., Cox E. (2013). ETEC vaccination in pigs. Veterinary Immunology and Immunopathology 152, 37-42.

Miller B. G., Newby T. J., Stokes C. R., Bourne F. J. (1984). Influence on post-weaning malabsorption and diarrhoea in the pig. Research in Veterinary Science 36, 187-193.

Montagne L., Cavaney F. S., Hampson D. J., Lallès J. P., Pluske J. R. (2004). Effect on diet composition on postweaning colibacillosis in piglets. Journal of Animal Science 82, 2364-2374.

Nagy B., Fekete P. Z. (1999). Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) in farm animals. Veterinary Research 30, 259-284.

Nagy B., Fekete P. Z. (2005). Enterotoxigenic Escherichia coli in veterinary medicine. International Journal of Medical Microbiology 295, 443-454.

Ofek I., Zafriri D., Goldhar J., Einstein B. I. (1990). Inability of toxin inhibitors to neutralize enhanced toxicity caused by bacteria adherent to tissue culture cells. Infection and Immunity 58, 3737-3742.

Partridge G. G. (2001). In: Bedford M. R., Partridge G. G. (Editors) Farm Animal Nutrition, CABI Publishing, Wallingford, 161-198.

Partridge G. G., Tucker L. (2000). A healthy role for enzymes. Pig International 30, 28–31.

Patterson J. A. (2005). Prebiotic Feed Additives: Rationale and Use in Pigs. Internetreferentie: http://www.prairieswine.com/pdf/2450.pdf (geconsulteerd op 21 april 2014).

Pié S., Lalle J. P., Blazy F., Laffitte J., Sève B., Oswald I. P. (2004). Weaning Is Associated with an Upregulation of Expression in Inflammatory Cytokines in the Intestine of Piglets. The Journal of Nutrition 134, 641-647.

Pluske R. J., Pethick D. W., Hopwood D., Hampson D. (2002). Nutritional influences on some major entric bacterial diseases of pigs. Nutrition Research Reviews 15, 333-371.

Pluske J. R., Payne H. G., Williams I. H., Mullan B. P. (2005). Early feeding for lifetime performance of pigs. Recent Advances in Animal Nutrition in Australia 15, 171-181.

Prevtec microbia (2008). Coliprotec. Internetreferentie: http://www.prevtecmicrobia.com/en/section-17-coliprotec (geconsulteerd op 5 april 2014)

Roselli M., Finamore A., Garaguso I., Britti M. S., Mengheri E. (2003). Zinc oxide protects cultured enterocytes from damage induced by Escherichia coli. Journal of Nutrition 133, 4077-4082.

Rosen G. D. (2011). In: Bedford M. R., Partridge G. G. (Editors) Enzymes in Farm Animal Nutrition, 2nd Edition, CAB International, 273.

Salgado P., Freire J. P. B., Mourato M., Cabral F., Toullec R., Lallès J. P. (2002). Comparative effects of different legume protein sources in weaned pigs: nutrient digestibility, intestinal morphology and digestive enzymes. Livestock Production Science 74, 191-202.

Schierack P., Steinrück H., Kleta S., Vahjen W. (2006). Virulence Factor Gene Profiles of Escherichia coli Isolates from Clinically Healthy Pigs. Applied and Environmental Microbiology 72, 6680-6686.

Schierack P., Walk N., Reiter K., Weyrauch K. D., Wieler L. H. (2007). Composition of intestinal Enterobacteriaceae populations of healthy domestic pigs. Microbiology 153, 3830-3837.

Schrezenmeir J., de Vrese M. (2001). Probiotics, prebiotics, and synbiotics-approaching a definition. American Journal of Clinical Nutrition 73, 361-364.

Shu Q., Qu F., Gill H. S. (2001). Probiotic treatment using bifidobacterium lactis HN019 reduces weanling diarrhea associated with rotavirus and Escherichia coli infection in a piglet model. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 33, 171-177.

Slavin J. (2013). Fiber and Prebiotics: Mechanism and Health Benefits. Nutritients 5, 1417-1435.

Smith H. W., Halls S. (1968). The production of oedema disease and diarrhoea in weaned pigs by the oral administration of Escherichia coli: factors that influence the course of the experimental disease. Journal of Medical Microbiology 1, 45-59.

Snoeck V., Huyghebaert N., Cox E., Vermeire A., Vancaeneghem S., Remon J. P., Goddeeris B. M. (2003). Enteric-coated pellets of F4 fimbriae for oral vaccination of suckling piglets against enterotoxigenic Escherichia coli infections. Veterinary Immunology and Immunopathology 96, 219-227.

Snoeck V., Huyghebeart N., Cox E., Vermeire A., Saunders J., Remon J. P., Verschooten F., Goddeeris B. M. (2004). Gastro-intestinal transit time of nondisintegrating radio-opaque pellets suckling and recently weaned pigs. Journal of Controlled Release 94, 143-153.

Snoeck V., Verdonck F., Cox E., Joensuu J. J., Goddeeris B. M. (2004). Influence of porcine intestinal pH and gastric digestion on antigenicity of F4 fimbriae for oral immunisation. Veterinary Microbiology 98, 45-53.

Stein H. H., Kil D. Y. (2006). Reduced use of antibiotic growth promotors in diets fed to weanling pigs: dietary tools, part 2. Animal Biotechnology 17, 217-231.

Stoker B. R., Miller B. G., Bailey M. Wilson A. D., Bourne F. J. (1987). The immune respons to dietary antigens and its influence on disease susceptibility in animal farms. Veterinary Immunology and Immunopathology 17, 413-423.

Tayel A. A., El Tras W. F., Moussa S., El Baz A. F., Mahrous H., Salem M. F., Brimer L. (2010). Antibacterial action of zinc oxide nanoparticles against foodborne pathogens. Journal of Food Safety 31, 211-218.

Tiels P., Verdonck F., Coddens A., Goddeeris B., Cox E. (2008). The excretion of F18+ E. coli is reduced after oral immunisation of pigs with a FedF and F4 fimbriae conjugate. Vaccine 16, 2154-2163.

Tsiloyiannis V. K., Kyriakis S. C., Vlemmas J., Sarris K. (2001). The effect of organic acids on the control of porcine post-weaning diarrhoea. Research in Veterinary Science 70, 287-293.

Van Beers-Scheurs H.M.G., Vellenga L., Wensing Th., Breukink H.J. (1992). The pathogenesis of the post-weaning syndrome in weanded piglets; a review. Veterinary Quarterly 14, 29-34.

Van den Broeck W., Bouchaut H., Cox E., Goddeeris B. M. (2002). F4 receptor-independent priming of the systemic immune system of pigs by low oral doses of F4 fimbriae. Veterinary Immunology and Immunopathology 85, 171-178.

Van den Broeck W., Cox E., Goddeeris B. M. (1999). Receptor-dependent immune responses upon oral immunization of pigs F4 fimbrial. Infection and Immunity 67, 520-526.

Van den Broeck W., Cox E., Goddeeris B. M. (1999a). Induction of immune responses in pigs following oral administration of purified F4 fibriae. Vaccine 17, 2020-2029.

Van der Stede Y., Cox E., Goddeeris B. M. (2002). Antigen dose modulates the immunoglobulin isotype responses of pigs against intramuscularly administered F4-fimbriae. Veterinary Immunology and Immunopathology 88, 209-216.

Van Dijk A. J. Niewold T. A., Margry R. J. C. F., Van den Hoven S. G. C, Nabuurs M. J. A., Stockhofe-Zurwieden N., Beynen A. (2001a). Small intestinal morphology in weaned piglets fed a diet containing spray-dried porcine plasma. Research in Veterinary Science 71, 17-22.

Van Dijk A. J., Everts H., Nabuurs M. J. A., Margry R. J. C. F., Beynen A. C. (2001b). Growth performance of weanling piglets fed spray-dried animal plasma: a review. Livestock Production Science 68, 263-274.

Verdonck F., Cox E., Van der Stede Y., Duchateau L., Deprez P., Goddeeris B. M. (2002). Different kinetic of antibocy responses following in fection of newly weaned pigs with an F4 anterotoxigenic Escherichia coli strain or an F18 verotoxigenic Escherichia coli strain. Vaccine 20, 2995-3004.

Verdonck F., Tiels P., van Gog K., Goddeeris B. M., Lycke N., Clements J., Cox E. (2007). Mucosal immunization of piglets with puriefied F18 fimbriae does not protect against F18+ Escherichia coli infection. Veterinary Immunology and Immunopathology 120, 69-79.

Wathes C. M., Miller B. G., Bourne F. J. (1989). Coldstress and post-weaning diarrhoea in piglets inoculated orally or by aerosol. Animal Production 49, 483-496.

Wellock I. J., Houdijk J. G. M., Fortomaris P. D., Edwards S. A., Kyriazakis I. (2006). Too much of the good thing – protein, gut health and performance. The Pig Journal 57, 158-172.

Yen J. (2000). In: Lewis A. J., Southern L. L. (Editors) Swine Nutrition 2nd edition, CRC Press LLC, Florida, 31-63.

Yun J. H., Kwon I. K., Lohakare J. D., Choi J. Y., Yong J. S., Zheng J., Cho W. T., Chae B. J. (2005). Comparative efficacy of plant and animal protein sources on the growth performance, nutrient digestibility, morphology and caecal microbiology of early weaned pigs. Asian-Australian Journal of Animal Sciences 18, 1285-1293.

Zhang W., Berberov E. M., Freeling J., Moxley R. A., Francis D. H. (2006). Significance of Heat-Stable and Heat-Labile Enterotoxines in Porcine Colibacillosis in an Additive Model of Pathogenicity Studies. Infection and Immunity 74, 3107-3114.