Ghent University Academic Bibliography

Advanced

Ivermectin resistance in the bovine nematode Cooperia oncophora

Abdelkarim El-Abdellati UGent (2011)
abstract
Wereldwijd zorgen gastro-intestinale (GI) worminfecties voor belangrijke productieverliezen in de veeteelt. De meest voorkomende GI nematoden bij rundvee in streken met een gematigd klimaat zijn de lebmaagnematode Ostertagia ostertagi en de dunnedarm-nematode Cooperia oncophora. Controle van deze nematoden bij runderen steunt voornamelijk op het gebruik van drie klassen breedspectrum anthelminthica: de benzimidazoles (BZs), levamisole en de macrocyclische lactones (MLs). Het intensieve gebruik van deze anthelminthica heeft ertoe geleid dat anthelminthicum resistentie zich heeft ontwikkeld in deze economisch belangrijke GI nematoden. In dit proefschrift onderzoeken we in eerste instantie de situatie van ML resistentie in Belgische en Duitse veehouderijen en de daaraan gebonden risico en confounding factoren. Verder hebben we in enkele bedrijven, waar ML resistentie bij C. oncophora vastgesteld werd, deze isolaten verzameld. In deze isolaten is gezocht naar genetische veranderingen in twee genen, GluCl en β tubuline, waarvan vermoed werd dat ze betrokken zijn bij ML resistentie in C. oncophora. Moleculaire veranderingen zouden kunnen gebruikt worden als merker in gevoelige diagnostische testen, die het beheer van GI nematoden aanzienlijk kunnen verbeteren. De doeltreffendheid van MLs werd geëvalueerd op 84 Belgische en Duitse veehouderijen met behulp van een vereenvoudigde ‘faecal egg count reduction test’ (FECRT). Op 39% van de bedrijven vertoonden MLs een onvoldoende werking. Na correctie voor de detectielimiet van de FECRT met behulp van Monte Carlo simulaties kon de verminderde werkzaamheid van de MLs enkel worden bevestigd in 25% van de bedrijven. Larvale identificatie van de nematodenspecies toonde aan dat alleen Cooperia species minder gevoelig waren voor MLs. De verminderde werkzaamheid van de MLs bleek eveneens significant geassocieerd te zijn met het bedrijfstype, met een lagere werkzaamheid bij vleesveebedrijven. In een tweede, gestandaardiseerde FECRT kon ivermectine resistentie nog enkel bevestigd worden op één van vier herbezochte bedrijven. Dit toont aan dat ML resistentie in C. oncophora voorkomt op Belgische rundveebedrijven, maar dat een onvoldoende werking van MLs vaak ook door andere factoren wordt veroorzaakt. Verder beschrijven we de evolutie van ML resistentie op een Belgisch vleesveebedrijf tussen 2006 en 2009. De aanwezigheid van ML-resistente C. oncophora op dit bedrijf werd voor het eerst opgemerkt in 2006. De werkzaamheid van ivermectine op dag 21 na de behandeling daalde van 73% in 2006, naar 40% in 2007, tot 0% in 2008. Daarentegen bleken BZs nog steeds doeltreffend te zijn op dit bedrijf. Ivermectine-resistente C. oncophora larven die verzameld werden in 2007 en 2008, werden gebruikt om een in vitro test voor ML resistentie te evalueren en voor de identificatie van moleculaire merkers voor ivermectine resistentie. Om een inzicht te krijgen in de moleculaire mechanismen van ML resistentie hebben we het doelwit gen van ivermectine onderzocht, GluClα3. De gDNA structuur van GluClα3 in C. oncophora bevat 21 exonen en omspant ongeveer 10kb van het gDNA. Het GluClα3 gen codeert via alternatieve splicing voor twee subeenheden, GluClα3A en α3B. De laatste subeenheid wordt verondersteld het belangrijkste doelwit te zijn van ivermectine. Een eerder aangetoond polymorfisme, L256F, bij een Brits ivermectine-resistent C. oncophora isolaat bleek niet aanwezig te zijn in de Belgische resistente C. oncophora isolaten. Echter, genetische analyses op deze isolaten gaven een verlies in allelische diversiteit van het GluClα3 gen aan. De resistente C. oncophora isolaten vertoonden geen aminozuur veranderingen in het GluClα3B gen die verband houden met ivermectine-resistentie. Daarentegen was het transcriptieniveau van GluCl α3A/B in L3 en volwassen C. oncophora wormen aanzienlijk lager in resistente wormen in vergelijking met gevoelige wormen. Benzimidazole resistentie is in verschillende nematoden sterk geassocieerd met specifieke aminozuur-veranderingen in het β-tubuline (Phe167Tyr; Glu198Ala; Phe200Tyr). Veelvuldig gebruik van de MLs zou deze nematoden predisponeren tot BZ resistentie. Opdat multiple resistentie een gevaar vormt voor de controle van GI nematoden hebben wij gezocht naar BZ resistentie-gerelateerde polymorfismen in onze ML resistente C. oncophora isolaten. Uit de pyrosequencing assay bleek echter dat deze BZ resistentie-gerelateerde polymorfismen niet aanwezig waren in de IVR C. oncophora isolaten. Tenslotte worden de mogelijkheden besproken om de bekomen resultaten te gebruiken in de ontwikkeling van een gevoelige moleculaire test en de toekomstige toepassingen ervan in het veld.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
promoter
UGent and UGent
organization
year
type
dissertation (monograph)
subject
keyword
maagdarm nematode, resistentie, rund, anthelmintica, Cooperia oncophora
pages
143 pages
publisher
Ghent University. Faculty of Veterinary Medicine
place of publication
Merelbeke, Belgium
defense location
Merelbeke : Faculteit Diergeneeskunde (auditorium D)
defense date
2011-02-15 16:00
ISBN
9789058642424
language
English
UGent publication?
yes
classification
D1
additional info
dissertation in part contains copyrighted material
copyright statement
I have transferred the copyright for this publication to the publisher
id
1152004
handle
http://hdl.handle.net/1854/LU-1152004
date created
2011-02-15 15:34:23
date last changed
2011-05-20 08:55:30
@phdthesis{1152004,
  abstract     = {Wereldwijd zorgen gastro-intestinale (GI) worminfecties voor belangrijke productieverliezen in de veeteelt. De meest voorkomende GI nematoden bij rundvee in streken met een gematigd klimaat zijn de lebmaagnematode Ostertagia ostertagi en de dunnedarm-nematode Cooperia oncophora. Controle van deze nematoden bij runderen steunt voornamelijk op het gebruik van drie klassen breedspectrum anthelminthica: de benzimidazoles (BZs), levamisole en de macrocyclische lactones (MLs). Het intensieve gebruik van deze anthelminthica heeft ertoe geleid dat anthelminthicum resistentie zich heeft ontwikkeld in deze economisch belangrijke GI nematoden.
In dit proefschrift onderzoeken we in eerste instantie de situatie van ML resistentie in Belgische en Duitse veehouderijen en de daaraan gebonden risico  en confounding factoren. Verder hebben we in enkele bedrijven, waar ML resistentie bij C. oncophora vastgesteld werd, deze isolaten verzameld. In deze isolaten is gezocht naar genetische veranderingen in twee genen, GluCl en \ensuremath{\beta} tubuline, waarvan vermoed werd dat ze betrokken zijn bij ML resistentie in C. oncophora. Moleculaire veranderingen zouden kunnen gebruikt worden als merker in gevoelige diagnostische testen, die het beheer van GI nematoden aanzienlijk kunnen verbeteren.
De doeltreffendheid van MLs werd ge{\"e}valueerd op 84 Belgische en Duitse veehouderijen met behulp van een vereenvoudigde {\textquoteleft}faecal egg count reduction test{\textquoteright} (FECRT). Op 39\% van de bedrijven vertoonden MLs een onvoldoende werking. Na correctie voor de detectielimiet van de FECRT met behulp van Monte Carlo simulaties kon de verminderde werkzaamheid van de MLs enkel worden bevestigd in 25\% van de bedrijven. Larvale identificatie van de nematodenspecies toonde aan dat alleen Cooperia species minder gevoelig waren voor MLs. De verminderde werkzaamheid van de MLs bleek eveneens significant geassocieerd te zijn met het bedrijfstype, met een lagere werkzaamheid bij vleesveebedrijven. In een tweede, gestandaardiseerde FECRT kon ivermectine resistentie nog enkel bevestigd worden op {\'e}{\'e}n van vier herbezochte bedrijven. Dit toont aan dat ML resistentie in C. oncophora voorkomt op Belgische rundveebedrijven, maar dat een onvoldoende werking van MLs vaak ook door andere factoren wordt veroorzaakt. 
Verder beschrijven we de evolutie van ML resistentie op een Belgisch vleesveebedrijf tussen 2006 en 2009. De aanwezigheid van ML-resistente C. oncophora op dit bedrijf werd voor het eerst opgemerkt in 2006. De werkzaamheid van ivermectine op dag 21 na de behandeling daalde van 73\% in 2006, naar 40\% in 2007, tot 0\% in 2008. Daarentegen bleken BZs nog steeds doeltreffend te zijn op dit bedrijf. Ivermectine-resistente C. oncophora larven die verzameld werden in 2007 en 2008, werden gebruikt om een in vitro test voor ML resistentie te evalueren en voor de identificatie van moleculaire merkers voor ivermectine resistentie.
Om een inzicht te krijgen in de moleculaire mechanismen van ML resistentie hebben we het doelwit gen van ivermectine onderzocht, GluCl\ensuremath{\alpha}3. De gDNA structuur van GluCl\ensuremath{\alpha}3 in C. oncophora bevat 21 exonen en omspant ongeveer 10kb van het gDNA. Het GluCl\ensuremath{\alpha}3 gen codeert via alternatieve splicing voor twee subeenheden, GluCl\ensuremath{\alpha}3A en  \ensuremath{\alpha}3B. De laatste subeenheid wordt verondersteld het belangrijkste doelwit te zijn van ivermectine. Een eerder aangetoond polymorfisme, L256F, bij een Brits ivermectine-resistent C. oncophora isolaat bleek niet aanwezig te zijn in de Belgische resistente C. oncophora isolaten. Echter, genetische analyses op deze isolaten gaven een verlies in allelische diversiteit van het GluCl\ensuremath{\alpha}3 gen aan. De resistente C. oncophora isolaten vertoonden geen aminozuur veranderingen in het GluCl\ensuremath{\alpha}3B gen die verband houden met ivermectine-resistentie. Daarentegen was het transcriptieniveau van GluCl \ensuremath{\alpha}3A/B in L3 en volwassen C. oncophora wormen aanzienlijk lager in resistente wormen in vergelijking met gevoelige wormen. 
Benzimidazole resistentie is in verschillende nematoden sterk geassocieerd met specifieke aminozuur-veranderingen in het \ensuremath{\beta}-tubuline (Phe167Tyr; Glu198Ala; Phe200Tyr). Veelvuldig gebruik van de MLs zou deze nematoden predisponeren tot BZ resistentie. Opdat multiple resistentie een gevaar vormt voor de controle van GI nematoden hebben wij gezocht naar BZ resistentie-gerelateerde polymorfismen in onze ML resistente C. oncophora isolaten. Uit de pyrosequencing assay bleek echter dat deze BZ resistentie-gerelateerde polymorfismen niet aanwezig waren in de IVR C. oncophora isolaten. 
Tenslotte worden de mogelijkheden besproken om de bekomen resultaten te gebruiken in de ontwikkeling van een gevoelige moleculaire test en de toekomstige toepassingen ervan in het veld.},
  author       = {El-Abdellati, Abdelkarim},
  isbn         = {9789058642424},
  keyword      = {maagdarm nematode,resistentie,rund,anthelmintica,Cooperia oncophora},
  language     = {eng},
  pages        = {143},
  publisher    = {Ghent University. Faculty of Veterinary Medicine},
  school       = {Ghent University},
  title        = {Ivermectin resistance in the bovine nematode Cooperia oncophora},
  year         = {2011},
}

Chicago
El-Abdellati, Abdelkarim. 2011. “Ivermectin Resistance in the Bovine Nematode Cooperia Oncophora”. Merelbeke, Belgium: Ghent University. Faculty of Veterinary Medicine.
APA
El-Abdellati, A. (2011). Ivermectin resistance in the bovine nematode Cooperia oncophora. Ghent University. Faculty of Veterinary Medicine, Merelbeke, Belgium.
Vancouver
1.
El-Abdellati A. Ivermectin resistance in the bovine nematode Cooperia oncophora. [Merelbeke, Belgium]: Ghent University. Faculty of Veterinary Medicine; 2011.
MLA
El-Abdellati, Abdelkarim. “Ivermectin Resistance in the Bovine Nematode Cooperia Oncophora.” 2011 : n. pag. Print.