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Analyse putativer Inhibitoren von Anthelminthika-Resistenz-Mechanismen in gastrointestinalen Nematoden des Rindes (2011)

Art

Hochschulschrift

Autor

Algusbi, Saleha Alarabi M. (WE 13)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2011 — XI, 136 Seiten

ISBN: 978-3-86664-987-3

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8359

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Institut für Parasitologie und Tropenveterinärmedizin

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Abstract / Zusammenfassung

Infektionen des Magen-Darm-Trakts mit Nematoden bei Nutztieren führen zu erheblichen Auswirkungen im Bereich der Tiergesundheit und zu enormen wirtschaftlichen Schäden. Die therapeutischen Mittel, welche häufig für die Kontrolle der Magen-Darm-Parasiten verwendet werden, können in drei chemische Hauptgruppen unterteilt werden: die Benzimidazole (BZ), die Makrozyklischen Laktone (MLs) und die Imidazothiazole. Sich ausbildende Resistenzen gegen alle drei Substanzklassen gefährden die chemische Kontrolle von Magen-Darm- Nematoden in Tierbeständen, insbesondere in Ländern mit intensiver Weidewirtschaft. Vor dem Hintergrund sich rasant ausbreitender Anthelminthika- Resistenzen weltweit ist die Kenntnis der Wirkungsweise der derzeit verwendeten Anthelminthika entscheidend, um Strategien für ihre nachhaltige Nutzung zu entwickeln. Während Mutationen im für das β- Tubulin kodierenden Gen nachgewiesen wurden, welche mit BZ-Resistenz korrelieren, ist der Resistenzmechanismus der MLs noch immer weitgehend unbekannt. Abgesehen von den spezifischen Resistenzmechanismen (z. B. Glutamat-gesteuerten Chloridkanälen) wurden auch P-Glykoproteine (Pgps), Transmembranproteine aus der Familie der Multi-Drug- Transporter (ABC-Transporter), und Enzyme der Cytochrom-P450-Familie (CYP P450) mit der Resistenz gegen MLs in Verbindung gebracht. Die Auswirkungen des Pgp-Inhibitors Verapamil (VPL) und des CYP P450-Hemmers Piperonyl butoxid (PBO) auf die Effektivität von Ivermectin (IVM), Thiabendazol (TBZ) und Levamisol (LEV) wurden in vitro in empfindlichen und resistenten Isolaten der Rindernematoden Cooperia oncophora und Ostertagia ostertagi untersucht. Die Effekte der kombinierten Verwendung von Anthelminthikum und Inhibitor auf den Larvenschlupf, die Larvenentwicklung und Migrationsfähigkeit von Larven wurden im Larvenschlupfhemmtest (LSHT), Larvenentwicklungshemmtest (LEHT) und Larvenmigrationsinhibitionstest (LMIT) untersucht. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass alle drei in vitro-Verfahren für den Nachweis der Resistenz gegen MLs und BZs geeignet sind. Resistenzen gegen LEV wurden aufgrund der Nichtverfügbarkeit von resistenten Isolaten nicht weiter untersucht. Im LSHT wurde durch die Zugaben von VPL fast kein vermehrt hemmender Effekt der verwendeten Anthelminthika auf die Schlupfrate der empfindlichen Isolate beider Parasitenspezies beobachtet. Ein geringer, aber nicht signifikanter Effekt konnte in einem IVM-resistenten C. oncophora Isolat und in einem auf BZ-Resistenz selektierten O. ostertagi Isolat nachgewiesen werden. Eine signifikante Wirkung wurde bei der Verwendung des multiresistenten C. oncophora Isolates nachgewiesen, wo die Resistenz gegenüber MLs und BZs fast vollständig aufgehoben werden konnte. Im Gegensatz dazu wurden in Gegenwart von PBO die Dosis-Wirkungs-Kurven von TBZ in allen getesteten Isolaten nach links verschoben, was für eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber diesen Stoffen spricht. Im LEHT wurde durch Einsatz beider Inhibitoren, VPL und PBO, eine potente und signifikante Steigerung der Anthelminthikawirkung auf die Entwicklung der Larven beobachtet. Während sich die Verschiebung der Dosis-Wirkungs-Kurven in Gegenwart von VPL und PBO im LSHT mit dem Grad der Resistenz des getesteten Isolates veränderte, wurden im LEHT extrem ähnliche EC50-Werte für alle Isolate erzielt, wobei die Empfindlichkeit gegenüber den getesteten Anthelminthika 15-270 fach für TBZ und 231-1694 fach für IVM erhöht wurde. Die Ergebnisse im LMIT ergaben, daß die Wirkung von VPL auf die Hemmung der Migrationsfähigkeit der Larven durch die Anthelminthika im Allgemeinen ähnlich zu der im LEHT war. Allerdings war die Empfindlichkeit gegenüber den getesteten Anthelminthika hier nur etwa 2-27-fach erhöht was dafür spricht, dass die Aufnahme der hemmenden Substanzen in L3 geringer ist als die in früheren Entwicklungsstadien. Der Effekt von PBO auf die Wirkung von IVM konnte nur bei der höchsten eingesetzten Konzentration (85 μg/ml PBO) bei allen in diesem Test verwendeten Isolaten beobachtet werden. Der Effekt von VPL war im LEHT deutlicher ausgeprägt als im LMIT. Für die Kombination mit LEV konnte nur eine geringradige Steigerung der hemmenden Wirkung nachgewiesen werden. Der Effekt von PBO war am deutlichsten im LSHT und LEHT und war im LMIT nur geringgradig. In der vorliegenden Arbeit konnten die drei in vitro-Verfahren LSHT, LEHT und LMIT erfolgreich für Untersuchung der Effekte von Inhibitoren möglicher unspezifischer Anthelminthikaresistenz- Mechanismen bei gastrointestinalen Nematoden von Rindern angewendet werden. Weitere Studien unter Verwendung zusätzlicher resistenter Populationen sowie die Identifizierung und Charakterisierung von Pgps und CYPs, welche in AR beteiligt sind, sind erforderlich, um die Möglichkeiten der Verhinderung einer Entwicklung von Anthelminthika-Resistenzen zu verbessern.Infektionen des Magen-Darm-Trakts mit Nematoden bei Nutztieren führen zu erheblichen Auswirkungen im Bereich der Tiergesundheit und zu enormen wirtschaftlichen Schäden. Die therapeutischen Mittel, welche häufig für die Kontrolle der Magen-Darm-Parasiten verwendet werden, können in drei chemische Hauptgruppen unterteilt werden: die Benzimidazole (BZ), die Makrozyklischen Laktone (MLs) und die Imidazothiazole. Sich ausbildende Resistenzen gegen alle drei Substanzklassen gefährden die chemische Kontrolle von Magen-Darm- Nematoden in Tierbeständen, insbesondere in Ländern mit intensiver Weidewirtschaft. Vor dem Hintergrund sich rasant ausbreitender Anthelminthika- Resistenzen weltweit ist die Kenntnis der Wirkungsweise der derzeit verwendeten Anthelminthika entscheidend, um Strategien für ihre nachhaltige Nutzung zu entwickeln. Während Mutationen im für das β- Tubulin kodierenden Gen nachgewiesen wurden, welche mit BZ-Resistenz korrelieren, ist der Resistenzmechanismus der MLs noch immer weitgehend unbekannt. Abgesehen von den spezifischen Resistenzmechanismen (z. B. Glutamat-gesteuerten Chloridkanälen) wurden auch P-Glykoproteine (Pgps), Transmembranproteine aus der Familie der Multi-Drug- Transporter (ABC-Transporter), und Enzyme der Cytochrom-P450-Familie (CYP P450) mit der Resistenz gegen MLs in Verbindung gebracht. Die Auswirkungen des Pgp-Inhibitors Verapamil (VPL) und des CYP P450-Hemmers Piperonyl butoxid (PBO) auf die Effektivität von Ivermectin (IVM), Thiabendazol (TBZ) und Levamisol (LEV) wurden in vitro in empfindlichen und resistenten Isolaten der Rindernematoden Cooperia oncophora und Ostertagia ostertagi untersucht. Die Effekte der kombinierten Verwendung von Anthelminthikum und Inhibitor auf den Larvenschlupf, die Larvenentwicklung und Migrationsfähigkeit von Larven wurden im Larvenschlupfhemmtest (LSHT), Larvenentwicklungshemmtest (LEHT) und Larvenmigrationsinhibitionstest (LMIT) untersucht. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass alle drei in vitro-Verfahren für den Nachweis der Resistenz gegen MLs und BZs geeignet sind. Resistenzen gegen LEV wurden aufgrund der Nichtverfügbarkeit von resistenten Isolaten nicht weiter untersucht. Im LSHT wurde durch die Zugaben von VPL fast kein vermehrt hemmender Effekt der verwendeten Anthelminthika auf die Schlupfrate der empfindlichen Isolate beider Parasitenspezies beobachtet. Ein geringer, aber nicht signifikanter Effekt konnte in einem IVM-resistenten C. oncophora Isolat und in einem auf BZ-Resistenz selektierten O. ostertagi Isolat nachgewiesen werden. Eine signifikante Wirkung wurde bei der Verwendung des multiresistenten C. oncophora Isolates nachgewiesen, wo die Resistenz gegenüber MLs und BZs fast vollständig aufgehoben werden konnte. Im Gegensatz dazu wurden in Gegenwart von PBO die Dosis-Wirkungs-Kurven von TBZ in allen getesteten Isolaten nach links verschoben, was für eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber diesen Stoffen spricht. Im LEHT wurde durch Einsatz beider Inhibitoren, VPL und PBO, eine potente und signifikante Steigerung der Anthelminthikawirkung auf die Entwicklung der Larven beobachtet. Während sich die Verschiebung der Dosis-Wirkungs-Kurven in Gegenwart von VPL und PBO im LSHT mit dem Grad der Resistenz des getesteten Isolates veränderte, wurden im LEHT extrem ähnliche EC50-Werte für alle Isolate erzielt, wobei die Empfindlichkeit gegenüber den getesteten Anthelminthika 15-270 fach für TBZ und 231-1694 fach für IVM erhöht wurde. Die Ergebnisse im LMIT ergaben, daß die Wirkung von VPL auf die Hemmung der Migrationsfähigkeit der Larven durch die Anthelminthika im Allgemeinen ähnlich zu der im LEHT war. Allerdings war die Empfindlichkeit gegenüber den getesteten Anthelminthika hier nur etwa 2-27-fach erhöht was dafür spricht, dass die Aufnahme der hemmenden Substanzen in L3 geringer ist als die in früheren Entwicklungsstadien. Der Effekt von PBO auf die Wirkung von IVM konnte nur bei der höchsten eingesetzten Konzentration (85 μg/ml PBO) bei allen in diesem Test verwendeten Isolaten beobachtet werden. Der Effekt von VPL war im LEHT deutlicher ausgeprägt als im LMIT. Für die Kombination mit LEV konnte nur eine geringradige Steigerung der hemmenden Wirkung nachgewiesen werden. Der Effekt von PBO war am deutlichsten im LSHT und LEHT und war im LMIT nur geringgradig. In der vorliegenden Arbeit konnten die drei in vitro-Verfahren LSHT, LEHT und LMIT erfolgreich für Untersuchung der Effekte von Inhibitoren möglicher unspezifischer Anthelminthikaresistenz- Mechanismen bei gastrointestinalen Nematoden von Rindern angewendet werden. Weitere Studien unter Verwendung zusätzlicher resistenter Populationen sowie die Identifizierung und Charakterisierung von Pgps und CYPs, welche in AR beteiligt sind, sind erforderlich, um die Möglichkeiten der Verhinderung einer Entwicklung von Anthelminthika-Resistenzen zu verbessern.