Lezing Prof. R. Ducatelle – Dysbiosis en antibioticavrije pluimveeproductie: een onmogelijke combinatie?

Tijdens het door Dopharma georganiseerde pluimveesymposium op 20 januari 2017 gaf Richard Ducatelle een zeer interessante lezing over dysbacteriose bij pluimvee. Richard Ducatelle is professor aan de universiteit van Gent en doet samen met zijn team onderzoek naar dit onderwerp. Het doel is niet alleen om meer inzicht te krijgen in de microflora van kippen en de functies van verschillende bacteriegroepen, maar ook in de maatregelen die genomen kunnen worden om bij te sturen.

Dysbacteriose

Bij kippen met pathologische afwijkingen in het maagdarmkanaal is er niet altijd sprake van een pathogene verwekker die verantwoordelijk is voor de problematiek. In die gevallen is er doorgaans sprake van dysbacteriose. De definitie van dysbacteriose is een microbiële disbalans. Dysbacteriose staat ook bekend als dysbiose, bacteriële enteritis en ‘feed passage syndrome’.

Hoewel de disbalans meestal van toepassing is op de bacteriële populatie in het maagdarmkanaal, kan dit ook van toepassing zijn op de bacteriën in de luchtwegen en op de huid.

Dysbacteriose in het maagdarmkanaal is een belangrijk probleem in de pluimveehouderij, omdat de darmflora onderdeel is van de eerste bescherming tegen pathogenen, en omdat het een rol speelt bij de vertering van het voer. Als de balans tussen bacteriën in het maagdarmkanaal verstoord wordt, kan dit bovendien leiden tot overgroei van één of meer verstorende bacteriekoloniën. Op dit moment zijn er, behalve de inzet van antibiotica, geen methoden om dysbacteriose te behandelen.

Pathologie

Tijdens sectie zijn er een aantal dingen die kunnen opvallen: dunne en fragiele darmwanden, waterige of schuimige inhoud en onverteerde voedseldelen in de darm, ballooning en een gebrek aan darmtonus. In ernstige gevallen kan ook roodheid van de serosa voorkomen. In tegenstelling tot bij necrotische enteritis, wordt er geen necrotisch materiaal gevonden in het maagdarmkanaal.

Diagnostiek

Op dit moment is het slechts mogelijk om 5 – 10% van de voorkomende bacteriën te kweken op bestaande voedingsbodems. Over de meeste bacteriën weten we dus niet zoveel. Om meer over dit onbekende deel van de microflora te weten te komen, kan er gebruik worden gemaakt van metagenomica. Hiervoor wordt een mestmonster genomen, waaruit DNA geïsoleerd wordt. Met behulp van een PCR wordt bepaald van welke bacteriën dit DNA afkomstig is. Het resultaat is een lange lijst met bacteriesoorten. Figuur 1 geeft hiervan een voorbeeld.

 

Figuur 1 Resultaat van metagenomica

Het is echter zeer lastig om de informatie die op deze manier wordt verkregen te interpreteren en te bepalen wat het belang is voor de gezondheid van het dier. Van een aantal bacteriën weten we dat ze ziekte kunnen veroorzaken, maar van een groot aantal bacteriën weten we dit niet. De universiteit van Gent wil dit inzichtelijk maken door te bepalen wat de functies van de verschillende bacteriegroepen in het maagdarmkanaal van kippen zijn. Daarnaast wordt onderzoek gedaan naar de invloed van bepaalde factoren, zoals voerwijzigingen, op de microflora.

De microflora

De darmflora is per individu verschillend. Dit geldt zowel voor kippen als voor mensen. Er is echter wel een gelijkenis als je kijkt naar de groepen bacteriën. Bij alle diersoorten, inclusief kippen, komen de vier grootste groepen overeen. De grootste groep bestaat uit Firmicutes. Daarna volgen de groepen met Bacteroidetes,Proteobacteria en Verrucomicrobia.

Over de functies van deze bacteriegroepen bij kippen is helaas tot op heden nog niet zo heel veel bekend.

  • De Firmicutes vormen een groep (phylum) die vooral boterzuur produceert. Ook de clostridia vallen in deze categorie.
  • Bacteroidetes zorgen voor de afbraak van celwanden, vooral van plantencellen. Ze breken dus voor de kip onverteerbare polysachariden af en helpen daardoor mee met de vertering.
  • Onder de Proteobacteria vallen enkele potentieel pathogene bacteriën zoals Escherichia coli.
  • Verrucomicrobia breken mucus af. In de darmen zitten veel meer slijmbekercellen dan nodig voor de productie van de mucuslaag. De mucus kan door deze bacteriën gebruikt worden als energiebron. De afbraakproducten die ze maken zijn belangrijke voedingsstoffen voor andere bacteriën die in het maagdarmkanaal voorkomen.

Functionele genen

Naast het bepalen welke bacteriën voorkomen in de microflora, is het ook mogelijk om met een PCR te beoordelen wat de frequentie van bepaalde genen is. Zo is er door de onderzoeksgroep van Richard Ducatelle bijvoorbeeld gekeken naar de genen die coderen voor enzymen verantwoordelijk voor de productie van butyraat. Butyraat heeft verschillende functies in het lichaam:

  • het zorgt voor een verhoging van de secretie van mucus en antimicrobiële peptiden;
  • het vermindert de ernst van een ontstekingsreactie;
  • het verhoogt de integriteit van het epitheel en tight junctions in de darm;
  • het stimuleert de celdeling, regeneratie van epitheelcellen en de enzymproductie.

Uit onderzoek is gebleken dat de capaciteit om butyraat te produceren bij kuikens die moeilijk verteerbaar eiwit krijgen lager is dan bij kuikens die goed verteerbaar eiwit krijgen. De capaciteit om waterstofsulfide (H2S) te produceren is echter hoger.

H2S heeft verschillende fysiologische functies zoals het behouden van een goede spiertonus in de darmen. Wanneer er een overmaat aan H2S voorkomt, zijn er echter ook negatieve effecten. H2S remt dan de mitochondriën, cytochroom C oxide, de boterzuurverbranding en de mucusproductie. Daarnaast kan het zorgen voor beschadiging van het DNA in de epitheelcellen. Remming van de werking van de mitochondriën zorgt vervolgens voor een tekort aan energie in de epitheelcellen. Dat zorgt voor celdood en een daaropvolgende ontstekingsreactie.

Aan de hand van de bepaling van deze functionele genen kan dus beoordeeld worden welke enzymen het meest actief zijn. In de toekomst wordt het dan misschien mogelijk om hierop te sturen, bijv. indien nodig, door meer butyraat te verstrekken via het voer of water.

Toekomst

Door de studies van Richard Ducatelle en zijn team krijgen we steeds meer inzicht in de microflora van kippen. Ook zijn de resultaten van metagenomica steeds sneller beschikbaar. Een aantal jaar geleden moest hier nog een jaar op worden gewacht, nu zijn de resultaten binnen twee weken beschikbaar.

In de toekomst moet er echter nog meer duidelijk worden over de rol van de verschillende bacteriën en de correlatie tussen het wel of niet voorkomen van bepaalde bacteriën of bacteriegroepen en het optreden van gezondheidsproblemen. Het moet dan veel sneller duidelijk worden wanneer het aan te bevelen is om bij te sturen.

Tot slot moet er nog heel veel onderzoek worden gedaan naar deze mogelijkheden om bij te sturen. Welke invloed hebben verschillende componenten op de microflora en hoe kunnen deze componenten ingezet worden om de diergezondheid te verbeteren?

Conclusie

Dysbacteriose is een belangrijk en moeilijk te controleren probleem in de pluimveehouderij. In de toekomst wordt het misschien mogelijk om meer inzicht te krijgen in de etiologie van dit probleem, en de mogelijkheden om bij te sturen. Hiermee zou een grote bijdrage geleverd kunnen worden aan ‘Best Practice’ op pluimveebedrijven.