Diarré hos smågrise efter fravænning er både et velfærdsmæssigt og et økonomisk problem. Brug af antibiotika og høje doser af medicinsk zink til at håndtere problemet er ikke længere tilladt i Danmark. Det skyldes risikoen for udvikling af resistens hos de sygdomsvoldende bakterier og forurening af miljøet. Derfor ledes der intensivt efter andre måder at reducere forekomsten af diarré på.

Bindingsproteiner i foderet

En af dem kan være at tilsætte nogle bindingsproteiner ’nanobodies’, til foderet. Det er små fragmenter af antistof af typen VHH-konstrukter, der retter sig mod toksin-producerende E. coli.

Forskere ved Aarhus Universitet har sammen med kolleger ved DTU, Parma Universitet samt biotek-firmaet Bactolife fundet, at tilsætning af en kombination af 2 slags VHH-konstrukter (BL1.2 og BL2.2) i foderet hæmmede diarré hos grise, der var podet med E. coli F4+. De viste, at det hæmmede antallet af coli-bakterier i afføringen og mindskede coli-bakteriernes evne til at binde sig til tarmen.

Samtidig reducerede bindingsproteinerne bakteriernes skade på tarmens integritet. En infektion med E. coli gør tarmen mere utæt. Det gør grisen sårbar for overførsel af bakterier, virus og skadelige stoffer til blodet. Foder indeholdende VHH-konstrukter forbedrede integriteten af tarmbarrieren i forhold til de grise, der var E. coli-inficeret men ikke fik VHH-konstrukter i foderet.

Endelig fandt forskerne, at det også påvirkede grisenes reaktion på den betændelses-tilstand, som opstår i kølvandet på en E. coli-infektion: VHH-konstrukterne opretholdt samme niveau af granulocytter i blodet som en kontrolgruppe, der ikke var inficeret med E. coli. Samtidig afbød VHH-konstrukterne de ændringer i akutfaseproteiner, som er dyrets første respons på en infektion eller vævsskade.

Skal kunne klare varmebehandling

VHH-konstrukter er ret stabile i forhold til gængse antistoffer. Alligevel er det vigtigt at sikre, at de er virksomme også når foderet bliver opvarmet til minimum 81 °C. Det skyldes de danske krav om varmebehandling af færdigfoder.

Forskerne viste, at BL1.2 og BL2.2 havde samme bindingsevne efter frysetørring og efter opvarmning til 75°C. Ved 95 °C forsvandt BL1.2’s bindingsevne helt, mens BL2.2’s bindingsevne var en smule nedsat.

Endnu vigtigere er det derfor, at tilsætningen af VHH-konstrukterne reducerede forekomsten af diarré, også når foderet var pelleteret. ”Det er klart én af vores vigtigste fund”, siger Jiajia Xu, der er er postdoc ved instituttet men arbejdede med forsøget under sin PhD. ” Det betyder, at anvendeligheden af bindingsproteiner i foderet er langt mere realistisk”.

Målrettet virkning

Det er som regel E. coli F4+ og F18+, der er årsag til bakterielle tarminfektioner og diarré, når smågrise vænnes fra soen. F4+ og F18+ henviser til nogle hårlignende proteinstrukturer, fimbrier, som bakterierne har på deres overflade. De gør, at bakterierne lettere kan hæfte sig på tarmen og forårsage diarré.

Det betyder også, at VHH-konstrukterne skal passe som en nøgle i en lås. De virker altså kun, hvis de er rettet præcist mod de strukturer (virulensfaktorer) på bakterierne, der forårsager diarréen. ”Vi kunne godt ønske, at der også blev udviklet VHH-konstrukter mod E. Coli F18⁺”, siger Jiajia Xu. ”Det ville gøre det mere sikkert at ramme de bakterier, der giver diarré, hvis der er bindingsproteiner både mod F4+ og F18+”.

Angreb på flere fronter

Når forskerne undersøgte en kombination af 2 VHH-konstrukter rettet mod F4+, skyldes det, at de 2 konstrukter virker forskelligt. Man bekæmper så at sige fjenden på flere fronter.

BL1.2 binder sig direkte til F4+-fimbrierne, mens BL2.2 binder sig til nogle varmefølsomme toksiner, som coli-bakterierne udskiller og som gør grisene syge.

At konstrukterne virker hver for sig, men også i kombination, vidste man godt i forvejen. Det har været vist ved at sprøjte dem direkte i munden på grisene i et tidligere samarbejde med Bactolife. Det nye er, at konstrukterne denne gang er blandet i pelleteret foder og derfor mere relevant for praksis.

En lama er nøglen til succes

Der er ikke umiddelbart nogen nærliggende forbindelse mellem lamaer, der lever på højtliggende åbne sletter i Andesbjergene i Peru og smågrise i de danske grisestalde – og så dog alligevel.

I modsætning til mennesker og grise, hvis antistoffer består af både lette og tunge kæder, producerer lamaer og andre kamelider kun antistoffer med tunge kæder. Det gør det meget lettere at isolere det aktive domæne (VHH). Det er også ret simpelt at klippe de gener, der koder for VHH, ud og sætte det ind i en mikroorganismes arvemasse. På den måde kan man få mikroorganismerne til at producere VHH i store mængder.

Teknikken er ny men vidt udbredt

Det er kun godt 3 årtier siden at kamel-familiens unikke antistoffer blev kendt og bioteknologien med oprensning og produktion af VHH tog fart. Siden er metoden blevet udbredt indenfor forskning, diagnostik, terapi - f.eks. mod virus, bakterier eller kræft.

VHH bruges endnu ikke rutinemæssigt i kommerciel griseproduktion. Studiet, som for nylig er blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift Journal of Animal Science and Biotechnology, peger imidlertid mod, at det også kan blive en realitet indenfor griseproduktionen.

Er det på vej i danske grisestalde?

Lige nu spænder lovgivningen ben for, at VHH-konstrukter kan bruges som tilsætningsstof i foder. Det kræver en godkendelse i EU på baggrund af en grundig dokumentation af deres virkning og en vurdering af stoffernes mulige skadevirkninger.

Forfatterne til denne artikel peger da også selv på, at resultaterne fra deres studium skulle bekræftes i et større studium under praktiske forhold. SEGES Innovation, der også var deltager i GUDP-projektet, har lavet et forsøg under praktisk forhold på Grønhøj Forsøgsstation Her fandt man også, at VHH-konstrukter i foderet reducerede forekomsten af diarré.

Beskyttelsen varede dog kun så længe, at grisene fik tildelt det særlige foder. Det skyldes, at behandling med VHH-konstrukter ikke er en vaccination, der aktivt stimulerer dyrets eget immunforsvar. Derimod er der tale om en passiv immunterapi, der tilfører aktive antistoffer, som kan binde og neutralisere et bestemt mål – i dette tilfælde E. coli.

Selvom VHH-konstrukter ser ud til at kunne blive et effektiv våben mod diarré, er det endnu ikke et værktøj, som landmanden har mulighed for at anvende i sin dagligdag. Men det kan blive virkelighed i en nær fremtid.