57 BOVINI Large Animals Review, Anno 4, n. 2, Giugno 1998 IMPORTANZA E DIFFUSIONE DELLE INFESTAZIONI DA NEMATODI GASTRO-INTESTINALI NELL’ALLEVAMENTO DELLA VACCA DA LATTE CLAUDIO GENCHI, FABRIZIO SOLARI BASANO Istituto di Patologia Generale Veterinaria, Università degli Studi di Milano Riassunto Le infestazioni da nematodi gastrointestinali nella vacca da latte in allevamento intensivo sono caratterizzate da elevate prevalenze e da basse cariche infestanti. Ciò è da mettere in relazione con l’assunzione accidentale di basse cariche larvali residuate nel fieno ed alla somministrazione di foraggio verde alle manze prima dell’entrata in produzione. Il mantenimento delle infestazioni è favorito dall’elevata biomassa e dalla scarsa efficacia dei meccanismi di premunizione. Il confronto dei principali parametri del metabolismo tra animali allevati in diverse condizioni gestionali mette in evidenza come anche nella vacca da latte il parassitismo generi un deficit metabolico che sovrapponendosi allo stress da elevata produzione può ridurre l’efficienza produttiva e l’efficacia dei meccanismi di resistenza degli animali. Il controllo delle infestazioni attraverso un trattamento antielmintico da effettuarsi prima dell’entrata in produzione può contribuire all’ottimizzazione delle funzioni metaboliche migliorando le prestazioni produttive. Summary Gastrointestinal nematode infections in dairy caws in intensive breeding system are characterised by high prevalence and low parasitic burdens as a consequence of the accidental ingestion of few larvae survived in hay and in the herbage sometime supplied to heifers. Both the high number of animals in the intensive breeding and the low efficacy of premunition mechanisms act to maintain the infection. The comparison of the main parameters of proteo-metabolism of dairy cows in different breeding systems shows that parasitism is able to induce metabolic deficiency also in dairy cows kept under intesive rearing conditions. This, in addition to the performance stress, can reduce the productive efficiency and the efficacy of natural resistance mechanisms of the animals to the parasites. The control of infections by anthelmintic treatment before the beginning of milk production can contribute to improve metabolic functions and increase productivity. Introduzione L’intensificazione dell’allevamento bovino, soprattutto della vacca da latte, ha comportato un progressivo calo di attenzione nei confronti delle problematiche connesse alle infestazioni parassitarie. Tuttavia, se da un lato non vi è dubbio che le attuali tecniche di allevamento costituiscano una sorta di “barriera” tra il parassita e l’ospite, dall’altro l’elevato numero di animali mantenuti in superfici ridotte, la minore resistenza dovuta ad una selezione genetica volta ad assicurare alti livelli produttivi e la plasticità biologica caratteristica dei parassiti, oggi meglio definita come variabilità genetica, hanno reso possibile la permanenza di questi organismi anche nel contesto dell’allevamento intensivo. In queste condizioni gli esami copromicroscopici spesso non sono sufficientemente sen- sibili a “segnare” la presenza dei parassiti. Infatti accanto a valori di coproscopia contenuti (Tab. 1), gli esami necroscopici dimostrano che le infestazioni sono spesso caratterizzate da elevate prevalenze e da basse cariche infestanti. Le prevalenze si attestano infatti attorno a valori generalmente superiori al 40-50% con oltre il 90% degli animali infestati con cariche non superiori ai 400 parassiti, anche se alcuni soggetti possono presentare oltre 30.000 parassiti nel solo abomaso (Tab. 2; Genchi et al., 1989). Il fenomeno appare conseguente al progressivo “accumulo” di parassiti contratti dall’ospite soprattutto in età giovanile, prima dell’entrata nella fase produttiva, scarsamente controllati dalla risposta immunitaria (i meccanismi di premunizione, in larga parte IgE mediati, necessitano di cariche infestanti medio-alte per essere efficiente; Genchi et al., 1989). Per altro anche in condi- 58 Importanza e diffusione delle infestazioni da nematodi gastrointestinali nell’allevamento della vacca da latte Tabella1 Positività copromicroscopica per nematodi gastrointestinali nell’allevamento della vacca da latte in allevamento Nord Italia in relazione ai sistemi di gestione e al numero di soggetti in allevamento Soggetti controllati No. Soggetti infestati No. (upg range) Prevalenza Allevamento tradizionale con pascolo stagionale 271 173 (30-750) 64% Assenza di pascolo > 200 capi 358 21 (15-45) 6% 80-100 capi 195 23 (15-105) 12% < 70 capi 238 43 (15-150) 18% upg: uova per grammo (Genchi, 1995) Tabella 2 Prevalenze e numero medio di nematodi abomasali in bovine dal latte provenienti da diversi sistemi di allevamento in Nord Italia Ostertagia ostertagi Ostertagia lyrata Haemonchus contortus Trichostrongylus axei Allevamento intensivo (no. 158) P ma range 43% 567 10-40.0001 1.3% 0.09 1.3% 0.20 4% 0.16 Allevamento tradizionale in posta posta fissa (no. 45) P ma range 24% 13 10-300 7% 0.07 0 0 Pascolo stagionale (no 34) range P ma 10-900 68% 119 21% 4 32% 7 24% 2 P: prevalenza ma: media aritmetica calcolata sulla base della carica parassitaria totale: adulti più larve L4 1 Oltre il 93% degli animali ha meno di 400 parassiti zioni di pascolo l’immunità in corso di ostertagiosi si instaura lentamente e gli animali raggiungono un significativo livello di resistenza solo alla fine della prima stagione di pascolo. Inoltre durante la stabulazione invernale l’immunità tende a ridursi e alla primavera successiva gli animali sono in parte suscettibili a nuove reinfestazioni. Nelle conzioni dell’allevamento intensivo sono soprattutto le specie elmintiche più resistenti quelle in grado di sostenere le infestazioni, modificando i loro ritmi metabolici sia nel corso della fase di vita libera (larve L1 → L3), sia nella fase di vita parassitaria nell’ospite (larve L3 → parassita adulto). Ostertagia ostertagi, in particolare, appare la specie più diffusa nell’allevamento intensivo della vacca da latte: localizzata in sede abomasale, la sua azione patogena è in larga parte dovuta alle alterazioni funzionali conseguenti al danno dell’epitelio abomasale causate dalle larve (aumento del pH gastrico e interferenza sulla secrezione della pepsina e l’increzione di gastrina; vedi Armour e Ogburne, 1982). Se da un lato quindi il parassitismo deve essere tutt’ora considerato tra i possibili fattori in grado di interferire sulla salute e sulla produttività della bovina da latte, dall’altro è necessario comprendere i meccanismi che permettono il “perpetuarsi” del fenomeno e le caratteristiche epidemiologiche di queste infestazioni. Infatti, accanto a O. ostertagia che appare la specie dominante, rilevata nell’allevamento intensivo della vacca da latte su tutto il territorio nazionale dalla Pianura padana alla Sicilia (da Genchi et al., 1989) (Genchi e Manfredi, 1997, dati non pubblicati), relativamente frequente è il riscontro di Trichostrongylus axei ed Haemonchus placei tra le specie a localizzazione abomasale e (Genchi et al., 1986) e di Nematodirus spp. tra quelle intestinali. In relazione al rischio parassitario, l’allevamento bovino italiano può essere suddiviso, sulla base delle sue caratteristiche, in 3 situazioni: 1) l’allevamento del bovino da carne proveniente da altri paesi: in queste condizioni l’animale entra in allevamento già infestato, spesso in modo rilevante: il trattamento antiparassitario al ristallo permette di mantenere i soggetti esenti da parassiti durante l’intera fase produttiva grazie al breve ciclo di vita di questi animali e al tipo di alimentazione esclusivamente a base di concentrati e insilati; 2) l’allevamento tradizionale del bovino da latte, ancora praticato in alcune aree del territorio nazionale dove gli animali sono sottoposti a cicli di pascolo che facilita la presenza di parassiti, soprattutto di nematodi gastrointestinali. In queste condizioni l’obiettivo non può essere quello di avere animali “senza parassiti”, ma di contenere le cariche parassitarie in modo che non interferiscano sulla capacità produttive degli animali attraverso idonee strategie di trattamento, mantenute nel tempo a partire dai soggetti giovani fino alle vacche in produzione. 59 Tabella 3 Numero di parassiti osservati in corso di necroscopia dopo ripetute infestazioni sperimentali con basse cariche larvali (L3) di Ostertagia ostertagi Gruppo Infestazione sperimentale Numero di parassiti osservati in corso di necroscopia Giorno 90 dall’ultima infestazione Adulti Larve L4 1 100 larve L3 ogni 15 giorni x 10 24-157 0-10 2 100 larve L3 ogni 21 giorni x 10 42-245 0-65 3 200 larve L3 ogni 21 giorni x 10 Giorno 280 dall’ultima infestazione Adulti Larve L4 27-560 12-167 (da Genchi, 1995) 3) l’allevamento intensivo della vacca da latte, comprendendo in questo termine sia gli allevamenti dove l’alimentazione può includere quote di foraggio fresco per particolari necessità legate alla trasformazione del latte verso prodotti tradizionali (ad esempio il parmigiano reggiano), sia gli allevamenti dove l’alimentazione “unifeed” è predominante: la lunga permanenza degli animali in allevamento, la presenza di una elevata biomassa animale concentrata in ambienti ristretti e gli stress produttivi che incidono sulla efficienza dei meccanismi di resistenza naturale possono facilitare il perpetuarsi di bassi livelli di parassitismo, comunque in grado di deprimere la capacità produttiva degli animali. Epidemiologia delle infestazioni parassitarie con particolare riferimento all’allevamento intesivo della vacca da latte L’ipotesi, già altre volte avanzata, che le infestazioni elmintiche possano presentare caratteristiche epidemiologiche differenti nell’allevamento intensivo a stabulazione permanente rispetto a quanto conosciuto in condizioni di pascolo, è stata di recente verificata sperimentalmente (Genchi,1995; 1998). Tenuto conto che nell’allevamento intensivo il rischio di infestazione potrebbe essere conseguente all’assunzione accidentale di basse cariche larvali residuate nei foraggi essicati o da quote comunque esigue di foraggio verde, vitelli “nematode-free” sono stati ripetutamente infestati con 100-200 larve a diversi intervalli (1521 giorni) al fine di verificare i tempi medi di sopravvivenza dei parassiti e se le successive infestazioni portassero a livelli di immunità difensiva o se l’esiguità della carica parassitaria fosse tale da non permettere l’attivazione di fenomeni immunitari di tipo difensivo. A partire dalla terza settimana dall’infestazione gli esami copromicroscopici sono risultati positivi in tutti i gruppi di vitelli (3 gruppi di 5 soggetti ciascuno; 1 gruppo di 5 animali è srtato tenuto non infestato quale controllo) con valori medi di conta copromicroscopica (uova per grammo) compresi tra 15 e 90. A partire dal secondo mese dall’infestazione, si notano rialzi dei livelli sierici di pepsinogeno e di gastrina che risultano significativi rispetto al gruppo di controllo, con variazioni individuali piuttosto marcate a conferma della risposta eterogenea che caratterizza l’associazione ospite-parassita e il conseguente effetto patogeno. Nella Tabella 3 è riportato il numero di parassiti raccolti alla fine della prova. Nessun parassita è stato osservato nei soggetti di controllo. Nei gruppi infestati sperimentalmente il numero di esemplari adulti di O. ostertagi osservati all’esame necroscopico al giorno 90 o 280 dall’ultima infestazione variava da un minimo di 12 a un massimo di 560 parassiti. I dati ottenuti confermano dunque che basse cariche infestanti, assunte casualmente e ripetutamente come nel modello sperimentale, comportano una scarsa efficienza dei meccanismi di premunizione e una rapida evoluzione della infestazione verso la cronicizzazione con il permanere di parassiti adulti a livello del lume abomasale e l’accumulo di larve, probabilmente “inibite”, nello spessore della mucosa. Ne consegue, sul piano funzionale, il cronicizzarsi di una abomasite allergica con stasi a livello dei prestomaci e diminuito senso della fame, con gravi effetti negativi sui processi di trasformazione e utilizzo dei nutrienti. Influenza del parassitismo sul metabolismo dell’ospite La presenza di O. ostertagi nell’abomaso determina una diminuita funzionalità delle ghiandole gastriche a cui è deputata la produzione del succo gastrico, essenziale per la digestione proteica. In particolare le cellule della parete produttrici di acido cloridrico sono sostituite da cellule indifferenziate a rapida replicazione, non secernenti acido. Inizialmente il processo è limitato alle ghiandole occupate dal parassita ma man mano che le ghiandole tendono a distendersi sotto l’azione delle larve che nella fase di accrescimento da 1.3 mm raggiungono rapidamente gli 8 mm di lunghezza, il fenomeno tende a diffondersi anche alle ghiandole non parassitate con conseguente iperplasia della mucosa. I principali effetti di questi cambiamenti sono in primo luogo la diminuita acidità dei fluidi abomasali che possono passare da pH 2.0 fino a pH 7. Ne consegue la mancata trasformazione del pepsinogeno a pepsina con effetto negativo sui processi di digestione proteica. Inoltre, l’effetto batteriostatico dell’abomaso è fortemente ridotto e viene aumentata la permeabilità dell’epitelio abomasale alle macromolecole quali il pepsinogeno e le plasma proteine. Questo ultimo fenomeno trova una spiegazione nella difettosa giunzione tra le cellule indifferenziate in BOVINI Large Animals Review, Anno 4, n. 2, Giugno 1998 60 Importanza e diffusione delle infestazioni da nematodi gastrointestinali nell’allevamento della vacca da latte Tabella 4 Influenza dei nematodi gastrointestinali su alcuni parametri ematochimici Presenza di infestazione Pascolo Assenza di infestazione Presente Assente 36.60 ±3.78 40.00 ±0.71 39.60 ±1.34 31.57** ±2.37 33.29** ±4.30 35.00 ±3.76 34.35** ±3.42 36.32** ±3.31 35.67 ±2.72 11.00 ±1.20 9.58 ±1.56 10.63 ±1.12 13.78 ±1.67 13.55* ±3.12 13.56* ±2.09 13.29 ±2.09 11.59* ±2.49 12.61* ±2.00 0.36 ±0.02 0.43 ±0.06 0.45 ±0.03 0.52*** ±0.06 0.50** ±0.04 0.52 ±0.08 0.51*** ±0.07 0.46** ±0.07 0.48 ±0.04 Albumina g/l Manze Primipare Pluripare N Ureico mmol/l Manze Primipare Pluripare ß-OH-Butirrato mmol/l Manze Primipare Pluripare Confronti tra soggetti inefstati e non infestati: *p<.05; **p<.005; ***p<.0001 (da Genchi, 1995) rapida replicazione che vengono a sostituire le cellule secernenti, consentendo il passaggio di macromolecole attraverso lo strato epiteliale. In tali condizioni il pepsinogeno ematico tende ad aumentare mentre quote plasmatiche possono essere disperse nel lume dell’abomaso con possibile ipoalbuminemia. Nonostante il parziale riassorbimento di quote di proteine endogene, il fenomeno interferisce sull’azoto riassorbito e sul metabolismo energetico a causa dell’aumentata richiesta di sintesi di proteine quali albumine e immunoglobuline che avviene a spese delle proteine muscolari e dei depositi lipidici. Per quanto riguarda la gastrina, ormone di natura polipeptidica, questa è secreta da cellule endocrine specifiche (cellule G). Il più importante effetto fisiologico della gastrina è la stimolazione delle cellule parietali dello stomaco alla secrezione di acido cloridrico. L’ormone induce inoltre una moderata stimolazione delle cellule principali alla produzione di pepsinogeno e influenza la motilità dei prestomaci. La secrezione di gastrina è regolata da stimoli mediati dalla innervazione vagale o di natura chimica: il pH antrale funge da regolatore e la secrezione dell’ormone è controllata da un meccanismo a feedbak negativo per cui la diminuzione del pH inibisce un ulteriore rilascio di gastrina. Aumenti dei livelli sierici di ormone sono stati osservati nel bovino in corso di infestazioni sperimentali con O. ostertagi e T. axei (Hilderson et al., 1991): tali aumenti non sembrano solo correlabili alle modificazioni del pH abomasale indotte dall’azione delle larve sulla parete dell’organo, ma anche alla presenza dei soli parassiti adulti (Anderson et al. 1985; McKellar et al., 1986). Infatti, i prodotti di secrezione/escrezione dei parassiti sembrano possedere un elevato potere secretagogo sulle cellule zimogene e di conseguenza sarebbero in grado di indurre un aumento del tono e dell’ampiezza delle contrazioni della parete dello stomaco e dell’intestino, accelerando in tal modo il transito del materiale alimentare. Anche i fenomeni di anoressia che spesso si osservano in corso di infestazioni elmintiche, sarebbero la conseguenza della ipergastrinemia che induce una stasi a livello dei prestomaci (Fox et. al, 1989) e iperplasia della mucosa abomasale, come dimostrato da Snider et al. (1988) in vitelli infestati sperimentalmente con O. ostertagi e T. axei e confermato ancora in studi sperimentali da Boggio Sola (1988-1991). Sul piano metabolico, è interessante inoltre notare che in indagini sul ricambio minerale in vacche scelte random e infestate naturalmente da O. ostertagi si è osservato un rapporto tra entità della carica parassitaria e diminuzione della concentrazione sierica del fosfato inorganico e dello zinco (Tozzi e Genchi, 1986). Relativamente al ricambio proteico, ben documentata è l’azione spogliatrice dei nematodi gastrici. D’altra parte, l’assorbimento dei cataboliti parassitari può indurre stati di epatopatia tossica, che può interferire oltre che sul ricambio proteico, anche su quello energetico. In Tabella 4 sono riportati i dati relativi al metabolismo proteico ottenuti in vacche infestate naturalmente. Il quadro che ne emerge conferma l’azione spogliatrice (ipoalbuminemia) e tossica (aumento dell’azoto ureico e del beta-idrossido-butirrato) del parassitismo, con sovraccarico metabolico a carico del fegato. Va per altro sottolineato che le richieste produttive cui sono sottoposti gli animali aggravano il quadro e ingenerano una sorta di circolo vizioso. Infatti se da un lato la presenza del parassita comporta un effetto negativo sulla efficienza metabolica dell’ospite e quindi sulle sue capacità produttive, dall’altro aggrava il quadro di epatosi che caratterizza la bovina da latte, soprattutto ad alta capacità produttiva, abbassando l’efficacia dei meccanismi di resistenza dell’animale. Conclusioni I dati presentati confermano che il parassitismo è tutt’ora un fattore in grado di influenzare l’attività metabolica della bovina da latte. Nell’alllevamento intensivo, in particolare, le cariche infestanti, seppure contenute, appaiono comunque in grado di influire sui processi metabolici della bovina. Inoltre, la risposta immunitaria non appare in grado di indurre fenomeni difensivi efficienti, probabilmente a causa del basso stimolo antigenico. In tal modo i parassiti tendono ad accumularsi e soprattutto a prolungare la propria sopravvivenza nelll’ospite. Il parassita più diffuso appare Ostertagia ostertagi, specie dotata di elevato potere patogeno e di grande plasticità biologica che le consente di adattarsi anche alle condizioni dell’allevamento intensivo. In tali condizioni, dove l’infestazione è conseguente alla assunzione casuale e ripetuta di basse cariche infestanti (vedi il modello sperimentale utilizzato nello studio) i meccanismi di premunizione appaiono scarsamente efficaci. Ne consegue una rapida evoluzione della infestazione verso la cronicizzazione (persistenza di larve “inibite” nello spessore della mucosa) con effetti negativi sui processi digestivi (aumenti dei livelli sierici del pepsinoge- no e della gastrina) e di epatosi dovuta ai cataboliti parassitari che impegnano il metabolismo epatico, già sovraccarico in soggetti da latte ad alta produttività (diminuzione delle albumine e rialzi dei livelli sierici dell’azoto ureico e del beta-idrossido-butirrato). Non vi è dubbio quindi che il trattamento con un antielmintico di facile somministrazione, dotato di bassa residualità ed elevata efficacia da utilizzare sui soggetti poco prima dell’entrata in produzione può contribuire in modo efficace al controllo del parassitismo e alla ottimizzazione delle attività metaboliche dell’animale quando le richieste energetiche sono più elevate. Bibliografia Anderson N., Hansky J., Titchen D.A. (1985) Effects on plasma pepsinogen, gastrin and pancreatic polypptide of Ostertagia spp. transferred directly into the abomasum of sheep. Int. J. Parasitol. 15: 159-166. Armour J., Ogburne C.P. (1982) Bovine ostertagiasis: a review and annoted bibliography. Misc. Publ. No. 7. Commonwealth Inst Parasitol. Boggio Sola L. (1988-1991)Aspetti di fisiopatologia nelle infestazioni abomasali da Trichostrongylidae nei ruminanti. Tesi di Dottorato di 61 Ricerca in Patologia Comparata degli Animali Domestici, Università degli Studi Milano IV Ciclo. Genchi C. (1998) Contro strategies in Europe with special emphasis to dairy cows intensive brredin system, Symposium on Gastrointestinal helminthiasis in domestica animals IXth International Congress of Parasitology. In stampa. Genchi C., Madonna M., Traldi G. (1989) Epidemiology of Ostertagia ostertagi in dairy cow from different breedind systems. Prassitol. 31: 123132. Genchi C., Traldi G., Dominoni S. (1995) Studio di parametri funzionali nella diagnosi delle infestazioni elmintiche dell’abomaso nell’allevamento della vacca da latte in Lombardia. Ricerce finalizzate, Regione Lombardia (Progetto N. 1427). Genchi C., Traldi G., Larotonda P. (1986) Dairy cow ostertagiasis: epidemiology in intesive breeding conditions. Procced. 14° World Congress on Diseases of Cattle 2:1346-1347. Hilderson H., Dorney P., Bergher P., Vercruysse J., Fransen J., Braem L. (1991) Gastrin and pepsinogen changes duing an Ostertagia ostertagi challange infection in calves. J. Am. Vet. B 38: 25-32. McKellar Q., Duncam J., Armour J., Lindsay F.E.C., McWilliams P. (1986) Response to transplanted adult Ostertagia ostertagi in calves. Res. Vet. Sci. 40: 367-371. Snider T.G., Williams J.C., Karns P.A., Markovits J.E., Romaire T.L.(1988) High concentration of serum gastrin immunoreactivity and abomasal mucosal hyperplasia in calves infected with Ostertagia ostertagi and/or Trichostronylus axei. Am. J. Vet. Res. 49: 2101-2104. Tozzi F., Genchi C.(1986) Profilo minerale in vacche infestate da Ostertagia ostertagia. Atti Soc. It. Buiatria 13: 551-554. BOVINI Large Animals Review, Anno 4, n. 2, Giugno 1998