Kokzidiose beim Dromedar (Camelus dromedarius)

Abstract

Eimeria - Infektionen sind protozoäre Parasitosen die weltweit bei vielen Haus- und Nutztieren vorkommen, so auch bei den Altweltkamelen. Die Morphologie, die endogene und exogene Entwicklung der kamelspezifischen Eimerien sowie die histopathologischen Veränderungen bei einer solchen Infektion sind nicht umfassend erforscht und die überwiegende Zahl der Publikationen zu dieser Thematik ist größtenteils mehr als 20 Jahre alt. Auch über die auslösenden Faktoren einer Kokzidiose (Eimeriose), der klinisch relevanten Verlaufsform einer Eimerieninfektion, existieren keine analytischen Studien. Mit Toltrazuril (Baycox®) kommt derzeit ein Antikokzidium zur Anwendung, das für Altweltkamele nicht zugelassen ist und zu dessen Pharmakokinetik, Verträglichkeit und Wirksamkeit bei dieser Tiergattung weitgehend Unkenntnis besteht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu diesen Fragestellungen neue Erkenntnisse zu gewinnen. Hierfür wurden im Rahmen einer Prospektivstudie Dromedare unter verschiedenen Versuchsbedingungen [Alter, Haltung, Infektionsdosis, Medikation] experimentell mit E. cameli infiziert und der Verlauf der Infektion sowie ihre klinische Relevanz untersucht. Begleitend wurden die Blutbilder der Versuchstiere analysiert. Zur detaillierten Beschreibung der endogenen Entwicklung von E. cameli wurden täglich Kotproben mit einem quantitativen Nachweisverfahren auf Oozysten getestet. Die durchgeführten Tenazitäts- und Sporulations-versuche dienten der Erhebung von Daten zur exogenen Entwicklung des Parasiten. Außerdem wurden Morphologiestudien an sporulierten Oozysten dieser Art durchgeführt. Histopathologische Untersuchungen an 1.192 Darmschnitten von 221 Altweltkamelen wurden vorgenommen, um die pathologischen Veränderungen und die Lokalisation der endogenen Entwicklungsstadien im Magen-Darmtrakt zu beschreiben. Zusammen mit mikrobiologischen Untersuchungsbefunden wurden diese Ergebnisse in einer statistischen Analyse auf Risikofaktoren bezüglich einer klinisch manifesten Kokzidiose untersucht. In einer weiteren statistischen Berechnung wurde die Prävalenz von drei in Dubai vorkommenden Eimeria spp. im Zeitraum von 4 Jahren analysiert sowie ein Zusammenhang zwischen dem Vorkommen dieser Eimerien und anderen Endoparasiten geprüft. Darüber hinaus wurden Versuche einer pro- und metaphylaktischen Behandlung mit Toltrazuril (Baycox®) an den experimentell infizierten Dromedaren durchgeführt. Die vorliegende Arbeit beschreibt Infektionen mit E. cameli, E. dromedarii und E. rajasthani bei Altweltkamelen im Emirat Dubai. Für E. cameli konnte experimentell eine Präpatenz von 16 – 40 Tagen und eine Patenz von 12 – 48 Tagen errechnet werden. Die Infektionskurven hatten in der Patenzphase einen mehrheitlich zweigipfeligen Verlauf, der auf eine wellen-förmige Oozystenausscheidung hindeutet. Diese könnte die Folge von zwei zeitversetzten ungeschlechtlichen Vermehrungsphasen von E. cameli sein. Eine klare tageszeitliche Dynamik bei der Oozystenausscheidung konnte nicht eruiert werden. Nach künstlicher Primärinfektion lag die Gesamtausscheidung zwischen 20 x 106 und 182 x 106 Oozysten. Das Versuchstier mit der niedrigsten Infektionsdosis und dem niedrigsten Lebensalter hatte die höchste Gesamtoozystenausscheidung. Die experimentelle Infektion mit unterschiedlich hohen Dosen erzeugte bei keinem der Versuchstiere spezifische Symptome einer klinischen Kokzidiose. Wiederholte Blutuntersuchungen zeigten, dass die neutrophilen Granulozyten bereits während der Präpatenz erhöht sein können und so einen Hinweis auf eine Eimeria – Infektion geben. Bei einer Umgebungstemperatur von 22 - 24 °C sporulierte E. cameli innerhalb von 8 - 20 Tagen. E. cameli besitzt eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen und einer relativ niedrigen Luftfeuchtigkeit. Diese Spezies zeigte für das Emirat Dubai im Jahresverlauf und in einem Vierjahreszeitraum (2003 - 2006) eine annähernd gleichbleibend hohe Prävalenz von 16,3 % im Monatsmittel. Im Rahmen eigener Morphologiestudien erfolgte die Wiederbeschreibung einer erstmals von YAGOUB (1989) dokumentierten fragilen, transparenten Außenhülle bei E. cameli. Wie die histologisch diagnostizierten Eimeria – Infektionen und Kokzidiosefälle zeigen, sind die endogenen Entwicklungsstadien der Eimerien hauptsächlich in der Lamina propria mucosae der Dünndarmschleimhaut zu finden. Dabei ist in den Krypten von Jejunum und Ileum die größte Zahl der Stadien lokalisiert. Bei einer Eimeria – Mischinfektion (E. cameli + kleine Eimerien) ist das Risiko für einen klinisch relevanten Verlauf, im Sinne einer Kokzidiose, im Vergleich zu einer Infektion mit E. cameli oder mit kleinen Eimerien allein statistisch signifikant höher und könnte möglicher-weise noch weiter ansteigen, wenn eine gleichzeitige Cl. perfringens – Infektion vorliegt. Durch eine solche bakterielle Sekundärinfektion könnte sich das klinische Bild einer akuten Kokzidiose so verschärfen, dass es zu irreversiblen Schädigungen an lebenswichtigen Organen kommt, die den Tod der Tiere zur Folge haben. Die Medikationsversuche mit Toltrazuril (Baycox®) zeigten, dass dieses Antikokzidium bei einmaliger oraler Applikation an unterschiedlichen Tage p.i. den Lebenszyklus der Eimerien nicht unterbrechen und eine patente Infektion nicht verhindern konnte. Bei einer wiederholten dreimaligen oralen Anwendung (Dosis: je 20 mg/kg KM) im Abstand von jeweils 5 bis 6 Tagen wurden bei den Tieren keinerlei Nebenwirkungen durch Toltrazuril festgestellt, was für eine gute Verträglichkeit spricht. Der steile Anstieg der Serumkonzentrationskurve in den ersten 3 Tagen zeigt, dass das Medikament schnell absorbiert wird. Das Wiederabfallen der Kurve nach Erreichen eines Maximums zeigt, dass Toltrazuril verstoffwechselt und seine Metaboliten ausgeschieden werden. Durch die Literaturstudie und die eigenen Untersuchungen im Emirat Dubai wird deutlich, dass Eimeria - Infektionen bei Dromedaren sehr häufig sind. Zumeist handelt es sich dabei um Monoinfektionen mit nur einer Eimeria – Art, die nach diesen Untersuchungen v.a. zu subklinischen Verläufen führen. Auch wenn klinisch manifeste Kokzidiosen (Eimeriosen) somit wesentlich seltener sind, können sie bei Dromedaren zu schweren, auch tödlichen Erkrankungen führen. Vor dem Hintergrund zunehmender Tierkonzentrationen auf Kamel-farmen könnte diese Erkrankung in der Zukunft aber eine größere klinische Bedeutung erlangen.

Eimeria – infections are protozoan parasitoses that occur worldwide among many domestic and farm animals, thus also among Old World Camels (OWC). The morphology, the endogenous and exogenous development of Eimeriae that are specific for camels as well as the alterations that can be detected histopathologically in such an infection are not comprehensively investigated and the majority of publications on this topic is more than 20 years old. Furthermore, there are no studies on factors associated with Coccidiosis (Eimeriosis) which is the clinically relevant form of an Eimeria infection. At present, the anticoccidial drug toltrazuril (Baycox®) is being used but is not registered for OWC. In addition there is largely a lack of understanding for the pharmacocinetic, tolerance and effectiveness in this genus. It was the goal of this work to collect new information about all of the above questions. Dromedaries were experimentally infected with E. cameli using different experimental set-ups, such as age, type of housing, infectious dose and medication. The course of the infection was investigated. To describe the endogenous development of E. cameli daily faeces samples were collected and examined for oocysts using a quantitative test [sedimentation]. Trials on the tenacity and observation of sporulation served to collect data on the exogenous development of the parasite. Furthermore, studies on the morphology of sporulated oocysts of this species were conducted. Histopathological examinations on 1,192 intestine sections of 221 OWC were done to describe pathological alterations as well as the location of the developmental stages in the gastrointestinal tract. Together with microbiological data this information was used to conduct a statistical analysis on potential risk factors for clinically relevant coccidiosis. In addition a possible association with other endoparasites was tested. Finally, pro- and metaphylactic treatment with toltrazuril (Baycox®) were conducted on experimentally infected dromedaries. This work deals with the three species E. cameli, E. dromedarii and E. rajasthani in OWC in Dubai. For E. cameli a prepatent period of 16 - 40 days could be determined by experimental infection as well as a patent period of 12 - 48 days. The shedding curves showed mostly a bimodal distribution which is compatible with an undulating excretion of oocysts. This could be due to two asexual proliferation phases in E. cameli that are staggered in time. It was not possible to identify a clear circadian dynamic in the oocyst excretion. After experimental infection between 20 x 106 and 182 x 106 oocysts were shed. Among all animals the one with the lowest infectious dose and the youngest age shed most occysts. None of the different infectious doses led to a clinically apparent illness compatible with coccidiosis. Repeated blood samples showed that neutrophile granulocytes can be elevated during the prepatent period as a possible consequence of an Eimeria – infection. At an ambient temperature of 22 - 24°C E. cameli sporulated within 8 - 20 days. E. cameli is very robust towards high temperatures and low relative humidity. Prevalence data from routine faeces samples in the emirate of Dubai were analysed for a period of 4 years, between 2003 – 2006. There was no significant variation over the years. In addition, prevalence from month to month were rather constant with a monthly average of 16.3 %. The morphological studies were able to describe the fragile and transparent outer veil of E. cameli which was detected for the first time by YAGOUB (1989). The endogenous developmental stages can be found principally in the Lamina propria mucosae of the epithelium of the small intestine. The highest number of parasites can be found in the crypts of jejunum and ileum. Compared with an infection with E. cameli or small Eimeriae alone a mixed infection with Eimeria species (E. cameli + small Eimeriae) was statistically significantly associated with coccidiosis, the clinically relevant course of an Eimeria infection. It is possible that this risk is elevated further with a concurrent Cl. perfringens infection with irreversible damage in vital organs leading to death. Medication experiments with toltrazuril (Baycox®) showed that this anticoccidial drug (when given once oral p.i. on different days) was not able to interrupt the life cycle and a patent infection of Eimeriae. Giving the drug three times oral with a dose of each 20 mg/kg body weight with intervals of 5 to 6 days no side effects were observed supporting the notion of good tolerability. The rapid increase of the serum level in the first three days demonstrates its rapid absorption. The decline of the curve after reaching the peak supports the idea that toltrazuril is metabolized and its metabolites are excreted. Literature studies and the own investigations have shown that Eimeria infections in dromedaries are frequent. However, most infections are mono-infections with just one species which, according to my findings, lead in the most of the cases just to a subclinical course of infection. On the other hand, in dromedaries coccidioses can lead to severe and fatal illness. In front of the background of an increasing concentration of animals in camel farms (with an increased risk for infection due to coprophagia) this illness could gain far greater importance in the near future.