dc.contributor.author
Fischer, Juliane Katharina
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:08:14Z
dc.date.available
2015-08-17T09:12:03.293Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2102
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6304
dc.description.abstract
Grazing horses in intensive management face pastures contaminated with
infective stages of a number of endoparasites on a daily basis. The management
of equine premises as well as the veterinarians have in the past heavily
relied on readily available and affordable drugs to treat infestations with
parasitic helminths. Due to this fact, the prevalence of the formerly very
common Large Strongyles has declined, and the Cyathostomins (CYA) have become
the main intestinal parasites of the horse. Their distribution is worldwide,
and they carry a high potential of clinical disease. Traditionally, control
programmes have been based on anthelmintic drugs, to which CYA are becoming
increasingly resistant. Three different drug classes with different modes of
action are commercially available, the benzimidazoles (BZ), the
tetrahydropyrimidines and the macrocyclic lactones (ML). Resistance of CYA has
been detected to all three classes. The objective of this study was to
investigate the efficacy of two commonly used anthelmintic drugs, in the
German Federal State of Brandenburg: Ivermectin (IVM), a ML, and Pyrantel
embonate (PYR), a tetrahydropyrimidine. The efficacy of both drugs was
investigated with faecal egg count reduction tests (FECRTs) in two consecutive
years. For IVM, the aim was also to detect a possible shortening of the egg
reappearance period (ERP), which is considered a first warning sign for the
development of resistance. A pre-selected population of horses kept on 24
farms scattered over the Federal State of Brandenburg was considered. These
farms had shown a FEC for CYA higher than the average in a previous study, the
horses had daily access to pasture or were kept in the field during the summer
months. Premises that use anthelmintics infrequently, i.e. twice per year or
less often (n=7), were compared with premises that worm their horses
frequently, i.e. at least four times per year (n=17), since a risk factor
associated with the development of resistance to anthelmintics is the frequent
application of these drugs. In 2007, a FECRT with IVM was conducted in late
summer/autumn on 23 of these 24 premises, with a total of 428 horses. In 2008,
a FECRT with PYR was performed during the summer months on 21 of these 24
premises, and 414 horses were included. Faecal samples were analysed using a
modified McMaster technique with a detection threshold of 25 eggs per gram
(EPG). The weight of each animal was estimated, and a girth measuring tape was
used to validate the estimation. The anthelmintic drugs were then applied
according to weight. Horses of all ages with the exception of foals younger
than six months were included in the study. The first FECRT (with IVM) was
calculated in analogy to the recommendations of the WAAVP, which for cattle
considers a FECR of <95% with a 95% LCL of <90% as ”Resistant”, and a result
where only one of the two criteria is met as “Suspect resistant” (Coles et al.
1992). These recommendations propose a value of <90% as indicative of
resistance to BZ in horses but give no value for the 95% LCL. Hence, in line
with other recent equine AR-studies (Lester et al. 2013; Relf et al. 2014) the
cut off was set at 90% FECR, and the 95% LCL was set at 80% in this study. The
LCL was calculated according to WAAVP recommendations. For IVM, a FECR of 100%
can be reported for 21 out of 23 farms (91.3%). On the remaining two farms
(8.7%), one individual horse each had a faecal egg count (FEC) of 25 EPG,
lowering total FECR to 99.73% and 98.33%, respectively. Anthelmintic drugs
were used infrequently on both farms. A shortening of the ERP for IVM was not
detected. Controversy exists among parasitologists concerning the calculation
and interpretation of FECRTs, with regards to a) at what % of FECR the
threshold for resistance should be set, and b), as to which method of
calculation should be used. In this study, resistance was defined (i) in
analogy to the recommendations for BZ by the WAAVP (mean FECR < 90%), with a
lower 95% confidence limit (LCL) of <80% (Lester et al. 2013; Relf et al.
2014); and (ii) with the criteria as above, but also including the upper 95%
limit (UCL) – the cut-off was set at UCL <95%, as suggested by Lyndal-Murphy
et al. In order to assess the impact of the statistical method used, a total
of three methods for the calculation of anthelmintic resistance were applied
to the data sets of the FECRT for PYR: Firstly, the method for calculating
FECRTs as currently recommended by the WAAVP was used, and resistance to PYR
was detected on four farms (19%). Secondly, a bootstrapping method was
employed together with four different equations for the calculation of FECRTs.
These four different equations gave varied results: with equation 1, a FECR
<90% was obtained on seven farms, with equations 2 and 3 on four farms, and
with equation 4 on one farm. Thirdly, a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method
was applied to the data. Resistance was detected on 17 farms (73.9%). This
accounts for the WAAVP criteria of interpretation. When applying the criteria
suggested by Lyndal-Murphy et al., only Farm N° 2 was detected as “Resistant”,
by all three methods of calculation. There was huge variation in inference
between statistical methods when using the WAAVP interpretation, but when
using the Lyndal-Murphy interpretation all three statistical methods produced
very similar recommendations in that there was conclusive evidence for
resistance on yard No 2, but none of the other yards. Of the four farms on
which resistance was detected according to the method of calculation as
recommended by the WAAVP, two use anthelmintics frequently, and two
infrequently. The hypothesis that frequent worming might enhance the
development of resistance was therefore not confirmed. However, it was not
possible to determine the frequencies in which each drug class had been used
in the past, as the horse owners generally did not keep exact records. It is
recommended that on these four farms routine FECRTs should be performed to
monitor anthelmintic efficacy. A general agreement needs to be established on
the calculation of FECRTs, and thresholds for the detection of resistance need
to be created for each drug or drug class. Reports of resistance of equine
helminths to all classes of anthelmintics available from all over the world
have brought to attention non-chemical approaches to nematode control, as the
reliance on anthelmintic treatments alone is not considered sustainable for
parasite control in the future. New drug classes are momentarily not expected
on the market, as costs for the development of a new drug are high, and the
pharmaceutical industry does not regard the market for horses and livestock
large enough as to invest in research for new anthelmintic drugs. This implies
that the preservation of anthelmintic efficacy has to be of priority. However,
it is necessary to involve the expertise of the veterinarian in the adoption
of new parasite control programmes, as epidemiological principles need to be
incorporated for sustainable control.
de
dc.description.abstract
Pferde, denen unter intensiven Haltungsbedingungen Weidegang gewährt wird,
sind täglich den infektiösen Stadien von Endoparasiten ausgesetzt und nehmen
diese zusammen mit dem Weidegras auf. Pferdehalter, Stallbetreiber und auch
Tierärzte haben in den letzten Jahrzehnten für die Wurmkontrolle stark auf die
Wirksamkeit kommerziell erwerblicher Anthelminthika gesetzt. Dies führte zu
einer Abnahme im Auftreten der vormals weit verbreiteten Großen Strongyliden
und der mit ihnen assoziierten Kolik-Symptomatik. Mittlerweile sind
Cyathostominae (CYA) die wichtigsten Endoparasiten des Pferdes; sie treten
weltweit bei allen Equiden auf, und auch von ihnen geht ein hohes
Pathogenitätsrisiko aus. Bekämpfungsmaßnahmen basieren traditionell auf dem
regelmäßigen Einsatz von Anthelminthika; allerdings treten mittlerweile
vermehrt Anthelminthika-Resistenzen auf. Derzeit sind auf dem Markt drei
verschiedene Klassen von Anthelminthika erhältlich, die alle über einen
unterschiedlichen Wirkmechanismus verfügen: Benzimidazole (BZ),
Tetrahydropyrimidine und Makrozyklische Laktone (ML). Resistenzen der CYA sind
allen drei Klassen gegenüber beschrieben worden. Ziel der vorliegenden Arbeit
war es, die Wirksamkeit zwei verschiedener Anthelminthika im Bundesland
Brandenburg zu überprüfen: Ivermectin (IVM), ein ML, und Pyrantel (PYR), ein
Tetrahydropyrimidin. Zur Überprüfung der Wirksamkeit dieser Mittel wurden in
zwei aufeinanderfolgenden Jahren zwei Eizahlreduktionstests (EZRTs)
durchgeführt. Für den Wirkstoff Ivermectin war es außerdem Ziel der Arbeit,
eine eventuelle Verkürzung der sogenannten Egg Reappearance Period (ERP), also
der Zeit zwischen der Entwurmung und dem Wiederauftreten von Wurmeiern im Kot,
festzustellen. Auf Grundlage der in einer Prävalenzstudie aus dem Jahr 2006 im
Bundesland Brandenburg erhobenen Daten wurden für die vorliegende Studie 24
pferdehaltende Betriebe ausgewählt. Diese wiesen im Vergleich zu anderen Höfen
Brandenburgs eine überdurchschnittlich hohe Eiausscheidung von CYA auf. Die
Pferde werden stundenweise bzw. ganztägig auf der Weide gehalten. Es wurden
Betriebe, die höchstens zweimal pro Jahr entwurmen, mit Betrieben verglichen,
die mindestens viermal pro Jahr entwurmen. Dieser Unterteilung liegt die
Annahme zugrunde, dass häufiges Entwurmen die Entstehung von Resistenzen gegen
Anthelminthika fördert. Im Jahr 2007 wurde im Spätsommer und Herbst mit IVM
ein EZRT auf 23 der 24 Betriebe und mit insgesamt 428 Pferden durchgeführt. Im
Sommer 2008 wurde mit PYR auf 21 der 24 Betriebe mit insgesamt 414 Pferden ein
EZRT durchgeführt. Die Analyse der Kotproben erfolgte mithilfe einer
modifizierten McMaster-Technik. Die Nachweisgrenze lag bei 25 Eiern pro Gramm
Kot (EPG). Die Bestimmung des Körpergewichtes erfolgte bei allen Pferden
zunächst durch Schätzung, deren Ergebnis mit Hilfe eines handelsüblichen
Maßbandes überprüft wurde. Die Dosierung des Anthelminthikums erfolgte nach
Herstellerangaben gemäß Gewicht. Pferde aller Altersstufen ab einem Alter von
sechs Monaten wurden in die Studie aufgenommen. Der im Jahr 2007 mit IVM
durchgeführte EZRT wurde analog zu den Empfehlungen der World Association for
Advancement in Veterinary Parasitology (WAAVP) berechnet. Diese Empfehlungen
sehen bei Rindern eine EZR <95% und ein unteres 95% Konfidenzintervall von
<90% als einen Hinweis für das Vorhandensein von Resistenzen an. Für Pferde
wird bei BZ eine EZR von <90% als auf Resistenz hinweisend angesehen, und es
wird kein Konfidenzintervall genannt. In Analogie hierzu wurde in der
vorliegenden Studie eine EZR von <90% mit einem unteren 95% Konfidenzintervall
von <85% als Grenzwert angesehen. Für IVM wurde auf 21 der 23 Betriebe eine
EZR von 100% festgestellt. Auf den übrigen beiden Betrieben (8,7%) wurde bei
jeweils einem Pferd eine Eiausscheidung festgestellt. Diese war minimal und
betrug jeweils 25 EPG. Dadurch wurde die EZR auf den Betrieben auf 99,7%, bzw.
98,3% gesenkt. Die Entwurmung erfolgte auf diesen zwei Betrieben zweimal im
Jahr oder seltener. Eine Verkürzung der ERP wurde für IVM nicht festgestellt.
Der Grenzwert, ab dem von einer Resistenz gesprochen werden kann, wird in der
Literatur kontrovers behandelt, ebenso, wie die Frage, welche Methode zur
Berechnung der EZR angewendet werden sollte. In der vorliegenden Studie wurde
das Vorhandensein von Resistenz nach zwei verschiedenen Kriterien definiert:
1. analog zu den Empfehlungen der WAAVP für BZ bei Pferden: EZR < 90% mit
einem unteren 95% Konfidenzintervall von <80% (in Analogie zu Lester et al.
(2013) und Relf et al. (2014)), und 2. zusätzlich mit dem oberen 95%
Konfidenzintervall von <95% (von Lyndal-Murphy et al. empfohlen). Um die
Auswirkungen verschiedener Berechnungsmethoden auf das Ergebnis beurteilen zu
können, wurden drei verschiedene Methoden für die Berechnung der EZR auf die
Daten des EZRT mit PYR im Jahr 2008 angewandt: Zunächst wurde die EZR nach der
von der WAAVP empfohlenen Methode berechnet, und es wurden auch deren
Kriterien für die Detektion einer Resistenz angewandt; hiermit wurde auf vier
Betrieben (19%) eine Resistenz festgestellt. Desweiteren wurde eine
bootstrapping-Methode angewendet, mit der die Berechnung mit vier
verschiedenen Formeln durchgeführt wurde. Diese vier Formeln ergaben sehr
unterschiedliche Ergebnisse: mit Formel 1 wurde eine EZR <90% auf sieben
Betrieben festgestellt, mit den Formel 2 und 3 auf jeweils vier Betrieben und
mit Formel 4 auf einem Betrieb. Drittens wurde eine Markov Chain Monte Carlo
(MCMC) Methode für die Berechnung verwendet, mit der auf 17 Betrieben (73,9%)
eine Resistenz festgestellt wurde. Mit den Kriterien nach Lyndal-Murphy et al.
wurde für alle drei Berechnungsmethoden lediglich auf Hof N°2 eine Resistenz
festgestellt. Es gab große Unterschiede zwischen den Ergebnissen der
statistischen Methoden mit den Kriterien der WAAVP; bei Einbeziehung des
oberen 95% Konfidenzintervalls hingegen fielen die Ergebnisse aller drei
Methoden sehr ähnlich aus, da jeweils ausschließlich Hof N°2 als resistent
erkannt wurde. Daher sollte in Zukunft auch das obere Konfidenzintervall für
die Interpretation der Daten von FECRT herangezogen werden. Die Ergebnisse
nach Berechnung gemäß den Empfehlungen der WAAVP lassen darauf schließen, dass
die Wirksamkeit von PYR bei Pferden in Brandenburg im Allgemeinen als
akzeptabel anzusehen ist. Dagegen kann bei vier Betrieben davon ausgegangen
werden, dass eine nicht sensitive Population kleiner Strongyliden besteht. Von
diesen vier Betrieben entwurmen zwei Betriebe höchstens zweimal pro Jahr und
zwei Betriebe mindestens viermal pro Jahr. Die These, dass häufiges Entwurmen
eine Resistenzentwicklung fördert, konnte in der vorliegenden Studie somit
nicht bestätigt werden. Allerdings war es nicht möglich festzustellen, welche
Wirkstoffklassen in der Vergangenheit eingesetzt wurden, da keiner der
Betriebe exakte Aufzeichnungen hierüber führt. Es ist dennoch zu empfehlen,
dass auf diesen Betrieben im Rahmen eines Programms zur Kontrolle des
Endoparasitenbefalls regelmäßige EZRTs durchgeführt werden. Es besteht die
Notwendigkeit einer grundsätzlichen Übereinkunft zur Berechnung von EZRTs;
außerdem sollten für die einzelnen Wirkstoffgruppen Grenzwerte definiert
werden, ab denen vom Vorhandensein einer Resistenz ausgegangen werden kann.
Berichte aus mehreren Ländern über vermehrt auftretende Resistenzen bei
Helminthen des Pferdes haben alternative Bekämpfungsmaßnahmen in den Fokus
gerückt. Da der Marktanteil der Anthelminthika für Pferde von der
pharmazeutischen Industrie nicht als wichtig genug erachtet wird, um in die
Entwicklung neuer Wirkstoffklassen zu investieren, kann eine zukunftsfähige
Wurmkontrolle nicht ausschließlich auf der Verwendung von Anthelminthika
basieren. Dem Erhalt der Wirksamkeit der vorhandenen Anthelminthika ist eine
ebenso hohe Bedeutung beizumessen wie der Einbindung tierärztlicher Expertise
in die Planung und Durchführung der Wurmkontrolle unter Berücksichtigung der
Epidemiologie der Parasiten.
de
dc.format.extent
VI, 93 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Drug Resistance
dc.subject
Faecal Egg Count
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
A Study on the Efficacy of selected Anthelmintic Drugs against Cyathostomins
in Horses in the Federal State of Brandenburg, Germany
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Peter-Henning Clausen
dc.contributor.furtherReferee
PD Dr. Melanie Hamann
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Johannes Handler
dc.date.accepted
2015-01-20
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099857-7
dc.title.translated
Untersuchungen zur Wirksamkeit ausgewählter Anthelminthika gegen Strongyliden-
Infektionen bei Pferden im Bundesland Brandenburg
de
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
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FUDISS_thesis_000000099857
refubium.note.author
Mensch und Buch Verlag
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