Vi bruger forsøgsdyr til at styrke behandlingen af parasitter i dyr og mennesker

Stig M. Thamsborg¹, Helena Mejer¹, Andrew R. Williams¹, Peter Nejsum², Tina V. A. Hansen¹
¹ Parasitologi og Akvatisk Patobiologi, Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab, KU-SUND
² Klinisk Institut, AU

Artiklen var et bidrag til Danmarks 3R-Centers Årsrapport 2018

Når vi i vores forskergrupper anvender forsøgsdyr, er det ofte større produktionsdyr, som svin eller kalve, med henblik på at undersøge eller kurere parasitinfektioner, som almindeligvis findes i disse dyr. En lang række parasitter kan nemlig påvirke husdyrs velfærd og sundhed. Parasitter er som regel knyttet til en eller få bestemte arter af værter og gennemgår dels en udvikling uden for værten i det fri miljø og dels en obligatorisk udvikling i værten, som kan blive syg alt afhængig af smitteniveauet. Kun i ganske få tilfælde kan vi få parasitten til at gennemløbe hele livscyklus udenfor værten i laboratoriet (dvs. in vitro).

Vi er derfor nødt til at involvere de naturlige værter, som forsøgsdyr i et vist omfang. Vi vil i det følgende redegøre for vores brug af forsøgsdyr, hvorfor denne brug er absolut nødvendig, men også, hvordan vi vedvarende undersøger alternativer til forsøgsdyr.

Vi har i langt de fleste tilfælde gode antiparasitære midler rettet mod disse infektioner hos vores husdyr, men i de seneste 20-30 år har vi på verdensplan, og i Danmark, set en alarmerende stigning i parasitarter, som har udviklet resistens mod flere af midlerne. Resistens ses i høj grad hos parasitiske orm (indvoldsorm), men også hos ektoparasitter (lus, lopper, skab- eller fnatmider m.v.) og protozoer (encellede parasitter, så som coccidier i fjerkræ og små drøvtyggere). Resistens hos de parasitter, der kan overføres mellem mennesker og dyr (fx visse orm og Giardia), vækker særlig bekymring, især hvis de behandles med de samme midler både veterinært og humant. Resistens kan i nogle tilfælde diagnosticeres med PCR eller in vitro-test på fritlevende parasitstadier i gødningen, og undersøgelsen kræver således ikke brug af forsøgsdyr. De fleste tests benytter naturligt inficerede dyr i en besætning, hvor man måler på ægudskillelse før og efter behandling med et middel, hvor man har en formodet mistanke om resistens (1). Det medfører ringe belastning for dyret og er som oftest diagnostisk og dermed ikke omfattet af dyreforsøgsloven. Vi har bidraget til udvikling af guidelines, der netop optimerer brugen af dyr i sådanne tilfælde (2). Men når vi har identificeret resistente isolater, er vi nødt til at foretage den ultimative verifikation af parasitart og følsomhed i forsøgsdyr, der inficeres med lave doser og derefter aflives og undersøges (= kritisk test).

Vores studier bidrager til forskning, der skal beskrive sammenhængen mellem in vitro-målinger og resultat af kritisk test, således at anvendelse af forsøgsdyr kan reduceres eller helt undgås (3). Netop på grund af den omtalte resistens hos indvoldsorm arbejder vores gruppe med udvikling af alternative metoder til parasitkontrol. For tiden fokuserer vi på udvikling af foderingredienser, der kan kontrollere parasitter. Dette udviklingsfelt spænder fra landlevende planter og tang, som undersøges for stoffer med anti-parasitære egenskaber, til anvendelse af præ- og probiotika i foderet. Ved undersøgelse af stoffer fra planter benytter vi som første trin screening ved hjælp af in vitro-tests. I disse systemer anvender vi parasitstadier, der findes i det fri. Vi har således udviklet en pipeline med æg/larver fra svinets spolorm (Ascaris suum), hvor vi kan hente ormemateriale fra naturligt inficerede svin på slagteri, og derfor hverken behøver forsøgsdyr til opformering af parasitterne eller til selve testen (4).

Hvis vi dernæst vil teste effekten overfor de parasitære stadier - altså stadierne inde i værten - kan vi i første omgang reducere anvendelsen af forsøgsdyr ved kun at inficere et eller få dyr og udtage forskellige stadier, der så udsættes for udvalgte stoffer. Dette er kortvarige tests af fx parasittens bevægelighed eller ægproduktion, da vi ikke kan holde de parasitiske stadier i live i mere end 2-3 dage udenfor værten. Ultimativt er vi dog tvunget til at teste planteprodukterne i relevante forsøgsdyr, fordi vi ikke på forhånd kender de farmako-kinetiske forhold, herunder metaboliske ændringer af stofferne i fx vommen.

Vi kan nævne, at vi fandt en lovende antiparasitær effekt af tanninholdige ekstrakter af bælgafgrøden esparsette (Onobrychus viciifolia) in vitro mod samtlige testede ormearter, men da vi verificerede fundene i eksperimentelt inficerede kalve, fandt vi kun effekt mod orm i mavesækken og ikke mod orm i tyndtarmen (5). Vi kender endnu ikke årsagen, men formoder, at det skyldes en pH-afhængig effekt. Tilsvarende har det været vanskeligt at undersøge effekten af præ- og probiotika, som fodertilsætning til svin uden anvendelse af forsøgsdyr, da effekten af disse forventes at være indirekte via tarmfloraen. Inulin som præbiotikum fermenteres nemlig af bakterier i blind- og tyktarmen, og effekten af probiotika er også afhængig af den lokale tarmflora. Endvidere skyldes den anti-parasitære effekt af præbiotika (og sikkert også probiotika) et samspil med værtens immunforsvar (6), der udover brug af relevante cellelinjer kun vanskeligt kan imiteres in vitro.

I de sidste 20 år har vi fokuseret på immunitet, epidemiologi og kontrol af parasitter hos svin. En af de store fordele vi har haft, er, at de indvoldsorm, vi har undersøgt, har nært beslægtede arter hos mennesket. Den ovennævnte, svinets spolorm, er faktisk zoonotisk, og humane infektioner er meget almindelige i udviklingslandene. En anden nævneværdig parasit er grisens piskeorm (Trichuris suis), der udover at være tæt relateret til menneskets piskeorm, T. trichiura, anvendes i immunologiske og farmakologiske studier og anses for at være en god model for forholdene hos mennesket. På den måde gennemfører vi ikke blot veterinær praksis-relevant forskning, men også translationsforskning, idet de samme fund med stor sandsynlighed direkte vil kunne gavne syge/inficerede mennesker.

Da der i dag er begrænsede faciliteter på mange afdelinger til større forsøgsdyr og omkostningerne ved de længerevarende forsøg, som er nødvendige ved ormeinfektioner, er ganske betydelige, er vi begyndt med museforsøg. Denne omstilling har ikke været uproblematisk, og mus inficeres selvfølgelig med andre arter af parasitter end dem, som typisk er relevante for produktionsdyr. Foreløbige erfaringer har da også vist helt anderledes forhold ved studier af eksempelvis interaktionen mellem inulin og infektion i en model med værtspecifikke piskeorm hos svin henholdsvis mus (upublicerede data). Dette har naturligvis skærpet vores interesse for de komparative aspekter, men også peget på begrænsninger ved to så forskellige modeller. Sammenfattende kan vi konkludere, at vi i hverdagen i størst muligt omfang anvender in vitro-tests, og at kvantitative PCR-metoder fremover vil kunne erstatte en del af de tests, hvor vi afliver og undersøger parasitbyrder på dyr. Da parasitterne har en obligatorisk udvikling i værtsdyret, er vi fortsat nødt til at passere stammerne i enkeltdyr, ikke mindst for at få materiale til in vitro-test. Omkostningerne og adgang til faciliteter lægger en klar begrænsning på forsøg med store husdyr og nødvendiggør maksimal udnyttelse af materialet. Men vi er nødt til at gennemføre disse forsøg, da dyrets immunitet og tarmflora indgår i et komplekst samspil med flere af de mulige, nye behandlingsformer. Vi begrænser os til så få dyr som muligt i gode hypotese-drevne forsøg, og som tommelfinger-regel arbejder vi med infektionsniveauer, der ikke fremkalder klinisk sygdom (lav belastningsgrad).