Systemic veterinary medication for management of the widespread mattress bug, Cimex lectularius, in poultry farms | Parasites & Vectors

Dies ist die erste Studie, die den systemischen Einsatz von Tierarzneimitteln (Xenointoxikation) zur Bekämpfung von Bettwanzen als Ektoparasiten bei Hühnern untersucht. Im Gegensatz zu holometabolischen Blutfressern (z. B. Mücken) müssen Bettwanzen in allen Entwicklungsstadien eine Blutmahlzeit von einem Wirt erhalten, um sich zu entwickeln und zu vermehren. Außerdem sind sowohl männliche als auch weibliche Bettwanzen zwangsläufig auf Blutmahlzeiten angewiesen, im Gegensatz zu männlichen Mücken, die sich von Nektar und nicht von Blut ernähren. Hämatophagie in allen mobilen Stadien von Bettwanzen macht systemische antiparasitäre Medikamente besonders geeignet für die Behandlung von Bettwanzen.

Verwendung von Ivermectin zur Bekämpfung von Bettwanzen

In der vorliegenden Studie betrug der LC50-Wert für Bettwanzen 61,0 ng/ml, ähnlich dem Wert, der für mit Ivermectin ergänztes heparinisiertes Mausblut berichtet wurde [32]. Für eine wirksame Unterdrückung und letztendlich Eliminierung von Bettwanzen in Hühnerställen wäre daher eine über mehrere Tage gehaltene Blutkonzentration > 61,0 ng/ml wünschenswert. Mehrere Bioassays mit Bettwanzen und pharmakokinetische Studien an Hühnern legen jedoch nahe, dass Ivermectin diese Zielkonzentration im Blut nicht erreicht. Beispielsweise führte die Verabreichung von Ivermectin an Legehennen über die Nahrungsaufnahme mit 0,2 mg/kg dazu, dass Ivermectin 3,4 Stunden nach der Behandlung schnell eine maximale Konzentration (Cmax) von nur 10,2 ng/ml erreichte, gefolgt von einem schnellen Abfall mit eine Eliminationshalbwertszeit von nur 0,23 Tagen [25]. Ähnliche Ergebnisse wurden nach Verabreichung von 0,4 mg/kg Ivermectin im Trinkwasser an Masthühner an zwei aufeinanderfolgenden Tagen und erneut 14 Tage später berichtet; Obwohl Ivermectin innerhalb von 30–60 min nach der Behandlung maximale Plasmakonzentrationen von 145,5–182,7 ng/ml erreichte, fiel es 12–24 h nach der Behandlung rasch auf nicht mehr nachweisbare Werte ab [33]. Bei intravenöser Injektion von 0,2 mg/kg Körpermasse von Ivermectin erreichte Cmax 6 h später 316,0 ng/ml, fiel aber innerhalb von < 1 Tag unter die Zielkonzentration für Bettwanzen [25]. Schließlich wurde in einer kürzlich durchgeführten Bewertung der Wirkung von mit Ivermectin behandelten Hinterhofhühnern auf Culex-Mücken Hühnern an 72 aufeinanderfolgenden Tagen mit Ivermectin-ergänztem Futter gefüttert (200 mg Ivermectin/kg Futter und 0,151 kg Futter/Huhn täglich). [34], was einer sehr hohen Dosis von 30,2 mg Ivermectin pro Huhn und Tag entspricht. Die Plasmakonzentrationen bei den behandelten Hühnern betrugen jedoch durchschnittlich nur 33,1 (Bereich: < 5–155,2) ng/ml, und sie erreichten früh in der Studie ihren Höhepunkt (54,9 ng/ml an Tag 11) und fielen über den 72-Tag auf viel niedrigere Konzentrationen ab -lange Studie (20,6 ng/ml an Tag 70) [34]. Insgesamt zeigen diese Studien durchweg eine niedrige Bioverfügbarkeit von Ivermectin in Hühnerblut, wahrscheinlich aufgrund der schnellen Entgiftung und Clearance aus dem Blut und möglicherweise anderer Merkmale, wie z. B. einer hohen Stoffwechselrate [25]. Ungeachtet der subletalen Wirkungen von Ivermectin auf Bettwanzen (Morbidität, einschließlich geringerer Fruchtbarkeit, Schwierigkeiten bei der Nahrungsaufnahme und unvollständiger Häutung) [35]kommen wir vorläufig zu dem Schluss, dass Behandlungen mit Ivermectin zur Beseitigung von Bettwanzen aus befallenen Geflügelfarmen möglicherweise nicht wirksam sind.

Verwendung von Fluralaner zur Bekämpfung von Bettwanzen

Fluralaner ist ein Isoxazolin (IRAC-Gruppe 30), das als systemisches Insektizid gegen ektoparasitäre Insekten, Zecken und Milben, hauptsächlich an Hunden und Katzen, aber auch an Nutz-, Zoo- und Wildtieren, ausgiebig getestet wurde. Bravecto® (mit racemischem Fluralaner) ist für Hunde und Katzen zugelassen und wird wegen seiner langen Eliminationshalbwertszeit alle 3 Monate verabreicht [36]. Diese einzigartige Eigenschaft von Fluralaner steht im Gegensatz zu Ivermectin und veranlasste uns, seine Wirkung auf Bettwanzen zu untersuchen. Da es in den USA jedoch keine Fluralaner-haltigen Produkte gibt, die für die Verwendung bei Hühnern zugelassen sind, haben wir Bravecto® verwendet, aber experimentell die Dosierungsanweisungen für Exzolt® befolgt, ein racemisches Fluralaner-haltiges Produkt, das in Australien und der Europäischen Union zur Bekämpfung von Geflügel-Ektoparasiten zugelassen ist , wie die Rote Geflügelmilbe und die Nördliche Geflügelmilbe [27]. Die 1%ige wässrige Formulierung dieses Produkts ist als Trinkwasserbehandlung konzipiert, die zweimal in einer Dosis von 0,5 mg/kg im Abstand von 7 Tagen verabreicht wird, und bietet bis zu 3 Monate wirksame Milbenbekämpfung [27, 37]. Die hohe Wirksamkeit dieses Ansatzes bei der Bekämpfung von Milben bei Geflügel [22] und seine vernachlässigbaren gesundheitlichen Auswirkungen sowie eine hohe Sicherheit für Vögel [26]machen Fluralaner besonders attraktiv für Tests mit Bettwanzen.

Wir führten zunächst eine Dosis-Wirkungs-Studie mit insektizidempfindlichen Bettwanzen durch, die sich von mit Fluralaner ergänztem menschlichem Blut unter Verwendung eines künstlichen membranbasierten Fütterungssystems ernährten. Unsere Ergebnisse zeigten LC50- und LC90-Werte von 15,3 bzw. 38,6 ng Fluralaner/ml Blut. In einer früheren Studie mit Bettwanzen, die mit Fluralaner-ergänztem Schafblut gefüttert wurden, wurden bei ≥ 100 ng Fluralaner/ml Blut in verschiedenen Lebensstadien hohe Werte von Bettwanzen-Unfähigkeit, definiert als Tod oder Immobilität, beobachtet [15].

Als nächstes führten wir ein Proof-of-Principle-Experiment mit einer einzelnen hohen Dosis von Bravecto® (2,5 mg/kg) und dann ein zweites Experiment durch, bei dem die Bravecto®-Dosis angepasst wurde, um der Exzolt®-Dosis auf dem Etikett zu entsprechen (0,5 mg/kg, zweimal im Abstand von 7 Tagen verabreicht). Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass Fluralaner in all diesen Experimenten oral (per Schlundsonde) in Tablettenform unter Verwendung von abgewogenen Portionen von Bravecto®-Tabletten verabreicht wurde, während Exzolt® in Trinkwasser verabreicht wird. In beiden Experimenten führte eine einzige Blutmahlzeit bei mit Arzneimitteln behandelten Hühnern zu einer hohen Bettwanzensterblichkeit, selbst 28 Tage nachdem die Hühner mit Fluralaner behandelt worden waren.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bravecto®-Behandlungen möglicherweise wesentlich weniger wirksam sind als diejenigen, die mit den Exzolt®-Behandlungen erwartet wurden. In einer pharmakokinetischen Studie mit oraler Verabreichung von Exzolt® an Legehennen (0,5 mg/kg, zweimalige Verabreichung im Abstand von 7 Tagen) wurden hohe Plasmakonzentrationen mit einer Cmax von 323,7 ng/ml 36 Stunden nach der ersten Behandlung erreicht 355,1 ng/ml 12 h nach der zweiten Behandlung an Tag 7 [27]. Bei einer Eliminationshalbwertszeit von Fluralaner im Plasma von Hühnern von etwa 5 Tagen [27]wird erwartet, dass die Konzentration dieses Arzneimittels im Blut 22 Tage nach der ersten Verabreichung von Fluralaner auf etwa 44 ng/ml abfällt, was immer noch über der Konzentration liegt, die erforderlich ist, um 90 % der Bettwanzen abzutöten. Daher wäre zu erwarten, dass die hohen Plasmakonzentrationen von Fluralaner, die in früheren Studien mit Exzolt® erhalten wurden, 100 % der Bettwanzen für mindestens die ersten 14 Tage nach der Erstbehandlung abtöten. In ähnlicher Weise töteten in einer früheren Studie Behandlungen von Hühnern mit einer flüssigen Formulierung von Fluralaner 100 % der roten Vogelmilbe für die ersten 15 Tage nach der Behandlung [21]und führte sogar 70 Tage nach der Behandlung zu einer Reduzierung der Milbenpopulation um bis zu 93 % [38]. Diese hohe Sterblichkeits- und Kontrollrate, gepaart mit der LC50 der Milben von ungefähr 125 ng/ml Blut [37, 39], deuten wiederum darauf hin, dass Exzolt® hohe Plasmakonzentrationen von Fluralaner liefert. Der viel niedrigere LC50-Wert von Bettwanzen im Vergleich zu roten Vogelmilben bei Geflügel würde eine viel bessere Wirksamkeit von Fluralaner bei Bettwanzen als bei Milben vorhersagen. Diese Annahmen müssen empirisch mit In-vivo-Behandlungen mit Exzolt® und pharmakokinetischen Studien überprüft werden.

Alle feldgesammelten Bettwanzenstämme, die wir getestet haben, zeigten eine hohe Resistenz gegen Deltamethrin, ein Pyrethroid, das häufig zur Bekämpfung von Bettwanzenbefall verwendet wird. Bettwanzen dieser Stämme waren jedoch sehr anfällig für Fluralaner. Die hohe Wirksamkeit von Fluralaner bei pyrethroidresistenten Bettwanzen ist in der Geflügelindustrie besonders wichtig, da die meisten Produkte, die zur Bekämpfung von Bettwanzenpopulationen in landwirtschaftlichen Betrieben gekennzeichnet sind, pyrethroide Insektizide enthalten. Unsere Ergebnisse stimmen mit den Ergebnissen überein, die eine höhere Leistung von Fluralaner als Deltamethrin gegen ein breites Spektrum von Arthropodenschädlingen zeigen, darunter Stomoxys calcitrans (Stallfliege), Rhipicephalus sanguineus (braune Hundezecke), Aedes aegypti-Larven (Gelbfiebermücke) und Lucilia cuprina ( Australische Schafschmetterling) [40].

Fluralaner, ein Isoxazolin (IRAC-Klasse 30), hat insektizide und akarizide Aktivität und eine duale Wirkungsweise als Inhibitor der Gamma-Aminobuttersäure-gesteuerten Chloridkanäle (GABACl) und L-glutamatgesteuerte Chloridkanäle (GluCls) [40]. Fipronil, ein Phenylpyrazol (IRAC-Klasse 2B), zielt ebenfalls auf diese Kanäle ab und wird häufig zur Bekämpfung von Insektenschädlingen im Haushalt eingesetzt. Insektizid-Resistenz gegenüber Fipronil umfasst metabolische Entgiftung und Unempfindlichkeit gegenüber der Zielstelle, verbunden mit einer spezifischen Mutation im Rdl-Gen, die zu einer A302S-Aminosäuresubstitution führt; diese Substitution verleiht auch eine hohe Resistenz gegenüber Dieldrin, einem Cyclodien (IRAC Klasse 2A) [40]. In einer früheren Studie zeigten die gleichen feldgesammelten Bettwanzenstämme, die in der vorliegenden Studie verwendet wurden, eine variable, aber hohe Resistenz gegen Fipronil (4,4- bis > 492-fach). [41]. Keine dieser Bettwanzen hatte jedoch die Mutation im Rdl-Gen, die mit der Resistenz gegen Fipronil und Dieldrin in Verbindung gebracht wird. Darüber hinaus haben Gassel et al. [40] zeigten, dass die Wirksamkeit von Fluralaner durch Dieldrin- und Fipronil-Resistenz bei Katzenflöhen, Zecken und Fruchtfliegen nicht beeinträchtigt wird, was auf eine fehlende Kreuzresistenz hinweist, da Fluralaner an einer Stelle auf GABACl-Kanälen ansetzt, die sich von der Stelle unterscheidet, an der Cyclodiene und Fipronil angreifen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Kreuzresistenz gegen Fipronil und Dieldrin die Wirksamkeit von Fluralaner bei Bettwanzen in Geflügelfarmen wahrscheinlich nicht beeinträchtigt. Dennoch sollte die Erwägung von Fluralaner zur Bekämpfung von Bettwanzen mit Vorsicht erfolgen, da Bettwanzenpopulationen möglicherweise einer Selektion mit Fluralaner und Afoxalaner ausgesetzt sind, da sie weiterhin Bravecto®- und NexGard®-behandelten Hunden und Katzen ausgesetzt sind.

Studienbeschränkungen

Vor allem ist es wichtig zu wiederholen, dass es in den USA keine Fluralaner-haltigen Produkte gibt, die für die Anwendung bei Hühnern gekennzeichnet sind. Daher verwendeten wir abgewogene Portionen von Bravecto®, die für die Anwendung bei Hunden gekennzeichnet waren, und folgten experimentell den Dosierungsanweisungen für Exzolt®, ein Fluralaner-haltiges Produkt, das in Australien und der Europäischen Union zur Anwendung bei Hühnern zugelassen ist. Dieser Extra-Label-Use von Bravecto® ist gemäß dem Animal Medicinal Drug Use and Clarification Act erlaubt, sofern keine verstoßenden Arzneimittelrückstände vorhanden sind [42]. Unsere Verwendung von Bravecto® bei Hühnern war rein experimentell und soll seine Verwendung in kommerziellen Herden nicht dulden.

Wir haben nur erwachsene männliche Bettwanzen verwendet. Bedenken hinsichtlich der biologischen Sicherheit im Zusammenhang mit dem Transport von Bettwanzen zwischen zwei 3,5 km voneinander entfernten Labors schlossen die Verwendung von Nymphen und erwachsenen Weibchen aus. Obwohl frühere Studien mit membranbasierten künstlichen Futtermitteln keine großen Unterschiede zwischen den verschiedenen Lebensstadien von Bettwanzen zeigten [13], sollten Folgestudien Nymphen und Weibchen umfassen. Außerdem haben wir nur fünf feldgesammelte Stämme aus dem Osten der USA getestet. Viele weitere Bettwanzenpopulationen aus Feldsammlungen müssen beprobt werden, um festzustellen, ob unsere Ergebnisse in den USA und weltweit allgemein anwendbar sind.

Schließlich wurde unsere Studie in kontrollierten Laborumgebungen durchgeführt. Medikamentöse Behandlungen, Stoffwechselraten, Verhalten von Bettwanzen und Clearance-Raten von Medikamenten müssen alle unter Feldbedingungen variieren. Daher sind Studien mit kommerziellen Hühnerherden unter Feldbedingungen gerechtfertigt.