Clinical and Blood Chemical Effects of Crude and Purified Ostertagia Acetylcholinesterase in Cattle and Sheep
Authors: Axelsson Sven , Luthman Jan 
Published: August 2010

SummaryCrude and partially purified acetylcholinesterase (AChE) from secretions of incubated ostertagia nematodes (Ostertagia ostertagi) were used to challenge and immunize normal and paresis‐prone dairy cows, calves and worm‐free sheep. Electric eel AChE served as comparative antigen in worm‐free sheep. A single injection of 0.5–0.6 mg worm‐enzyme protein induced paresis in 7 of 11 cows with a history of previous paresis and in 1 of 4 control cows. One of the cows became a “downer” and was recumbent for 3 days. The lowest serum‐Ca level at clinical paresis was 1.05 and the highest 2.33 mmol/l. Clinical signs, blood chemical alterations, frequency of paretic conditions and response to conventional treatment were in accord with field experience.Clinical signs and blood chemical changes also occurred in the cows that did not develop clinical paresis. Blood chemical changes of the same kind were observed in 8 calves receiving a comparatively high antigen dose. The calves showed, however, less clinical signs and no muscular weakness. The immunizations in sheep confirmed the requirement of chronic antigen exposure to produce clinical signs and blood chemical changes. The worm enzyme preparation had obviously a stronger clinical pathogenicity for sheep than did the electric eel enzyme.The investigation implies that at least some part of the hypocalcaemia in the animals was a consequence of Types I and III immune reactions, but also that lowered serum‐Ca levels were not decisive in the development of paretic conditions.The comparative evaluation of the reported trials supports the hypothesis that chronic ostertagia infection may be concerned in the aetiology of parturient paresis, probably with the actively secreted nematode AChE acting as the main pathogenic factor by causing an immune response.ZusammenfassungKlinische und blutchemische Wirkungen von roher und gereinigter Ostertagia‐Acetylcholinesterase bei Rind und SchafMit roher und teilweise gereinigter Acetylcholinesterase (AChE) aus Sekreten von inkubierten Ostertagia ostertagi‐Nematoden wurden Challenge‐ und Immunisierungsversuche bei normalen und gebärparesegefährdeten Milchkühen sowie bei Kälbern und wurmfreien Schafen durchgeführt. Als Vergleichsantigen bei wurmfreien Schafen diente AChE des Elektrischen Aals. Eine einmalige Injektion von 0,5–0,6 mg Wurm‐Enzymprotein induzierte bei 7 von 11 Kühen, die früher an Gebärparese erkrankt waren, sowie bei einer von 4 Kontrollkühen eine Parese. Eine Kuh wurde zur “Downer cow” und blieb 3 Tage festliegend. Der niedrigste Serum‐Kalziumwert während der Parese betrug 1,05, der höchste 2,33 mmol/l. Klinische Symptome, blutchemische Veränderungen, Häufigkeit von Lähmungserscheinungen und die Reaktionen auf konventionelle Behandlungen deckten sich mit Felderfahrungen.Klinische Symptome und blutchemische Veränderungen wurden auch bei Kühen, die keine Parese entwickelten, beobachtet. Gleichartige blutchemische Veränderungen traten bei 8 Kälbern auf, denen eine relativ hohe Antigendosis verabreicht worden war. Diese Kälber zeigten jedoch weniger klinische Symptome und keine Muskelschwäche.Die Immunisierung von Schafen bestätigte, daß zur Auslösung klinischer Symptome und blutchemischer Veränderungen eine chronische Exposition gegenüber dem Antigen erforderlich ist. Die Wurm‐Enzympräparationen wiesen bei Schafen offensichtlich eine stärkere Pathogenität auf als Enzyme des Elektrischen Aals.Die Untersuchungen implizieren, daß die Hypokalzämie bei den Versuchstieren mindestens teilweise die Folge von Typ I‐ und Typ III‐Immunreaktionen ist. Die vergleichende Auswertung der Versuchsergebnisse unterstützt die Hypothese, daß chronische Ostertagia‐Infektionen an der Entstehung der Gebärparese beteiligt sind, wobei möglicherweise ein aktiv sezerniertes Nematoden‐AChE als Hauptfaktor eine Immunreaktion auslöst.RésuméEffets cliniques et biochimiques sanguins d'une acétyl‐choline‐estérase brute et purifiée d'Ostertagia chez le bovin et l'ovinDes essais comparatifs et d'immunisation ont été faits chez des vaches laitières normales et atteintes de parésie de la mise‐bas, chez des veaux et chez des moutons sans vers parasites avec une acétyl‐choline‐estérase (AChE) brut et en partie purifiée à partir de sécrétions de nématodes Ostertagia ostertagi incubés. AChE de l'anguille électrique a servi d'antigène de comparaison chez des moutons sans vers parasites. Une seule injection de 0,5–0,6 mg de «vers‐enzyme‐protéine» a induit une parésie chez 7 de 11 vaches précédemment atteintes de parésie de la mise‐bas et chez une des 4 vaches de contrôle. Une vache est devenue «Downer cow» et resta couchée 3 jours. La valeur du calcium sérique la plus basse durant la parésie fut de 1,05 et la plus élevée de 2,33 mmol/l. Les symptômes cliniques, les modifications biochimiques sanguines, la fréquence des symptômes de paralysie et les réactions aux traitements conventionnels ont correspondu aux expériences de la pratique.Des symptômes cliniques et des modifications chimiques sanguines ont également été observés chez des vaches sans parésie. Des modifications chimiques sanguines équivalentes ont été recontrées chez 8 veaux auxquels de relativement fortes doses d'antigène avaient été appliquées. Ces veaux ont présenté cependant moins de symptômes cliniques et aucune faiblesse musculaire.L'immunisation des moutons a confirmé qu'une exposition chronique contre l'antigène est nécessaire pour déclencher des symptômes cliniques et des modifications chimiques sanguines. Les préparations d'enzyme à partir de vers ont montré chez le mouton une pathogénicité apparemment plus forte que celle de l'enzyme de l'anguille électrique.Les recherches font ressortir que l'hypocalcémie des animaux de l'essai est au moins en partie la conséquence de réactions immunitaires de type I et de type III. Le résultat comparé des données de l'essai renforce l'hypothèse que des infections à Ostertagia sont liées à l'apparition de la parésie de mise‐bas, dans laquelle une AChE de nematodes activement dissociée est un facteur principal de déclenchement d'une réaction immunitaire.ResumenEfectos clínicos y bioquómicos en la sangre de una acetilcolinesterasa cruda y purificada de Ostertagia e vacunos y ovinosCon acetilcolinesterasa (AChE) cruda y purificada en parte de secreciones de nematodos Ostertagia ostertagi incubados, se llevaron a cabo ensayos comparativos y de inmunización en vacas lecheras normales y que corrían peligro de paresia puerperal, en terneras y en ovejas libres de vermes. Como antígeno de comparación en ovejas libres de parásitos se utilize la AChE de la anguila eléctrica. Una sola inyección de 0,5–0,6 mg de proteína enzimática de verme indujo paresia en 7 de 11 vacas, las cuales habían enfermado antes de paresia, y en una entre 4 vacas testigo. Una vaca estuvo con decúbito permanente durante 3 días sin poder levantarse. El valor de calcio en suero más bajo durante la paresia fue de 1,05, el máximo de 2,33 mmol/l. Los síntomas clínicos, las modificaciones bioquímicas en sangre, la frecuencia de los síntomas de parálisis y las reacciones ante los tratamientos convencionales coincidían con las experiencias recogidas en la práctica.También se observaron síntomas clínicos y modificaciones bioquímicas en sangre en vacas que no habían desarrollado paresia alguna. Modificaciones bioquímicas equivalentes aparecieron en la sangre en 8 terneras, a las cuales se habían aministrado dosis relativamente elevadas de antigeno. Sin embargo, estas terneras mostraban menos síntomas clínicos y ninguna debilidad muscular.La inmunización de ovejas confirmó que se précisa una exposición crónica frente al antígeno para desencadenar síntomas clínicos y modificaciones bioquímicas en sangre. La preparación de enzimas de vermes mostró en ovejas una patogeneidad evidente más intensa que la enzima de la anguila eléctrica.Esta investigación implica que la hipocalcemia es en los animales de ensayo, al menos, consequencia de reacciones inmunitarias de los tipos I y III.La evaluación comparativa de los resultados de la experiencia sostiene la hipótesis de que infestaciones crónicas de Ostertagia se hallan enredadas en la etiopatogenia de la paresia puerperal; con toda probabilidad engendra una AChE de nematodo segregada activamente, actuando como factor principal, una respuesta inmunitaria.