Kondenserte tanninar i bark frå norsk furu og gran – antiparasittiske effektar og potensiell kommersiell utnytting

Coccidiosis is a serious disease in young lambs in Norway. Resistance against commercial anticoccidial chemicals have been demonstrated in conventional sheep farming. Condensed tannins (CT) from plant material have showed effect against nematodes and coccidia in former studies. In this study, extracts from Norwegian spruce bark was tested against Emeria spp in young lambs. The extract had a significant effect on the development of coccidia

Økologisk svinehold og nytt regelverk

Fra 25.juni 2022 er regelverket for økologisk svinehold endra. Selvforsyningsgraden er økt, fra 20% til 30% egenprodusert fôr. Det er gitt et unntak for bruk av konvensjonelle proteinfôrkilder på inntil 5% fram til 31.12.2025, men bare for unge svin under 35 kg. Nytt i regelverket er krav til fast areal både innendørs og utendørs og krav til utforming av utearealet. Utearealet skal gjøres attraktivt for grisene, og en skal helst velge arealer med trær eller skogsarealer. Grisene må ha tilgang til leskur og kunne regulere kroppstemperaturen ved forskjellig utetemperatur. Tilrettelegging av et egna uteareal og beiteareal med et mangfold av plantevekster og et godt planlagt vekstskifte vil også bidra til at selvforsyningsgraden fra egen gård kan økes både for purker og slaktegris. Vi har i denne rapporten beskrevet eksempler både fra litteraturen og gårdsbesøk, som oppfyller kravene i det nye regelverket. Det er viktig at storparten av utearealet kan holdes tørt, enten ved at det er plassert høgt i terrenget og/eller er godt drenert. Det må være både tørre og lune liggeplasser, men også tilgang til gjørmebad og avkjøling. Arealet må være stort nok til at grisen kan utfolde seg med roting og løping og også ha mulighet til å trekke seg unna for å unngå slåssing og aggresjon. Purker med unger må ha nok plass. De eksemplene vi viser fra gårder vi har besøkt hadde ca. 200 m2 per dyr, noe som er langt over minimumskravet til areal. Dette ga veldig gode løsninger med tilgang til beite og god plass til aktivitet og dermed også redusert smittepress. Vegetasjonsbelter mot vassdrag er nødvendig for å hindre forurensning. Det er viktig å velge trær, busker og planter som hindrer erosjon og samler opp næringsstoffer. Isolerte hytter både for enkeltdyr og flere dyr sammen er gode løsninger, likeens flyttbare fôringsautomater eller fôringstroer med tak. Hyttene bør flyttes rundt på beitet for å hindre at det blir for opptråkket og bløtt. Innhengning for å samle dyr når det er behov for det er også nødvendig. Alternativet til flyttbare hytter er å anlegge beite i nærheten av fjøsbygninger der dyra kan ha tilgang til ly og varme, eller avkjøling, om det trengs. Inngjerding av grisene fungerer godt med elektrisk gjerde, med to eller tre tråder i riktig høyde for å holde gris av ulik alder og størrelse innenfor. Grisen reagerer sterkt på strøm. Gjerdet må kontrolleres daglig. Det er usikkert hvor godt elektriske gjerder vil holde villsvin ute. Andre former for inngjerding kan være småmaska nettinggjerder, nedgravd 50-60 cm for å hindre dyr i å grave seg ned under gjerdet. Ved mistanke eller varsel om villsvin eller annen risiko for smittsom sykdom, bør dyra kunne settes inn og sikres for en periode. Generelt er det viktig å bruke rikelig med strø. Halm er best for å holde varmen og som rotemateriale, men det kan også brukes skogsflis og kombinasjoner av ulike materialer, selv om disse har noe dårligere isolerende egenskaper. Det er mulig å legge til rette for utegris og økologisk produksjon i samsvar med nye regler de fleste steder i Norge, også om vinteren. Nødvendige investeringer er lavere med hytter og enkle fjøs enn med konvensjonelle grisefjøs, men driftsforma er noe mer arbeidskrevende. Det må planlegges mer tid til tilsyn og stell. Vaksinasjon og systematisk parasittbehandling og vekstskifte er viktig for å unngå sykdom. Det samme er mer omtanke i avlsarbeidet, der en legger mer vekt på robuste dyr i det miljøet de skal være. Det er svært få som driver med økologisk gris i Norge. I intervju sier de som allerede driver med det at de ønsker mer kunnskap og forskning på økt selvforsyningsgrad av protein, alternativer til antibiotika og parasittmidler, egne avlsmål for utegris, grovfôropptak og mer kunnskap om beiterotasjon

Alternativer til uønskede innsatsfaktorer i økologisk landbruk: Resultater fra Organic-PLUS

Organic-PLUS has searched for alternatives to contentious inputs for plant protection (coipper, mineral oil, sulphur), animal husbandry (antibiotics, antheltmitics)and growing of crops (animal-derved fertilisers, plastic mulch, peat in growing media). In this lecture results from Wp 3, 4 and 5 were presented to abroad Norwegian audience in a webinar arranged by Oslo Met and partners

In vitro anthelmintic effects of bark extracts from Picea abies and Pinus sylvestris against sheep nematodes

Gastrointestinal nematodes (GIN) in sheep are a common cause of reduced animal welfare and performance, and thus, high economical losses. The emerging drug resistance in GIN prompts for new methods in combating infections. Several studies have indicated an anti-parasitic effect of tannin-rich plants when included in the diet. The objective of this study was to assess the potential in vitro anthelmintic efficacy of tannin-rich extracts from bark of common Norwegian trees (spruce and pine) against GIN of sheep

Extract from Norwegian spruce bark against Eimeria in lambs

Coccidiosis is a serious disease in Young lambs in Norway. Resistance against Commercial anticoccidial chemicals have been demonstrated in conventional sheep farming. Condensed tannins (CT) from plant material have showed effect against nematodes and coccidia in former studies. In this study, etrxacts from Norwegian spruce bark was tested against Emeria spp in young lambs. The extract had a significant effect on the development of coccidia

Newsletter Barkcure No. 2

The second Newsletter for the research project called “Condensed tannins from Norwegian pine and spruce bark - antiparasitic effects and potential commercial exploitation

Borkekstrakt som middel mot koksidiose hos lam?

Rapporten bygger på resultat frå fleire finansieringkjelder, først og fremst Regionalt forskingsfond Midt-Norge, EU-prosjektet Organic-PLUS og industripartnarar. Koksidiar er eincella parasittar som kan gje alvorleg sjukdom i tarmen hos pattedyr og fugl. Koksidiose hos lam er eit stort problem i sauehaldet. Bruk av koksidiostatika (middel som hemmar utviklinga av koksidiane) er svært utbreidd og kan føre til utvikling av resistens, slik at det er av stor betydning å finne alternativ til desse. Internasjonalt er det stor interesse for forsking på bruk av planteekstrakt som fôrtilsettingsmiddel for å hindre parasittane i utviklinga. Vi har tidlegare vist at kondenserte tanninar frå bork frå norsk sagbruksindustri kan ha effekt mot parasittar i laboratorieforsøk. I dette pilotprosjektet har vi gjennomført ei første utprøving av borkekstrakt som fôrtilsetningsmiddel mot koksidiose på levande lam. Bork er elles eit avfallsprodukt for industrien. I forsøket hadde vi 24 lam fordelt på tre grupper à åtte lam. Ei gruppe vart smitta med koksidiar og fekk inga behandling, ei anna gruppe vart smitta og fekk behandling med borkekstrakt frå same dag som dei vart smitta og i 14 dagar framover, og den tredje gruppa vart verken smitta eller behandla (kontrollgruppe). Borkekstraktet var framstilt av fersk granbork frå Bøfjorden Sag AS og ekstrahert med vatn og deretter avdampa og tørka hos SINTEF Industri. Av 235 kg fersk granbork fekk vi ca. 6 kg tørt borkekstrakt (92% tørrstoff), med eit innhald av ca. 300 g CT-tørrstoff. Utbyttet av tørt ekstrakt var ca. 11-12% . Prøver frå tre av fem kanner med konsentrat viste alle 49 g CT/kg tørt ekstrakt. Alle lamma vart slakta tre veker etter smitte. Kontrollgruppa var friske gjennom heile forsøket og hadde best tilvekst. Gruppa som vart smitta , men ikkje fekk behandling, begynte å få diaré og redusert tilvekst frå om lag dag 15 etter behandling, men vart ikkje særleg sjuke i den korte tida vi hadde dei i forsøk. Gruppa som vart smitta og fekk borkekstrakt, fekk litt diaré dei dagane dei fekk ekstraktet, og dei mista matlysta og tilveksten i desse dagane. Så snart behandlinga var over, kom dei seg fort og hadde normal avføring og auka tilvekst i resten av forsøksperioden. Volumet og konsistensen på ekstraktet vi ga dei var tydeleg negativt for matlyst og tilvekst under behandlinga. Når vi talte parasittar (oocyster) i avføringa frå lamma før smitte og dag 12,14,17 og 21 etter smitte, fann vi langt færre parasittegg hos lamma som hadde fått borkekstrakt ved slutten av forsøket (dag 22) . Hos lamma som ikkje vart behandla, fann vi oocyster frå ca. dag 14 etter smitte og det auka mykje dei neste fem dagane. Hos lamma som fekk borkekstrakt, fann vi oocyster i eit svært lite tal frå dag 17 etter smitte og fram til vi avslutta forsøket. Statistisk vurdering av resultata ved regresjonsanalyser støttar hypotesa om at borkekstrakt reduserer utskiljinga av koksidiar hos lam for den perioden vi har gjort observasjonar. Det var signifikant effekt av behandling på utskiljinga av parasittar (P<0,0005) og det var ein klar samanheng mellom behandling og tidspunkt for utskiljing av oocyster (P<0,0001). Mengde ekstrakt som vi kunne gje til lamma utan at dei vart sjuke, viste seg å vere mindre enn vi hadde trudd på førehand på bakgrunn av referansar frå andre forsøk, og måten vi måtte gje det på (sonde) er ikkje foreinleg med praktisk sauehald. Ut frå dette forsøket ser vi at det er innhaldsstoff i bork som har effekt mot koksidiar av Eimeria-arten hos lam, men det er behov for meir forsking, både grunnforsking og anvendt forsking, for å forstå kva stoff dette er, om det er berre tanninar eller om det kanskje er heilt andre plantestoff som også har effekt. Det er nødvendig å finne ut korleis mekanismane som hemmar utviklinga til parasittane fungerer, mellom anna på kva stadium parasitten blir påverka. For å undersøke dette er det behov for meir langvarige forsøk enn det vi har hatt, slik at ein kan studere effekten både når det gjeld tilvekst, klinisk tilstand og ikkje minst parasittutvikling over ein heil beiteperiode. Vidare er det behov for eit utviklingsarbeid for å effektivisere ekstraksjonsprosessen og redusere produksjonskostnaden. Dette gjeld heile kjeda frå innsamling av bork, tørking og oppmaling og til slutt sjølve ekstraheringa, val av ekstraksjonsmiddel og konsentrasjonsprosessen. For å komme i praktisk bruk, må ein utvikle ei form for fôrtilsetjing eller eit medikament som kan gjevast til unge, diande dyr som eingongsbehandling, eller i det minste som kan ha effekt om det blir tilført nokre få gonger. Til eldre dyr kan det vere aktuelt å sjå om det kan tilsetjast i kraftfôr, eller til mineralnæring eller saltslikkesteinar

Administration of spruce bark (Picea abies) extracts in young lambs exhibits anticoccidial effects but reduces milk intake and body weight gain

Background: Eimeria spp. are widespread apicomplexan parasites known to cause coccidiosis in livestock, result- ing in reduced animal welfare and productivity, particularly in sheep. The treatment options are limited, and there is an emerging development of resistance against registered pharmaceuticals. Spruce bark is rich in plant secondary metabolites (PSM), such as condensed tannins, which are bioactive compounds previously shown to have antipara- sitic activity. Here, we examined the anticoccidial properties of bark extract of Norway spruce (Picea abies) against a field isolate of ovine Eimeria spp. by treating Eimeria-infected pre-ruminant lambs with water-extracted bark daily for 12 days. We hypothesised that the bark extract would reduce the faecal oocyst excretion and, consequently, the severity of diarrhoea. Results: Oral administration of spruce bark extract significantly reduced the excretion of Eimeria oocysts in milk-fed lambs post treatment till the end of the trial 22 days post infection. This difference in oocyst excretion between the treated and the untreated infected animals increased with time. Compared to the untreated and the sham-infected control group, the group treated with bark extract had softer fae- ces and reduced milk intake during the treatment period. After discontinuing the treatment, the treated animals got a more solid and formed faeces compared to that of the untreated control group, and the milk intake increased to the level of the sham-infected, untreated control group. The bark extract treated animals had a lower body weight and a lower mean daily body weight gain throughout the whole duration of the experiment. Conclusions: Bark extract from Norway spruce showed marked anticoccidial properties by reducing the faecal oocyst count and associated diarrhoea in young lambs. Simultaneously we experienced detrimental effects of the treatment, displayed as reduced feed intake and daily body weight gain. Therefore, we suggest conducting similar studies with lower bark extract dosage to explore the possibilities of a better trade-off to reduce the negative impact while maintaining the antiparasitic effect. Keywords: Coccidia, Coccidiocide, Eimeria, Industrial by-products, Shee

Extracts of pine bark (Pinus sylvestris) inhibit Cryptosporidium parvum growth in cell culture

The widespread apicomplexan parasite Cryptosporidium parvum is responsible for severe gastrointestinal disease in humans and animals. The treatment options are limited, and the efficacy of available drugs is low. Bark contains condensed tannins (CT), which are bioactive compounds previously shown to inhibit parasite development. Here, we examined the anti-cryptosporidial properties of bark extract of Scots pine (Pinus sylvestris) against C. parvum by means of an in vitro growth inhibition test. We hypothesized that bark extracts would have dose-dependent inhibitory effects on the development of C. parvum in cell culture. Bark extracts from Scots pine extracted with acetone, methanol, and water as solvents, were investigated using human colorectal adenocarcinoma cells infected with C. parvum. Oocysts were inoculated onto the cell monolayer and bark extract was added at 7 different concentrations. Parasite growth inhibition was quantified by qPCR. The acetone and methanol extracts demonstrated a sigmoid dose-dependent inhibition of C. parvum. The IC50 values were 244.6 and 279.1 µg dry matter extract/mL, and 25.4 and 24.1 µg CT/mL, for acetone and methanol extracts, respectively. The IC50 for both extracts were similar, both with regards to the dry matter concentration of each extract and to CT concentrations. Given the limited treatment options available for Cryptosporidium spp., the evidence generated in our study encourages further investigation into the in vitro and in vivo effects of pine bark extracts against C. parvum

The impact of bark extracts from Norway spruce and Scots pine on gastrointestinal parasites in ruminants

Gastrointestinal parasite infections cause a decrease in animal health and welfare, productivity, and farm profitability worldwide. The development of parasite resistance towards current antiparasitic pharmaceuticals stresses the importance of finding alternative approaches to reducing the impact of parasitism on the hosts. Exploring the antiparasitic traits of bioactive plants, i.e. a plant which has the ability to interact with compounds of the living tissue of animals by presenting a wide range of probable effects, may be a way to contribute to this. Coniferous bark is rich on condensed tannins and other plant secondary metabolites (PSM). Norway has a large forestry industry with bark as an under-exploited by-product. The overall aim of this project was to explore the antiparasitic effects of bark extracts from Norway spruce and Scots pine harvested in Norway as a novel bioactive agent against parasites in ruminants. Bark from Norway spruce and Scots pine was harvested at two seasons (winter and summer) at processing plants using two different debarking methods (ring and drum debarking). The bark was extracted with three different solvents (acetone, methanol, and water), which produced 18 different bark extracts. In Paper I, we investigated the ability of the bark extracts to inhibit the development of Cryptosporidium parvum in HCT-8 cell cultures. We found that pine bark extracts extracted with methanol and acetone as solvents inhibited C. parvum development in a sigmoid, dosedependent manner. We did not see any parasite inhibition of the water extracts at the tested concentrations. To assess the anthelmintic activity of spruce and pine bark, 18 different extracts were tested against two important gastrointestinal nematodes in sheep (Paper II). The extracts were tested on the abomasal parasite Teladorsagia circumcincta and the intestinal parasite Trichostrongylus colubriformis at two life stages (egg hatching and 3rd stage larvae). For the egg hatch assay (EHA), the half maximum inhibitory concentration (IC50) was estimated for all extracts. For the larval motility assay, the motility of L3 treated with bark extract was measured with a real time cell analyser and compared to the motility of the dead larvae. The bark extracts were analysed for the content of condensed tannins (CT) as well as for other possible antiparasitic compounds. Putative annotations of identified masses were procured, and the abundance of CT and of the masses were correlated with the EHA IC50. We found that several of the tested extracts inhibited the egg hatching up to 100%. The intestinal parasite was more susceptible to treatment compared to the abomasal parasite, pine bark, winter bark, and bark extracted with organic solvents (acetone or methanol) inhibited the parasites to a larger extent compared to spruce bark, summer 10 bark, and water extracts. CT was negatively correlated to EHA IC50 for T. colubriformis but not for T. circumcincta, and several putative annotations were obtained, suggesting the identity of novel antiparasitic masses. In Paper III we explored the anticoccidial properties of water extracted spruce bark. Young preruminant lambs infected with ovine Eimeria spp. were treated with spruce bark extract. The bark extract treated lambs exhibited a lower Eimeria oocyst count and lower rate and severity of diarrhoea compared to the untreated lambs. Simultaneously, the treated lambs experienced detrimental effects like reduced milk intake with a subsequent lower growth during the treatment period, which subsided after discontinuing the treatment. When assessing acetone extracted pine bark harvested during the winter using Heligmosomoides bakeri infected mice as a model (Paper IV), we found no significant effects in parasitological parameters, though the bark extract treatment increased the body weight and carcass weight and reduced the feed intake-bodyweight ratio in the most susceptible group only: the infected slow responder mice (C57BL/6). Furthermore, the treatment reduced the tolerance to the parasite of the more resistant, fast responder mice (BALB/c). These results indicate that the host responses to PSM may be sensitive to variation in the genetic susceptibility to the parasite. In conclusion, the results obtained in this project have provided new and essential knowledge to the antiparasitic efficacy of bark extracts from P. abies and P. sylvestris against a wide range of gastrointestinal parasite infections in various host species. There was a negative correlation between CT content of the extracts and EHA IC50 of T. colubriformis, and several novel compounds with a significant negative correlation with EHA IC50 were putatively annotated. However, investigations of the chemical compounds in the bark extracts responsible for the antiparasitic effects has only begun. Thus, it is of importance to gain further knowledge into the identification of the actual antiparasitic compounds, their concentrations, and their effect against various parasites, alone or synergistically