Video: Bacteriën hebben succes door samen te werken

Ziekte bij koeien wordt veroorzaakt door bacteriën. Het laaghouden van de hygiënedruk bij melkveebedrijven, en daarmee het aantal bacteriën, is een grote uitdaging binnen de melkveehouderij. De hygiëne en infectiedruk worden bepaald door het aantal ziektekiemen in de omgeving van de koe. Grofweg zijn er twee aandachtsvelden te onderscheiden: de omgeving van de koe en direct of indirect contact met andere koeien (GD Diergezondheid, 2019).

Wat is een bacterie?

Een bacterie is een eencellig micro-organisme. De huid van een bacterie heeft kleine gaatjes, met deze gaatjes kan een bacterie voedsel en energie opnemen en kan deze zich voortplanten. Bacteriën komen overal voor en er zijn veel verschillende soorten. In de leefomgeving, maar ook in het lichaam van mens of dier bevinden zich bacteriën. Er zijn zowel nuttige als schadelijke bacteriën, die normaal gesproken met elkaar in balans zijn. Bacteriën hebben verschillende eigenschappen. Zo heeft ene bacterie bijvoorbeeld meer koegebonden eigenschappen, terwijl de ander meer omgevingsgeboden eigenschappen bezit (GD Diergezondheid, 2019). De meeste bacteriën zijn niet schadelijk, maar juist onmisbaar voor het leven op aarde en de gezondheid van mens en dier. Zo zorgen nuttige bacteriën ervoor dat er een goede spijsvertering in de darmen plaats kan vinden, en zijn schadelijke bacteriën zoals Staphylococcus aureus, Streptococcus uberis of Escheria coli de boosdoener bij een ziekte (GD Diergezondheid, 2019).

Eén bacterie is geen gevaar, meerdere wél

Bacteriën ademen signaalmoleculen uit. Wanneer bacteriën alleen zijn, worden deze signaalmoleculen sterk verdund. Van één bacterie wordt een koe ook niet ziek. Bacteriën zijn sterker als zij met elkaar samenwerken. Hiervoor moeten bacteriën met elkaar communiceren. De communicatie vindt plaats door de stoffen, de signaalmoleculen, die zij uitstoten. Bacteriën weten wanneer soortgenoten in de buurt zijn, door de hoeveelheid signaalmoleculen. Bij een grote hoeveelheid bacteriën vindt er een hoge uitstoot signaalmoleculen plaats, zo hoog dat de stoffen op passende receptormoleculen van de bacteriecel terecht komen en een actie gecoördineerd kan worden (Reading et al., 2005). De bacteriën zijn er in geslaagd met elkaar succesvol te communiceren. Op deze manier kunnen de bacteriën invloed uitoefenen op het welzijn van de koe.

Het resultaat is ziekte

Door te communiceren weten bacteriën hoeveel gelijkwaardige bacteriën er in de omgeving zijn. Wanneer de hoeveelheid schadelijke bacteriën zo hoog is, kunnen zij een actie gaan coördineren. Ziekte is dus het resultaat van goede communicatie tussen slechte bacteriën. Vaak gaat een ziekte gepaard met een infectie, wat vaak een ontsteking heeft tot gevolg. Een infectie is een reactie van het lichaam op de aanwezigheid van micro-organismen of hun gifstoffen (toxinen). Om de schadelijke bacteriën, de veroorzakers van de ziekte aan te pakken, wordt antibiotica ingezet. Door het gebruik van antibiotica worden echter ook de nuttige bacteriën gedood, waardoor de weerstand van de koe afneemt.

Quorum sensing: toxins en biofilm

De wetenschap dat bacteriën met elkaar communiceren wordt ook wel quorum sensing genoemd. Quorum sensing is ontdekt door Bonnie L. Bassler (hoogleraar Moleculaire Biologie aan de Princeton University in Amerika) en legt uit hoe bacteriën hun genexpressie kunnen afstemmen op de populatiedichtheid aan de hand van signaalmoleculen. Bacteriën kunnen zodoende samenwerken en met elkaar communiceren, wat erop wijst dat bacteriën en microben dus ‘sociale levens’ hebben (Bassler et al., 2005). Bacteriën kunnen naast het produceren van toxins (gifstoffen) ook een biofilm (beschermende slijmlaag) aanmaken (Bassler, 2009). Bacteriën die zich in een beschermede slijmlaag, het biofilm bevinden, zijn beschermd tegen de immuuncellen van de koe. Pas wanneer een koe stress ondervindt, komen de schadelijke bacteriën uit het biofilm. Het lichaam wordt zich bewust van de schadelijke bacteriën en kan het immuunsysteem actie ondernemen.

Praktijkvoorbeeld

AHV International heeft op basis van de quorum sensing wetenschap een reeks oplossingen ontwikkeld: de New Pharma. De New Pharma oplossingen richten zich op de het verstoren van de communicatie tussen de pathogene bacteriën. Zij kunnen hierdoor niet langer bepalen hoe groot de populatie is, waardoor zij niet een actie gaan coördineren. De populatie schadelijke bacteriën kan dan in theorie groot genoeg zijn om het lichaam aan te vallen, maar een actie zal uitblijven.