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dc.description.sponsorshipThe financial support of the International Center for Development and Decent Work (ICDD) at Kassel University, funded through the German Academic Exchange Service (DAAD) and the Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ) in the framework of the ex)/(ceedprogram, is worthy of high tribute.eng
dc.subjectEthno-veterinary medicineeng
dc.subjectTraditional remedieseng
dc.subjectSmall ruminantseng
dc.subjectGastrointestinal parasiteseng
dc.subjectAnthelmintic activityeng
dc.titlePrevalence of intestinal parasites in small ruminants and their senstivity to treatments with ethnobotanical remedies in Cholistan, Pakistaneng
dcterms.abstractLivestock production contributes substantially to the livelihoods of poor rural farmers in Pakistan; strengthening pastoral communities plays an imperative role in the country’s thrive for poverty alleviation. Intestinal helminths constitute a major threat for pastoral livestock keepers in the whole country because chronic infestation leads to distinct losses in livestock productivity, particularly the growth of young animals. Synthetic anthelmintics have long been considered the only effective way of controlling this problem but high prices, side effects and chemical residues/toxicity problems, or development of resistance, lead to their very limited use in many pastoral systems. Additionally, poor pastoralists in remote areas of Pakistan hardly have access to appropriate anthelmintic drugs, which are also relatively expensive due to the long routes of transportation. The search for new and more sustainable ways of supporting livestock keepers in remote areas has given rise to studies of ethno-botanicals or traditional plant-based remedies to be used in livestock health care. Plant-based remedies are cheap or free of cost, environmentally safe and generally create no problem of drug resistance; they thus might substitute allopathic drugs. Furthermore, these remedies are easily available in remote areas and simple to prepare and/or administer. Cholistan desert is a quite poor region of Pakistan and the majority of its inhabitants are practicing a nomadic life. The region’s total livestock population (1.29 million heads) is almost twice that of the human population. Livestock husbandry is the primordial occupation of the communities and traditionally wealth assessment was based on the number of animals, especially goats and sheep, owned by an individual. Fortunately, about 60% of this desert region is richly endowed with highly adapted grasses, shrubs and trees. This natural flora has a rich heritage of scientifically unexplored botanical pharmacopoeia. Against this background, the present research project that was conducted under the umbrella of the International Center for Development and Decent Work at Kassel University, focused on a development aspect: in the Cholistan desert region it was firstly examined how pastoralists manage their livestock, which major health problems they face for the different animal species, and which of the naturally occurring plants they use for the treatment of animal diseases (Chapter 2). For this purpose, a baseline survey was carried out across five locations in Cholistan, using a structured questionnaire to collect data from 100 livestock farmers (LF) and 20 local healers (LH). Most of LF and LH were illiterate (66%; 70%). On average, LH had larger herds (109 animals) than LF (85 animals) and were more experienced in livestock husbandry and management. On average LF spent about 163 Euro per year on the treatment of their livestock, with a huge variability in expenditures. Eighty-six traditional remedies based on 64 plants belonging to 43 families were used. Capparaceae was the botanical family with the largest number of species used (4), followed by Chenopodiaceae, Poaceae, Solanaceae and Zygophyllaceae (3). The plants Capparis decidua (n=55 mentions), Salsola foetida (n=52), Suaeda fruticosa (n=46), Haloxylon salicornicum (n=42) and Haloxylon recurvum (n=39) were said to be most effective against the infestations with gastrointestinal parasites. Aerial parts (43%), leaves (26%), fruits (9%), seeds and seed oils (9%) were the plant parts frequently used for preparation of remedies, while flowers, roots, bulbs and pods were less frequently used (<5%). Common preparations were decoction, jaggery and ball drench; oral drug administration was very common. There was some variation in the doses used for different animal species depending on age, size and physical condition of the animal and severity of the disease. In a second step the regionally most prevalent gastrointestinal parasites of sheep and goats were determined (Chapter 3) in 500 animals per species randomly chosen from pastoral herds across the previously studied five localities. Standard parasitological techniques were applied to identify the parasites in faecal samples manually collected at the rectum. Overall helminth prevalence was 78.1% across the 1000 animals; pure nematode infestations were most prevalent (37.5%), followed by pure trematode (7.9%), pure cestode (2.6%) and pure protozoa infestations (0.8%). Mixed infestations with nematodes and trematodes occurred in 6.4% of all animals, mixed nematode-cestode infestations in 3.8%, and all three groups were found in 19.1% of the sheep and goats. In goats more males (81.1%) than females (77.0%) were infested, the opposite was found in sheep (73.6% males, 79.5% females). Parasites were especially prevalent in suckling goats (85.2%) and sheep (88.5%) and to a lesser extent in young (goats 80.6%, sheep 79.3%) and adult animals (goats 72.8%, sheep 73.8%). Haemonchus contortus, Trichuris ovis and Paramphistomum cervi were the most prevalent helminths. In a third step the in vitro anthelmintic activity of C. decidua, S. foetida, S. fruticosa, H. salicornicum and H. recurvum (Chapter 2) was investigated against adult worms of H. contortus, T. ovis and P. cervi (Chapter 3) via adult motility assay (Chapter 4). Various concentrations ranging from 7.8 to 500 mg dry matter/ml of three types of extracts of each plant, i.e. aqueous, methanol, and aqueous-methanol (30:70), were used at different time intervals to access their anthelmintic activity. Levamisol (0.55 mg/ml) and oxyclozanide (30 mg/ml) served as positive and phosphate-buffered saline as negative control. All extracts exhibited minimum and maximum activity at 2 h and 12 h after parasite exposure; the 500 mg/ml extract concentrations were most effective. Plant species (P<0.05), extract type (P<0.01), parasite species (P<0.01), extract concentration (P<0.01), time of exposure (P<0.01) and their interactions (P<0.01) had significant effects on the number of immobile/dead helminths. From the comparison of LC50 values it appeared that the aqueous extract of C. decidua was more potent against H. contortus and T. ovis, while the aqueous extract of S. foetida was effective against P. cervi. The methanol extracts of H. recurvum were most potent against all three types of parasites, and its aqueous-methanol extract was also very effective against T. ovis and P. cervi. Based on these result it is concluded that the aqueous extract of C. decidua, as well as the methanol and aqueous-methanol extract of H. recurvum have the potential to be developed into plant-based drugs for treatment against H. contortus, T. ovis and P. cervi infestations. Further studies are now needed to investigate the in vivo anthelmintic activity of these plants and plant extracts, respectively, in order to develop effective, cheap and locally available anthelmintics for pastoralists in Cholistan and neighboring desert regions. This will allow developing tangible recommendations for plant-based anthelminthic treatment of sheep and goat herds, and by this enable pastoralists to maintain healthy and productive flocks at low costs and probably even manufacture herbal drugs for marketing on a regional scale.eng
dcterms.abstractDie Tierhaltung in Pakistan trägt wesentlich zum Lebensunterhalt von armen Bauern bei; die Stärkung der pastoralen Gemeinschaften spielt dabei eine unerläßliche Rolle bei der Bekämpfung von Armut. Gastrointestinale Helminthen sind ein wichtiges gesundheitliches Problem für pastorale Nutztierherden im ganzen Land und können daher die Lebensgrundlage von Tierhaltern wesentlich beeinträchtigen. Ein chronischer Befall der Tiere mit Helminthen führt zu deutlichen Verlusten der Produktivität, besonders des Wachstums von Jungtieren. Synthetische Entwurmungsmittel wurden lange als die einzig wirksamen Mittel betrachtet um den Befall zu kontrollieren. Hohe Produktpreise, unerwünschte Nebenwirkungen, chemische Rückstände/Toxizität oder die Entwicklung von Resistenzen haben jedoch zu einer begrenzten Verwendung dieser Anthelmintika in vielen pastoralen Systemen geführt. Darüber hinaus haben arme Hirten in abgelegenen Gebieten Pakistans kaum Zugang zu geeigneten Medikamenten, welche zudem aufgrund langer Transportwege auch relativ teuer sind. Auf der Suche nach neuen und nachhaltigeren Ansätzen zur Unterstützung von Tierhaltern bei der Erhaltung der Herdengesundheit in abgelegenen Gebieten wurde daher in den vergangenen 20 Jahren die wissenschaftliche Aufmerksamkeit verstärkt auf ethno-botanische oder traditionell genutzte pflanzliche Heilmittel gelenkt. Pflanzliche Heilmittel sind billiger oder gar kostenlos, umweltfreundlich und rufen in der Regel keine Resistenzprobleme hervor; somit können diese allopathische Medikamente ersetzen. Darüber hinaus sind diese Mittel in abgelegenen Gebieten leicht verfügbar und einfach zuzubereiten und zu verabreichen. Die Wüstenregion Cholistan ist eine sehr arme Region in Südwest Pakistan; die Mehrheit ihrer Bewohner führt ein Nomadenleben. Der Gesamtnutztierbestand (1.29 Millionen) in der Region ist fast doppelt so hoch wie die Zahl der Einwohner. Nutztierhaltung ist die traditionelle Tätigkeit der Bevölkerung und Reichtum wird anhand der Anzahl an Tieren (v.a. Ziegen und Schafe) bemessen, die sich im Besitz einer Person befinden. Erstaunlicher Weise sind etwa 60% dieser Wüstenregion mit sehr angepaßten Gräsern, Sträuchern und Bäumen bewachsen. Diese natürliche vorkommende Flora dürfte ein reiches Spektrum an wissenschaftlich unerforschten pflanzlichen Arzneimitteln beinhalten. Die vorliegende Doktorarbeit wurde unter der Schirmherrschaft des Internationalen Zentrums für Entwicklung und menschenwürdige Arbeit (international Center for Development and Decent Work – ICDD –‎) an der Universität Kassel durchgeführt, wobei der Entwicklungsaspekt im Mittelpunkt der Arbeit stand. Zunächst wurde in der Wüstenregion Cholistan untersucht, wie Hirten ihre Tiere managen, welches die häufigsten Gesundheitsprobleme der verschiedenen Tierarten sind und welche natürlich vorkommenden Pflanzen sie für die Behandlung von Tierkrankheiten verwenden (Kapitel 2). Zu diesem Zweck wurde eine Erhebung in fünf Ansiedlungen durchgeführt; mit Hilfe eines strukturierten Fragebogens wurden 100 Viehzüchter (VZ) und 20 lokalen Heiler (LH) individuell befragt. Die meisten VZ und LH waren Analphabeten (66% bzw. 70%). Im Durchschnitt hatten LH größere Herden (109 Tiere) als VZ (85 Tiere) und mehr Erfahrung in der Tierhaltung. Durchschnittlich investierten VZ 163 Euro pro Jahr in die Behandlung ihres Viehs, jedoch mit starken individuellen Abweichungen. Sechsundachtzig traditionelle Heilmittel wurden aus 64 Pflanzenarten hergestellt und genutzt; die Arten konnten 43 Pflanzenfamilien zugeordnet werden. Capparaceae stellten die größte Anzahl der verwendeten Arten (4), gefolgt von Chenopodiaceae, Poaceae, Solanaceae und Zygophyllaceae (jeweils 3). Die Pflanzenarten Capparis decidua (n=55 Nennungen), Salsola foetida (n=52), Suaeda fruticosa (n=46), Haloxylon salicornicum (n=42) und Haloxylon recurvum (n=39) sollten nach Angaben der VZ und LH am effektivsten gegen den Befall mit Magen-Darm-Parasiten wirken. Oberirdische Pflanzenteile (43%), Blätter (26%), Früchte (9%), Samen und Samenöl (9%) waren die am häufigsten verwendeten Pflanzenteile für die Heilmittelherstellung, während Blüten, Wurzeln, Zwiebeln und Hülsen weniger häufig verwendet wurden (jeweils <5%). Die übliche Art der Zubereitung bestand aus Abkochen, Kandieren und Drehen von kleinen Pillen; die orale Verabreichung der Medikamente war die häufigste. Die Dosierung eines Heilmittels variierte zwischen Tierarten, Alter, Größe und Kondition der Tiere und Schwere der Erkrankung. In einem zweiten Schritt wurden die regional am häufigsten vorkommenden Magen-Darm-Parasiten von Schafen und Ziegen bestimmt (Kapitel 3). In den Herden an den fünf bereits untersuchten Standorten wurden insgesamt 500 Tiere pro Art zufällig ausgewählt. Es wurden Standardtechniken angewendet, um die Parasiten in rektal gewonnenen Kotproben zu identifizieren. Insgesamt lag die Prävalenz gastrointestinaler Parasiten bei 78,1% aller 1000 Tiere; reiner Fadenwurmerbefall war am häufigsten verbreiteten (37,5%), gefolgt von reinem Trematoden- (7,9%), reinem Cestoden- (2,6%) und reinem Protozoenbefall (0,8%). Ein Mischbefall mit Nematoden und Trematoden fand sich bei 6,4% aller Tiere, ein Mischbefall mit Fadenwürmern und Cestoden bei 3,8%. Ein Befall mit allen drei Helminthentaxa wurde bei 19,1% der Schafe und Ziegen nachgewiesen. Bei Ziegen waren eher die männlichen (81,1%) als die weiblichen Tiere (77,0%) befallen, im Gegensatz zu den Schafen (männlich: 73,6%; weiblich: 79,5%). Parasiten wurden besonders häufig bei Kitzen (85,2%) und Lämmern (88,5%), in geringerem Maße bei Jungtieren (Ziegen: 80,6%; Schafe: 79,3%) und adulten Tieren (Ziegen: 72,8%; Schafe: 73,8%) gefunden. Haemonchus contortus, Trichuris ovis und Paramphistomum cervi waren die am weitesten verbreiteten Helminthenarten. In einem dritten Schritt wurde die in vitro Aktivität von C. decidua, S. foetida, S. fruticosa, H. salicornicum und H. recurvum (Kapitel 2) gegen adulte H. contortus, T. ovis und P. cervi (Kapitel 3) getestet, mit Hilfe des Adult Motility Assays (Kapitel 4). Pro Pflanze wurden unterschiedliche Konzentrationen an Pflanzenmaterial (zwischen 7.8 und 500.0 mg Trockensubstanz pro ml) mit drei unterschiedlichen Lösungsmitteln erstellt (Wasser, Methanol, und Wasser-Methanol 30:70). Diese wurden mit unterschiedlich langer Wirkzeit eingesetzt (2 – 24 Stunden), um ihre Helminthentoxizität zu bestimmen. Levamisolhydrochlorid (0,55 mg/ml) und Oxyclozanid (30,00 mg/ml) dienten als Positivkontrolle, phosphatgepufferte Kochsalzlösung als Negativkontrolle. Alle Extrakte zeigten minimale und maximale Toxizität nach 2 und 12 Stunden der Exposition; die Extraktkonzentration von 500 mg/ en war dabei jeweils am effektivsten. Pflanzenart (P<0,05), Extraktionsmittel, Parasitenart, Extraktkonzentration, Zeit der Exposition und deren Wechselwirkungen hatten einen signifikanten Einfluß (jeweils P<0,01) auf die Anzahl an immobilen/toten Helminthen. Der Vergleich der LC50-Werte zeigte, dass wässrige Extrakte von C. decidua stärker gegen H. contortus und T. ovis wirkten als jene von S. foetida gegen P. cervi. Die Methanolextrakte von H. recurvum waren am wirkungsvollsten gegen alle drei Arten von Parasiten wobei auch der Methanol-Wasser-Extrakt sehr effektiv gegen T. ovis und P. cervi wirkte. Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass das wässrige Extrakt von C. decidua sowie das Methanol- und Wasser-Methanol-Extrakt von H. recurvum das Potential besitzen, als Entwurmungsmittel gegen H. contortus, T. ovis und P. cervi zu wirken. Weitere Studien sind nun erforderlich, um die anthelmintische Wirkung dieser Pflanzen bzw. Pflanzenextrakte in vivo zu untersuchen. Darauf aufbauend können dann effektive, kostengünstige und lokal verfügbare Anthelmintika für die regelmäßige Entwurmung der kleinen Wiederkäuer von Viehhaltern in Cholistan und den angrenzenden Wüstenregionen entwickelt werden. Viehhalter könnten so die Gesundheit und Produktivität ihrer Herden mit geringen Kosten sicherstellen und eventuell sogar selbst zubereitete, effektive pflanzliche Medikamente auf regionaler Ebene vermarkten um zusätzliches Einkommen zu schöpfen.ger
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorRaza, Muhammad Asif
dc.contributor.corporatenameKassel, Universität, FB 11, Ökologische Agrarwissenschaften
dc.contributor.refereeSchlecht, Eva (Prof. Dr.)
dc.contributor.refereeBürkert, Andreas (Prof. Dr.)

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