Darmgesundheit: Reduzierung pathogener Bakterien

Die Reduzierung der Belastung durch pathogene Bakterien ist ein Ziel, das durch verschiedene Strategien verfolgt werden muss, wie zum Beispiel durch den Einsatz von Medikamenten in bestimmten Fällen, durch geeignete Reinigungsverfahren und Haltungsmethoden und eine auf die Tiere abgestimmte Ernährung, die darauf abzielt, pathogene Bakterien zu reduzieren und die Darmgesundheit zu stärken.

Tabelle 1: Ernährungsphysiologische Instrumente zur Reduzierung der Belastung durch Krankheitserreger.

Die Reduzierung der Proteingärung kann eine gute Ernährungsstrategie zur Reduzierung von Krankheitserregern sein, da das Vorhandensein unverdauter Proteine im Verdauungsbrei das Wachstum von Bakterien (wie E.coli sp., Proteus sp. und Clostridia sp.). Ebenso erhöht sich im Dickdarm die Konzentration von Verbindungen, die für die Darmschleimhaut potenziell toxisch sind, wie NH₃, biogene Amine (Histamin) und Schwefelwasserstoff. Um diese Krankheitserreger, insbesondere in der Phase nach dem Absetzen (aufgrund der geringen Verdauungsfähigkeit von Tieren in diesem Alter) zu reduzieren, sollte das Futter niedrige Proteingehalte aufweisen (Ergänzung gegebenenfalls mit synthetischen Aminosäuren). Dadurch wird die Verdauung unterstützt und vermieden, dass sich unverdaute Proteine im Verdauungsbrei befinden. Alternativ könnten fermentierbare Kohlenhydrate (wie Weizenkleie oder Zuckerrübenschnitzel) verfüttert werden, um die Konzentration von Metaboliten im Verdauungsbrei, die aus der Proteingärung entstanden sind, zu verringern und das Verhältnis von Laktobazillen zu Enterobakterien zu erhöhen (Pérez, 2013).

Eine weitere Strategie wäre die Verfütterung unlöslicher Ballaststoffe (Molist et al., 2012) wie beispielsweise Getreidespelzen, um den Verdauungsvorgang und die Stabilisierung der Darmflora zu unterstützen. Alternativ könnte das Futter mit exogenen Enzymen angereichert werden, um die Viskosität des Futters zu verringern, da berichtet wurde, dass eine hohe Viskosität das Vorhandensein von Krankheitserregern begünstigen kann (Kiarie et al., 2013).

Bei Futterzusätzen stehen Probiotika an vorderer Stelle. Sie sind in der Lage, die Krankheitserreger durch Konkurrenzausschluss direkt zu reduzieren (da sie mit dem Erreger darum konkurrieren, an den gleichen Rezeptor des Darmepithels zu binden), wobei sie durch Rezeptoren, die denen des Darmepithels vergleichbar sind, an Krankheitserreger andocken (und so deren Verbindung mit dem Epithel verhindern) oder Bacteriocine mit antimikrobieller Wirkung produzieren (Nig et al.2009). Darüber hinaus wurde auch von indirekten Mechanismen wie der verstärkten Produktion organischer Säuren im Darm durch die Gärung von Kohlehydraten aus dem Futter, dem Anstieg eines förderlichen Mikrobioms oder der Stärkung der Immunabwehr des Schweins berichtet (Oelschlaeger et al. 2010). Eine kürzlich durchgeführte Überprüfung des Einsatzes von Probiotika im Falle experimenteller Infektionen bei Absetzferkeln legt jedoch nahe, dass ihre Auswirkungen stark vom Stamm und den Umständen, in denen sie eingesetzt werden, beeinflusst werden (Barba-Vidal et al., 2018). Daher sollten diese Strategien für die jeweilige Situation sorgfältig geplant werden.

Bestimmten Präbiotika wird die Eigenschaft zugeschrieben, sich mit Krankheitserregern zu verklumpen, wodurch ihre Adhäsion im Darmepithel verhindert und ihre Eliminierung gefördert wird (Spring et al., 2000). Darüber hinaus können sie zu einem förderlichen Mikrobiom beitragen, das konkurrenzausschließend wirkt. Im Idealfall wird erwartet, dass sich durch eine präbiotische Strategie die Zahl der nützlichen Bakterien wie Bifidobakterien und Laktobazillen erhöht, wodurch sich die Zahl der Fäulnis- und pathogenen Bakterien (wie z. B. Clostridia sp. und E. coli sp.) verringert (wie Clostridia sp. und E.coli sp.).

Überdies haben mehrere Autoren die biologischen Wirkungen bioaktiver Peptide beschrieben. Die Glycomakropeptide konnten die Adhäsion von ETEC K88 an der Darmschleimhaut von Tieren, die den Krankheitserregern ausgesetzt worden waren, hemmen (Hermes et al., 2013). Auch Antikörper von Legehennen, die gegen bestimmte pathogene Mikroorganismen geimpft worden waren, haben sich bei der Vorbeugung von E. coli sp. im Falle von Absetzferkeln als nützlich erwiesen (Rizvi et al., 2001)..

Weithin anerkannt werden auch die antimikrobiellen und antioxidativen Eigenschaften von phytogenen Futterzusätzen. Pflanzenextrakte wie Berberin, ein Alkaloid, das in bestimmten Wurzeln vorhanden ist, zeigten bakterielle und bakteriostatische Wirkungen gegenüber E. coli sp., wobei diese Wirkungen mit denjenigen von Colistin vergleichbar sind (Tummaruk et al., 2009). Eine antimikrobielle Wirkung wird aufgrund ihres Gehalts an Wirkstoffen wie Carvacrol oder Thymol ebenfalls ätherischen Ölen zugeschrieben. Sie haben die Fähigkeit, durch die Wirkung von delokalisierten Elektronen und eine vorhandene Hydroxylgruppe im Phenolring Zellmembranen zu schädigen und die Homöostase von Bakterien zu beeinflussen (Bassole und Juliani 2012). Dieser Mechanismus zeigt eine gute Synergie mit organischen Säuren (Helvoirt and Dijk, 2009). Das Problem mit diesen Verbindungen ist jedoch, dass sie in den ersten Abschnitten des Verdauungssystems nahezu vollständig absorbiert werden (Michiels et al., 2008), weshalb sie durch Mikroverkapselung geschützt werden müssen, damit sie ihre antimikrobielle Wirkung auf den Darm ausüben können.

Der antimikrobielle Nutzen von (organischen, kurz- oder mittelkettigen und anorganischen) Säuren steht in direktem Zusammenhang mit der Säurebildungskapazität, die das Überleben bestimmter pathogener Bakterien verhindert (Partanen and Mroz, 1999). Abgesehen davon ist die undissoziierte Form von kurzkettigen oder flüchtigen Fettsäuren in der Lage, in pathogene Bakterien einzudringen und in deren Innern zu dissoziieren, was zum Zellungleichgewicht und bakterieller Lyse führt (Galfi and Bokori, 1990).

Schließlich wird auch Zink eine antimikrobielle Wirkung zugeschrieben, sofern es in hohen Dosen vorliegt, wobei es hierfür zahlreiche Einsatzbereiche gibt, zu denen nicht nur der Einsatz im Tierfutter, sondern auch andere biologische Anwendungen wie die Hygiene und die Desinfektion von Oberflächen oder Kosmetika zählen. Bekanntermaßen ist die Aufnahme von Zinkoxid in therapeutischen Dosen (> 2.500 ppm) aufgrund der damit verbundenen Umweltprobleme nicht mehr akzeptabel. Allerdings verfügt der Markt derzeit über viel effizientere kommerzielle Produkte, wie zum Beispiel mikroverkapseltes ZnO, das bei einem Zusatz von 100 ppm eine ähnliche Wirksamkeit wie das herkömmliche ZnO bei einer Dosis von 3.000 ppm gegenüber ETEC aufweist (Kim et al., 2010). Diese Produkte erfreuen sich in dem Sektor großer Beliebtheit, da sie einen ähnlichen Effekt wie ZnO haben, an welchen die Erzeuger gewöhnt sind, gleichzeitig aber keine ökologischen Probleme verursachen.