Darmgesundheit: Verbesserung der Barrierefunktion und der Immunantwort

Barrierefunktion

Der Darm ist die erste Barriere gegen Krankheitserreger und seine korrekte Funktionsfähigkeit ist entscheidend, um eine Infektion mit pathogenen Bakterien zu verhindern und dafür zu sorgen, dass die Tiere gesund und widerstandsfähig bleiben (mehr Informationen unter: An der Darmgesundheit beteiligte Faktoren).

Es wurde die Fähigkeit bestimmter probiotischer Mikroorganismen beschrieben, mit dem Darmepithel zu interagieren und die Barrierefunktion zu verbessern, indem sie die Expression von Proteinen, die die Tight junctions bilden, verstärken (Putaala et al., 2008) und die Produktion von Mucinen (McCracken and Lorenz, 2001) und antimikrobiellen Peptiden wie Lysozymen oder Defensinen erhöhen (Schlee et al., 2008). Auf der anderen Seite ist es auch interessant, die Rolle der Aminosäuren Threonin (Hauptbestandteil der Mucine), Glutamin (Brennstoff für die Darmzellen, der die Reparatur der Darmmorphologie begünstigt) und Arginin (an wichtigen Stoffwechselzyklen beteiligt) hervorzuheben. Sie alle spielen eine bedeutende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Darmintegrität und man hat ihnen die Fähigkeit zugeschrieben, die Darmmorphologie zu verbessern und Schutz vor Krankheitserregern zu bieten (Pérez and Nofrarias, 2008; Ewaschuk et al., 2011; Liu et al., 2008).

Immunantwort

Die Immunantwort muss gelegentlich stimuliert werden (z. B. beim Absetzen oder bei Infektionen) und in anderen Fällen muss sie eingeschränkt werden (z. B. gegen bestimmte Allergene). Diese Modulation ist sehr wichtig, um einen guten Gesundheitszustand des Darms zu erhalten und zu verhindern, dass die Tiere krank werden, und sie steht auch direkt mit anderen lebenswichtigen Funktionen wie der Förderung einer günstigen Mikrobiota, der Wasser- oder Nährstoffaufnahme, dem Energiestoffwechsel und letztendlich der Produktionsleistung in Zusammenhang.

Der Einfluss von Lipiden auf die Immunantwort ist weithin dokumentiert, da Fettsäuren strukturelle Bestandteile der Zellmembranen, Signalmoleküle und Vorstufen der Synthese von Eicosanoiden (Entzündungsförderer) sind. So spielt die Aufnahme von Inhaltsstoffen mit mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren eine sehr wichtige Rolle bei der Immunregulation.

Die Immunreaktion kann auch durch Proteinquellen von hohem biologischem Wert wie sprühgetrocknetem Schweineplasma, Eigelb oder Rinderkolostrum beeinflusst werden. Ein Großteil ihrer Wirkung ist auf den passiven Schutz zurückzuführen, den sie den Tieren aufgrund ihres hohen Gehalts an aktiven Immunglobulinen verleihen, aber gleichzeitig sind sie dank ihres Reichtums an anderen aktiven Metaboliten auch in der Lage, das Darmimmunsystem zu modulieren. Ein Beispiel für ihre Modulationsfähigkeit wurde von King et al. (2007) genannt, die bei Tieren, die Rinderkolostrum aufgenommen hatten, einen Anstieg der T-Lymphozyten (CD4+ und CD8+) der jejunalen Lamina propria beobachteten.

Auf der anderen Seite sticht unter den bioaktiven Peptiden mit immunmodulatorischen Fähigkeiten das Glykomakropeptid hervor, das nachgewiesenermaßen über die Fähigkeit verfügt, die Entzündungsreaktion zu modulieren und die Expression von Zytokinen und proinflammatorischen Chemokinen im Darmepithel der Schweine zu reduzieren (Hermes et al., 2011). Ein weiteres Beispiel ist Lactoferrin, dem potenziell entzündungshemmende und immunstimulierende Eigenschaften bei Ferkeln (Wang et al., 2006) und der epidermale Wachstumsfaktor zugeschrieben werden, wodurch die Entwicklung der Darmschleimhaut angeregt wird und die IgA-Werte steigen können (Lee et al., 2006).

Außerdem wurde auch die Fähigkeit der Probiotika, die Immunantwort zu modulieren, ausführlich beschrieben. Sie wirken auf das Immunsystem der Tiere, indem sie die Mustererkennungsrezeptoren (PRRs - Pattern Recognition Receptors) stimulieren, und es wird insbesondere angenommen, dass ihre Hauptwirkung auf die Interaktion mit Toll-like-Rezeptoren (TLRs) zurückzuführen sind. Es ist interessant zu betonen, dass je nach spezifischem Stamm, der verwendet wird, und ihrer Konzentration entzündliche Reaktionen hervorgerufen werden können, die Immunantwort verbessert und die Expression antimikrobieller Faktoren aktiviert wird (Wang et al., 2009) oder im Gegenteil eine entzündliche Wirkung ausgeübt und eine Toleranz gegenüber luminalen Reizen erzeugt wird (Siepert et al., 2014). Auf der anderen Seite wurde auch die Rolle zugeschrieben, bestimmte spezifische Präbiotika wie Lactulose (Krueger et al., 2002) oder die β-Glucane (Hahn et al., 2006) auf die Immunantwort zurückzuführen. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass ein Großteil der Wirkung, die sowohl die prebiotischen als auch die exogenen Enzyme auf die Immunantwort ausüben können, indirekt durch Modulation der Darmflora erfolgt.

Eine weitere weithin bekannte Strategie in dieser Branche ist die Aufnahme von Zinkoxid (ZnO) in Dosen von Nahrungsergänzungsmitteln oder in therapeutischen Mengen (> 2500 ppm). Obwohl sein Wirkmechanismus nicht genau bekannt ist, wird ein Teil seiner Wirkung auf seine Beteiligung an zahlreichen regulierenden Enzymen des Stoffwechsels und der Genexpression zurückgeführt. Die Probleme der Bodenverunreinigung mit Schwermetallen, die sich aus ihrem Einsatz ergeben, schränken die Verwendung von herkömmlichem ZnO ein. Allerdings verfügt der Markt derzeit über viel effizientere kommerzielle Produkte, wie zum Beispiel mikroverkapseltes ZnO mit Wirkungen, die den viel niedrigeren Konzentrationen (100 ppm) ähneln (Kim et al., 2010). Es wird erwartet, dass diese neuen Verbindungen in Zukunft eine große Popularität erlangen werden, da der Druck auf die Gesetzgebung zunimmt, die Verwendung von konventionellem ZnO einzustellen.

Abschließend noch eine Bemerkung: Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass, obwohl die Immunantwort durch den Einsatz von funktionalen Zusatz- und Inhaltsstoffen moduliert werden kann, ihre Wirksamkeit je nach Situation variieren und in einigen Fällen kontraproduktiv sein kann, so dass wir jede Situation sehr sorgfältig auswerten müssen. Die Stärkung der Immunabwehr kann klinische oder subklinische Erkrankungen verhindern, bedeutet aber gleichzeitig einen energetischen Aufwand für den Wirt. Im Gegensatz dazu kann uns die Unterdrückung der Immunantwort dabei helfen, den Energieverbrauch für das Wachstum zu optimieren, was aber in Situationen, in denen die Tiere Krankheitserregern ausgesetzt sind, schlecht sein kann. Daher ist generell damit zu rechnen, dass die Reaktion auf diese Zusatz- und Inhaltsstoffe größer ist, wenn die Schweine unter Stress stehen, das Immunsystem geschwächt ist oder keine guten hygienischen Bedingungen vorherrschen.