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Die Idee, die Mikrobiota zum Nutzen von Mensch und Tier zu manipulieren, ist nicht neu. Die fäkale Mikrobiota-Transplantation wurde erstmals 1958 zur Kontrolle von Infektionen mit Clostridioides dificille beim Menschen eingesetzt. Aber wie können wir die Mikrobiotamodulation (oder die Mikrobiomtechnologie) in der Schweineproduktion nutzen?
Der Versuch, die Mikrobiota zu modulieren, geht von der Annahme aus, dass eine Dysbiose (ein Ungleichgewicht der Mikrobengemeinschaften, das zu einem kranken Zustand führt) vorliegt. Bis heute gibt es jedoch keinen Konsens über die Definition einer gesunden Mikrobiota. Wie in unseren früheren Artikeln dargelegt, gibt es so viele Unterschiede zwischen den einzelnen Tieren (und innerhalb dieser), dass dies eine sehr schwierige Aufgabe ist. Wir wissen beispielsweise, wie ein Schwein mit Durchfall aussieht. Es gibt eine strenge klinische Definition (erhöhte Häufigkeit des Stuhlgangs und erhöhtes Kotvolumen aufgrund eines erhöhten Wassergehalts). So einfach es auch klingen mag, die Mikrobiomwissenschaft steht noch am Anfang und eine allgemeine Definition einer gesunden Mikrobiota fehlt noch immer. Es wurde jedoch vorgeschlagen, dass das Kennzeichen einer gesunden Mikrobiota nicht die Reaktion auf eine Störung ist, sondern die Widerstandsfähigkeit nach einer Störung.
Moment mal, wie bitte?
Abbildung 1: Hypothetisches Diagramm zur Darstellung der Reaktion der Mikrobiota auf eine Störung 1) Gesunde Individuen haben ein normales Maß an Variation in ihrer Mikrobiota, das nicht zu Krankheiten führt (dies wird als Eubiose bezeichnet). 2) Eine Störung (z. B. Hitzestress) kann zu einer Instabilität der Mikrobiota führen, die Krankheiten verursacht. 3) Resiliente Mikrobiota kehren in einen Zustand zurück, der dem vor der Störung ähnelt und in dem keine Krankheit auftritt. 4) Mikrobiota, die nicht widerstandsfähig sind, können sich nicht erholen und leiden daher unter Dysbiose und einem anhaltenden Krankheitszustand.
Abbildung 1 veranschaulicht dies grafisch. Die Resilienz der Mikrobiota ist die Fähigkeit der Mikrobiota, in einen Zustand zurückzukehren, der dem gesunden Zustand vor der Störung ähnlich ist. Mikrobiota, die nicht widerstandsfähig sind, neigen dazu, in einem gestörten Zustand zu verharren, was mit einer Anfälligkeit für Krankheiten (z. B. Infektion mit C. dificille bei Schweinen und Menschen) einhergeht. Daher zielt die „Modulation“ oder „Manipulation“ der Mikrobiota häufig darauf ab, die allgemeine Widerstandsfähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaft zu verbessern. In der Schweineindustrie wurden zahlreiche Modulationsmaßnahmen entwickelt, die auf die relative Verteilung von Bakterienarten/-stämmen, die tatsächliche Anzahl von Bakterien, ihre Stoffwechselaktivität oder ihre Interaktionen mit dem Wirt abzielen. Sie beziehen sich weitgehend auf Futtermittelbestandteile/Präbiotika, Probiotika und Postbiotika. Andere Technologien, wie Transplantate und Bakteriophagen, werden gerade bis zur Marktreife entwickelt. Wir verfügen über Datenbanken, die Hinweise darauf geben, welche Strategien nachweislich gegen bestimmte menschliche Krankheiten wirksam sind (z. B. http://www.probioticchart.ca). Leider gibt es (noch) nichts Vergleichbares für Tierarten. Wie weit sind wir also mit der Anwendung von Strategien zur Modulation der Mikrobiota in der Schweineproduktion?
Am Anfang dieser Diskussion stehen zwei wichtige Aspekte:
- Punktuelle Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms treten häufig auf natürliche Weise auf (z. B. Tag-/Nachtzyklus, erhöhte körperliche Aktivität, stressvolle Ereignisse). Sie sind normal und zu erwarten.
- Veränderungen in der Zusammensetzung sind ohne ursächliche Auswirkungen bedeutungslos.
Um die Zusammensetzung der Mikrobiota wirksam zu verändern, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, entweder durch mehrere Stimuli (tägliche Behandlungen über einen gewissen Zeitraum) oder durch einen einzigen starken Stimulus (hochdosierte Bolusbehandlung). Die Leser sollten sich jedoch bewusst sein, dass in der Mikrobiomforschung Korrelation nicht gleichbedeutend mit Kausalität ist. Es ist schwierig bzw. unmöglich, nur auf der Grundlage von Beobachtungsdaten (d. h. Studien, die Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms nach einer Intervention beschreiben) auf eine Kausalität zu schließen. Diese Art von Studie wird bei weitem am häufigsten durchgeführt, wahrscheinlich weil die verwendete Methodik heute leicht zugänglich ist. Diese Studien sollten zwar nicht ignoriert werden, da sie wichtige erste Daten über die untersuchte Intervention liefern, aber sie liefern keine Daten zum Nachweis der Kausalität. Der Goldstandard zur Gewinnung solcher Daten sind vereinfachte Modelle (z. B. Zell- oder Mausmodelle), bei denen viele Faktoren gleichzeitig kontrolliert werden können. Diese sind teuer und zeitaufwändig, so dass viele Interventionen nicht vollständig ausgewertet werden und der Industrie nur Daten zur Verfügung stehen, die auf Korrelationen beruhen. Es wird vermutet, dass dieses Hindernis das wichtigste sein könnte, das es zu überwinden gilt, bevor wir das volle Potenzial der Mikrobiotamodulation für die Leistung und Gesundheit von Tieren ausschöpfen können. Aber die Zukunft ist rosig für diejenigen, die bereit sind zu investieren und zu forschen!
