Darmgesundheit aus jedem Winkel: Ein 360°-Konzept für Darmgesundheit.

Wir alle wissen, wie wichtig ein gesunder Darm für unsere Nutztiere ist. Hierbei geht es um mehr als nur darum, Probleme zu vermeiden. Ein gesunder Darm ist die Grundlage für eine optimale Leistung, und wirkt sich sowohl auf das Wohlbefinden der Tiere als auch auf die Wirtschaftlichkeit der Betriebe aus.

Futtermittelzusatzstoffe können bei der Förderung der Darmgesundheit und Leistung der Tiere eine wichtige Rolle spielen. Pro- und Prebiotika unterstützen die nützlichen Darmbakterien, schaffen ein günstiges Milieu und können sogar das Auftreten pathogener Mikroben verringern. Toxinbinder könnenwiederum schädliche Toxine unwiderruflichbinden und so Darmgesundheit schützen.

In diesem Sinne kann eine Kombination aus Zusatzstoffen einerseits die Anzahl für die Darmgesundheit schädlicher Faktoren verringern und andererseits die Darmgesundheit fördernden Faktoren unterstützen. In der Tat ist ein ganzheitlicher Ansatz am vielversprechendsten, um die komplexe Natur der Darmgesundheit zu erhalten.

Mikrobielle Probiotika.

Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in angemessenen Mengen verabreicht werden, dem Wirt gesundheitliche Vorteile bringen. Es gibt drei Hauptkategorien von mikrobiellen Probiotika in der Tierernährung: Sporenbildner, Milchsäurebakterien und Lebendhefen. Jede hat ihre Stärken und Schwächen.

Sporenbildende Bakterien sind hitzestabil und in pelletierten Futtermitteln von Vorteil. Diese Bakterien werden hauptsächlich bei monogastrischen Tieren eingesetzt. Sie produzieren Verdauungsenzyme zur Verbesserung der Futterverwertung und sind besonders für ihre Fähigkeit bekannt, grampositive Krankheitserreger zu hemmen.

Milchsäurebakterien werden häufig bei Jungtieren eingesetzt, da sie im Darm schneller aktiv werden als andere Probiotika. Diese Bakterien sind produktive Milchsäurebildner und dafür bekannt, gramnegative Krankheitserreger zu reduzieren.

Die Fermentationsaktivität von Lebendhefen fördert eine positive Mikrobiota im Pansen sowie im Darm. Unter anderem bewirken Lebendhefen eine Stabilisierung des pH-Werts im Pansen oder Darm und so zu einer besseren Verdauungsleistung. Dies führt zu einer verbesserten Gesundheit und Leistung.

Es gibt eine Bakterienart, die das Beste von beiden in sich vereint: Bacillus coagulans. Es ist derzeit das einzige bekannte Probiotikum, das sowohl hitzestabil ist als auch große Mengen Milchsäure produziert. Das bedeutet, dass dieses Probiotikum den Pelletierungsprozess übersteht, grampositive und gramnegative Bakterien hemmt, Verdauungsenzyme produziert und das Darmmilieu insgesamt verbessert (Abbildung 1).

Abbildung 1: Die verschiedenen Vorteile von Bacillus Probiotika, Milchsäure produzierenden Probiotika und B. coagulans,

Biochems einzigartiger Stamm dieses außergewöhnlichen Probiotikums, TechnoSpore®, basiert auf B. coagulans DSM32016 und ist seit Ende 2020 EU-zugelassen. Es ist auch das erste B. coagulans, das in der EU für die Tierernährung zugelassen wurde und bleibt das einzige, das für diesen Zweck zur Verfügung steht.

TechnoSpore® unterstützt das mikrobielle Gleichgewicht und reduziert schädliche Bakterien. Dadurch wirkt es Darmerkrankungen und Verdauungsproblemen entgegen. Es verbessert die Proteinverdauung und unterstützt so die Gesundheit und das Wachstum der Muskeln. Es fördert das Immunsystem des Wirtes und kann so die Gesundheit der Atemwege positiv beeinflussen.

TechnoSpore® B. coagulans DSM32016 unterstützt die Darmgesundheit direkt und indirekt durch verschiedene Wirkmechanismen wie Konkurrenzausschluss, Produktion organischer Säuren zur Verbesserung des Darmmilieus und Hemmung von Krankheitserregern.

TechnoSpore® hat in in vivo Tests gezeigt, dass es

• Senkung der Sterblichkeitsrate bei infizierten und nicht infizierten Tieren

• die Anzahl von C. perfringens im Darm und im Blinddarm zu reduzieren

• Verringerung der durch den Erreger verursachten Darmläsionen

• Verringerung der erregerbedingten Schädigung des Darmepithels

• Verbesserung der Zottenhöhe und des Zotten-Krypten-Verhältnisses zur Vergrößerung der Nährstoffaufnahmefläche

• Stabilisierung der Futterverwertung und Verbesserung der FCR bei erkrankten und nicht erkrankten Tieren

• Verbesserung des Körpergewichts und Kontrolle des Leistungsabfalls bei erkrankten und nicht erkrankten Tieren

Funktionelle, hefebasierte Prebiotika.

Prebiotika sind komplexe, unverdauliche Kohlenhydrate in Lebensmitteln und in Futtermittel, die das Wachstum und die Aktivität nützlicher Darmbakterien fördern. Prebiotika kommen in einer Vielzahl von Lebensmitteln vor. Eine Quelle für hochfunktionelle Prebiotika sind Hefen, die entweder die gesamte Hefe oder nur Teile davon, wie z. B. die Hefezellwand, enthalten können. Aus Hefen gewonnene Prebiotika bieten mehr als nur die klassische prebiotische Wirkung. Sie haben zudem pathogenbindende und immunstimulierende Eigenschaften, sowie, durch besondere Hefen, positive Effekte auf die Schmackhaftigkeit.

Eine häufig für prebiotische Zwecke eingesetzte Hefe basiert auf dem Stamm Saccharomyces cerevisiae. Entweder die komplette Hefe oder Teile von ihr, wie z. B. die Hefezellwände, werden häufig als funktionelle Einzelfuttermittel eingesetzt. Die wichtigsten funktionellen Inhaltsstoffe aus der Hefezellwand sind Mannan-Oligosaccharide (MOS) und β-1,3/1,6-Glucane. Die Zusammensetzung der Hefezellwandprodukte wird unter anderem durch die Verarbeitung und die Herkunft der Hefe bestimmt.

Zudem beeinflussen Mannan-Oligosaccharide die Physiologie und dadurch die Funktionalität des Darms positiv. Unter anderem wird die Länge der Darmzotten gesteigert und so die Oberfläche des Darmepithels vergrößert. Dies führt zu einer verbesserten Bioverfügbarkeit von Nährstoffen und einem besseren Schutz vor Pathogenen im Dünndarm.

TechnoMos® hat einen positiven Einfluss auf die Darmgesundheit, indem es eine Eubiose im Darm unterstützt. Der hohe MOS-Gehalt in TechnoMos® führt zu einer effektiven Bindung von gram-negativen Krankheitserregern, die dadurch unschädlich gemacht werden. Die in TechnoMos® enthaltenen β-1,3/1,6-Glucane erhöhen nachweislich die Funktionalität des Immunsystems.

Neben den Hefezellwänden bieten Hefeextrakte weitere Vorteile. Ein Produkt, das sowohl Hefeextrakte als auch Zellwände enthält, ist TechnoYeast. TechnoYeast basiert auf der Primärhefe Kluyveromyces fragilis, einem besonderen Hefestamm mit einem einzigartigen Geschmack (milchig-umami). Zudem enthält TechnoYeast viele weitere funktionelle Inhaltsstoffe, die die Futteraufnahme, den Immunstatus und letztendlich die Darmgesundheit unterstützen.

Nukleinsäuren in TechnoYeast dienen als Quelle für Nukleotide, die das Wachstum, das Immunsystem und die Darmgesundheit unterstützen. Zudem fördern Nukleotide die Schmackhaftigkeit des Produktes. Weiter liefert TechnoYeast hochverfügbare Proteine. Darunter sind essenzielle Aminosäuren wie Lysin, Threonin und Valin aber auch besonders schmackhafte Aminosäuren wie Glutaminsäure zu finden.

Die Futteraufnahme ist ein Schlüsselfaktor für eine erfolgreiche Aufzucht. Es besteht ein signifikant positiver Zusammenhang zwischen der Zottenlänge bzw. Darmentwicklung und der Trockenmasseaufnahme bei abgesetzten Ferkeln (Abbildung 2). Je höher die Futteraufnahme, desto besser ist die Darmentwicklung, was zu einer besseren Nährstoffaufnahme führt.

Abbildung 2: Positive Korrelation von Futteraufnahme und Darmphysiologie (Länge der Darmzotten) bei Absetzferkeln

Feldversuche mit TechnoYeast haben gezeigt, dass es die Darmgesundheit fördert und die Leistung der Tiere verbessert. TechnoYeast erhöht deutlich die Schmackhaftigkeit des Futters und somit die Futteraufnahme. Zudem reduziert TechnoYeast Durchfallerkrankungen, was sich an einer verbesserten Kotkonsistenz zeigt. In Bezug auf die Darmphysiologie erhöht TechnoYeast die Zottenhöhe und verbessert das Zotten-Krypten-Verhältnis. Dies führt zu einer gesteigerten Futterverwertung und einer Zunahme des Körpergewichts. Darüber hinaus stimuliert TechnoYeast das Immunsystem. Beispielsweise können Darm sekretorische IgA, die einen ersten Schutz gegen Toxine und Pathogene im Darm bieten, erhöht werden. Hefen wie TechnoYeast haben zahlreiche positive Auswirkungen, darunter:

• verbesserte Futteraufnahme

• verbesserte Immunabwehr

• Reduzierung gram-negativer Krankheitserreger

• Stärkung des Epithels und der Eubiose im Darm

• verbesserte Futterverwertung

• verbesserte Gewichtsentwicklung

• Steigerung von Wohlbefinden der Tiere

Toxin Management.

Probiotika und Prebiotika sind oft die ersten Produkte, die einem in den Sinn kommen, wenn man an Futtermittelzusätze zur Verbesserung der Darmgesundheit denkt. Ein weiterer Aspekt mit Wirkung auf Darmgesundheit ist das Management bestimmter Toxine. Zu den Kategorien von Toxinen, die für die Darmgesundheit unserer Nutztiere relevant sind, gehören Mykotoxine, sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen, sowie zwei Gruppen bakterieller Toxine, Endotoxine und bakterielle Exotoxine.

Mykotoxine können die Darmgesundheit auf zellulärer Ebene beeinträchtigen. Die drei wichtigsten zytotoxischen Effekte von Mykotoxinen sind die Hemmung der Proteinsynthese, die Veränderung der Genexpression und die Schädigung von Membranen. Mykotoxine wirken lipidperoxidativ und verursachen somit einen erhöhten oxidativen Stress auf zellulärer Ebene.

Mykotoxine hemmen die Proteinbiosynthese, was zu einem Mangel an essentiellen Proteinen führt. Zu diesen Proteinen gehören sowohl Strukturproteine als auch funktionelle Proteine wie Enzyme. Darüber hinaus können Mykotoxine die Genexpression verändern, was zu einer verminderten Zellleistung führt.

Obwohl die Zellschäden nicht sofort sichtbar sind, zeigen sich die Auswirkungen in Form von Krankheiten und verminderter Organleistung, wenn sich die Zellschäden häufen. Gewebe mit hohem Eiweißumsatz und schnellem Wachstum, wie z. B. das Immunsystem, sind besonders anfällig für die Auswirkungen von Mykotoxinen. Dies kann beispielsweise zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber fakultativen Pathogenen im Magen-Darm-Trakt führen (Abbildung 3).

Abbildung 3: Wechselwirkungen zwischen Mykotoxinen und Krankheitserregern im Darm. DON erhöht nachweislich das Wachstum und die Toxinproduktion von Clostridium perfringens, und T-2-Toxin erhöht nachweislich die Kolonisierung von Salmonella typhimurium bei Hühnern. Bei Schweinen, die DON ausgesetzt waren, wurde eine verstärkte Translokation von Salmonella typhimurium beobachtet. Da S. typhimurium im Magen-Darm-Trakt von Schweinen immer vorhanden ist, förderte DON die Überwindung der Magen-Darm-Barriere und verursachte systemische Symptome. Bei Kälbern führte die Exposition gegenüber Aflatoxinen zu einer erhöhten Aktivität des Enterottoxins- und des Pore-Forming Toxins von toxikogenen E. coli. Effects of Mycotoxins on Mucosal Microbial Infection and Related Pathogenesis, Seong-Hwan Park, Dongwook Kim, Juil Kim, and Yuseok Moon.

Ein weiteres Gewebe, das stark von den Auswirkungen der Mykotoxine betroffen ist, ist das Darmepithel. Es besteht aus einer einzigen Zellschicht und ist unter anderem für die Barrierefunktion zwischen der Außenwelt (Darmlumen) und dem Körperinneren verantwortlich. Das Darmepithel ist eines der am schnellsten wachsenden Gewebe und erneuert sich innerhalb weniger Tage.

Dadurch reagieren die Enterozyten sehr empfindlich auf Mykotoxinbelastungen. Schon bei geringen Mykotoxinkonzentrationen können sich Funktionsstörungen in Form einer verminderten Futterverwertung bemerkbar machen. Auch weitere Epithelstrukturen, die ein wesentlicher Bestandteil der Darmbarriere sind, können von Mykotoxinbelastungen betroffen sein s. Dazu gehören die Becherzellen und die Tight Junction (Abbildung 4). Der Verlust der Barrierefunktion führt zu einer verstärkten Translokation von Pathogenen und anderen toxischen Substanzen, die immer im Darmlumen vorhanden sind, wie z.B. bakterielle Endotoxine.

Abbildung 4: Auswirkungen von Mykotoxinen auf das Darmepithel. Da das Darmepithel für eine effiziente Nährstoffaufnahme verantwortlich ist, führt eine Störung der Darmzellen häufig zu einer verminderten Futterverwertung und zu einer geringeren Leistung. Wichtige Bestandteile des Darmepithels sind die Becherzellen. Sie sind für die Produktion von Mukus verantwortlich, der für eine funktionierende Darmbarriere unerlässlich ist. Die Exposition gegenüber Mykotoxinen schädigt diese Zellen, was zu einer Abnahme der Mukusproduktion und einer Beeinträchtigung der Barrierefunktion führt. Eine weitere wichtige Rolle für die Funktion der Darmbarriere spielen die Tight Junction. Tight Junction sind Proteinkomplexe, die zwischen den Enterozyten existieren und eine genaue Kontrolle darüber ermöglichen, welche Substanzen passieren dürfen und welche nicht. Eine Mykotoxinkontamination kann zu einer verminderten Bildung der Tight Junction und damit zu einer erhöhten Permeabilität des Darms führen. Dies führt zu einer erhöhten Translokation nicht nur von Krankheitserregern, sondern auch von anderen toxischen Substanzen, die im Darmlumen immer vorhanden sind, wie z.B. Endotoxine.

Bakterielle Endotoxine sind, wie der Name schon suggeriert, Toxine, die an Bakterien, insbesondere gramnegative Bakterien, gebunden sind. Tatsächlich besteht die äußere Zellmembran gramnegativer Bakterien zu 70 bis 80 % aus diesen Endotoxinen. Diese Endotoxine werden auch als Lipopolysaccharide (LPS) bezeichnet, da sie aus einem Lipidanteil und mehreren Polysaccharidketten bestehen.

LPS sind einfache Bausteine der Zellwand gramnegativer Bakterien und tragen wesentlich zu deren struktureller Integrität bei. Sie kommen in jedem Mikrobiom vor. LPS werden freigesetzt, wenn die Zellmembran destabilisiert wird, z. B. beim Zelltod oder bei der Vermehrung gramnegativer Bakterien. Ihre Wirkung entfaltet sich in freier Form.

Weitere Faktoren bestimmen, wie schädlich LPS sein können:

1. Der Ort: Bleiben sie im Darmlumen oder gelangensie durch die gastrointestinale Barriere in den Organismus?

2. Menge: Das Ausmaß der Exposition gegenüber LPS.

3. Spezies: Einige Spezies, wie z.B. Geflügel, sind weniger empfindlich gegenüber LPS als andere, wie z.B. Wiederkäuer und Schweine.

Wenn das Darmepithel gesund und intakt ist, erfolgt die Aufnahme von Endotoxinen kontrolliert. Dies führt zu einer begrenzten Menge an Endotoxinen im Organismus. Diese Endotoxine werden zur Leber transportiert, wo sie dem Immunsystem präsentiert werden. Auf diese Weise wird das Immunsystem regelmäßig mit einem Marker für eine Vermehrung gramnegativer Bakterien trainiert.

Wenn jedoch die Integrität des Darms beeinträchtigt ist, wie durch eine Mykotoxinbelastung oder Hitzestress, gerät diese kontrollierte Endotoxinaufnahme außer Kontrolle. Die Neutralisierungskapazität der Leber wird überfordert und das Endotoxin breitet sich systemisch aus. Hierbei blockieren Endotoxine bestimmte Rezeptoren, was zu einer Entzündungsreaktion führt - je mehr Endotoxine, desto heftiger die Reaktion.

Eine solche Entzündungsreaktion kann sich zum Beispiel durch Ohrrandnekrosen bei Schweinen äußern. Diese Erkrankung tritt vor allem bei Absetzferkeln auf. In einem 50-tägigen Versuch mit 408 gesunden Absetzferkeln wurde untersucht, wie sich die Zugabe eines Toxinbinders auf endotoxinassoziierte Erkrankungen auswirkt. Zwei Ferkelgruppen erhielten beide ein Grundfutter und eine der beiden Gruppen, die Versuchsgruppe, zusätzlich den Toxinbinder (B.I.O.Tox® Activ8), der alle relevanten Mykotoxine bindet. Untersucht wurde nebender Wachstumsleistung das Auftreten von endotoxinassoziierten Erkrankungen wie Ohrrandnekrosen. Das Futter wurde aufdas Vorhandensein von Mykotoxinen analysiert.

Das Ausmaß der Ohrrandnekrosen wurde durch visuelle Beurteilung und Zuordnung eines Grades entsprechend dem Ausmaß der Nekrose in der Bucht anhand der folgenden Skala bestimmt:

• Grad 0: Kein Ferkel in der Bucht ist betroffen.

• Grad 1: Weniger als 30 % der Ferkel in der Bucht sind befallen.

• Grad 2: Mehr als 30 % der Ferkel in der Bucht sind befallen.

• Grad 3: Alle Ferkel in der Bucht sind erkrankt.

Bei Ferkeln, die mit B.I.O.Tox® Activ8 gefüttert wurden, traten im Vergleich zur Kontrollgruppe weniger Ohrrandnekrosen auf (Abbildung 5). Außerdem waren die schweren Fälle in der Toxinbindergruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant reduziert. Die Futteranalysen ergaben, dass das einzige vorhandene Mykotoxin DON in einer Konzentration von 60 bis 100 ppb war. Die Zugabe von B.I.O.Tox® Activ8 zum Futter führte auch zu geringeren Verlusten, einer numerisch verbesserten Futterverwertung und einer höheren Uniformität zwischen den Buchten (Abbildung 6). Diese Ergebnisse deuten auf eine verbesserte gastrointestinale Integrität unter der Zugabe des Toxinbinders hin.

Abbildung 5: Prävalenz von Ohrrandnekrosen bei mit B.I.O.Tox® Activ8 gefütterten Ferkeln im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Gesamtzahl der aufgetretenen Ohrnekrosen war bei den mit B.I.O Tox® Activ8 gefütterten Tieren reduziert, wobei besonders die Anzahl der schweren Fälle geringer war.

Abbildung 6: Die Ferkel, die mit B.I.O.Tox® Activ8 gefüttert wurden, verzeichneten geringere Gesamtverluste, eine numerisch verbesserte Futterverwertung und eine höhere Uniformität.

Die sichtbaren Auswirkungen von Endotoxinen sind nur die Spitze des Eisbergs - viel mehr Schäden entstehen unter der Oberfläche. Ein gutes Endotoxinmanagement zielt darauf ab, so viele Faktoren wie möglich zu vermeiden, die die Gesundheit beeinträchtigen, wie z. B. die Vermeidung bestimmter Krankheitserreger, die Beseitigung schädlicher Mykotoxine und die Reduzierung von negativen Umweltfakoren wie Hitzestress. Endotoxinbedingte Erkrankungen können durch eine intelligente Auswahl von Futterzusatzstoffen, eingebettet in ein ganzheitliches Fütterungs- und Managementkonzept, reduziert werden.

Bakterielle Exotoxine.

Während Endotoxine strukturelle Bestandteile gramnegativer Bakterien sind, sind Exotoxine direkte Waffen. Dabei handelt es sich um Proteine, die von bestimmten Bakterienstämmen ausgeschieden werden und zum Beispiel nekrotisch oder hämolytisch wirken können.

Die in der Praxis relevantesten Exotoxine werden svon Clostridien und Salmonella spp. bzw. E. coli spp. produziert. Diese Bakterien gehören bei allen drei Nutztiergruppen zumnormalen Bestandteil des Mikrobioms. Wann wird das Vorhandensein dieser potenziellen Krankheitserreger zum Problem?

Die Pathogense der Nekrotischen Enteritis ist ein gutes Beispiel, um zu zeigenr, wie diese exotoxinassoziierten Krankheiten entstehen und wie sie verhindert werden können. Ein fakultativ pathogener C. perfringens produziert Toxine, wenn eine bestimmte Populationsdichte erreicht ist. Diese kritische “Masse” kann zum Beispiel durch eine Dysbiose und einen verminderten Immunstatus verursacht werden, aber auch durch physikalische Veränderungen im Darm, wie einem Leaky Gut herbeigeführt durch Mykotoxine (Abbildung 5).

Abbildung 7: Kokzidiose kann eine Immunsuppression verursachen, die es C. perfringens ermöglicht, sich zu vermehren und Exotoxine und nekrotische Enteritis zu produzieren. Da Mykotoxine die Unversehrtheit des Darms beeinträchtigen, sind sie direkte Auslöser dieser Krankheit.

Mykotoxine zerstören die Darmintegrität und können die Virulenz bestimmter Krankheitserreger erhöhen, während sie den Weg für eine erhöhte Endotoxinbelastung ebnen und indirekt die Bildung von Exotoxinen fördern. Sie können durch spezifische Lösungen, wie z. B. hochwirksame oberflächenaktivierte Bindemittel, neutralisiert werden. Ein effizientes Mykotoxinmanagement ist die Basis für ein ganzheitliches Toxinmanagement. Weder Endotoxine noch Exotoxine können mit einem einzigen Wundermittel bekämpft werden! Für eine möglichst vielversprechende Lösung ist eine intelligente Kombination verschiedener Futteradditive erforderlich, eingebettet in einem guten Fütterungs- und Managementkonzept.

360-Grad-Konzept für die Darmgesundheit

Mehrere Faktoren können die Darmgesundheit beeinträchtigen, darunter schädliche Mikroben, Toxine und sogar einige Medikamente. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, brauchen wir einen ganzheitlichen Ansatz. Dieser umfasst:

• Intelligente medizinische Interventionen: Ein ausgewogener Einsatz von Antibiotika und strategische Impfprogramme können dazu beitragen, einen gesunden Darm zu erhalten.

• Effektive Managementpraktiken: Richtige Hygiene und Haltungsbedingungen spielen eine entscheidende Rolle.

• Optimale Futterrezeptur: Eine ausgewogene Fütterung liefert wichtige Nährstoffe und unterstützt ein gesundes Darmmikrobiom.

Futtermittelzusätze können einen weiteren, entscheidenden Beitrag zur Darmgesundheit leisten. Allerdings gibt es keine Einzellösung für alle Probleme. Nur ein ganzheitlicher, 360-Grad-Ansatz aus allen Blickwinkeln führt effektiv zu einer robusten Darmgesundheit und einer verbesserten Gesamtleistung der Tiere.