EndotoxinStress - So minimieren Sie das Risiko für Ihre Tiere

Endotoxine und ihre Auswirkung auf die Gesundheit unserer Nutztiere, aber auch des Menschen, sind ein brandaktuelles Thema dieser Zeit. Aber wie können wir diesem allgegenwärtigen Risiko erfolgreich begegnen? Um mögliche Gegenstrategien entwickeln und verstehen zu können, sollten wir uns zunächst mit den Endotoxinen selbst etwas näher befassen.

Endotoxine sind Bestandteile der Zellwand gramnegativer Bakterien, die wiederum ein üblicher Bestandteil eines jeden Mikrobioms sind. Chemisch betrachtet handelt es sich um thermostabile Glykolipide, deshalb werden sie auch Lipopolysaccharide (LPS) genannt. Hier stellt der Lipid-Teil das eigentliche Endotoxin dar. Freigesetzt werden sie bei der Destabilisierung dieser Zellwand, das heißt bei der Zerstörung oder aber auch in Folge einer Vermehrung gramnegativer Bakterien. Im Gegensatz zu bakteriellen Exotoxinen sind sie keine Art Waffe, sondern schlicht und ergreifend Bausteine der Bakterien, die ihre toxische Wirkung erst in freier Form entfalten. Diese Wirkung ist außerdem davon abhängig, wo sie sich befinden und auf welche Tierart sie treffen.

Schematische Struktur einer gram-negativen Bakterienzellwand

Das Darmepithel nimmt regelmäßig kontrolliert geringe Mengen an Endotoxinen auf, um das Immunsystem zu trainieren. Schließlich sind sie ein Marker für einen Angriff gramnegativer Bakterien. Wenn sie jedoch in größeren Mengen in den Körper gelangen als die Leber umgehend neutralisieren kann, verteilen sie sich weiter im Körper und es kommt zu verheerenden Auswirkungen. Aber zunächst einmal kurz dazu, wie es zu einer vermehrten Aufnahme kommt. Das geschieht nämlich unter anderem, wenn die wichtige intestinale Barriere ihre abschirmende Funktion nicht mehr erfüllen kann. Denn solange die Endotoxine im Darmlumen bleiben, führen sie nicht zwingend zu einer Erkrankung. Folgende Umstände können jedoch die Darmbarriere schädigen und zu einer erhöhten Durchlässigkeit des Darms führen:

Mykotoxine stellen auch in geringen Konzentrationen ein besonderes Risiko für die Darmintegrität dar. Sie hemmen die Proteinbiosynthese und verursachen oxidativen Stress. Manche von ihnen, so wie Deoxynivalenol (DON), manipulieren sogar die Genexpression der Epithelzellen. So kann DON erwiesenermaßen die Bildung von Bauproteinen der Tight-Junctions mindern¹.

Effekte von Mykotoxinen auf das Darmepithel

Das weitere Geschehen ist abhängig von der aufgenommenen Menge und der betroffenen Tierart. Wiederkäuer, Schweine und Pferde sind zum Beispiel deutlich sensibler als Hunde, Ratten oder Hühner. Wenn also nun die tolerierte Höchstmenge je Tierart überschritten wird, kommt es zu einer komplexen Entzündungsreaktion des Körpers. Das heißt, dass gar nicht das Endotoxin selbst schädlich ist, sondern die heftige Reaktion des Immunsystems. Je mehr Endotoxine eindringen können, desto verheerender ist auch das Ausmaß dieser Reaktion.

Gelangen große Mengen gleichzeitig in den Blutkreislauf, führt dies zu Konsequenzen, die den ganzen Körper betreffen. Es kommt zu Gefäßschädigungen, Gerinnungsstörungen, Blutungen und Nekrosen, die letztendlich zum Endotoxinschock mit Organversagen und schließlich dem Ableben des Tieres führen können. Handelt es sich aber um latent anflutende Mengen an Endotoxinen, die die Entgiftungs- und Puffersysteme permanent mittelgradig überlasten, entwickeln sich sogenannte endotoxinassoziierte Erkrankungen. Neben leichten systemischen Reaktionen zeigen sie sich durch mehr lokal abgegrenzte entzündliche Veränderungen, die sich in den verschiedenen Nutztierarten unterschiedlich äußern können.

Im Schwein verbindet man zum Beispiel das SINS (Swine Inflammation and Necrosis Syndrome) mit Endotoxinen. Die Klinik kann sich in Form von Ohrrand- und Schwanzspitzennekrosen äußern, kann aber auch in Form von anderen entzündlichen Prozessen bereits bei Saugferkeln auftreten, die endotoxinreiche Milch aufnehmen. Auch das Rind reagiert recht empfindlich auf erhöhte Mengen von Endotoxinen. Die Ausbildung verschiedener metabolischer Krankheitsbilder wie Klauenrehe, Milchfieber oder Pansenazidose kann dadurch deutlich gefördert werden.

Da Endotoxine zur natürlichen Umgebung gehören, ist es unmöglich und übrigens auch nicht sinnvoll, sie völlig zu eliminieren. Vielmehr geht es darum, möglichst eine gesunde Balance, vor allem der in den Körper hineingelangenden Endotoxin Menge, zu halten. Da es viele Ursachen gibt, die diese Balance zerstören können, sollte ein erfolgreiches Gegenkonzept ebenso komplex aufgestellt sein. Hierfür können wir über Futteradditive Folgendes beeinflussen:

Das zentrale Ziel eines erfolgreichen Endotoxin Management Konzeptes sollte sein, die Darmintegrität zu erhalten. Mykotoxine schädigen die gastrointestinale Barriere, verursachen oxidativen Stress und belasten den Leberstoffwechsel. Ein wirksames Mykotoxin Management verringert folglich das Risiko der Entwicklung endotoxinassoziierter Erkrankungen.

Zusätzlich können weitere Additivgruppen die gastrointestinale Barriere von beiden Seiten stabilisieren. Betain zum Beispiel hilft den Zellen des Darmepithels, ihren intrazellulären osmotischen Druck auch in anspruchsvollen Phasen aufrecht zu erhalten. Zusätzlich hat Betain mehrere positive Effekte auf wichtige Stoffwechselprozesse im Lebergewebe.

 Auch Spurenelemente wie Zink, Kupfer und Mangan können hier einen wichtigen Beitrag leisten. Sie sind zentrale Drehkreuze wichtiger Enzyme, die bedeutende Rollen in entgiftenden sowie immunologischen Prozessen spielen, aber auch viele Stoffwechselprozesse in der Leber begleiten. Organisch gebundene Spurenelemente ermöglichen durch ihre verbesserte Bioverfügbarkeit eine effizientere Nutzung dieser essenziellen Mikronährstoffe.

Eine Überbesiedlung durch gramnegative Bakterien im Darm kann zu einer erhöhten Freisetzung von Endotoxinen führen und Entzündungsprozesse auslösen. Hochwertige Prä- und Probiotika können dem sensiblen Mikrobiom mehr Stabilität geben. Zusätzlich erhöhen sie die Bioverfügbarkeit bestimmter Nährstoffe und unterstützen das Immunsystem.

Die enteral absorbierten Endotoxine werden durch den Blutstrom über die Pfortader direkt zur Leber transportiert. Die Leber ist an erster Front für die schnelle und effiziente Neutralisierung der Toxine verantwortlich. Zusätze, die entgiftende Prozesse sowie generell den Leberstoffwechsel fördern, können somit ein wirkungsvolles Hilfsmittel gegen Endotoxin Stress sein.

Endotoxine gehören zur natürlichen Umgebung unserer Nutztiere und auch der des Menschen. Tierernährung kann nicht generell vor einer gramnegativen Bakteriämie schützen. Auch wird eine gesunde Balance kaum mit einem einzigen Wundermittel erreichbar sein.

Jedoch kann ein intelligentes Konzept aus verschiedenen Zusatzstoffen, die einerseits die Aufnahme von Endotoxinen reduzieren und andererseits ihren Abbau fördern, das Risiko eines pathologischen Anstiegs dieser hochreaktiven Bakterienzellwandbestandteile im Organismus sichtlich vermindern.

Der Erhalt der Stabilität der gastrointestinalen Barriere bildet das Herzstück eines solchen Konzeptes. Mykotoxine spielen aufgrund ihrer zytotoxischen Effekte eine entscheidende Rolle in der Destabilisierung dieser Barriere. Zusätzlich belasten sie den Leberstoffwechsel stark. Demzufolge ist ihre Neutralisierung ein entscheidender Bestandteil eines erfolgreichen Endotoxin Managements.

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¹Arch Toxicol (2017) 91:1007–1029DOI 10.1007/s00204-016-1794-8