Phytogene Futtermittelzusatzstoffe für eine bessere Darmgesundheit von Geflügel

 

Heutzutage bedeutet antibiotikafreie Produktion (ABF) von Geflügelfleisch eine „license to produce“. Ernährungswissenschaftler, Futtermittelhersteller und Produzenten suchen Alternativen für in Futtermitteln verabreichte Antibiotika, wie von Verbrauchern und der Gesetzgebung gefordert. Bisher gibt es kein „Allheilmittel“ unter den Futtermittelzusatzstoffen, das das gesamte Spektrum der in Futtermitteln verabreichten Antibiotika abdeckt. Phytogene Futtermittelzusatzstoffe rücken dank ihrer ganzheitlichen Breitbandwirkung trotzdem immer stärker in den Mittelpunkt.

 

Zur Lebensmittelgewinnung genutzte Tiere haben normalerweise Antibiotika zur Vorbeugung und Therapie von mit pathogenen Bakterien verbundenen Krankheiten erhalten. Bei Geflügel gehören Dysbakteriose aufgrund einer bakteriellen Überbesiedlung des Dünndarms und durch Clostridium perfringens verursachte nekrotische Enteritis zu den häufigsten bakteriellen Erkrankungen. Andere klassische, durch pathogene Bakterien verursachte Erkrankungen bei Geflügel sind Infektionen wie Kolibazillose. Aus diesem Grund wird die post-antibiotische Ära mit einem potenziellen Produktivitätsverlust und einer Häufung von Darm- und systemischen bakteriellen Infektionen verbunden, die aufgrund einer höheren Bakterienaktivität im Darmlumen und einer gesenkten Bekämpfung von Entzündungsreaktionen des Wirtes entstehen. Der Rückgang antibiotischer Wachstumsförderer (AGP) hat die Untersuchung alternativer Substanzen wie Probiotika, Präbiotika, organische Säuren, kurz- und mittelkettige Fettsäuren, antimikrobielle Peptide, exogene Enzyme und pflanzliche (phytogene) Präparate (insbesondere die mit ätherischen Ölen und Kräutern) beschleunigt. 

Scientists analyzings samples in the lab

© Delacon: Antibiotic-free poultry production

 
 

Phytogene Futtermittelzusatzstoffe sind aufgrund ihres Potenzials, AGP in Tierernährung durch eine Vielzahl von Faktoren zu ersetzen, viel beachtet. Diese Faktoren sind insbesondere sensorische Stimulation, Verbesserung der Schmackhaftigkeit, Zunahme der Enzymaktivität im Darmtrakt, Erhöhung der Nährstoffverwertung, Verbesserung des antioxidativen Schutzes, Zellaustausch im Darm und Barrierefunktion sowie Aktivität als Quorum sensing (QS) Inhibitoren. Dieser Artikel befasst sich mit dem Potenzial von phytogenen Futtermittelzusatzstoffen, QS-Hemmung zu beeinflussen, sowie mit möglichen Auswirkungen der Kombination von phytogenen Futtermittelzusatzstoffen mit kurz- und mittelkettigen Fettsäuren zur Verbesserung der Darmgesundheit von Geflügel.

 

Quorum sensing-Hemmung zur Unterstützung der Darmgesundheit

 

 

In Bezug auf die Effizienz, Nutztiere vor durch pathogene Bakterien verursachten Erkrankungen zu schützen, wurde häufig betont, dass phytogene Substanzen (insbesondere (kombinierte) ätherische Öle und deren Bestandteile) bakterizid wirken. Die Mindestkonzentration von ätherischen Ölen im Futter zur Entfaltung einer bakteriziden Wirkung ist jedoch ziemlich hoch und der Rückfluss der Investitionskosten vielleicht nicht garantiert. Eine Alternative zur direkten Abtötung von Bakterien ist die Störung der bakteriellen Kommunikation – auch als QS-Hemmung bekannt. Die Kommunikation zwischen Bakterien wird durch die Bildung, Verbreitung, Detektion und Antwort auf chemische Signalmoleküle – auch Autoinducer genannt – erzielt. Diese Autoinducer werden permanent hergestellt und verteilen sich frei aus den Bakterienzellen. Wenn die Konzentration der Autoinducer-Moleküle in der bakteriellen Umgebung eine Schwellenkonzentration erreicht, reagieren Bakterien auf das Signal mit einer Änderung der Genexpression in der gesamten Population, zum Beispiel mit der Aktivierung zahlreicher Gene mit einer entscheidenden Funktion für die Bakterienvirulenz. Die beiden häufigsten Mechanismen für QS werden in Abb. 1a und 1b dargestellt. In den letzten Jahren ist die Entdeckung von aus Pflanzen und Pflanzenextrakten isolierten QS-Antagonistenhemmern enorm gestiegen. Studien haben belegt, dass die Konzentrationen dieser für die QS-Hemmung benötigten phytogenen Substanzen viel geringer sind als deren Werte der jeweiligen minimalen Hemmkonzentration (MHK). Zum Beispiel: Wo der MHK-Wert von Nelkenöl gegenüber Chromobacterium violaceum im Medium 0,2 % (v/v) betrug, konnte bereits mit 0,04 % (v/v) eine 50%ige Hemmung der von QS kontrollierten Violaceinproduktion erzielt werden. Gleichzeitig wurde die Lebensfähigkeit von Chromobacterium violaceum bei niedrigen Dosen des Nelkenöls nicht beeinträchtigt (Khan et al., 2008). 

fig_quorum sensing gram-negative

Figure 1a. Quorum sensing in gram-negative bacteria using N-Acyl-Homoserine Lactone Derivates as autoinducer molecules

 
 

Trotz gemeinsamer allgemeiner QS-Mechanismen und dem bekannten QS in C. violaceum ist zu betonen, dass die QS-Hemmung für Zielbakterien individuell zu untersuchen ist. Es fehlt jedoch an Gutachten über die Interferenz von phytogenen Futtermittelzusatzstoffen insbesondere auf QS pathogener Bakterien. Für aviäre pathogene E. coli beispielsweise wurden bisher keine Untersuchungen hinsichtlich deren QS-Mechanismen, einschließlich Anzeigeparametern für deren Virulenzfaktoren, publiziert. Obwohl die QS-Systeme von Clostridium perfringens, das zu Toxinbildung und nekrotischer Enteritis führt, gut charakterisiert und bekannt sind (Chen et al., 2014; Vidal et al., 2015), besteht derzeit keine Untersuchung von Störwirkungen phytogener Substanzen mit diesem Mikroorganismus. Dieses mangelnde Wissen stellt gegenwärtig eine Einschränkung für die praktische Anwendung von phytogenen Lebensmittelzusatzstoffen als QS-Hemmer zur Verbesserung der Darmgesundheit von Geflügel dar.

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Figure 1b. Quorum sensing in gram-positive bacteria using Short-Peptide-Molecules as autoinducer molecules

 

Phytogene Futtermittelzusatzstoffe und Fettsäuren – Für die Unterstützung der Darmgesundheit macht die Kombination den Unterschied

 

Ein alternativer Ansatz zur Unterstützung der Darmgesundheit von Nutztieren könnte in der Kombination der positiven Auswirkungen von phytogenen Futtermittelzusatzstoffen mit den antibakteriellen Effekten veresterter kurz- und mittelkettiger Fettsäuren liegen. In einem Versuch in den USA wurde nachgewiesen, dass diese Kombination die Effektivität der Leistung von Geflügel sogar unter schwierigen Bedingungen mit nekrotischer Enteritis verbessert. Die Ergebnisse (Abb. 2) zeigen an Tag 49 eine Verbesserung der Futtermittelumwandlungsquote (FCR) und des Körpergewichts (KG) bei zunehmender Dauer der Verabreichung der Kombination (mit anschließender Fütterung von ausschließlich phytogenen Futtermittelzusatzstoffe). Was die Leistung betrifft, war die Wirksamkeit der Fütterung der Kombination aus phytogenen Futtermittelzusatzstoffen mit veresterten kurz- und mittelkettigen Fettsäuren über einen Zeitraum von 28 Tagen mit der Wirksamkeit der Verabreichung von 20 ppm Virginiamycin in der positiven Kontrollgruppe vergleichbar. Diese Ergebnisse zeigen, dass diese Kombination von phytogenen Futtermittelzusatzstoffen mit mittelkettigen Fettsäuren ein wirksamer Futtermittelzusatzstoff für die medikamentenfreie Produktion von Masthähnchen darstellt.

 

Darüber hinaus neigte diese Kombination zu einer 40%-igen Reduktion des Auftretens von Läsionen infolge von nekrotischer Enteritis verglichen zur negativen Kontrollgruppe, was mit der positiven Kontrolle vergleichbar ist (Daten auf Anfrage erhältlich). Diese Ergebnisse belegen den positiven Effekt der Kombination von ätherischen Ölen mit mittelkettigen Fettsäuren auf die Darmgesundheit und für eine verbesserte Leistung unter schwierigen Bedingungen.

 

Fazit und Zukunftsperspektiven

 

 

Es ist offensichtlich, dass für die Produktion von sicheren Nahrungsmitteln tierischen Ursprungs und somit zum Schutz der menschlichen Gesundheit die weltweite Übernahme von antibiotikafreien Fütterungsprogrammen erforderlich ist. Die negativen Auswirkungen auf die Produktivität der Tiere und der mögliche Anstieg bakterieller Infektionen bei Nutztieren sind bei Anpassung der Futterzusammensetzung und Managementbedingungen bewältigbar.

 

Da es kein „Allheilmittel“ unter den Futtermittelzusatzstoffen gibt, das das gesamte Spektrum der in Futtermitteln verabreichten Antibiotika deckt, können phytogene Futtermittelzusatzstoffe aufgrund ihrer ganzheitlichen Breitbandwirkung eine entscheidende Rolle spielen. Durch die richtige Auswahl von Futtermittelzusatzstoffen lassen sich die Darmgesundheit von Geflügel unterstützen und Produktionsausfälle aufgrund von z. B. subklinischer nekrotischer Enteritis erfolgreich abschwächen, wodurch eine optimale Leistung erreicht wird.

 

Außerdem ist bekannt, dass spezifische sekundäre Pflanzenstoffe mit bakteriellem Quorum sensing interferieren können. Wo antibiotische Behandlungen die Bakterien abtöten und die Bildung vielfacher Bakterienresistenzen gegen Antibiotika auslösen, trägt die Senkung der Bakterienvirulenz durch Interferenz mit deren Quorum sensing-Kommunikation diese Gefahr nicht. Das Verständnis von bakterieller Kommunikation und Wegen, diese Mechanismen der wichtigsten, für ernsthafte Infektionen bei Nutztieren verantwortlichen pathogenen zu stören, wird uns bei der Entwicklung alternativer Wege zur Reduktion bakterieller Infektionen bei Nutztieren behilflich sein.

 

Dieser Artikel wurde in All About Feed Volume 24, No. 5, 2016, veröffentlicht

 

fig_broiler performance

Figure 2. Effects of the Duration of supply of a combination of phytogenics with esterified short and medium chain fatty acids (750 mg/kg) on Performance in Broiler chickens after 49 days

 
 
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