Verfasst von Frederik Gadeyne, Forscher für Wiederkäuer
Stellen Sie sich eine Kuh vor, die mit ihrem Kalb an ihrer Seite glücklich auf einer Frühlingswiese grast. Dieses märchenhafte Bild wird durch Mikroben ermöglicht. Wie alle Tiere sind auch Wiederkäuer stark auf die Synergie zwischen sich selbst und den Mikroben in und um sie herum angewiesen. Diese Interaktion zwischen Tieren und ihren mikrobiellen Gästen ist für die Gesundheit und Produktivität der Tiere von größter Bedeutung. Die im Pansen vorhandenen Bakterien, Pilze und Protozoen ermöglichen es Kühen, Nahrungsbestandteile zu verdauen, die sonst nicht verwertet werden könnten, insbesondere ballaststoffreiche Bestandteile wie Gras und Heu. Und der Einfluss von Mikroben auf Produktivität und Gesundheit ist bei Kälbern nicht anders – er beginnt schon lange bevor sie mit dem Wiederkäuen anfangen.
Das Mikrobiom eines Kalbs in voller Entwicklung
Das Magen-Darm-Mikrobiom entwickelt sich nach der Geburt schnell. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie Mikroben in den sich entwickelnden Pansen und den unteren Darmtrakt des Kalbs gelangen können. Dazu gehören die Übertragung von Mikroben aus der vaginalen oder fäkalen Mikrobiota der Mutter, die Inokulation aus der Stallumgebung, in der das Kalb geboren wurde, und die Ableitung aus dem Mikrobiom, das im Kolostrum der Kuh vorhanden ist (Abbildung 1). In den letzten zehn Jahren hat sich das wissenschaftliche Wissen zusammen mit der Entwicklung von Sequenzierungswerkzeugen zur Analyse von Mikroben rasant erweitert. Unser Wissen über Mikroben bei Wiederkäuern wächst von Tag zu Tag, aber eines ist bereits klar: Die Besiedlung des Kalbsdarms ist ein Prozess, der Zeit braucht und von mehreren Faktoren wie Milch- und Futteraufnahme, Zusammensetzung der Nahrung, Antibiotikaeinsatz, Alter und Umweltbelastung abhängt. Die mikrobielle Zusammensetzung des Darms befindet sich insbesondere in den ersten Lebenstagen in voller Entwicklung, und dieser Prozess setzt sich bis zum Absetzen fort.
Die Bewohner des Darms verändern sich im Laufe der Zeit
Eine Vielzahl von Mikroben – darunter Pilze, Viren, Protozoen und vor allem Bakterien – leben im Darm von Wiederkäuern. Die Bakterienarten lassen sich in verschiedene Familien, Ordnungen, Klassen und Stämme einteilen. Die dominierenden Stämme im sich entwickelnden Pansen und unteren Darmbereich neugeborener Kälber sind Firmicutes, Bacteroidetes Proteobacteria und Actinobacteria. Die relative Häufigkeit der Bakterien innerhalb dieser Phyla-Gruppen entwickelt sich von der Geburt bis zum Absetzen ständig weiter – darunter auch bekannte Bakteriengattungen wie Lactobacillus (Teil der Firmicutes) und Prevotella (die zu den Bacteroidetes gehören) (Abbildung 2). Die meisten Bakterien im Darm sind wünschenswert, aber einige sind schädlich, wie Escherichia coli oder Salmonella typhimurium, die bekanntesten Vertreter der Proteobacteria-Phylum.
Ein vielfältigeres Mikrobiom schafft Widerstandsfähigkeit gegen Krankheitserreger
Darüber hinaus ist die bakterielle Zusammensetzung in den ersten Lebenstagen eines Kalbs nicht stabil – es handelt sich um einen Prozess, der bis zum Absetzen kontinuierlich andauert. Kolonisierende Bakterien kommen und gehen, aber mit zunehmendem Alter wird die Bakteriengemeinschaft immer vielfältiger, insbesondere in der Zeit vor dem Absetzen (Abbildung 3). Es ist bekannt, dass ein vielfältigeres Mikrobiom Widerstandsfähigkeit gegen Krankheitserreger schafft. Das Vorhandensein vieler Arten von Mikroorganismen verhindert, dass Krankheitserreger über schädliche Schwellenwerte hinaus wachsen. Ein reichhaltigeres Mikrobiom ermöglicht es wachsenden Tieren, mit mehr schädlichen Situationen und mehr Krankheitserregern umzugehen, wodurch das Risiko einer beeinträchtigten Darmgesundheit sinkt. Solange das Mikrobiom des Kalbs noch nicht vollständig ausgebildet ist, sind Kälber (weitaus mehr als erwachsene Kühe) anfällig für die Besiedlung mit Darmpathogenen und damit für Magen-Darm-Erkrankungen. Das Verhältnis zwischen den beiden größten Phyla, Firmicutes und Bacteroidetes, ist weithin als Marker für eine Dysbiose der Magen-Darm-Mikrobiota anerkannt. Veränderungen im Verhältnis von Firmicutes zu Bacteroidetes können mit verschiedenen Krankheiten wie neonataler Kälberdurchfall in Verbindung gebracht werden.
Herausforderungen bei jungen Kälbern
Kalbendiärrhoe – umgangssprachlich auch „Durchfall“ genannt – ist nach wie vor das Problem Nr. 1 in der Kälberaufzucht. Viele Krankheitserreger können dafür verantwortlich sein, darunter Rota- oder Coronaviren, Cryptosporidium parvum-Parasiten und Bakterien wie E. coli oder Salmonellen. Die Prävalenz dieser pathogenen Bakterien ist in den ersten Lebenswochen am höchsten – nicht zufällig in den Wochen, in denen das Darmmikrobiom des Kalbs noch nicht etabliert ist. Neugeborenen-Durchfall bei Kälbern hat einen großen Einfluss auf die Darmentwicklung der Jungtiere – sowohl auf die Epithelzellauskleidung als auch auf die mikrobielle Zusammensetzung. Dies wirkt sich negativ auf die Wachstumsleistung aus. Darüber hinaus treten bei Kälbern in Stresssituationen häufig Atemwegsprobleme auf. Maßnahmen zur Vorbeugung von Durchfall und Atemwegsproblemen reduzieren daher den Bedarf an antimikrobiellen Behandlungen – dies hilft Landwirten, Futter- und Tierarztkosten zu senken und somit ein nachhaltigeres Einkommen zu erzielen, ganz zu schweigen von der Verringerung der Entwicklung von Antibiotikaresistenzen im Tierbereich.
Das volle mikrobielle Potenzial ausschöpfen
Um eine erfolgreiche Aufzucht zu gewährleisten, ist es notwendig, Kälber in den ersten entscheidenden Wochen zu unterstützen. Abgesehen von guten Managementpraktiken, Impfungen und der Verabreichung ausreichender Mengen an Kolostrum stehen Landwirten nicht viele ernährungsphysiologische Mittel zur Verfügung, um eine schnelle und ordnungsgemäße Entwicklung des Mikrobioms der Kälber zu unterstützen. Die Aufnahme fester Nahrung ist in den ersten Lebenswochen begrenzt, da Kälber noch stark auf die Milchaufnahme angewiesen sind. Daher ist die Anpassung der Zusammensetzung des Kälbermilchersatzes (CMR) für Landwirte der schnellste, einfachste und effektivste Weg, um die Entwicklung des Mikrobioms des Kalbs und die damit verbundene Gesundheit in den ersten Lebenswochen zu unterstützen. Es ist allgemein anerkannt, dass die ersten Lebenstage entscheidend für die Unterstützung der Darmgesundheit junger Kälber sind. Kürzlich wurde festgestellt, dass die zweite Lebenswoche ein entscheidender Zeitpunkt für frühzeitige ernährungs e Maßnahmen ist, da in dieser Zeit die Anzahl milchverdauender Bakterien (wie Lactobacillus) zunimmt und die Anzahl schädlicher Bakterien (z. B. Proteobacteria und Shigella) abnimmt. Ein möglichst früh stabiles und vollständig etabliertes Mikrobiom ermöglicht Kälbern ein effizientes und gesundes Wachstum.
Nachhaltige MCFA prägen die Darmgesundheit
Die Experten von Agrimprove arbeiten täglich daran, nachhaltige Lösungen zu entwickeln, die Landwirten helfen, Kälberkrankheiten so effektiv wie möglich zu begrenzen. Mittelkettige Fettsäuren (MCFA) sind eine Ernährungsoption, werden jedoch häufig nicht nachhaltig gewonnen, da sie aus Palmkern- oder Kokosnussöl gewonnen werden. Aus diesem Grund haben die Forscher von Agrimprove Aromabiotic® Calf entwickelt, ein gesundheitsförderndes CMR-Ergänzungsmittel auf Basis nachhaltiger MCFA, die aus Abfallströmen stammen. In einem groß angelegten Experiment wurde die Wirkung von Aromabiotic® Calf auf das Wachstum sowie die Darm- und Lungengesundheit von Milchkälbern auf dem Forschungsbetrieb Blanca in den Pyrenäen in Spanien untersucht. Nachhaltige MCFA wirkten sich positiv auf die Darm- und Lungengesundheit aus, wenn sie als Teil des CMR verabreicht wurden, und sie hatten einen positiven Effekt auf die Aufrechterhaltung der Darmhomöostase, insbesondere wenn sich das Mikrobiom der Kälber in voller Entwicklung befand. Zwei Abstracts zu diesen neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen wurden auf der 76. Jahrestagung der EAAP (European Association for Animal Production) in Innsbruck, Österreich, vorgestellt.
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