Das Management der Darmgesundheit frisch abgesetzter Ferkel ist nach wie vor eine Herausforderung; Fortschritten in unserem Verständnis des Problems stehen immer strengere Vorschriften gegenüber. Der Ausschluss von Konkurrenz ist ein Instrument, von dem nicht bekannt ist, dass es Resistenzgene in Bakterien beeinflusst, das aber in der Praxis interessante Vorteile bieten kann.

Auf der Konferenz „Think Piglet 2023“ wurde festgestellt, dass E. coli die Hauptursache für Durchfall bei Ferkeln in der Aufzucht ist und für jeden dritten Fall verantwortlich ist (Peters). E. coli ist allgegenwärtig und findet sich häufig im Darmtrakt von Tieren. Wenn E. coli jedoch übernimmt, kann er Krankheiten auslösen, die letztlich tödlich sein können. Dies geschieht durch die Produktion von Toxinen, die an Epithelzellen binden und die Sekretion von Elektrolyten auslösen, während sie die Natriumabsorption blockieren. Dies führt zu einem massiven Flüssigkeitsverlust aus dem Epithel in das Darmlumen, der sich als Durchfall äußert (Moeser et al., 2007).

Es gibt zahlreiche Strategien zur Verhinderung von Ausbrüchen von E. coli-Durchfallerkrankungen, darunter:

  • E. coli direkt zu hemmen, z. B. durch mittelkettige Fettsäuren und/oder organische Säuren
  • Verhinderung der Bindung von E. coli an die Enterozyten, wodurch die Bildung eines Biofilms vermieden wird
  • Abfangen der von E. coli produzierten Toxine, z. B. durch Verwendung von Toxinbindern
Abbildung 1: E. coli gebunden an Vitafibra.

Die heute wenig beachtete Strategie besteht darin, die Bindung von E. coli an Enterozyten zu verhindern, was eleganter als „kompetitiver Ausschluss“ bezeichnet wird. Die Idee hinter diesem kompetitiven Ausschluss ist, dass E. coli an den Enterozyten haften muss, um einen Biofilm zu bilden. Mannose-gerichtete Adhäsion ist eine sehr häufig beschriebene Bindungsfähigkeit von Bakterien. Durch die Zufuhr von Mannose als Teil einer unverdaulichen Struktur können die E. coli sehr wohl an diese unverdauliche Struktur statt an Enterozyten binden (Abbildung 1). Anstatt jedoch einen schädlichen Biofilm zu bilden, werden die an solche unverdaulichen Strukturen gebundenen E. coli mit dem Kot ausgeschieden. Dies führt zu einer geringeren Menge an E. coli in den Ferkeln und damit zu einem geringeren Risiko, Krankheiten zu verursachen.

Um diese Wirkungsweise zu verifizieren, führte Agrimprove einen Feldversuch mit seinem Vitafibra-Konzept durch, dessen Ergebnis kürzlich veröffentlicht wurde (Tanghe et al., 2023). Vitafibra setzt sich aus zwei bioaktiven Stoffen zusammen, darunter eine konkurrierende Ausschlussfaser auf Mannosebasis sowie eine präbiotische Faser. Frisch abgesetzte Ferkel (n=200, untergebracht in 10er-Buchten und im Alter von 23 Tagen abgesetzt) erhielten entweder ein Kontrollfutter oder ein mit 0,2 % Vitafibra angereichertes Futter. Zwei Wochen nach dem Absetzen wurden 20 Ferkel (1 pro Bucht) geopfert und der Darminhalt analysiert.

E. coli wurde im Lumen des Dünndarms (25 % vor dem Caecum), im Caecum und im Dickdarm enumarisiert. An der gleichen Stelle im Dünndarm wurden auch Schleimhautabstriche entnommen und E. coli in diesen Abstrichen als Maß für die Biofilmbildung enumarisiert. Bei jeder E. coli-Messung wurde bei den mit Vitafibra gefütterten Tieren im Vergleich zu den Kontrolltieren eine etwa 10-fache Verringerung der E. coli-Zahl festgestellt (Abbildung 2).

Abbildung 2: E. coli-Zahl in der Dünndarmschleimhaut (SI) als Maß für die Adhäsion und den Dünndarminhalt (ca. 25 % vor dem Caecum), das Caecum und den Dickdarm. An jeder Stelle wurde eine etwa 10-fache Verringerung der E. coli-Zahl beobachtet.

Zusätzlich zu E. coli wurde die Mikrobiota weiter charakterisiert, wobei sich herausstellte, dass die Verringerung von E. coli im Dünndarm durch eine Zunahme von Laktobazillen ausgeglichen wurde: L. amylovorus nahm um das 15-fache zu, L. reuteri um das 4-fache, und die Gesamtanzahl der Laktobazillen stieg numerisch um das 1,6-fache (Abbildung 3).

Abbildung 3: Lactobacillus-Zahl im Dünndarm. Insbesondere L. amylovorus nahm nach der Fütterung von Vitafibra zu.

Im Einklang mit der Zunahme der Laktobazillen wurde ein starker Anstieg des Milchsäuregehalts beobachtet (2,6-fach). Tatsächlich korrelierte der Milchsäuregehalt ziemlich stark mit den Werten der verschiedenen Lactobacillus-Messungen (Abbildung 4). Laktobazillen nutzen die Milchsäure als Mittel zur Verbesserung ihrer Umwelt; Laktobazillen selbst sind recht säuretolerant, viele pathogene Bakterien, einschließlich E. coli, sind es jedoch nicht. Indem sie also die Milchsäure erhöhen und folglich den pH-Wert senken, reduzieren sie E. coli, während sie sich selbst vermehren können. L. amylovorus tut dies, indem es Stärke (daher sein Name) zu Milchsäure vergärt. Diese Strategie ist sowohl für die Laktobazillen als auch für den Wirt von Vorteil, da sie auch die Darmgesundheit verbessert.

Abbildung 4: Beziehung zwischen dem logarithmischen Wert der L. amylovorus-Zahl und der Milchsäurekonzentration im Dünndarm von Schweinen, die entweder mit einem Kontrollfutter oder mit demselben Futter, das mit Vitafibra ergänzt wurde, gefüttert wurden. Sowohl die Anzahl von Lactobacillus amylovorus als auch der Milchsäuregehalt stiegen mit Vitafibra signifikant an.

Zu guter Letzt wurde die Myeloperoxidase als Biomarker für die Aktivierung der Neutrophilen durch eindringende E. coli gemessen. Die Myeloperoxidase war bei den Tieren, die Vitafibra erhielten, um die Hälfte niedriger (10,4 vs. 20,2±3,5 ng/g Kot), was bestätigt, dass die Fütterungsstrategie und die daraus resultierenden Veränderungen der Mikrobiota die Entzündung im Darmtrakt reduzierten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Vitafibra die Anzahl der E. coli im gesamten Darmtrakt um den Faktor 10 verringerte, was es den Laktobazillen offenbar ermöglichte, im Dünndarm zu gedeihen, da ihre Anzahl ebenso wie die Milchsäurekonzentration anstieg. Dies führte zu einem deutlichen Rückgang der Darmentzündung. Somit ist Vitafibra ein interessantes Mittel zur Bekämpfung von E. coli-Durchfall bei frisch abgesetzten Ferkeln.

IHR AGRIMPROVE-EXPERTE

Theo van Kempen
Global swine technical lead