Verfasst von Frederik Gadeyne, Forscher für Wiederkäuer
Es gibt unzählige externe Variablen im Leben einer Kuh, wie beispielsweise Hitze, Beleuchtung, Belüftung und Futter. Die Produzenten tun ihr Bestes, um diese zu kontrollieren, da sie wissen, dass Konsistenz gleichbedeutend mit weniger Stress und gesünderen Kühen ist. Auch innerhalb der Kuh gibt es unzählige Variablen zu berücksichtigen. Diese Variablen beeinflussen die Integrität des Mikrobioms und dessen Reaktion auf tägliche pH-Schwankungen und Krankheitserreger. Eine stabile Umgebung ist entscheidend für eine ordnungsgemäße Nährstoffaufspaltung und -aufnahme. Für die Erzeuger ist es schwierig, diese internen Faktoren zu kontrollieren. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse einer kürzlich veröffentlichten Studie, die den Einfluss von MCFA auf den pH-Wert im Pansen im Laufe des Tages aufzeigt, für die Erzeuger und ihre Herden sehr aufschlussreich.
Mittellangkettige Fettsäuren (MCFA) werden aufgrund ihrer antimikrobiellen Eigenschaften häufig bei Monogastriern eingesetzt. Bei Wiederkäuern hat ihre Rolle nun die explorative Forschungsphase verlassen und sie werden nun in Rinderzuchtbetrieben eingesetzt. Diese Verzögerung bei der Integration von MCFA im Vergleich zur Schweine- und Geflügelindustrie ist hauptsächlich auf die Unklarheiten hinsichtlich des Pansens und der Auswirkungen von MCFA auf die Pansenstabilität zurückzuführen. Aktuelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass hohe Dosierungen von MCFA (>1 % der Trockensubstanz) die Methanemissionen positiv reduzieren können. Diese Veränderungen sind jedoch wahrscheinlich auf eine starke Störung der Mikrobiota zurückzuführen, die zu einer verringerten Trockensubstanzaufnahme, einer verminderten NDF-Verdaulichkeit, einer geringeren Produktion flüchtiger Fettsäuren im Pansen und einem Rückgang der Milchproduktion führt. Daher wird in aktuellen Studien die Rolle von niedrig dosierten MFCA (<0,2 % der Trockensubstanz) für die Gesundheit und Entwicklung des Pansens untersucht. Eine kürzlich veröffentlichte, teilweise von Agrimprove finanzierte Studie von Burdick et al. untersuchte und maß die Auswirkungen einer niedrigen MCFA-Dosis (0,063 % der Trockenmasse) auf Milchkühe in der Mitte der Laktationsphase und deren Auswirkungen auf die Trockenmasseaufnahme, die Nährstoffverdaulichkeit, die Pansenfermentation, die Pansenmikrobiota und die Nährstoffverwertung. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass mit niedrig dosierten MFCA ein stabilerer Pansen möglich ist. Diese Konsistenz im Pansen steht im Einklang mit der verbesserten Immungesundheit, die in anderen Studien mit niedrig dosierten MCFA beobachtet wurde.
Die Wirkung von MCFA auf die Pansenstabilität und die Wechselwirkung mit dem Immunsystem
Eine interessante Erkenntnis aus früheren MCFA-Forschungen ist die positive Wirkung auf polymorphkernige neutrophile Leukozyten (PMNL oder Neutrophile). Diese Art von weißen Blutkörperchen ist die erste Reaktion, wenn bei einem Säugetier der Entzündungszyklus ausgelöst wird. Eine große Anzahl dieser Zellen strömt in den Infektionsbereich (z. B. ein Euter, das mit Mastitis verursachenden Bakterien in Kontakt gekommen ist), um Krankheitserreger zu bekämpfen und beschädigte Zellen zu beseitigen. Wenn die PMNL geschwächt sind, werden sie leicht beschädigt und sterben nach der Phagozytose – dem Umhüllen/Verzehren von Krankheitserregern und beschädigten Zellen – ab, sodass der Körper die Überreste aus dem Infektionsbereich entfernen muss. Diese anfängliche Flut und der anschließende Tod der Neutrophilen ist eine der Hauptursachen für Schwellungen und Pustelbildung und lässt sich an der somatischen Zellzahl ablesen (Abbildung 1).
Polymorphkernige neutrophile Leukozyten – initiale Entzündungsreaktion
Um gesund zu bleiben, ist eine ausreichende Anzahl weißer Blutkörperchen, wie PMNL, ein Indikator für ein gesundes Immunsystem. Neben einer hohen Anzahl ist auch die Überlebensfähigkeit von PMNL ein Zeichen für die Gesundheit der Tiere. Eine Studie, in der die PMNL-Aktivität bei einer MCFA-Diät gemessen wurde, ergab, dass Milchkühe, die 6–8 Wochen vor der Trennung und während der Laktation mit MCFA gefüttert wurden, eine erhöhte PMNL-Langlebigkeit aufwiesen, was auf ein stärkeres Immunsystem hindeutet (Piepers und Vliegher, 2013).
Ein stabiler pH-Wert führt zu Effizienz
Aufgrund dieser Beobachtungen waren weitere Untersuchungen erforderlich, um die Reaktion des Pansenmikrobioms auf MCFA zu untersuchen und festzustellen, ob die Vorteile für das Immunsystem dort ihren Ursprung haben. In einem kürzlich veröffentlichten Artikel von Burdick et al. wurde eine Analyse der Pansenmikrobiota von Milchkühen in der Mitte der Laktationsphase durchgeführt, denen MCFA über das Futter verabreicht wurde. In der Studie wurden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Trockenmasseaufnahme, der Nährstoffverdaulichkeit, der Pansenfermentation oder der Nährstoffverwertung festgestellt. Diese Konsistenz der Nährstoffaufnahme und -verwertung mit MFCA ermöglichte es, anhand der pH-Wert- und Mikrobiomveränderungen einzigartige Einblicke in die Pansengesundheit zu gewinnen.
Die erste Erkenntnis war ein höherer minimaler pH-Wert (5,66 gegenüber 5,54; P = 0,08) und deutlich geringere tägliche Schwankungen (1,17 gegenüber 1,40; P = 0,02) (Abbildung 2). Bei hochleistenden Milchkühen kann ein weniger vielfältiges Mikrobiom auf eine höhere Futterverwertung hindeuten. Um zu verstehen, wie sich ein sich verändernder Pansen auf die Vielfalt der Mikrobiota auswirkt, muss man die Schwankungen des pH-Werts berücksichtigen. Ein stark schwankender pH-Wert fördert eine größere Vielfalt an Mikroben, da einige besser für die Extreme geeignet sind, denen ein Pansen täglich ausgesetzt ist. Ist der pH-Wert stabil, d. h. gibt es weniger Zeit in diesen Extremen, dann sind die Mikroben, die in extremen Umgebungen gedeihen, in geringerer Zahl vorhanden. Die stabile Umgebung führt zu einer zahlenmäßig ähnlichen Gesamtzahl von Mikroben, jedoch mit geringerer Vielfalt. Diese spezialisierten Mikroben, die in höherer Dichte vorkommen, werden durch schwankende pH-Werte weniger belastet und sind daher effizienter bei der Aufspaltung von Ballaststoffen und anderen Nährstoffen in nützliche Metaboliten. Ein stabiler pH-Wert unterstützt auch die Aufnahme flüchtiger Fettsäuren durch das Pansenepithel. Diese Stabilisierung des Mikrobioms wurde in der Studie beobachtet, als die Vielfalt der Bakterienarten schwankte und weniger vielfältig wurde. Vermutlich als Folge der verringerten täglichen pH-Schwankungen im Pansen nahm auch die Gesamtzahl der Bakterien im Pansen zu.
Visualisierung unterschiedlicher pH-Werte und Zusammensetzung der Mikroflora
Aromabiotic liefern gleichbleibende Qualität
Milchkühe sind bekannt für ihre Vorliebe für Beständigkeit. Gleichbleibende Fütterungs- und Melktechniken tragen dazu bei, dass die Herde gesund bleibt und ihre Leistungsfähigkeit beibehält. Diese Regelmäßigkeit gilt auch für den Pansen. Die aktuelle Studie von Burdick et al. legt nahe, dass MCFA einen stabilen pH-Wert im Pansen unterstützen und so für ein weniger reichhaltiges und effizienteres Mikrobiom sorgen. Obwohl statistisch nicht signifikant, führte die Ernährungsumstellung zu einer Steigerung der Milchleistung um 0,5 Liter, ohne dass sich dies auf die Inhaltsstoffe oder den Körperkonditionswert auswirkte. Bemerkenswert ist, dass dieser Anstieg ohne eine signifikante Erhöhung der Futteraufnahme erfolgte und in der Mitte der Laktationsphase auftrat, einer Zeit, in der die Milchproduktion normalerweise zurückgeht. Diese neuen Erkenntnisse geben Aufschluss über die Wirkung von MCFA auf den Pansen und deuten darauf hin, dass MCFA, wie Agrimprove’s Aromabiotic® Cattle, einen positiven Einfluss auf die Pansenumgebung haben, um die Gesundheit der Kühe und damit ihre Langlebigkeit zu unterstützen. Durch das Bestreben, die Langlebigkeit der Kühe zu verlängern, kann ein positiver Einfluss auf die Nachhaltigkeit der Milchproduktion erzielt werden.
Zitate:
Burdick, M., Zhou, M., Guan, L.L., and Oba, M. Effects of medium-chain fatty acid supplementation on performance and rumen fermentation of lactating
Holstein dairy cows. Animal. Vol. 16, no. 4, 2022, doi: 10.1016/S1751731122000428.
Piepers, S. and De Vliegher, S., 2013. Oral supplementation of medium-chain fatty acids during the dry period supports the neutrophil viability of peripartum
dairy cows. Journal of Dairy Research. Vol. 80, no. 3, 2013, pp. 309-18, doi:10.1017/S0022029913000228.