Vitafibra, ein einzigartiger Gesundheitsballaststoff, spielt eine wichtige Rolle im Kampf gegen E.coli-Diarrhöe

Das Absetzen ist ein stressiges Ereignis im Leben von Ferkeln und geht häufig mit einer Beeinträchtigung der Darmgesundheit einher. Enterotoxigene E.coli F4 werden mit Durchfall bei Ferkeln nach der Entwöhnung in Verbindung gebracht. Der erste Schritt einer E.coli-Infektion besteht darin, sich an wirtsspezifische Rezeptoren auf den Enterozyten zu heften. Dadurch wird die Immunreaktion ausgelöst. Um die Anheftung von E.coli an die Darmwand zu verhindern und die Überstimulierung der Immunrezeptoren zu hemmen, hat das Forschungs- und Entwicklungsteam der Royal Agrifirm Group eine Gesundheitsfaser namens Vitafibra entwickelt.

Vitafibra wirkt über zwei verschiedene Wege. Erstens wird die Anheftung von E. coli an die Darmwand durch Agglutination verhindert. Das bedeutet, dass Vitafibra an die Fimbrien der pathogenen Bakterien bindet, so dass diese nicht mehr an der Darmwand haften können. Zweitens werden die Rezeptoren an der Darmwand durch Vitafibra blockiert, so dass die Immunrezeptoren nicht überstimuliert werden.

Die duale Wirkungsweise von Vitafibra wird in zwei In-vitro-Tests nachgewiesen. Zunächst wurde ein In-vitro-Test durchgeführt, um das Agglutinationspotenzial von Vitafibra auf E.coli F4 mit Hilfe eines Lichtmikroskops und Bildverarbeitung nachzuweisen (Abb. 1).

Abbildung 1. Agglutinationspotential von Vitafibra, sichtbar gemacht durch Lichtmikroskopie und Bildbearbeitung. Lichtmikroskopische Aufnahmen wurden von E.coli F4 ohne (links oben) und mit (Bild unten) Vitafibra gemacht. Anschließend wurden die Bilder bearbeitet und die Agglutinationszonen in Orange sichtbar gemacht (Bild oben).

Zweitens wurde ein In-vitro-Test durchgeführt, um die Wirkung von Vitafibra auf die Verhinderung einer Überstimulation der Immunrezeptoren zu untersuchen, indem diese Rezeptoren aktiv blockiert wurden. Zur Untersuchung der Blockierungskapazität von Vitafibra wurden HEK-BlueTM TLR-Zell-basierte Assays verwendet (Invivogen, Toulouse, Frankreich). Diese HEK-BlueTM-Zellen sind dafür bekannt, dass sie als Reaktion auf die Stimulierung des TLR-spezifischen Agonisten und die Aktivierung des NF-ĸB-Signalwegs lösliche embryonale alkalische Phosphatase (SEAP) exprimieren. Die Expression von SEAP kann dann durch Messung der kolorimetrischen Veränderungen nach Zugabe von Quanti-Blue quantifiziert werden.

HEK-BlueTM-Zellen wurden in DMEM-Kulturmedien (Lonza, Basel, Schweiz) kultiviert und mit 500.000 Zellen/ml in 96-Well-Platten mit 100 μl/Well ausgesät. Die Zellen wurden über Nacht wachsen gelassen. Am folgenden Tag wurde die Hemmung der TLR untersucht, indem HEK-Blue™-Zellen 1 Stunde lang mit Vitafibra (1 mg/ml) vorbehandelt wurden, gefolgt von einer Behandlung mit LPS, einem TLR-Agonisten. Das Kulturmedium diente als Negativkontrolle, während LPS als Positivkontrolle diente. Als die Zellen LPS ausgesetzt wurden, sekretierten sie SEAP. Die Aktivität von SEAP wandelt das rosafarbene QUANTI-Blue-Substrat in Blau um, was mit einem ELISA-Plattenlesegerät quantifiziert werden konnte. Die Zugabe von Vitafibra führte zu einem 10-fachen Rückgang der SEAP-Sekretion, was bedeutet, dass Vitafibra im Vergleich zur Positivkontrollgruppe ohne Vitafibra zu einer geringeren Aktivierung des NF-ĸB-Signalwegs führt und somit ein wirksamer Blocker des Immunrezeptors ist (Abb. 2).

Abbildung 2. Das immunrezeptorblockierende Potenzial von Vitafibra, ausgedrückt als relative Verringerung der NF-ĸB-Aktivierung im Vergleich zur positiven Kontrolle (LPS).

Außerdem wurde die Wirkungsweise von Vitafibra in einem In-vivo-Ferkelversuch untersucht. Abgesetzte Ferkel (n=10 pro Behandlung) wurden mit einem Absetzerfutter mit oder ohne 2 kg/Tonne Vitafibra gefüttert. Am 14. Tag nach dem Absetzen wurde Dünndarmgewebe entnommen, um die Anhaftung von E. coli an der Darmwand zu messen. Um die Menge der vorhandenen E.coli zu bestimmen, wurden außerdem Proben des Darminhalts aus dem Ileum, dem Caecum und dem Colon entnommen. Schließlich wurden Stuhlproben entnommen, um die Myeloperoxidase (MPO) zu messen, die ein spezifischer Marker für die Aktivität von Neutrophilen ist und als Indikator für eine Darmentzündung gilt.

Es wurden positive Auswirkungen von Vitafibra auf die Verhinderung der Anhaftung von E.coli an der Darmwand beobachtet. Die Zugabe von 2 kg/Tonne Vitafibra zur Ferkelnahrung verringerte die Anhaftung von E.coli an der Dünndarmwand um 85 %. Auch die Anwesenheit von E. coli im Darminhalt wurde durch die Zugabe von Vitafibra zur Nahrung verringert. Im Ileum, Caecum und Colon wurde eine Reduzierung der E.coli um 89%, 94% bzw. 86% beobachtet (Abb. 3). Diese In-vitro-Testergebnisse bestätigen, dass Vitafibra mit E.coli agglutiniert, um die Adhäsion an den Enterozyten zu verhindern, wobei eine verringerte Adhäsion typischerweise eine geringere Replikation von E.coli bedeutet. Außerdem bedeutet eine geringere Präsenz von E.coli im Darminhalt eine geringere Ausscheidung durch die Ferkel. Darüber hinaus ging die MPO-Konzentration im Kot um 49 % zurück, was auf eine geringere Darmentzündung hindeutet, wenn Vitafibra der Ferkelnahrung nach dem Absetzen zugesetzt wurde.

Abbildung 3: Anheftung und Vorhandensein von E. coli im Darminhalt, ausgedrückt im Verhältnis zur Negativkontrolle.

Diese positiven Auswirkungen auf die Darmgesundheit schlugen sich in einer besseren Leistung und Gesundheit der Ferkel nieder. Die Zugabe von Vitafibra zur Ferkelnahrung verbesserte die Futterverwertung um 17 % und führte zu einer besseren Kotkonsistenz. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Vitafibra das Risiko eines übermäßigen Wachstums von Krankheitserregern verringert, indem es E.coli-Bakterien abfängt und Immunrezeptoren blockiert, was zu weniger Entzündungen und besseren Ferkelleistungen führt. Damit ist Vitafibra ein erfolgreicher Teil des Aim for Zero 4 in 1-Konzepts im Kampf gegen E.coli-Durchfall und unterstützt das Ferkel bei einem reibungslosen Übergang zum Absetzen.

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Rob Goedegebuure
Regional Sales Manager Agrimprove EMEA North

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