Darmgesundheit: Förderung nützlicher Mikroorganismen

Im Darm unserer Schweine befinden sich insgesamt schätzungsweise 1010-1012 Bakterien, wobei diese Zahl die Zahl der Zellen im gesamten Körper um das Zehnfache übersteigt (Luckey, 1972). Daher ist es so wichtig, diese bakterielle Komponente zu berücksichtigen, wenn wir die Futterpläne für unsere Tiere erstellen. Denn durch eine gesündere und förderlichere Darmflora des Schweins können wir auf direktem Weg einen effizienteren Verdauungsprozess, die Verbesserung des Immunsystems und die Steigerung der Produktionserträge unterstützen.

Der Einfluss auf die Darmflora kann auf folgende Weise erfolgen:

Änderung der Verfügbarkeit von Nährstoffen für bestimmte Bakterienarten

In der Regel steht den Bakterien des proximalen Dickdarms eine große Menge Nährstoffe zur Verfügung, die aus unverdauten Rückständen der Nahrung stammen. Dieses Substrat verringert sich umso mehr, je näher es in die distalen Bereiche des Darms gelangt.

Eine der Strategien, die in dieser Hinsicht Einfluss nehmen können, ist der Einsatz von Präbiotika. Das Konzept der Präbiotika nahm seinen Anfang, als man feststellte, dass Inulin und Fructooligosaccharide (FOS) Bifidobakterien stimulierten, die als gut für die Darmgesundheit gelten (Gibson and Roberfroid, 1995). Heutzutage gibt es jede Menge Literatur über Schweine, die den Einsatz von Präbiotika befürwortet, die eine selektive Nahrungsgrundlage für Darmbakterien wie Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Bacteroides spp. etc. darstellen und diese damit gezielt anregen. Diese Fähigkeit, die Darmflora zu beeinflussen, wird auch auf einen gewissen Anteil an fermentierbaren Ballaststoffen im Futter zurückgeführt, die die Gärung im Dickdarm anregen (Correa-Matos, 2003), den Proteingehalt des Futters reduzieren um die Proteingärung im Enddarm zu vermeiden (Pérez, 2013) und die Aufnahme exogener Enzyme fördern, welche aus Nicht-Stärke-Polysacchariden Oligosaccharide mit präbiotischer Wirkung produzieren (Bedford, 2004).

Außerdem kann man auch eine probiotische Behandlung mit dem Ziel planen, die im Darm vorhandenen Nährstoffe zu verändern. Zunächst kann eine Strategie entwickelt werden, mit der bestimmte Nährstoffe reduziert und das Wachstum pathogener Bakterien vermindert werden, um somit eine günstigere Darmflora für unsere Schweine zu fördern. Dieses Ziel wird durch den Einsatz probiotischer Bakterien erreicht, die um diese Nährstoffe konkurrieren und diese effizienter einsetzen (Gerritsen et al., 2011). Auf der anderen Seite beruhen andere probiotische Strategien auf den Mechanismen der Syntrophie, die darin besteht, ein Probiotikum zur Verfügung zu stellen, das spezifische Stoffwechselprodukte zur Förderung der Bakterien liefert, die uns am stärksten interessieren. Ein Beispiel für diese Praxis ist die Studie von Belenguer et al. (2006), in der festgestellt wurde, dass die Produktion von Laktat und Acetat durch Bifidobakterien das Wachstum anderer butyrogener Bakterien anregt (Energiequelle für Kolonozyten).

Veränderung der Umgebung

Veränderungen der Gärumgebung und des pH-Werts beeinflussen auch das Profil der Darmflora. Dies kann direkt mit Säuerungsmittel oder indirekt mit Probiotika erzielt werden, zum Beispiel mit Milchsäurebakterien, die als wichtiges Stoffwechselprodukt Milchsäure produzieren (Yang et al., 2015). Die Gärung von Präbiotika wie FOS oder Inulin führt auch zu einer Produktion organischer Säuren, die den pH-Wert des Darms verringern und eine Besiedlung durch Enterobakterien oder Clostridien verhindern, die auf diesen sauren pH-Wert empfindlich reagieren.

Beeinträchtigung der bakteriellen Kommunikation (Quorum sensing)

Ein vielversprechender Forschungsansatz ist der Eingriff in das Quorum sensing (QS), den Kommunikationsmechanismus zwischen Bakterien. Diese Kommunikation erfolgt mit Hilfe von Signalmolekülen und ermöglicht es ihnen, eine koordinierte Reaktion zu erzeugen, die Expression bestimmter Gene zu aktivieren oder zu deaktivieren und sie schließlich in die Lage zu versetzen, als Kollektiv zu agieren, was Überlebensvorteile wie die Bildung eines Biofilms oder die Sporulation bietet (Hughes and Sperandio, 2008). Durch den Einsatz spezifischer Probiotika, die andere Signalmoleküle freisetzen, oder alternativ den Einsatz von Enzymen, die die vorhandenen Signalmoleküle hydrolysieren, können wir diese QS-Mechanismen beeinflussen (Brown, 2011). Es ist jedoch zu erwähnen, dass sich ein Großteil der Informationen, die uns derzeit zur bakteriellen Kommunikation vorliegen, auf In-vitro-Versuche bezieht. Deshalb wird es interessant sein zu sehen, ob diese Versuche konsistente Ergebnisse liefern werden oder ob sie vom gastrointestinalen Umfeld des Tieres abhängen.

Änderung der Besiedlungs- und Entwicklungsmuster des Magen-Darm-Trakts

Schließlich sei darauf hingewiesen, dass die ersten Lebenswochen die Phase darstellen, in der all diese Strategien ein viel größeres Wirkungspotenzial haben, das darüber hinaus länger anhält. Zum einen wurde beschrieben, dass die Darmflora neugeborener Ferkel relativ dynamisch ist und stark von der Umwelt und der mütterlichen Darmflora beeinflusst wird. Auf der anderen Seite ist die mikrobielle Zusammensetzung in diesem Stadium entscheidend für die Zukunft, eine Tatsache, die als „mikrobielle Prägung“ bekannt ist (Konstantinov et al., 2006). Zudem wissen wir auch, dass die Darmflora eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung des unreifen Magen-Darm-Traktes spielt, damit funktionell effiziente Systeme entstehen, wenn das Tier adult ist (Lewis et al., 2012). Dies zeigt sich in Studien mit keimfrei aufgezogen Tieren, in denen beschrieben wurde, dass Tiere ohne Darmflora ein unterentwickeltes Immunsystem und eine schwach ausgebildet Darmstruktur haben (Luczynski et al., 2016). Dies wurde auch in landwirtschaftlichen Studien nachgewiesen, in denen Tiere, die einer größeren mikrobiellen Vielfalt ausgesetzt sind, mit einem gesünderen mikrobiellen Profil in Verbindung gebracht wurden, das in der Lage ist sich den Umweltveränderungen anzupassen und resistenter gegen potenziell gefährliche Bakterien ist (Mulder et al., 2009). Schlussendlich kann aus praktischer Sicht festgestellt werden, dass die neonatale Phase und selbst die Zuchtphase der Sauen der effizienteste Zeitpunkt sein kann, um die Darmflora zu beeinflussen und stabilere und nachhaltigere Vorteile zu erzielen (Kenny et al., 2011).