Fachbereich Veterinärmedizin


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    Einfluss der Verfütterung des Probiotikums E. faecium NCIMB 10415 im frühen postnatalen Stadium auf die Zusammensetzung und Stoffwechselaktivität der gastrointestinalen Mikrobiota bei Ferkeln (2008)

    Art
    Hochschulschrift
    Autor
    Klär, I.
    Quelle
    Berlin: mbv, 2008 — XII, 213 Seiten
    ISBN: 978-3-86664-494-6
    Verweise
    URL (Volltext): http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000006251
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    Abstract / Zusammenfassung

    Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss der frühzeitigen Gabe des Probiotikums Enterococcus faecium NCIMB 10415 (ab dem 1. Lebenstag) auf die Mikrobiota des gastro-intestinalen Traktes von Ferkeln zu untersuchen. Es sollten sowohl der Verbleib des zu-geführten Stammes im Magen-Darm-Trakt der Ferkel als auch die bakterielle Zusammen-setzung der Mikrobiota des Magens, distalen Jejunums und Colon ascendens der Ferkel in allen wichtigen Produktionsphasen (Saugperiode, Übergang zum Festfutter, Absetzen) auf der Gattung- und Spezies-Ebene qualitativ und quantitativ mithilfe von Real-Time PCR unter-sucht werden. Ausgehend von der Hypothese, dass artverwandte bzw. das gleiche Habitat besiedelnde Bakterien am ehesten Kandidaten für einen probiotischen Einfluss sind, galt ein besonderes Augenmerk den gastrointestinalen Populationen der Laktobazillen. Die Arbeit wurde im Rahmen des DFG-Forschungsprojekts 438 „Integrative Analyse der Wirkungs-mechanismen von Probiotika beim Schwein“ zwischen 2005 und 2007 durchgeführt.
    Für den Versuch wurden Sauen der Rasse Deutsche Landrasse x Duroc und ihre Nach-kommen in zwei Fütterungsgruppen – Kontroll- und Probiotikumgruppe – eingeteilt und räumlich getrennt gehalten. Die Saugferkel wurden am 28. Lebenstag von der Muttersau ab-gesetzt. Die Supplementierung der Ferkel der Probiotikumgruppe mit dem Probiotikum be-gann am ersten Tag und dauerte bis zum 56. Lebenstag. In der Saugperiode wurden Ferkel mit dem Probiotikum ab dem 1. bis zum 14. Tag in Form eines Inokulums (4,8x109 KBE/ml) und ab dem 14. bis zum 34. Tag durch Inokulum und Beimischung zum Prästarter-Futter (1,6x107 KBE/g) versorgt. Ab dem 35. Lebenstag erfolgte die Gabe des Probiotikums ausschließlich als Beimischung zum Starter-Futter (4,1x106 KBE/g). Das Futter der Sauen sowie der Kontrollferkel enthielt kein Probiotikum. Je fünf Ferkel pro Gruppe wurden am 7., 14., 28., 35. und 56. Tag getötet, und es wurden Digestaproben aus Magen, distalem Jejunum und Colon ascendens entnommen.
    Der spezifische Nachweis und die Quantifizierung des probiotischen Enterococcus faecium NCIMB 10415 in den Digestaproben wurde über eine SYBR-Green Real-Time PCR mit dem spiked-matrix-Standard durchgeführt. Qualitative Veränderungen der gesamten bakteriellen Zusammensetzung in den untersuchten Proben wurden mithilfe der denaturierenden Gradienten-Gelelektrophorese (DGGE) dargestellt. Die Modifizierung der Mikroflora auf der Gattungsebene wurde quantitativ über SYBRGreen- und TaqMan-Real-Time PCR-Assays ebenso mit einem spiked-matrix-Standard und den Primern für Lactobacillus spp., Entero-coccus spp., Bifidobacterium spp. und Escherichia spp. ermittelt. Auf der Spezies-Ebene wurden Lactobacillus acidophilus, L. amylovorus, L. johnsonii, L. mucosae, L. reuteri sowie die mit dem verfütterten probiotischen Stamm eng verwandten E. faecium und E. faecalis quantifiziert. Die Bestimmung der bakteriellen Stoffwechselaktivität erfolgte durch Messung der Konzentrationen von Laktat, Ammoniumionen und flüchtigen Fettsäuren in den unter-suchten Digestaproben.
    Der untersuchte probiotische Stamm E. faecium NCIMB 10415 kann den Transit durch Magen und Dünndarm der Ferkel überleben und in einem vermehrungsfähigen Zustand das Colon ascendens erreichen. Die höchsten Konzentrationen des Probiotikums in Magen, distalem Jejunum und Colon ascendens wurden nach zweiwöchiger Supplementierung ge-messen, eine weitere Verfütterung führte zu keiner Erhöhung der Populationsgröße mehr. Die errechneten prozentualen Anteile von E. faecium NCIMB 10415 an der gesamten bakteriellen Population lassen die Schlussfolgerung zu, dass der untersuchte Stamm nur eine unter-geordnete Rolle in der gastrointestinalen bakteriellen Gemeinschaft spielt. Die nach dem Ab-setzen steigenden prozentualen Anteile des Probiotikums an der gesamten bakteriellen Population im Magen und im distalen Jejunum könnten darauf hindeuten, dass zumindest in diesen Lokalisationen die frühzeitige Supplementierung mit E. faecium NCIMB 10415 die weitere Zusammensetzung der Mikrobiota beeinflussen kann.
    Hinsichtlich der mittels DGGE ermittelten Zusammensetzung der eubakteriellen Populationen konnten in der Saugperiode nur vereinzelt statistisch signifikante Unterschiede zwischen den beiden Fütterungsgruppen ermittelt werden. Nach dem Absetzen (31., 35. und 56. Tag) jedoch waren die Magen-, Jejunum- und Colon ascendens-Mikrobioten der Probiotikum-Ferkel signifikant diverser als die der Kontrolltiere. Die bakteriellen Populationen waren zwischen den Tieren der Probiotikum-Gruppe in allen Lokalisationen und zu fast allen Beobachtungszeitpunkten ähnlicher als in der Kontrollgruppe, was ebenfalls auf eine höhere Stabilität und Homogentität der gastrointestinalen Mikrobiota in der Probiotikum-Gruppe hindeutet.
    Auf der Gruppen-Ebene (Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Bifidobacterium spp., Escherichia spp.) zeigte der probiotische Stamm E. faecium NCIMB 10415 nur auf Entero-coccus spp. in Magen, Jejunum und Colon ascendens an allen Beobachtungszeitpunkten eine statistisch signifikant fördernde Wirkung. Die Zahl der für den Organismus potenziell günstigen Laktobazillen erhöhte sich im Magen und Colon ascendens in der Probiotikum-Gruppe nur tendenziell in der Saugphase und nach dem Absetzen. Für die Bifidobakterien wurde kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen beiden Fütterungsgruppen ermittelt. Die Belastung des Magen-Darm-Traktes mit Escherichia spp. war in der Probiotikumgruppe nur geringfügig geringer als in der Kontrollgruppe.
    Betrachtet man die Ergebnisse der Analyse der gastrointestinalen Laktobazillen-Populationen, so lässt sich mit Blick auf L. johnsonii eine fördernde Wirkung von E. faecium NCIMB 10415 feststellen. Die Zellzahlen dieser Spezies waren in der Probiotikum-Gruppe sowohl im Magen als auch im distalen Jejunum und im Colon ascendens vor und nach dem Absetzen signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Der unter den untersuchten Laktobazillen-Population fast in allen untersuchten Lokalisationen und an allen Beobachtungstagen dominante Stamm – L. reuteri – unterlag dagegen keinem statistisch signifikanten probiotischen Einfluss. Nur tendenziell waren Zellzahlen von L. reuteri und L. amylovorus bei den Probiotikum-Tieren, vorwiegend nach dem Absetzen, höher als jene in der Kontrollgruppe. Obwohl nur wenige untersuchte Proben L. mucosae-positiv waren, war eine statistisch signifikante Wirkung des verfütterten probiotischen Stamms auf diese Spezies im distalen Jejunum festzustellen – fast an allen Beobachtungstagen waren sowohl die absoluten als auch die relativen Zellzahlen in der Probiotikum-Gruppe kleiner als in der Kontrolle, was mit einer möglichen verminderten Abschilferung der Epithelzellen in das Darmlumen verbunden sein könnte. L. acidophilus wurde unter den untersuchten Laktobazillen-Populationen zu den Begleitspezies gezählt; der Stamm wurde an keinem Beobachtungstag und an keiner der untersuchten Lokalisationen von E. faecium NCIMB 10415 nachweislich beeinflusst.
    Hinsichtlich der Verbesserung der Mikrobiota durch die Produktion von Laktat waren nur wenige statistisch signifikante Unterschiede zwischen den beiden Versuchsgruppen zu registrieren. Tendenziell war die Konzentration an L(+)-Laktat in der Probiotikum-Gruppe sowohl im Jejunum als auch im Colon an fast allen Beobachtungstagen höher als in der Kontrolle. Jedoch bestand keine Korrelation zwischen den Zellzahlen von E. faecium NCIMB 10415 bzw. Enterokkoken und dem gemessenen Laktat. Dagegen konnte eine solche Korrelation für Zellzahlen von Lactobacillus spp. und einzelne andere Lactobacillus-Spezies festgestellt werden. Dies, ebenso wie die erhöhten L. johnsonii-Zellzahlen, die tendenzielle Reduzierung von Escherichia spp. sowie niedrigere Ammoniak-Konzentrationen an allen Beobachtungszeitpunkten und erhöhte Essig- und n-Buttersäure-Mengen nach dem Absetzen in der Probiotikum-Gruppe deuten darauf hin, dass E. faecium NCIMB 10415 eine zumindest indirekte Wirkung auf die intestinale Mikrobiota der Ferkel aufweist.