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Darmmikrobiom - Wie Mikroorganismen Tierwohl und Leistung verbessern

Das Thema Darmgesundheit und Darmstabilität hat in der Geflügelhaltung in den letzten Jahrzenten, spätestens seit dem Verbot der Gabe von antibiotischen Wachstumsförderern im Jahr 2006, immer mehr an Bedeutung gewonnen (1). Ein gesunder Darm trägt entscheidend zum Wohlbefinden eines Tieres bei und wirkt sich positiv auf dessen Gesamtgesundheit aus. Zudem spielt das Thema Darmgesundheit auch in Hinblick auf die Herdenproduktivität und Lebensmittelsicherheit eine wichtige Rolle (2). Wer sich mit dem Thema Darmgesundheit genauer beschäftigt, wird schon bald auf die Begriffe Darmmikrobiom und Dysbiose stoßen. Doch was ist eigentlich das Darmmikrobiom? Was ist seine Funktion? Und wann spricht man von einer Dysbiose?

Die Lebensgemeinschaft im Darm – das Darmmikrobiom

Bei all unseren Nutztieren, wie auch bei uns Menschen, ist der Darm besiedelt von einer Vielzahl unterschiedlicher Mikroorganismen. Hierbei handelt es sich um Bakterien, aber auch um Viren, Pilze und Einzeller (3). Die Gesamtheit all dieser Organismen im Darm wird als Darmmikrobiom oder auch als Darmflora bezeichnet. Im Vergleich zu anderen Nutztierarten wie Rind und Schwein, ist der Magen-Darm-Trakt beim Geflügel in Relation zur Körperlänge relativ kurz. Die Zeitspanne, die der Futterbrei benötigt, um den Darm zu passieren, ist daher auch deutlich kürzer. Da sich die Verweildauer des Futters im Darm stark auf die Zusammensetzung des Mikrobioms auswirkt, ist inzwischen bekannt, dass sich das Darmmikrobiom des Geflügels in seiner Zusammensetzung deutlich vom Darmmikrobiom anderer Nutztiere unterscheidet (4).

Die Besiedlung des Darms mit Mikroorganismen beginnt direkt nach dem Schlupf. Die verschiedensten Mikroorganismen werden aus der Umgebung, beim Handling der Küken in der Brüterei und auch bei der ersten Futter- und Wasseraufnahme durch die Küken aufgenommen, um sich im Anschluss im Darm zu vermehren (3,5,6).

Die Artenvielfalt der Mikroorganismen im Darm nimmt dabei in den ersten Wochen stetig zu. Erst nach einer gewissen Zeit stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den unterschiedlichen Mikroorganismen ein. Sowohl bei Masthühnern als auch bei Puten dauert dieser Vorgang drei bis vier Wochen (5, 8).

Bei Küken, bei denen die Besiedlung des Darms im Rahmen von wissenschaftlichen Untersuchungen verhindert wurde, war die Darmwand dünner und der gesamte Darmtrakt leichter im Vergleich zu Tieren, die mit Mikroorganismen aus der Umgebung in Berührung kamen. Das Darmmikrobiom scheint also die Entwicklung des Darms beim Küken zu fördern (4).

Wie können die Entwicklung des Magen-Darm-Traktes und die Ausbildung eines stabilen Darmmikrobioms unterstützt werden?

Wichtig ist, dass die Küken so früh wie möglich Zugang zu qualitativ hochwertigem Futter und Wasser bekommen (3, 7). Solange sich noch kein stabiles Gleichgewicht im Darm eingestellt hat, sind die Tiere anfälliger gegenüber Krankheitserregern. Daher ist es gerade auch in dieser frühen Lebensphase wichtig, eine gute Futtermittel- und Tränkwasserhygiene sicher zu stellen.

Durch die Gabe von Pre- und Probiotika kann Einfluss auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms genommen werden. Bei Prebiotika handelt es sich um für das Tier unverdauliche Futtermittelzusatzstoffe, die jedoch das Wachstum der positiven Mikroorganismen im Darm stimulieren können (9). Probiotika hingegen sind Kulturen von lebenden Mikroorganismen, die zur Stabilität der Darmflora beitragen sollen oder auch die Vermehrung guter Darmorganismen fördern (9).

Studien bei Masthühnern haben gezeigt, dass sich die Gabe von Milchsäurebakterien, Bacillus-Arten oder Hefezellen, aber auch schwer verdaulichen Kohlenhydraten positiv auf die Ausbildung der Mikrovilli der Darmschleimhaut auswirken (4). Mikrovilli sind Ausstülpungen der Darmschleimhaut. Sie führen zu einer Oberflächenvergrößerung des Darmes und tragen dazu bei, dass mehr Nährstoffe aufgenommen werden können.   

Das Darmmikrobiom – kleine Helfer bei der Verdauung

Das Futter enthält unterschiedliche Formen von Kohlenhydraten. Leicht verdauliche Kohlenhydrate werden beim Geflügel im Dünndarm mit Hilfe von Enzymen verdaut und über die Darmwand aufgenommen. Jedoch können nicht alle Kohlenhydrate durch diesen Prozess zersetzt werden. Schwer verdauliche Kohlenhydrate, wie z.B. Rohfaseranteile, werden in den Blinddärmen in kurzkettige organische Fettsäuren wie Butyrat umgewandelt. Das Butyrat ist eine wichtige Energiequelle für Darmzellen und stimuliert deren Wachstum. Allerdings sind Vögel bei diesem Umbauprozess auf die Hilfe von Mikroorganismen im Darm angewiesen (4).

Erste Untersuchungen weisen zudem darauf hin, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms beim Geflügel die Aktivität der Verdauungsenzyme verbessert (4). Zudem scheint eine große Artenvielfalt im Darm auch einen positiven Effekt auf die Futterverwertung zu haben (5).

Das Darmmikrobiom hat somit Einfluss auf die Verdaulichkeit unterschiedlicher Futterinhaltsstoffe, sodass die Mikroorganismen zu einer besseren Energieverwertung des Futters beitragen. Insgesamt wirkt sich ein stabiles Darmmikrobiom dadurch positiv auf die Produktivität einer Herde aus (5, 6).

Das Darmmikrobiom – Konkurrenz für viele Infektionserreger

Auch die Gesunderhaltung des Darmes ist eine Funktion des Darmmikrobioms. So treten die „guten“ Darmbakterien in Konkurrenz mit klassischen Darmerregern wie z.B. Clostridien, die zu sehr schweren Entzündungen der Darmwand führen können. Die Darmbakterien haben hierzu verschiedene Mechanismen entwickelt, die dazu beitragen, eine Darminfektion mit Krankheitserregern zu verhindern:

  • Bei gesunden Tieren ist die Darmschleimhaut übersät mit einem Film aus Bakterien. Diese besetzen Bindungsstellen auf der Darmschleimhaut, die die Krankheitserreger wiederum benötigen, um in die Darmschleimhaut einzudringen. Krankheitserreger werden sozusagen von den Bakterien des Mikrobioms verdrängt. Im Englischen spricht man von “competetive exclusion“ (4). Diesen Wirkungsmechanismus macht man sich auch beim Einsatz von Probiotika zu nutzen.
  • Bakterien des Mikrobioms fördern die Ausbildung einer Schleimschicht auf der Darmschleimhaut. Die Schleimschicht erschwert Krankheitserregern das Eindringen in die Darmwand (4).
  • Ein Teil der Darmbakterien bildet Substanzen, die das Wachstum anderer Bakterien und damit auch von Infektionserregern gehemmt werden (4).

Auch das Immunsystem profitiert von einem stabilen Mikrobiom

Die Bakterien des Mikrobioms treten nicht nur in Konkurrenz mit den Infektionserregern, sie unterstützen auch das Immunsystem. So wiesen Küken, deren Darm frei von Mikroorganismen war, bei Untersuchungen eine geringere Antikörper-Konzentrationen im Darm auf. Zudem waren bei diesen Tieren die Peyer´schen Platten schlechter ausgebildet (4). Die Peyer´schen Platten gehören zum lymphatischen Gewebe des Darmes. Sie sind Teil des erworbenen Immunsystems, das erst nach dem Schlupf der Tiere bei erstem Kontakt mit Krankheitserregern ausgebildet wird. Eine gute Ausbildung der Peyer´schen Platten ist somit wichtig für eine erfolgreiche Bekämpfung von Darminfektionen. Aus den Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass das Mikrobiom auch stimulierende Effekte in Hinblick auf die Ausbildung des Immunsystems der Tiere hat.

Weiterhin wird durch das Mikrobiom die Bildung von sogenannten Defensinen gefördert. Diese antimikrobiellen Substanzen werden von den Darmzellen gebildet und dienen als weiterer Abwehrmechanismus gegen Krankheitserreger (5).

Die Dysbiose – wenn das Gleichgewicht aus den Fugen gerät

Bei einem Ungleichgewicht im Darm spricht man von einer Dysbiose. Eine Dysbiose ist daher keine spezifische Erkrankung, die durch einen Krankheitserreger ausgelöst wird (6). Dennoch gehen Infektionen mit Darmerregern auch mit der Entstehung von Dysbiose einher.  

Es gibt viele Faktoren, die Einfluss nehmen auf das Gleichgewicht im Darm und zur Ausbildung einer Dysbiose führen können (6, 8):

  • Schlechte Entwicklung des Darmes
  • Futterwechsel
  • Impfungen
  • Schlechte Qualität des Futters / der Rohmaterialien
  • Mykotoxine
  • Fehlende Biosicherheit
  • Fehler beim Stallklima (Lüftung, Temperatur)
  • Brutbedingungen
  • Infektionen
  • Mangelnde Tränkwasserqualität

Dysbiosen werden beim Geflügel vor allem in Verbindung mit Belastungsstress (z.B. aufgrund von schlechtem Stallklima), Infektionen mit Krankheitserregern wie Kokzidien oder als Reaktion auf einen Futterwechsel beobachtet (6,8).

Sie führen dazu, dass sich die Durchlässigkeit der Darmwand verändert (1). Es tritt mehr Wasser in den Darm ein und die Kotkonsistenz verflüssigt sich. Damit einher geht unter anderem eine Zunahme der Einstreufeuchte (6), die Folgeerkrankungen wie Fußballenentzündungen begünstigt.

Zusätzlich führt die zunehmende Durchlässigkeit der Darmwand dazu, dass Stoffe aus dem Darminneren in die Darmwand einwandern und dort Entzündungen auslösen können (1).

Dysbiosen begünstigen das Risiko für (6):

  • eine geringere Nährstoffaufnahme
  • eine schlechtere Futterverwertung
  • geringere Lebendgewichte

 

Wie bleibt der Darm stabil?

Die Grundlage für eine gute Darmstabilität wird bei den Tieren somit in den ersten Lebenswochen gelegt. Der Geflügelhalter sollte sicherstellen, dass die Tiere nach der Einstallung möglichst schnell Futter und Wasser von guter Qualität aufnehmen. Nur so kann die Besiedlung und somit auch die Entwicklung des Darms voranschreiten. Stressfaktoren, wie zum Beispiel Impfungen oder Futterwechsel, lassen sich nicht vermeiden. Jedoch sollte darauf geachtet werden, dass Impfung und Futterwechsel nicht zur gleichen Zeit durchgeführt werden, um die Stressbelastung für die Tiere so gering wie möglich zu halten.

Studien haben gezeigt, dass Pre- und Probiotika positive Effekte auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms haben können. Am Markt gibt es inzwischen eine Vielzahl von Produkten, die sowohl über das Futter als auch über das Wasser verabreicht werden können. Diese Produkte können eingesetzt werden, um den Aufbau eines stabilen Darmmikrobioms präventiv zu fördern (6).

Bei einer Dysbiose können zum Beispiel Probiotika und die Gabe von organischen Säuren dazu beitragen, im Darm wieder ein passendes Milieu zu schaffen und ein Gleichgewicht zwischen den Mikroorganismen herzustellen (6).

Wichtig ist, viele Faktoren tragen zu einer guten Darmstabilität bei. Daher sollte bei Problemen mit der Darmgesundheit grundsätzlich nicht nur an Infektionskrankheiten gedacht, sondern auch ein Blick auf das derzeitige Management einer Herde geworfen werden.

Literatur

  1. Ducatelle, R.; Gossens, E.; De Meyer, F.; Eeckhaut, V.; Antonissen, G.; Haesebrouck, F. und F. Van Immerseel (2018): Biomarkers for monitoring intestinal health in poultry: present status and future perspective, Vet Res 49:43, S.1-9; doi.org/10.1186/s13567-018-0538-6
  2. Oviedo-Rondón, E. O. (2019): Holistic view of intestinal health in poultry, Animal Feed Science and Technology (250), S. 1-8; Holistic view of intestinal health in poultry - ScienceDirect
  3. Bailey, R.; Kleine Klausing; H.; Krüger, K. (2019): Die „innere Haut“ pflegen, DGS Magazin (9), S. 28-30
  4. Pan, D. and Yu, Z. (2013): Intestinal microbiome of poultry and its interaction with host and diet, Gut Microbes, Volume 5 (1), 108-119; Intestinal microbiome of poultry and its interaction with host and diet (tandfonline.com)
  5. Diaz Carrasco, M. J.; Casanova, N.A.; Fernández Miyakawa M.E. (2019): Microbiota, Gut Health and Chicken Productivity: What Is the Connection?, microorganisms, S. 1-15; Microorganisms | Free Full-Text | Microbiota, Gut Health and Chicken Productivity: What Is the Connection? (mdpi.com)
  6. Bailey, R. (2019): Gut Health in Poultry – The World Within:Update, AVIAGENBRIEF; Gut health in poultry: the world within - update | The Poultry Site
  7. Yegani, M.; Korver, D.R. (2008): Factors Affecting Intestinal Health in Poultry, Poultry Science 87, S. 2052 -2063; Factors Affecting Intestinal Health in Poultry - ScienceDirect
  8. Bailey, R.: Gut Health in Turkeys – The World Within; HE02 Gut Health in Turkeys EN V5.pdf (aviagenturkeys.com)
  9. Alloui, M.N., Szczurek, W. und Swietkiewicz, S. (2013): The Usefulness of Prebiotics and Probiotics in Modern Poultry Nutrition: a Review, Annals of Animal Science (Vol. 13), No. 1, S. 17-32; www.academia.edu/5983155/The_Usefulness_of_Prebiotics_and_Probiotics_in_Modern_Poultry_Nutrition_a_Review