Bekämpfung von Campylobacter spp.
Infolge der in vitro bereits erfolgreich eingesetzten organischen Säuren gegen Campylobacter wurden diese in In-vivo-Untersuchungen in der Broilermast als Additive im Trinkwasser oder Futter eingesetzt, um potentielle Effekte in der Campylobacterbekämpfung zu untersuchen.
2.5.4.1 Einsatz als Additiv zum Trinkwasser
Organische Säuren im Trinkwasser führten entweder wechselhaft zu einer Reduktion intestinaler Campylobacter-Zahlen (METCALF et al. 2011) oder waren gänzlich ohne Erfolg (GRACIA et al. 2015). Auch in anderen Untersuchungen konnte zwar erfolgreich das Überleben von Campylobacter im Tränkwasser verhindert werden, jedoch ohne das Kolonisationsrisiko zu verringern (HERMANS et al. 2012a). In Studien von JANSEN (2012) konnten organische Säuren im Trinkwasser die Campylobacter-Last im Caecuminhalt reduzieren. In Untersuchungen von BYRD et al. (2001) senkte Milchsäure im Trinkwasser die Campylobacter-Prävalenz im Kropfinhalt (62,3 %) im Vergleich zur Kontrollgruppe (85.1 %).
2.5.4.2 Einsatz als Additiv zum Futter
Butyrat als Futteradditiv, konnte eine Kolonisation des Caecums mit Campylobacter jejuni nicht verhindern (VAN DEUN et al. 2008a). Die Autoren vermuten hinter dieser Beobachtung den schützenden Effekt des Mukus und die schnelle Absorption von Butyrat durch die Enterozyten. Veränderungen in der Zusammensetzung des Muzins sind u. a. in der Lage die Kolonisation mit Campylobacter jejuni im Gastrointestinaltrakt zu beeinflussen (UDAYAMPUTHOOR et al. 2003). Der in vitro dosisabhängige bakterizide Effekt mittelkettiger Fettsäuren ist vermutlich aufgrund der vermeintlich protektiven Wirkung des intestinalen Mukus in vivo nicht reproduzierbar (HERMANS et al. 2010).
Campylobacter jejuni nutzt Muzin als Substrat für das Wachstum (HUGDAHL et al. 1988).
In Untersuchungen von HERES et al. (2004) zeigten sich die Tiere durch das Ansäuern des
Futters weniger anfällig für eine Campylobacter-Infektion. Ein Jahr zuvor wiesen sie bereits reduzierende Auswirkungen eines durch Laktobazillen und Milchsäure (pH 4) fermentiertes Futter auf die Empfänglichkeit der Tiere nach, jedoch ohne die Campylobacter-Zahlen im Caecum zu verändern (HERES et al. 2003). Sehr erfolgsversprechend zeigte sich auch der Einsatz einer Kombination aus Ameisensäure und Kaliumsorbat. Konzentrationsabhängig konnte die Kolonisation mit Campylobacter jejuni nicht nur reduziert, sondern auch verhindert werden (SKANSENG et al. 2010). Um eine Kolonisationsrate von 50 % zu erreichen, musste, infolge eines Einsatzes einer Mischung aus den mittelkettigen Fettsäuren Capryl-, Caprin- und Laurinsäure im Futter, die Infektionsdosis 200fach höher bei den Gruppen mit Futteradditiv (log 4,8 KbE) im Vergleich zu den Kontrollgruppen (log 2,5 KbE) gewählt werden (VAN GERWE et al.
2010). In anderen Untersuchungen stellte sich Caprylsäure ebenfalls effektiv als Futteradditiv in der Minderung der Konzentration von Campylobacter jejuni beim Broiler dar (DE LOS SANTOS et al. 2008a; DE LOS SANTOS et al. 2008b; DE LOS SANTOS et al. 2009; HOVORKOVÁ u. SKŘIVANOVÁ 2015). Monocaprin, ein Monoglycerid der Caprinsäure, eingesetzt als Additiv zum Futter, erwies sich ebenfalls erfolgreich bei der Reduktion von Campylobacter in kloakalen Proben (HILMARSSON et al. 2006). Die zuvor nachgewiesene Wachstumshemmung von Campylobacter jejuni durch Capryl- und Caprinsäure in vitro (MOLATOVÁ et al. 2010) konnte in In-vivo-Untersuchungen an Broilern reproduziert werden (MOLATOVA et al. 2011). Zudem konnten die Autoren nachweisen, dass das Coating der Fettsäuren mit Pflanzenöl die Effektivität dieser Säuren gegenüber Campylobacter verbesserte. Neuste Untersuchungen zum Einfluss von 24 Futteradditiven auf Campylobacter von GUYARD-NICODÈME et al. (2015) und GRACIA et al. (2015) zeigten, dass kein Futteradditiv in der Lage war, eine Campylobacter-Infektion zu verhindern. Jedoch konnten acht der zwölf Futteradditive, eingesetzt durch GUYARD-NICODÈME et al. (2015), an Tag 14 die Zahl von Campylobacter erfolgreich bis zu 2 Log-Stufen im Caecum senken. Die kurzkettige Fettsäure Butyrat wies als einzige eine mittlere Reduktion von Campylobacter um 2 Log-Stufen bis zum Schlachtalter der Tiere (Tag 42) auf. Innerhalb der zwölf eingesetzten Futteradditive in den Untersuchungen von GRACIA et al. (2015) konnten lediglich die Monoglyceride der Capryl- und Caprinsäure bis Tag 42 die caecalen Campylobacter-Zahlen signifikant reduzieren.
Ableitung der Aufgabenstellung 2.6
Die häufigste Infektionsquelle für die humane Campylobacteriose stellt mit Campylobacter kontaminiertes Geflügelfleisch dar (HÄNEL et al. 2008; RKI 2016). Neben der Entwicklung von Maßnahmen, die eine Kontamination der Karkasse während des Schlachtprozesses verhindert, sind Maßnahmen auf der Ebene der Primärproduktion von besonderem Interesse. Eine Reduktion der intestinalen Campylobacter-Last der Broiler führt zu reduzierten Zahlen auf den Karkassen (ROSENQUIST et al. 2006) und senkt somit das Risiko einer Infektion des Menschen (ROMERO-BARRIOS et al. 2013; NAUTA et al.
2016).
In dem vorliegenden Dissertationsvorhaben werden die Einflussgrößen Genetik, Alter und Fütterung in der Hühnermast auf die Empfänglichkeit für eine experimentelle Infektion mit Campylobacter jejuni untersucht.
Im Rahmen der Haltung von Mastgeflügel finden unterschiedliche Haltungssysteme Anwendung, in der verschiedene Hühnergenetiken eingesetzt werden. Unterschiede in der Campylobacter-Prävalenz in Abhängigkeit vom Haltungssystem sind bereits bekannt (HEUER et al. 2001; NÄTHER et al. 2009). Diese Unterschiede wirken sich auch auf die Campylobacter-Prävalenz auf den Broilerkarkassen aus und erhöhen das Infektionsrisiko für den Menschen (ROSENQUIST et al. 2013). Es stellt sich nun die Frage, ob die unterschiedliche Art der Haltung allein Einfluss genug ist, oder ob die in den unterschiedlichen Haltungssystemen verwendeten Genetiken ebenfalls einen Einfluss nehmen. Eine mögliche Einflussnahme durch die Genetik auf die Empfänglichkeit für eine experimentelle Campylobacter-Infektion wurde durch die Verwendung von vier Hybridlinien diverser Nutzungsrichtungen untersucht. Bei identischer Haltung wurden neben einer Masthybride (Ross 308), eine langsam wachsende Masthybride (Hubbard JA 757), ein Zweinutzungshuhn (Lohmann Dual) und eine Legehybride (Lohmann Brown-Classic) miteinander verglichen. Die Legelinie wurde zusätzlich mit fortgeschrittenem Alter experimentell infiziert, sodass im gleichen Zuge im Rahmen der Dissertation die Auswirkung der Einflussgröße Alter bei Infektion exemplarisch untersucht und bewertet werden kann.
Der in vitro bereits bewiesene hemmende Effekt von Laurinsäure wurde durch den Zusatz von destillierten Palmkernfettsäuren zum Futter auf das Campylobacter-Wachstum in vivo geprüft. Destillierte Palmkernfettsäuren bestehen zu einem hohen Anteil (38,6 -48,5°%) ihres Fettsäuremusters aus Laurinsäure (RECK 1985; NANDI et al. 2005), fallen bei der physikalischen Raffination von Palmkernöl an und finden u.a. Anwendung in der Futtermittelherstellung. Für die Einordnung einer möglichen Einflussnahme der Laurinsäure, wurde eine weizenbasierte Ration gewählt, die durch den weiteren Einsatz von ganzem Weizen, Kokzidiostatika und NSP-spaltender Enzyme im Hinblick auf eine Reduktion der Campylobacter-Last im Hühnerdarm optimierend gestaltet wurde (COX et al. 2003; ENGBERG et al. 2004; MARTEL et al. 2004; MOLNÁR et al. 2015).
Gewonnene Erkenntnisse aus diesem Versuchsvorhaben über die drei zu untersuchenden Einflussgrößen
(1) Genetik (2) Alter (3) und Fütterung
auf die Empfänglichkeit für eine experimentelle Campylobacter-Infektion in der Hühnermast, können dazu beitragen, das Campylobacter-Vorkommen nicht nur in der Geflügelhaltung, sondern auch im erzeugten Lebensmittel Geflügelfleisch zu minimieren und infolgedessen das Infektionsrisiko für den Menschen senken.