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Zu den Effekten einer
Zearalenonbelastung bei präpubertären Schweinen auf Uterusgewicht und renale
Zearalenonausscheidung sowie protektiven Kapazitäten eines
Zeolithzusatzes
INAUGURAL - DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von
Birte Boyens
aus Hamburg
Hannover 2001
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. M. Coenen
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. M. Coenen
2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. M. Kietzmann
Tag der mündlichen Prüfung: 23. Mai 2001
Inhaltsverzeichnis
Kapitel Seite
1. Einleitung 11
2. Schrifttum 12
2.1 Feld- und Lagerpilze 12
2.2 Vorkommen von Fusarium spp. 12
2.2.1 Umweltfaktoren und Substrateigenschaften 12
2.2.2 Vorkommen 13
2.3 Mykotoxine von Fusarium spp. 14
2.3.1 Bildung von Mykotoxinen 14
2.3.2 Umweltfaktoren und Substrateigenschaften 15
2.3.3 Einteilung und Eigenschaften von Fusarientoxinen 16
2.4 Zearalenon 17
2.4.1 Eigenschaften 17
2.4.2 Kontamination von Futtermitteln mit Zearalenon 18
2.4.3 Wirkung auf den Organismus 19
2.4.3.1 Einflußfaktoren 19
2.4.3.2 Symptome 23
2.4.3.3 Metabolismus 26
2.4.3.4 Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Mykotoxinen und Carry over 30
2.5 Diagnostik von Intoxikationen 33
2.6 Prophylaxe 34
INHALTSVERZEICHNIS
2.6.2 Maßnahmen vor der Fütterung 36
2.6.3 Maßnahmen während der Fütterung 37
2.7 Zeolithe 38
2.7.1 Eigenschaften 38
2.7.2 Auswirkungen auf den Organismus 40
3. Material und Methoden 42
3.1 Versuchsziel 42
3.2 Versuchsabschnitt A (Untersuchung der renalen Exkretion) 42
3.2.1 Versuchsaufbau 42
3.2.1.1 Versuchstiere 42
3.2.1.2 Versuchsfutter 42
3.2.1.3 Versuchsausführung 43
3.2.1.3.1 Versuchsablauf 45
3.2.1.3.2 Versuchsproben 47
3.3 Versuchsabschnitt B (Untersuchung der Uterusentwicklung) 48
3.3.1 Versuchsaufbau 48
3.3.1.1 Versuchstiere 48
3.3.1.2 Versuchsfutter 48
3.3.1.3 Versuchsausführung 49
3.3.1.3.1 Versuchsgruppen 51
3.3.1.3.2 Probenentnahme 52
3.4 Angewandte Untersuchungsmethoden 53
3.4.1 Zearalenonbestimmung im Futtermittel/Zwieback 53
3.4.1.1 Vorbereitung des Probenmaterials 53
3.4.1.2 Zearalenonnachweismethode 54
3.4.1.3 Zearalenonnachweis im Zwieback 56
3.4.2 α-Zearalenol- und Zearalenonbestimmung im Harn 56
3.4.2.1 Probenaufarbeitung 57 3.4.2.2 α-Zearalenol- und Zearalenonnachweis 58
3.4.2.2.1 HPLC-Anlage 58
3.4.2.2.2 Kalibrierung und Wiederfindungsrate 59
3.4.3 Creatininbestimmung im Harn 62
3.4.4 Trockensubstanzbestimmung 63
3.5 Statistische Auswertung 63
4. Ergebnisse 64
4.1 Futterakzeptanz, Futteraufnahme und Gesundheitszustand der Tiere 64 4.2 Versuchsabschnitt A (Untersuchung der renalen Exkretion) 65
4.2.1 Harnvolumen 65
4.2.2 Renale Exkretion von Zearalenon und α-Zearalenol 66 4.2.3 Renale Exkretion von Zearalenon und α-Zearalenol nach Gabe von 1 %
Zeolith 67
4.2.4 Renale Exkretion von Zearalenon und α-Zearalenol nach Gabe von 5 %
Zeolith 69
4.2.5 Renales Exkretionsverhältnis von Creatinin und Zearalenon 71 4.2.6 Renales Exkretionsverhältnis von Creatinin und=α-Zearalenol 72 4.3 Versuchsabschnitt B (Untersuchung der Uterusentwicklung) 73
4.3.1 Futterverwertung und Zuwachsraten 73
4.3.2 Uterusparameter 74
4.3.2.1 Uterusgewicht der unkastrierten Kontrolltiere 74 4.3.2.2 Uterusgewicht kastrierter Tiere bei Zearalenonbelastung 76
INHALTSVERZEICHNIS
5. Diskussion 79
5.1 Kritik der Methoden 79
5.1.1 Versuchsaufbau 79
5.1.2 Probenmaterial 81
5.1.3 Analysenmethoden 83
5.2 Ergebnisse 84
5.2.1 Gesundheitsstatus, Futterverwertung und Zuwachsraten 84
5.2.2 Hyperöstrogenismussymptome 85
5.2.3 Veränderungen am Uterus 88
5.2.4 Nachweis von Zearalenon und α-Zearalenol im Harn 92
5.3 Schlußfolgerungen 99
6. Zusammenfassung 101
7. Summary 104
8. Literaturverzeichnis 107
9. Anhang 126
9.1 Tabellen 126
9.2 Abbildungsverzeichnis 143
9.3 Tabellenverzeichnis 144
Abkürzungsverzeichnis
Es werden die offiziellen Abkürzungen für Einheiten sowie chemische Reinheitsgrade verwendet und darüber hinaus die nachstehend aufgeführten:
α-ZOL α-Zearalenol
CCM Corn Cob Mix
Crea Creatinin DON Deoxynivalenol ELISA Enzymimmunoassay
HPLC High performance liquid chromatography
KF Kraftfutter
KM Körpermasse
MF Mischfutter
MW Mittelwert
NG Nachweisgrenze
OTA Orchratoxin A SD Standardabweichung
T-2 T-2 Toxin
TS Trockensubstanz
uS ursprüngliche Substanz WFR Wiederfindungsrate
ZEO Zeolith
ZON Zearalenon
1. Einleitung
Die Kontamination von Futtermitteln mit Mykotoxinen ist ein ernstzunehmendes Problem der landwirtschaftlichen Produktion. Mykotoxinhaltige Futtermittel können die Gesundheit und Leistungsfähigkeit von Nutztieren gefährden. Auch der Mensch kann durch Aufnahme von mykotoxinbelasteten Nahrungsmitteln tierischer und pflanzlicher Herkunft gesundheitlich beeinträchtigt werden.
Zearalenon ist weltweit eines der am häufigsten in Futtermitteln nachweisbaren Fusarientoxine. Insbesondere in Jahren mit ungünstigen klimatischen Bedingungen für die Getreideproduktion, ist mit einer starken Kontamination zu rechnen.
So konnte 1998 in Abhängigkeit von der Ernteregion Zearalenon in bis zu 74 % der in Deutschland untersuchten Weizenproben und in bis zu 95 % der getesteten Maisproben nachgewiesen werden. Aber auch Gerste, Hafer und andere Futtermitteln sind mit Zearalenon kontaminiert (JANZ 1999, Oldenburg et al. 2000).
Obwohl es keine Steroidstruktur besitzt, ist Zearalenon durch seine dosisabhängige östrogene Wirkung charakterisiert. Dabei konkurriert das Toxin mit körpereigenem Östrogen um die Rezeptorbindungsstellen. Rötung und Schwellung der Vulva, geringgradige Anschwellung des Gesäuges, Vergrößerung des Uterus sowie pathologische Funktionsgebilde auf den Ovarien werden im Zusammenhang mit der Verfütterung von Zearalenon-haltigen Futtermitteln beobachtet. Chronische Intoxikationen können so zu erheblichen Fruchtbarkeitsstörungen führen (BAUER et al. 1987 b, LUSKY et al. 1997).
Insbesondere präpubertäre weibliche Zuchtschweine reagieren empfindlich auf Zearalenon (DROCHNER 1998, DÄNICKE et al. 2000).
Da eine effektive Bekämpfung von Fusarien auf dem Feld und alle bisherigen Versuche der Detoxifikation nicht zum erwünschten Ergebnis führten, muß nach anderen Maßnahmen zur Reduktion der Mykotoxinbelastung gesucht werden.
Ziel der Untersuchungen war es, die Effizienz von Zeolith als Mykotoxinbinder anhand der renalen Ausscheidung von Zearalenon und seiner Metabolite sowie Veränderungen des Uterus zu überprüfen.
SCHRIFTTUM
2. Schrifttum
2.1 Feld- und Lagerpilze
Mykotoxine sind giftige Stoffwechselprodukte einfacher Pilze. Man unterscheidet Feldpilze, deren Hauptvertreter die Gattungen Fusarium, Alternaria, Cladosporium sowie Helminthosporium sind (LACEY u. MAGAN 1991), und Lagerpilze, wie z. B. die Gattungen Penicillium und Aspergillus.
Bei Feldpilzen steht der Befall der Pflanzen vor der Ernte im Vordergrund und die giftigen Metaboliten werden bereits auf dem Feld gebildet. Die meisten Fusarienarten zeigen bei einer Substratfeuchte von 22-23 % ein optimales Wachstum (LACEY u. MAGAN 1991).
Lagerpilze vermehren sich dagegen vorrangig nach der Ernte, wenn der Wassergehalt des Getreides sinkt. Ihre Entwicklung kann bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 14-15 %, teilweise bis zu 13 %, beobachtet werden. Die Bildung der toxischen Stoffwechselprodukte beginnt während der Lagerung des Erntegutes (GEDEK 1980; REIß 1998).
2.2 Vorkommen von Fusarium spp.
2.2.1 Umweltfaktoren und Substrateigenschaften
Sowohl das Mycelwachstum als auch die Sporulation und die Bildung von Mykotoxinen sind von Umweltbedingungen, wie Temperatur, relativer Luftfeuchte, einwirkende Lichtmenge, Zusammensetzung der Atmosphäre und den Substrateigenschaften abhängig (BÖHM 1989;
REIß 1998).
Das Temperaturoptimum der am häufigsten vorkommenden Fusarienarten liegt in einem Bereich von 20-24 °C, wobei einige Arten 25-30 °C bevorzugen (PALTI 1978; BÖHM 1989).
Generell ist die Entwicklung von Fusarien innerhalb eines weiten Temperaturbereiches möglich, der selbst Minusgrade einschließt (GEDEK 1985 b).
Fusarien zeigen bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 88-91 % ausgeprägte Wachstumsraten (PALTI 1978; DROCHNER 1989).
Für ein optimales Wachstum benötigen die meisten Fusarienarten eine Substratfeuchte von 22-23 % (LACEY u. MAGAN 1991). Der bevorzugte pH-Wert liegt zwischen 5,5 und 6,5 (PALTI 1978). Aber auch im sauren Milieu, wie z. B. in Silagen ist ein Wachstum möglich.
Der tolerierte pH-Bereich liegt zwischen 1,5 und 8,5 (LEIBETSEDER 1981) bzw. reicht laut REIß (1998) sogar bis 10,5.
2.2.2 Vorkommen
Fusarien sind weltweit verbreitet und können in allen Regionen sowie jeder Bodenart vorkommen. Auch wenn die Bedingungen stark von ihren Temperatur- und Feuchtigkeitsoptima abweichen, sind sie in der Lage zu überleben, so daß sie selbst in extrem heißen und trocknen Regionen gefunden werden (PALTI 1978).
West- und mitteleuropäische Klimabedingungen, wie das gemäßigte Klima der BRD, weisen besonders gute Entwicklungsmöglichkeiten für Fusarien auf (LEIBETSEDER 1982, DROCHNER 1989).
In Nord- und Mitteleuropa dominieren F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum und F.
nivale (CHELKOWSKI 1989).
Fusarien sind hauptsächlich in den oberen Erdschichten des Ackerlandes anzutreffen und dort maßgeblich am Abbau zellulosehaltiger Pflanzenreste beteiligt (PALTI 1978; ROTH et al.
1990).
Auch unter ungünstigen Bedingungen, wie z. B. in Abwesenheit einer Wirtspflanze können Fusarienarten jahrelang in z. T. beachtlicher Tiefe (40-80 cm) im Boden überleben, da sie sowohl zu parasitärer als auch saprophytischer Lebensweise fähig sind (PALTI 1978, LEIBETSEDER 1982).
Eine Verbreitung der Fusariensporen erfolgt über unbelebte Vektoren, wie Wasser und Luft (DIEHL 1984; OBST 1988; REIß 1998), aber auch belebte Vektoren spielen eine Rolle.
Während warmblütige Tiere die Konidien mit der Nahrung aufnehmen und durch den
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aufgebracht werden (GEDEK 1985 b), transportieren Insekten nicht nur die Sporen, sondern fördern durch fraßbedingte Verletzungen zusätzlich die Infektion der so geschwächten Pflanzen (DIEHL 1984; DIEHL u. FEHRMANN 1987; REIß 1998).
Infektionsbegünstigend wirken neben Beschädigungen der Pflanze durch Insekten, wie z. B.
Blattläuse, auch Vogelfraß und mechanische Verletzungen (u.a. Knickstellen). Auch der Befall mit anderen phytopathogenen Pilzen und klimatische Einflüsse, wie Frost mit anschließenden Schönwetterperioden stellen prädisponierende Faktoren dar (DIEHL 1984, THALMANN et al. 1985; DIEHL u. FEHRMANN 1987).
Der Zeitpunkt des Befalls hängt u. a. vom Infektionsdruck (HÄNI 1980), dem Entwicklungsstadium der Wirtspflanzen (DIEHL u. FEHRMANN 1987) und der Fusarienart ab. Wobei F. graminearum und F. culmorum während der Blüte und des Reifens in das Korn eindringen und F. avenaceum sowie F. poae ausschließlich zu einem späteren Zeitpunkt die Pflanze befallen (RINTELEN 1995).
Man unterscheidet eine Primärinfektion, die während der Keimphase stattfindet und verursacht wird durch Fusariensporen, die sich bereits bei der Aussaat auf dem Saatgut befinden oder im Boden überwintert haben, sowie Sekundärinfektionen, die von befallenen Pflanzenteilen oder Boden ausgehen (DROCHNER 1989).
2.3 Mykotoxine von Fusarium spp.
2.3.1 Bildung von Mykotoxinen
Zahlreiche Fusarienarten bilden im Verlauf des Sekundärstoffwechsels Mykotoxine. Dies geschieht in der Regel, wenn die Umweltbedingungen für den Pilz suboptimal sind. Statt der üblichen Endprodukte, wie Kohlendioxid und Wasser kommt es zur Anhäufung von Zwischenprodukten, wie z. B. Acetat. Daraus entstehen sekundäre Produkte, die als Mykotoxine bezeichnet werden und für den Pilz scheinbar eine untergeordnete Rolle spielen (GEDEK 1985 b). Für Mensch, Tier und Pflanze sind diese Stoffwechselprodukte jedoch giftig und beeinträchtigen die Gesundheit und Leistungsfähigkeit (LEIBETSEDER 1981;
BAUER 1982).
Nach ihrer Bildung werden die Toxine im Pilz gespeichert oder treten in die Pflanze bzw. das Nährsubstrat über. In den Sporen können dagegen meist nur Spuren der Toxine nachgewiesen werden (LEIBETSEDER 1981).
Die Produktionsrate von Toxin und neuer Zellmasse verhalten sich proportional, aber es liegt kein direkter Zusammenhang zwischen Mycelwachstum und Toxinbildung vor, so daß eine starke Ausbreitung des Schimmelpilzes nicht automatisch eine hohe Mykotoxinausschüttung bedeutet (REIß 1998).
2.3.2 Umweltfaktoren und Substrateigenschaften
Da Mykotoxine von lebenden Pilzen gebildet werden, haben die Faktoren, die einen Einfluß auf das Mycelwachstum ausüben auch eine Auswirkung auf die Toxinbiosynthese. Neben klimatischen Bedingungen, Fruchtwechsel und angebauter Getreidesorte stellt auch der Einsatz von Insektiziden und Fungiziden eine Beeinflussung dar und kann unter Umständen die Toxinproduktion stimulieren (DRAUGHON u. AYRES 1981; GAREIS et al. 1984).
Eine erhöhte Toxinbildung tritt insbesondere auf, wenn eine kühle, feuchte Witterung in der Vegetationsperiode vorliegt (THALMANN 1986). So kommt es bei einigen Maissorten durch starke Niederschläge und frühe Herbstfröste zur verspäteten Reife, so daß Toxikosen begünstigt werden (PALYUSIK 1981).
Die Mykotoxinproduktion findet im Gegensatz zum Pilzwachstum hauptsächlich bei sehr niedrigen Temperaturen statt, ist aber generell in einem weiten Temperaturbereich möglich (THALMANN 1989). So erreicht die Bildung von Zearalenon bei 12-14 °C ihr Maximum (LEIBETSEDER 1981; REIß 1998)
Die Substratfeuchte hat zwar vorrangig einen Einfluß auf das Pilzwachstum, aber auch die Bildung von Mykotoxinen wird direkt beeinflußt. So ist im Vergleich zum Pilzwachstum ein höherer Feuchtigkeitsgrad für die Toxinbiosynthese erforderlich. Dabei liegt die nötige Mindestfeuchte für die Zearalenonproduktion um so höher, je tiefer die vorherrschenden Temperaturen sind (ENDERS 1984; REIß 1998). So ist bei 7 °C eine Kornfeuchte von 25 %
SCHRIFTTUM
Während das Wachstum der Fusarien in einem weiten pH-Bereich möglich ist, findet die Toxinbildung in relativ engen Grenzen statt (BÖHM 1989; THALMANN 1989).
2.3.3 Einteilung und Eigenschaften von Fusarientoxinen
Aufgrund ihrer Niedermolekularität sind Mykotoxine in der Regel gegenüber Umwelteinflüssen weitgehend unempfindlich, was jedoch auch eine Detoxifizierung deutlich erschwert (LEIBETSEDER 1981; BAUER 1982).
Bei Mykotoxinen handelt es sich um zyklische organische Verbindungen mit einer geringen Anzahl von C-, H- und O-Atomen. Fusarientoxine werden in fünf Gruppen eingeteilt, da sie sich chemisch und in ihrer Wirkung stark unterscheiden (ROTH et al. 1990):
1. Resorcylsäurelaktone 2. 12,13-Epoxytrichothecene 3. Malformin
4. Fusarin C 5. Fumonisine
Eine praktische Bedeutung haben die Resorcylsäurelaktone, zu denen das insbesondere bei Schweinen Hyperöstrogenismus und Fruchtbarkeitsstörungen verursachende Zearalenon und seine Derivate gehören. Auch die 12,13-Epoxytrichothecene, kurz als Trichothecene bezeichnet, sind praktisch relevant. Zu dieser Gruppe gehören u.a. T-2 Toxin und Deoxynivalenol (Synonym: DON oder Vomitoxin), die zu Futterverweigerung, Erbrechen und reduzierten Gewichtszunahmen führen (GEDEK 1980; BAUER 1982; LEIBETSEDER 1982; BAUER u. BINDER 1993).
Eine gleichzeitige Bildung von Zearalenon und Trichothecenen kann bei einigen Fusarienarten beobachtet werden (BAUER 1982), ist jedoch laut LEPOM et al. (1990) eher selten.
2.4 Zearalenon
2.4.1 Eigenschaften
Zearalenon ist eines der wichtigsten Mykotoxine in Europa. Es gehört zu den am weitesten verbreiteten Fusarientoxinen und kann auf fast allen Getreidearten in Europa, Afrika, Asien, und Nordamerika nachgewiesen werden, tritt jedoch insbesondere in kühlgemäßigten Regionen auf (REIß 1998).
Die Fähigkeit zur Synthese von Zearalenon und seinen Derivaten konnte nur für die Gattung Fusarium nachgewiesen werden (LEPOM et al. 1990). Insbesondere die Arten F. graminearum und F. culmorum sind für die Zearalenonbildung verantwortlich (RANFFT et al. 1990), aber auch F. acuminatum, F. avenaceum, F. moniliforme, F. oxysporum und F.
sambucinum sind zur Produktion fähig (GEDEK 1985 a).
Seinen Namen erhielt das Toxin von der lateinischen Bezeichnung des Mais (Zea mays), da es weltweit hauptsächlich auf diesem gebildet wird (GEDEK 1985 a).
In der Vergangenheit waren auch die Synonyme FES (Fermentation Estrogenic Substance) und F-2 Toxin gebräuchlich.
Die chemische Bezeichnung lautet 6-(10-Hydroxy-6-oxo-trans-1-undecenyl)-β=- resorcylsäurelakton (SCHWADORF 1995).
Zearalenon ist eine weiße, kristalline Substanz mit der Summenformel C18H22O5, deren Schmelzpunkt bei 164-165 °C liegt (YOSHIZAWA 1983). Die Strukturformel kann aus Abb.1 entnommen werden.
Die Löslichkeit von Zearalenon in Wasser beträgt nur 20 ng/ml, d. h. das Toxin ist in Wasser nahezu unlöslich. In Aceton, Acetonitril, Alkoholen, Chloroform, Ether und wäßrigen Alkalien liegt dagegen eine gute Löslichkeit vor.
Zearalenon erweist sich gegenüber Hitze als sehr beständig (MÜLLER 1982; ENDERS 1984) und zeichnet sich durch eine gute UV-Absorption aus (TRIEBL 1991). In Ethanol hat das
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UV-Spektrum drei Absorptionsmaxima, bei 236 nm, 274 nm und 316 nm (YOSHIZAWA 1983; SCHWADORF 1995).
Abbildung 1: Chemische Strukturformel von Zearalenon
2.4.2 Kontamination von Futtermitteln mit Zearalenon
Aufgrund des geringen Anteils an stickstoffhaltigen Verbindungen und des hohen Kohlenhydratgehaltes ist Getreide ein ideales Substrat zur Bildung von Mykotoxinen.
Insbesondere in Weizen, Hafer, Gerste und Mais können Zearalenon und Trichothecene nachgewiesen werden (THALMANN 1990; OLDENBURG et al.2000).
Laut MERONUCK und CONCIBIDO (1996) muß v.a. der Mais als Zearalenon belastet angesehen werden, während Weizen, Gerste und Hafer meist nur geringe Mengen aufweisen.
Um einen Überblick des Kontaminationsgrades von Futtermitteln mit Mykotoxinen zu erhalten, werden weltweit immer wieder flächendeckende Untersuchungen durchgeführt.
Eine Zusammenfassung der Ergebnisse geben die nach JANZ (1999) und OLDENBURG et al. (2000) modifizierten Tabelle (s. Tabelle 1 sowie Tabelle I a und I b im Anhang) wieder.
Danach ist das Vorkommen von Fusarientoxinen großen lokalen Schwankungen unterlegen und vom Erntejahr abhängig. Auffällig ist auch, daß das Risiko einer Zearalenonkontamination beim Mais am höchsten ist (JANZ 1999).
So sind insbesondere Mais und Weizen mit Zearalenongehalten von bis zu 26 mg pro kg Mais (Kolben/Körner) bzw. 8 mg pro kg Weizen belastet (OLDENBURG et al. 2000).
Tabelle 1: Übersicht zum Vorkommen von Zearalenon, T-2 Toxin und DON in Futtermitteln modifiziert nach JANZ (1999).
Futtermittel Probenanzahl Toxin Positive Proben (%)
Gehalte
(µg/kg) Referenz
DON 49 - 85 52 - 302
ZEA 20 - 37 8 - 25
Hafer
(BRD) 51-56
T-2 27 - 61 20 - 244
MÜLLER et al. (1998)
DON 68 - 95 1,7 - 152
ZEA 11 - 80 3 - 209
Weizen
(BRD) 45-84
T-2 0 - 41 630
MÜLLER et al. (1997 a)
DON 20 62
Getreide-FM
(NL) 95
ZEA 31 4-64
VELDMAN et al. (1992) Getreide und
MF (BRD) 91 ZEA 42 <15 - >100 RANFFT
et al. (1990) Getreide-FM
(BRD) 3745 ZEA 30,2 COENEN
et al. (1997)
DON 100
Maiskleber
(UK) 40
ZEA 20
DON 89
Maisprodukte
(UK) 27
ZEA 100 <5000
SCUDAMORE et al. (1998)
2.4.3 Wirkung auf den Organismus
Mykotoxine werden in der Regel in unveränderter Form mit den Nahrung aufgenommen.
Weder technologische Verfahren der Lebens- und Futtermittelaufbereitung, noch Konservierungsmaßnahmen sind in der Lage die Toxine unschädlich zu machen oder zu eliminieren.
2.4.3.1 Einflußfaktoren
Unterschiedliche Fusarientoxine haben verschiedene Zielorgane, wie Nervensystem, blutbildende Organe, Haut, Verdauungs- und Genitaltrakt (LEIBETSEDER 1981).
Zearalenon und seine Derivate besitzen keine besonders hohe akute Toxizität. Es handelt sich vielmehr um nichtsteroidale Makrolide, die aufgrund ihrer dem Östrogen ähnlichen räumlichen Struktur eine kompetitive Bindung mit Östrogenrezeptoren eingehen können
SCHRIFTTUM
Die Rezeptoren für Östrogene befinden sich in den Erfolgsorganen dieser Hormongruppe, also im Uterus, in der Vagina, in der Milchdrüse und in der Leber (OETTEL 1996), wobei die Rezeptoren der Zellen der Uterusschleimhaut und -muskulatur, der Milchdrüse, der Vagina sowie des Hypothalamus und der Adenohypophyse bevorzugt Östrogene binden (KOLB 1989).
Steroidhormonrezeptoren sind spezifische Proteine, die nicht membrangebunden, sondern in löslicher Form im Cytosol vorliegen und das Hormon sehr fest binden. Der so gebildete Hormon-Rezeptor-Komplex wird in den Zellkern eingeschleust und bindet hier an die DNA.
Im Zellkern wird so die Synthese von ribosomaler RNA und von Boten-RNA gefördert und damit die Bildung bestimmter Proteine (KARLSON 1979, KOLB 1989, VON ENGELHARDT u. BREVES 2000).
Abbildung 2 gibt die schematische Darstellung des Wirkungsmechanismus von Zearalenon bzw. Östrogen wieder.
Die biologische Aktivität, d. h. die Wirkungsdauer eines Steroidhormons bleibt nur solange erhalten, wie der Hormon-Rezeptor-Komplex am Chromatin bindet. Da die sogenannten hormone reponse elements an der DNA reichlich zur Verfügung stehen und unter physiologischen Bedingungen nur zum geringen Teil besetzt werden, ist bei Steroidhormonen stets die Dauer der Einwirkung bedeutender als die Dosis des Hormons (VON ENGELHARDT u. BREVES 2000).
Abbildung 2: Schematische Darstellung des Wirkungsmechanismus von Zearalenon modifiziert nach OLDENBURG et al. (2000)
KIANG et al. (1978) beschreiben, daß Zearalenon und 17-β-Estradiol um die Cytosolrezeptoren der Uteruszellen konkurrieren, dabei ist die Bindungsaffinität des Mykotoxins zum Rezeptor 10-fach niedriger. KUIPER-GOODMAN et al. (1987) konnten eine etwa 20-fach geringere Affinität zur Rezeptorbindung von Zearalenon im Vergleich zu 17-β-Estradiol nachweisen.
Zearalenon scheint eine längere biologische Halbwertszeit zu haben (KIANG et al. 1978, BIEHL et al. 1993).
Unter den Einfluß von Östrogen kommt es in der Proliferationsphase zu einer verstärkten Zellteilung in der Uterusschleimhaut. Die Durchblutung der Uterusmuskulatur wird gesteigert und die Muskelfasern nehmen an Umfang zu (KOLB 1989).
SCHRIFTTUM
Die Effekte auf den Uterus, wie z. B. ein Anstieg des Gewichtes sind beim Zearalenon etwa 2000-fach geringer als bei einer entsprechenden Estradiolmenge (KIANG et al. 1978).
Auch die unterschiedliche Empfindlichkeit der einzelnen Tierarten (Tabelle 2) spielt eine wichtige Rolle in bezug auf die Wirksamkeit und die Folgen von Mykotoxinen.
Bei der Beurteilung der wirksamen Toxinkonzentration im Futter sind für eine Tierart Faktoren, wie z. B. Lebendmasse, Entwicklungsstadium, Nutzungsrichtung, Stressoren, Genetik des Tiermaterials und Dauer der Exposition zu berücksichtigen (DÄNICKE et al.
2000).
Tabelle 2: Empfindlichkeit landwirtschaftlicher Nutztiere gegenüber Fusarientoxinen modifiziert nach DÄNICKE et al. 2000
Mykotoxin Tierart
Deoxynivalenol Zearalenon
Schwein
präpubertäre weibliche
Zuchtschweine +++ +++
Zuchtsauen +++ ++
Mastschweine +++ ++
Huhn
(Lege-/Masthühner) + +
Rind
präruminierend +++ ++
weibliches
Aufzuchtrind/Milchkuh + ++
Mastrind + +
Empfindlichkeit: + = gering, ++ = mäßig, +++ = stark; bezogen auf vergleichbare Toxinkonzentrationen im Futter
Die empfindlichste Tierart für eine Zearalenonintoxikation ist laut DROCHNER (1990) das Schwein. Wobei präpubertäre weibliche Zuchtschweine gegenüber Zearalenon sensibler
reagieren als Zuchtsauen und Mastschweine, die einer vergleichbarer Toxinmenge ausgesetzt sind (DÄNICKE et al. 2000).
Auch beim Geflügel, bei Rindern und bei Pferden können Fruchtbarkeitsstörungen nach Aufnahme von Zearalenon beobachtet werden (BAUER u. GEDEK 1980, BAUER 1982, LEIBETSEDER 1982, COULOMBE 1993).
NOGOWSKI (1996) stellt fest, daß oral verabreichtes Zearalenon einen geringeren Effekt auf den Uterus ausübt, als eine identische Menge subkutan injiziertes Toxin.
Insgesamt sind die Effekte einer Zearalenonintoxikation beim Schwein abhängig von der Konzentration des Toxins im Futter und der Dauer der Aufnahme. Aber auch das Alter des Tieres und der Spiegel natürlicher Östrogene im Blut als Konkurrenz um die Rezeptoren sind entscheidend für die zearalenonbedingten Auswirkungen (DROCHNER 1998).
2.4.3.2 Symptome
Aufgrund der direkten Interaktion mit den Rezeptoren zeigen Zearalenon und seine Metabolite eine deutliche östrogene Wirkung, als deren Folge es zu einem Hyperöstrogenismus kommt. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom sogenannten Östrogen– oder Zearalenon-Syndrom. Wegen der anfänglichen Benennung des Zearalenons als F 2-Toxin wird das Syndrom gelegentlich auch als F 2-Toxicosis bezeichnet.
Charakteristisch sind Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und Störungen innerhalb der hormonellen Regelkreise (BAUER u. GEDEK 1978, BAUER 1982).
Einen Überblick der auftretenden Symptome nach Zearalenonintoxikation gibt Tabelle 3 wieder.
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Tabelle 3: Symptomatik von Zearalenonintoxikationen
Tierart Symptomatik Referenz
Sau:
♦ Vulva- und Gesäugeschwellung
♦ Prolaps von Vagina und Rektum
♦ Gewichts- und Größenzunahme der Gebärmutter
♦ Abnorme Zyklen, Pseudobrunst, zystische Entartung der Eierstöcke
♦ Geringe Wurfzahlen, lebensschwache Ferkel, erhöhte Zahl von Ferkel mit Grätschstellung
GEDEK (1984) COULUMBE (1993) DROCHNER (1998)
Eber:
♦ Ödematisierung des Präputiums und der Zitzen
♦ Atrophie des Hodens
KRÜGER (1989) COULUMBE (1993) Schwein
Mastschwein/Absatzferkel:
♦ Verminderte Futteraufnahme
♦ Wachstumsdepression
HOPPENBROCK (1999) WEIß (1999)
Geflügel
♦ Abnahme der Legeleistung
♦ Anschwellung des Afters
♦ Zunahme des Kammgewichtes
♦ Verminderung von Libido, Spermiogenese und Fertilität
BAUER (1982) GEDEK (1984) COULUMBE (1993)
Rind ♦ Fruchtbarkeitsstörungen
♦ Vulva- und Euterhypertrophie
♦ zystische Entartung der Eierstöcke
SCHUH (1989) DROCHNER (1990) COULUMBE (1993)
Die Symptome, deren Intensität von der aufgenommen Toxinmenge abhängig ist, treten in der Regel fünf bis sieben Tage nach Aufnahme des toxinhaltigen Futters auf (BAUER 1982, BAUER u. GEDEK 1978).
BAUER et al. (1987 b) beobachten nach Gabe von 0,05 mg Zearalenon pro kg Futter (2 µg/kg KM) an präpubertierende Läuferschweine während der gesamten Versuchsperiode von 21 Tagen keine Anzeichen eines Hyperöstrogenismus, jedoch eine vermehrte Bildung von Tertiärfollikeln. Die Aufnahme von 0,25 mg des Toxins pro kg Futter (10 µg/kg KM) bewirkt jedoch nach 5-7 Tagen deutliche Veränderungen des Genitaltraktes, wie Rötung und Schwellung der Vulva sowie geringgradige Schwellung der Milchleiste. Die Ovarien zeigen zahlreiche Tertiärfollikel und teilweise Follikelzysten. Fünf Tage nach dem Absetzen des
toxinhaltigen Futters können keine Symptome mehr festgestellt werden (BAUER u. GEDEK 1987 b).
LUSKY et al. (1997) beobachten dagegen nach Aufnahme einer Zearalenonmenge von 250 µg/kg Futter keine Zitzen- und Vulvaschwellung sowie zahlreiche atretische Follikel, relativ kleine Tertiärfollikel und das Fehlen von Corpora lutea. Aufgrund der Befunde an den Eierstöcken sind laut LUSKY et al. Fruchtbarkeitstörungen möglich.
RANFFT et al. (1990) ermittelten, daß weibliche Läuferschweine bereits bei einem Gehalt von 50 µg Zearalenon pro kg Futter Veränderungen der Ovarien zeigen.
MIROCHA et al. (1966) injizieren Ratten eine Woche lang jeden zweiten Tag 20 µg Zearalenon intramuskulär und erzielen so einen Anstieg des Uterusgewichtes.
Eine Erhöhung des Gebärmuttergewichtes kann auch NOGOWSKI (1996) bei ovarektomierten Ratten feststellen, denen 200 µg des Toxins 14 Tage subkutan bzw. oral verabreicht werden. Dabei fällt der Effekt der subkutan behandelten Tiere höher aus.
FARNWORTH u. TRENDHOLM (1983) beobachten ein bis zu viermal höheres Gewicht des gesamten Reproduktionstraktes (Vagina, Cervix und Uterus) von Schweinen nach Zearalenongabe.
Die Untersuchungen von LUSKY et al. (1997) zeigen dagegen wenig ausgeprägte Veränderungen am Uterus, ein Einfluß auf die Organmasse ist nicht vorhanden.
Laut DÄNICKE et al. (2000) kann sich eine Mykotoxinbelastung von Nutztieren zunächst auf den Immunstatus auswirken, bevor Leistungsminderungen oder klinische Symptome festgestellt werden.
LUSKY et al. (1997) konnten anhand der Bestimmung von Antikörpern keine immundepressiven Auswirkungen feststellen, jedoch deuten die Ergebnisse von Lipopolysaccharid-Tests und Untersuchungen der Phagozytoseaktivität auf eine verminderte Abwehrleistung hin.
SCHRIFTTUM
2.4.3.3 Metabolismus
Verschiedene Studien haben gezeigt, daß die Metabolisierung von Zearalenon vorrangig auf zwei Wegen erfolgt. Zum Einen findet eine Konjugation an Glucuronsäure oder Sulfate statt und zum Anderen wird das Toxin zu α- oder β- Zearalenol reduziert (KIESSLING u.
PETTERSSON 1978, MIROCHA et al. 1981, UENO u. KOBAYASHI 1983).
Eine schematische Darstellung der Metabolisierung von Zearalenon gibt Abb. 3 wieder.
Dabei sind große tierartspezifische Unterschiede bei der Metabolisierung des Mykotoxins festzustellen (MIROCHA et al. 1981, OLSEN 1989).
Beim Schwein sind die hauptsächlich vorkommenden Metabolite an Glucuronsäure konjugiertes Zearalenon und α-Zearalenol (MIROCHA et al. 1981, FARNWORTH u.
TRENDHOLM 1983, OLSEN et al. 1985).
Dünndarm
Niere
Reduktion in α -Zearalenol Glucuronidierung
Enterohepatischer Kreislauf
Ausscheidung mit dem Kot Ausscheidung mit dem Harn Leber
Galle Reduktion in α -Zearalenol Glucuronidierung
Zearalenon
Abbildung 3: Schematische Darstellung des Metabolismus von Zearalenon beim Schwein
Im Gegensatz zum Rind konnten bei Schweinen Sulfat-Konjugate und β-Zearalenol nicht nachgewiesen werden (MIROCHA et al. 1981, BIEHL et al. 1993).
Bei in vitro Versuchen wurde jedoch auch bei Schweinen eine Reduktion zu β-Zearalenol beobachtet (UENO u. KOBAYASHI 1983, OLSEN 1989) allerdings konnten keine konjugierten Metabolite festgestellt werden.
Diese unterschiedlichen Ergebnisse sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß in vitro Untersuchungen nicht die vollständige in vivo Situation wiedergeben. So könnten extrahepatische Metabolisierungsvorgänge für die verschieden Resultate verantwortlich sein.
Nach BIEHL et al. (1993) erfolgen Reduktions- und Glucuronidierungsreaktionen bei Schweinen sowohl in der Darmschleimhaut als auch in der Leber. Dabei ist die Reduktaseaktivität der Darmschleimhaut zwar wesentlich geringer als die der Leber, aber aufgrund der großen Darmfläche nicht zu unterschätzen (OLSEN 1989).
Eine Beteiligung der Mikroorganismen des Verdauungstraktes am Zearalenon Metabolismus bei Schweinen konnte anhand von Versuchen mit Chymus durch KOLLARCIK et al. (1994) ermittelt werden, wobei ausschließlich durch Mikroben der hinteren Darmabschnitte (Blind-, Dick- und Enddarm) Umwandlungsvorgänge zu α-Zearalenol sowie einen unbekannten Zearalenonmetabolit festgestellt worden sind.
Nach SANDOR und VANYI (1990) gelangt der größte Teil des in der Leber glucuronidierten und zu α-Zearalenol reduzierten Zearalenons mit der Gallenflüssigkeit in den Darm zurück und wird über die Faeces abgegeben, während nur ein geringer Teil wieder resorbiert und renal ausgeschieden wird. Diese Ergebnisse bestätigen Untersuchungen von MIROCHA et al.
(1981), wonach weniger als 7 % der aufgenommenen Toxinmenge als α-Zearalenol und Zearalenon im Harn nachgewiesen werden.
FARNWORTH und TRENDHOLM (1983) stellen dagegen fest, daß Zearalenon vorrangig über die Niere aus dem Organismus eliminiert wird.
Bei Versuchen mit radioaktiv markiertem Zearalenon können BIEHL et al. (1993) mehr als 45 % der aufgenommenen Toxinmenge im Gallensaft als vorwiegend glucuronidiertes Zearalenon/α-Zearalenol nachweisen. Nach Reabsorption im Verdauungstrakt und
SCHRIFTTUM
Zirkulation im Organismus werden 85 % über die Niere ausgeschieden, während 6,56 % der aufgenommenen Toxinmenge im Kot wieder gefunden werden.
Mit dem Futter aufgenommenes Zearalenon wird von Schweinen innerhalb kürzester Zeit resorbiert, so daß das Toxin bereits eine Stunde nach oraler Aufnahme im Blut nachweisbar ist (FARNWORTH u. TRENDHOLM 1981, BIEHL et al. 1993).
Während im Blut nur maximal sieben Stunden nach der letzten Toxinaufnahme geringe Mengen freien Zearalenons und hohe Konzentrationen konjugierten Zearalenons sowie α−Zearalenols vorhanden sind, können im Harn innerhalb des gleichen Zeitraumes nur α−Zearalenol und glucuronidiertes Zearalenon nachgewiesen werden (FARNWORTH u.
TRENDHOLM 1981).
Nach Untersuchungen von ENDERS (1984) werden Zearalenon und α-Zearalenol bis zu sieben Tage nach der letzten Toxingabe mit Harn und Kot ausgeschieden, während im Serum nur sehr geringe Zearalenonkonzentrationen innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Toxinaufnahme feststellbar sind.
Eine Übersicht der Ergebnisse von Untersuchungen zum Metabolismus des Zearalenons gibt Tabelle 4 wieder.
Tabelle 4: Verteilung von Zearalenon und seinen Metaboliten in körpereigenen Substraten davon
ZON α-ZOL β-ZOL
Sub-
strat ΖΟΝ/==
α-ZOL un-
konjugiert konjugiert konjugiert
un-
konjugiert konjugiert
un- konjugiert
Referenz
vorrangig konjugiert (glucuronidiert) - BIEHL et al. (1993)
47,5 % 52,5 %
Galle 45 %
96,8 %
MEYER et al. (1997) Verhältnis Zearalenon/ α-Zearalenol
10:1
MIROCHA et al. (1981) Verhältnis Zearalenon/ α- Zearalenol
4,5:1 - ENDERS
(1984) Kot
6,56 % - BIEHL
et al. (1993)
<7 % 63 % 32 % 5%
31 %
>80 %
Verhältnis Zearalenon/ α-Zearalenol 2:1
MIROCHA et al. (1981)
23,5 % vorrangig konjugiert (glucuronidiert) Verhältnis Zearalenon/ α-Zearalenol
3,4:1
- ENDERS
(1984) Harn
5,3 %1) MAC
DOUGALD et al. (1990) Milch
(Rind) 35 % 31 % 34 % MIROCHA
et al. (1981)
1) Bestimmung 8 Stunden nach Toxingabe
SCHRIFTTUM
2.4.3.4 Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Mykotoxinen und Carry over Über sogenannte Potenzierungseffekte, die durch das gemeinsame Einwirken mehrerer Toxine auf den Organismus entstehen, ist noch sehr wenig bekannt (DROCHNER 1998).
Während Kombinationseffekte beim Geflügel gut untersucht sind, liegen beim Schwein nur vereinzelte Untersuchungen vor (DÄNICKE et al. 2000).
Dabei werden Wechselwirkungen oder Kombinationseffekte zwischen verschiedenen Mykotoxinen häufig zur Erklärung für das Auftreten bzw. Ausbleiben erwarteter oder unerwarteter Effekte herangezogen. So wird bei Versuchen mit belasteten Getreide, das nur auf Deoxynivalenol und Zearalenon untersucht worden ist, zum Teil über positive und zum Teil über negative Effekte berichtet (DÄNICKE et al. 2000).
LUSKY et al. (1997) beobachteten bei gleichzeitiger Gabe von 0,25 mg Zearalenon und 0,1 mg Ochratoxin A pro kg Futter über 90 Tage an Schweine keinen nachweisbaren Einfluß auf die Tiergesundheit. Eine Verstärkung der Effekte durch die Kombination Ochratoxin A / Zearalenon konnte nicht festgestellt werden, dafür gelang der Nachweis von α−Zearalenol in Leber und Niere bei den Tiere, die beiden Toxinen ausgesetzt waren.
Abhängig vom vorliegenden Metabolismus kann es zur Anhäufung der Toxine und ihrer Umwandlungsprodukte im Tierkörper, sowie in Produkten wie Milch und Eiern kommen, so daß für den Menschen das Risiko einer Mykotoxinaufnahme durch carry-over besteht (GEDEK 1985 c, IFF-SYMPOSIUM 1991).
Zearalenon ist als Rückstand in Leber, Niere, Eiern und Milch vorhanden (Tabelle 5 und Tabelle 6), jedoch sind die eingesetzten Toxinkonzentration insbesondere bei Untersuchungen mit Geflügel als sehr hoch und nicht praxisrelevant anzusehen (DÄNICKE et al. 2000).
Laut DÄNICKE et al. (2000) liegt keine Gefährdung durch Rückstände von Fusarientoxinen in Eiern, Milch und eßbaren Gewebe vor, da die nachweisbaren Gehalte um etwa 2-3 Zehnerpotenzen niedriger sind, als die ursprünglich verfütterten Toxinkonzentrationen. Somit stammt der größte Teil der vom Menschen aufgenommenen Fusarientoxine aus kontaminiertem Getreide (BEASLEY und LAMBERT 1990).
Tabelle 5: Carry-over von Zearalenon (ZON) modifiziert nach DÄNICKE et al. 2000 Zearalenon und Metabolite (µg/kg)
Tierart
ZON-Dosis (mg/kg Futter)
Dauer
(Tage) Leber Niere Muskel Fett Referenz ZON 1281)
α-ZOL 941) Weibl.
Schweine
8-11 kg 40,0 28
β-ZOL < NG1)
JAMES und SMITH 1982 ZON
α-ZOL Läufer-
schwein ca. 18 kg
0,5
mg/kg KM Einzel- dosis
β-ZOL
< NG2) ENDERS
984 Schwein ZEA
ca. 50 kg 0,25 90
α-ZOL < NG LUSKY
et al. 1997
ZON max. 111
α-ZOL -
Broiler 5,0
mg/kg KM3) Einzel- dosis
β-ZOL
17- 25404)
-
MIROCHA et al. 1982
Huhn 10,0
mg/kg KM 20 ZON 2071) 4161) 1701) MARYAMMA
et al. 1992 ZON 2805) 1205)
α-ZOL 27205) 4805)
Puter 800 14
β-ZOL 6) 6)
OLSEN et al. 1986 ZON
α-ZOL
Kaninchen 0,3 21
β-ZOL
<1 -22) UEBERSCHÄR 1999
1) Konjugate nicht bestimmt, 2) nach Inkubation mit β-Glucuronidase, 3)3H-Zearalenon,
4) schnelle Abnahme beobachtet, 5) nach Inkubation mit β-Glucuronidase und Sulfatase,
6) Spuren nachgewiesen
SCHRIFTTUM
Tabelle 6: Carry-over von Zearalenon in Milch modifiziert nach DÄNICKE et al. 2000 Zearalenon und Metabolite in Milch
(µg/l) Tierart
ZON-Dosis (mg/kg Futter)
Dauer (Tage)
ZON α-ZOL β-ZOL
Referenz
Milchkuh 5000
mg/Tier Einzeldosis <11) <11) HAGLER et al. 1980 Lakt. Schaf 1800
mg/Tier Einzeldosis 1-21) 1-21) HAGLER
et al. 1980
Milchkuh 25 7 13602) MIROCHA
et al. 1981 50
mg/Tag 21 <0,53) <1,53)
165
mg/Tag 21 <0,53) <1,53)
545
mg/Tag 21 max.2,5 max.3,04) 1800
mg/Tier Einzeldosis max.4,0 max.1,5 max.4,14) Milchkuh
6000
mg/Tier Einzeldosis max.6,1 max.4,0 max.6,64)
PRELUSKY et al. 1990
Milchkuh 25
mg/Tag 6 max. 0,45)
Milchkuh 100
mg/Tag 6 max. 1,25)
USLEBER et al. 1992
Milchkuh 0,02- 0,05
mg/kg TS 63 <0,51) GOLL
et al. 1995
1) nach Inkubation mit β-Glucuronidase, 2) konjugierte und freie Form, 3) gilt auch für Konjugate, 4) nur Konjugate bestimmt (Inkubation mit β-Glucuronidase / Aryl Sulfatase), freie Metabolite nicht gefunden, 5) Bestimmung mit ELISA (teilweise Miterfassung von α- und β- Zearalenol) nach Inkubation mit β- Glucuronidase
2.5 Diagnostik von Intoxikationen
Aufgrund der teilweise konzentrationsbedingten unterschiedlichen Untersuchungsergebnisse verschiedener Autoren (BAUER et al. 1987 b, LUSKY et al. 1997) und da Leistungsminderungen, z. B. durch Fruchtbarkeitsstörungen, die durch Veränderungen an den Eierstöcken verursacht werden, möglich sind bevor äußerlich erkennbare Symptome auftreten (LUSKY et al. 1997), ist zur Absicherung der klinischen Diagnose in jedem Fall ein Toxinnachweis nötig (LEIBETSEDER 1981).
Jedoch ist die Aussagekraft mykotoxikologischer Futtermitteluntersuchungen limitiert, da die Mykotoxine inhomogen im Futtermittel verteilt sind (MEYER et al. 1997) und Wechselwirkungen oder Kombinationseffekte zwischen verschiedenen Mykotoxinen noch nicht ausreichend untersucht sind (DÄNICKE et al. 2000). Aus diesem Grund fordern MEYER et al. (1997) Probenmaterial vom Tier zur Abklärung mykotoxinbedingter Probleme heranzuziehen.
Als problematisch können sich in diesem Zusammenhang sogenannte maskierte Mykotoxine , wie z. B. das durch Konjugation im Stoffwechsel der Pflanze gebildete Zearalenon-Glykosid erweisen. Glykosylierte Zearalenonkonjugate werden bei routinemäßigen mykotoxikologischen Untersuchungen nicht detektiert, aber nach oraler Aufnahme während der Verdauung gespalten und können so ihre Wirkung entfalten (GAREIS et al. 1990).
Zum Nachweis der unmittelbaren Toxinbelastung des einzelnen Organismus kann die Untersuchung der Gallenflüssigkeit genutzt werden. In welchem Umfang Gehaltsbestimmungen von Zearalenon bzw. seinen Metaboliten im Gallensaft als Indiz für eine mögliche Beteiligung des Toxins an aufgetretenen Fruchtbarkeitsstörungen herangezogen werden können, wurde jedoch nicht abschließend geklärt (MEYER et al. 1997).
Neben MEYER et al. (1997) konnten auch BIEHL et al. (1993) Zearalenon und α-Zearalenol in der Gallenflüssigkeit nachweisen. β- Zearalenol wurde in beiden Studien nicht gefunden.
Nach Untersuchungen von ENDERS (1984) besteht auch die Möglichkeit Serum, Harn und Kot auf Zearalenon oder seine Metabolite zu untersuchen. In Serumproben ist Zearalenon jedoch nur in äußerst geringer Konzentration und nur kurze Zeit nach der letzten
SCHRIFTTUM
Toxinaufnahme vorhanden. Die Ausscheidung über Harn und Faeces kann dagegen während eines längeren Zeitraums verfolgt werden.
Auch MIROCHA et al. (1981) und MAC DOUGALD et al. (1990) konnten Zearalenon und seine Metabolite in Harn und Kot (MIROCHA et al. 1981) bestimmen.
Generell sollte bei der Bestimmung des Toxingehaltes in Futtermitteln neben der Zearalenonbelastung zusätzlich die Kontamination mit den Metaboliten des Zearalenons, insbesondere des α-Zearalenols erfaßt werden, da bereits in der Pflanze α-Zearalenol vorhanden ist (MIROCHA et al. 1979, OLDENBURG et al. 1996) und durch die gegenüber Zearalenon deutlich erhöhte biologischen Aktivität eine verstärkte Gefährdung erwartet werden kann (MIROCHA u. CHRISTENSEN 1974, MIROCHA et al. 1979, UENO u.
TASHIRO 1981).
2.6 Prophylaxe
Die sicherste Möglichkeit zur Produktion toxinfreier Futtermittel ist die Verhinderung des Wachstums toxinbildender Pilze. Da es jedoch nicht möglich sein wird, eine Fusariumtoxinbelastung vollständig zu vermeiden (DÄNICKE et al. 2000, OLDENBURG et al. 2000), ist der Einsatz von Maßnahmen zur Minimierung der Mykotoxinbelastung nötig.
Solche Behandlungsverfahren müssen verschiedene Voraussetzungen erfüllen:
• Zerstörung, Inaktivierung oder Entfernung von Mykotoxinen
• Keine Verursachung einer Neubildung von Toxinen
• Erhalt von Futterwert und wichtigen technologischen Eigenschaften der Futtermittel
• Zerstörung der Sporen und Pilzmyzele zur Vermeidung einer erneuten Mykotoxinbildung
• Einfache Durchführbarkeit
• Wirtschaftlichkeit
• Umweltverträglichkeit
Bei potentiellen Möglichkeiten zur Verringerung der Mykotoxinbelastung können Behandlungen, die vor der Ernte durchgeführt werden, von Maßnahmen, die vor oder während der Verfütterung geschehen, unterschieden werden (DÄNICKE et al. 2000).
Eine Übersicht der Behandlungsmöglichkeiten stellt Abb.4 dar.
Potentielle Maßnahmen zur Herabsetzung der Mykotoxinbelastung
↓ ↓ ↓
Vor der Ernte Vor der Verfütterung Während der Fütterung Pflanzensorte
Anbau- und Ernteverfahren Pflanzenschutz-
maßnahmen
Lagerung
Futtermittelbearbeitung:
• Physikalisch
- Mechanisch
- Wärmebehandlung
- Bestrahlung
• Chemisch
• Biologisch
Adsorption durch Zusatz von:
• Aktivkohle
• Bentonite
• Zeolithe
• Nicht-Stärke-Polysaccharide
• Ionenaustauscher Mikroorganismen Enzyme
Abbildung 4: Möglichkeiten zur Minimierung der Mykotoxinbelastung von Futtermitteln modifiziert nach DÄNICKE et al. (2000).
2.6.1 Maßnahmen vor der Ernte und bei der Lagerung
Neben der Züchtung und dem Anbau geeigneter, pilzresistenter Getreidesorten sind ein regelmäßiger Fruchtwechsel sowie der Einsatz schonender Ernte- und Dreschverfahren als prophylaktische Maßnahmen zur Verminderung der Toxinbelastung möglich (LEIBETSEDER 1981, WOLF 1987, OBST 1988).
Auch das frühzeitige Unterpflügen pflanzlicher Reststoffe (TEICH u. HAMILTON 1985, IFF-SYMPOSIUM 1991, DROCHNER 1998), das sofortige Trocknen der Futterrohstoffe
SCHRIFTTUM
OBST 1988) und die trockene Lagerung der Futtermittel bei gleichbleibenden Temperaturen (LEIBETSEDER 1981) kann die Kontamination mit Mykotoxinen minimieren.
Seit dem Sommer 1998 sind Azolfungizide mit Wirkung gegen Fusarien zu gelassen (OLDENBURG et al. 2000). Der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zur Reduktion der Toxinbelastung ist jedoch im Hinblick auf den Verdacht, daß es bei einer fungiziden Behandlung eventuell zu einem Anstieg der Toxinproduktion kommen kann (DRAUGHON u. AYRES 1981, GAREIS et al. 1984), wenig erfolgversprechend.
Auch vermutete Zusammenhänge zwischen immer häufiger auftretenden resistenten Pilzstämmen in der Humanmedizin und dem starken Einsatz von Fungiziden der Azolgruppe (SCHNURBUS 2000) lassen die Verwendung zur Absenkung der Mykotoxingehalte fraglich erscheinen.
Bei Untersuchungen verschiedener Pflanzenschutzmittel von JANZ (1999) konnte, gemessen an der Fusarienkeimzahl und den Mykotoxingehalten, kein Behandlungseffekt festgestellt werden. Andere Studien der letzten Jahre ergaben z. T. widersprüchliche Ergebnisse (DÄNICKE et al. 2000).
2.6.2 Maßnahmen vor der Fütterung
Die nachträgliche Entgiftung der Futter- und Lebensmittel durch physikalische, chemische und biologische Verfahren erweist sich meist als ein erhebliches Problem (MÜLLER 1982, 1983 u. 1989).
Da sich das Mykotoxin auf der Oberfläche bzw. im Endosperm des Getreides befindet, kann nach der Vermahlung von Weizen eine Anreicherung von Zearalenon in der Kleie festgestellt werden (MÜLLER et al. 1997 b). Ähnliches beobachtet MÜLLER (1989) bei der Naßmüllerei von Mais zur Stärkegewinnung, wo es zu einer Ansammlung von Mykotoxinen in den Nebenprodukten (Schalen, Keimling, Glutenfraktion) kommt.
Unter den chemischen Futterbearbeitungsmethoden fällt der Behandlung mit Alkalien die größte Bedeutung zu. So wird die Ammoniakbehandlung in erheblichen Umfang weltweit zur Detoxifikation von Aflatoxinen verwendet (DÄNICKE et al. 2000).
RICHTER (1988) konnte nach Behandlung von natürlich kontaminierter Gerste und Gerstenauswuchs mit 3 bzw. 6 % Ammoniak ein Absinken des Zearalenongehaltes nachweisen, wobei eine Abhängigkeit von Lagerdauer und Ammoniakkonzentration beobachtet wird. Eine vollständige Entgiftung ist jedoch unter Praxisbedingungen nicht zu erreichen. So werden beim anschließenden Fütterungsversuch trotz der Behandlung ein Anstieg der Uterusgewichte und eine negative Beeinflussung der Tageszunahmen der Schweine ermittelt.
BAUER et al. (1987 a) erreichen mittels Zugabe von Calciumhydroxid-Monomethylamin eine Verringerung der Toxinkonzentration von Zearalenon belasteter Gerste, so daß die östrogene Aktivität und damit insbesondere die Veränderungen an den Gebärmüttern von präpubertäre Läuferschweine reduziert werden. Dabei führt die Erhöhung des Wassergehaltes des Getreides zu einer wesentlichen Verbesserung der Detoxifikation.
Die Behandlung mit Säuren erweist sich da dagegen als ungeeignet bei der Reduktion einer Mykotoxinkontamination. So verhindert die Behandlung mit organischen Säuren nur ein weiteres Pilzwachstum (DIEKMANN u. LONG 1984).
Auch die Silierung von zearalenonbelastetem Erntegut ist nicht geeignet, den Toxingehalt zu verringern (MÜLLER 1983).
2.6.3 Maßnahmen während der Fütterung
Maßnahmen, die während der Fütterung die Mykotoxinbelastung minimieren sollen, basieren auf zwei Wirkungsansätzen:
• Inaktivierung des Mykotoxins durch Absorption mittels sogenannter Mykotoxinbinder
• Zerstörung der Mykotoxins durch enzymatische Spaltung oder Abbau durch Mikroorganismen.
So konnte SMITH (1980) nachweisen, daß der Zusatz von Luzernegrünmehl die Absorption von Zearalenon bei präpubertären weiblichen Schweinen verlangsamt. Während das relative Uterusgewicht bei allen Tieren, die Zearalenon erhielten, erhöht war, ging die Lebendmassezunahme mit steigenden Luzerneanteil zurück.
SCHRIFTTUM
Bentonite sind in der Lage, Aflatoxin (86 %) und im geringen Maße Zearalenon (11 %) zu binden, jedoch sind dazu große Einsatzmengen nötig (DEVEGOWDA 1998 u.
DEVEGOWDA et al. 1998).
VÖLKL u. KARLOVSKY (1999) untersuchte anhand einer In-vitro-Studie verschiedene Mykotoxinbinder auf ihre Fähigkeit zur Bindung von Zearalenon. Neben dem pH-Wert hat die Einwirkungsdauer einen entscheidenden Einfluß auf die Bindungskapazität der einzelnen Produkte. So bindet ein Produkt, das vorrangig aus Zellwandbestandteilen von Hefepilzen besteht, bereits nach zehn Minuten 68 % der in der Pufferlösung (pH 4,5) vorhandenen Zearalenons, während bei den mineralischen Sorbentien die Bindung wesentlich langsamer erfolgt und innerhalb des gleichen Zeitraums nur etwa 30 % absorbiert werden.
Die Freisetzung von 25 % (Hefezellwandprodukt) bzw. 29-40 % (mineralische Absorbentien) des zunächst gebundenen Mykotoxins bei einem pH-Wert Anstieg auf 8,0, ist insbesondere im Hinblick auf die unterschiedlichen Bedingungen im Verdauungstrakt von Bedeutung.
Eine enzymatische Aktivität gegenüber Zearalenon und somit Zerstörung des Toxins konnte bei keinem Produkt nachgewiesen werden.
HOPPENBROCK (1999) stellte bei der Verfütterung von Zearalenon belasteten Futter an Schweine keinen Einfluß auf die Futterverwertung oder –aufnahme durch den Einsatz von Mykotoxinbindern (Hefezellwandprodukt bzw. Zeolith) fest. Die täglichen Zunahmen verringerten sich jedoch durch beide Produkte zusätzlich.
WEIß et al. (1999) beobachtete dagegen einen geringgradigen Anstieg der Tageszunahmen und des Futterverbrauchs, durch den Einsatz eines Mykotoxinbinders auf Hefezellwandbasis.
2.7 Zeolithe
2.7.1 Eigenschaften
Zeolithe ist die Bezeichnung für eine weitverbreitete Gruppe von kristallinen Silikaten. Es handelt sich um wasserhaltige Alkali- und Erdalkali-Aluminiumsilikate mit der allgemeinen Formel:
M2/zO•Al2O3•x SiO2•y H2O
wobei M ein- oder mehrwertiges Metall, Wasserstoff, Ammoniumion u. a. sein kann, z für die Wertigkeit steht, x = 1,8 bis ca. 12 und y = 0 bis ca. 8 ist.
Charakteristisch für die meisten Zeolithe ist, daß sie ihr Wasser beim Erhitzen stetig und ohne Veränderung der Kristallstruktur abgeben, sowie andere Verbindungen anstelle des entfernten Wassers aufnehmen. Dadurch können Zeolithe als Ionenaustauscher, insbesondere für Ammoniumionen und Katalysatoren wirken.
Die Kristallgitter der Zeolithe bauen sich aus Silizium- und Aluminiumoxid–Tetraedern auf, die über Sauerstoff-Brücken miteinander verbunden sind. Dabei entsteht eine räumliche Anordnung gleichgebauter Hohlräume, die untereinander durch gleich große Kanäle in Verbindung stehen. Kleinere Moleküle können in diese Hohlräume gelangen und auf diese Weise adsorbiert werden. Die über 30 verschiedenen natürlich vorkommenden Zeolithe- Typen lassen sich nach ihrer Gitterstruktur in Faser- (z. B. Laumonit, Mordenit), Blätter- (z.
B. Heulandit, Phillipsit) und Würfel-Zeolithe (z. B. Faujasit, Chabasit) einteilen (MUMPTON u. FISHMAN 1977).
Einen Überblick der physikalischen Eigenschaften stellt Tabelle 7 dar.
SCHRIFTTUM
Tabelle 7: Physikalische Eigenschaften von Zeolithen modifiziert nach MUMPTON u.
FISHMAN (1977)
Zeolith-Art Summenformel
Gitter- dimension
(Å)
Thermo- stabilität
Ionen- austausch-
kapazität (meq/g) Analcime Na16(Al16Si32O96) • 16 H2O 2,6 hoch 4,54 Chabazite (Na2Ca)6(Al12Si24O72) • 40 H2O 3,7 x 4,2 hoch 3,81 Clinoptilolite (Na4K4)(Al8Si40O96) • 24 H2O 3,9 x 5,4 hoch 2,54 Erionite (Na, Ca5, K)(Al9Si27O72) • 27 H2O 3,6 x 5,2 hoch 3,12 Faujastite Na58(Al58Si134O384) • 27 H2O 7,4 hoch 3,39
4,3 x 5,5 Ferrierte (Na2Mg2)(Al6Si30O72) • 18 H2O
3,4 x 4,8 hoch 2,33
4,0 x 5,5 4,1 x 4,7 Heulandite Ca4(Al8Si16O72) • 24 H2O
4,4 x 7,2
niedrig 2,91 Laumontite Ca4(Al8Si16O48) • 16 H2O 4,6 x 6,3 niedrig 4,25
2,9 x 5,7 Mordenite Na8(Al8Si40O96) • 24 H2O
6,7 x 7,0 hoch 2,29
4,2 x 4,4 Phillipsite (Na, K)10(Al10Si22O64) • 20 H2O
3,3 niedrig 3,87
2.7.2 Auswirkungen auf den Organismus
Neben der Fähigkeit Stoffe und Moleküle zu absorbieren und Ionen, insbesondere Ammoniumionen, auszutauschen, verlängern Natriumaluminiumsilikate, wie z. B. Perlit, die Passagezeit im Bereich des Magens und Dünndarms und erhöhen somit die scheinbare Gesamtverdaulichkeit der Rohnährstoffe (Rohprotein, Rohfett, Rohfaser u. a.), während die scheinbare Gesamtverdaulichkeit von Mineralstoffen unbeeinflußt bleibt (KLATTE 1987).
Durch den Einsatz von Zeolith-Clinoptilolith (>85 % Clinoptiloth) wird die tägliche Gewichtszunahme bei Schweinen geringgradig reduziert (HOPPENBROCK 1999).
MATERIAL UND METHODEN
3. Material und Methoden
3.1 Versuchsziel
Ziel der Untersuchungen ist die Überprüfung der Effizienz von Mykotoxinbindern.
Dazu wurde im Versuchsabschnitt A eine Bilanzstudie zur Überprüfung der renalen Ausscheidung von Zearalenon durchgeführt.
Im Versuchsabschnitt B erfolgten Versuche mit kastrierten weiblichen Schweinen zur Detektion der östrogenartigen Wirkung (Uterusentwicklung).
3.2 Versuchsabschnitt A (Untersuchung der renalen Exkretion)
3.2.1 Versuchsaufbau
3.2.1.1 Versuchstiere
Als Versuchstiere dienten 10 männliche und 10 weibliche Schweine, der Kreuzung Göttinger Miniaturschwein und Deutsche Landrasse aus dem Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover.
Zu Versuchsbeginn waren die Tiere 50 bis 150 Tage alt und hatten ein Gewicht von 5,2 kg bis 28,4 kg.
3.2.1.2 Versuchsfutter
Die Schweine wurden mit institutseigenen Schweinefutter (Mischfutter II), dessen Zusammensetzung Tabelle 8 entnommen werden kann, versorgt.
Als Futterkomponenten waren Gerste, Weizen, Sojaextraktionsschrot, Sojaöl, Mineralstoffmischung und Futterkalk enthalten.
Das Versuchsfutter enthielt einen Zusatz von 1 bzw. 5 % Zeolith (Nurisorb Z, Fa. ERBSLÖH, Marl), dessen Hauptbestandteil zu mindestens 85 % Clinoptilolith ist.
Zur Verabreichung der festgesetzten Zearalenonmenge von 50, 250 bzw. 500 µg/kg Futter wurde Zearalenonstandard (Z 2125, Fa. SIGMA-ALDERICH CHEMIE, Deisenhofen) in Ethanol gelöst und auf handelsüblichen Zwieback pipettiert.
Der präparierte Zwieback wurde mindestens 12 Stunden bei Dunkelheit gelagert, damit der Alkoholanteil verdunsten konnte.
Tabelle 8: Zusammensetzung des Versuchsfutters Zusammensetzung Mischfutter I
(Schweine < 24 kg KM)
Mischfutter II (Schweine > 24 kg KM)
Trockensubstanz (g/kg) 905,9 898,0
Rohasche (g/kg) 54,8 46,5
Rohprotein (g/kg) 168,7 152,5
Rohfett (g/kg) 49,3 34,0
Rohfaser (g/kg) 31,0 40,2
Stärke (g/kg) 359,8 426,9
Zucker (g/kg) 77,2 118,7
umsetzbare Energie
(MJ ME/kg) 15,4 14,2
Bei den aufgeführten Werten handelt es sich um durchschnittliche Analysenwerte.
3.2.1.3 Versuchsausführung
Die Haltung erfolgte in Einzelboxen und einstreulos.
Die Einzelboxen waren mit einem Flatdeckgitter ausgestattet, so daß durch ein Loch im Boden der Boxen der abgesetzte Harn aufgefangen werden konnte. Um größere Verunreinigungen zu vermeiden, wurde ein Gazestück vor der Öffnung befestigt (s. Abb. 5).
MATERIAL UND METHODEN
Abbildung 5: Bilanzbox
Die Schweine wurden zweimal täglich aus Metallkrippen gefüttert, dabei wurde dem Futter im Verhältnis 1 : 2 Wasser zugesetzt. Die Futtermenge wurde anhand Tabelle 9 ermittelt.
Um eine vollständige Aufnahme des Zearalenons zu sichern, wurde der präparierte Zwieback direkt aus der Hand an die Tiere verfüttert. Schweine der Kontrollgruppen erhielten unpäparierten Zwieback.
Zur Feststellung des Körpergewichtes wurden die Tiere vor Versuchsbeginn und am Versuchsende gewogen.
Tabelle 9: Futtermenge – Mischfutter II KM
(kg)
Futtermenge (g)
6 190
7 220
8 240
9 260
10 280
11 300
12 320
13 350
14 370
15 390
16 400
.... ....
27 600
28 610
Am Versuchsende hatten die Tiere ein Körpergewicht von 6,2 kg bis 29 kg und waren zwischen 62 und 171 Tage alt.
3.2.1.3.1 Versuchsablauf
Eine Versuchsperiode dauerte insgesamt 14 Tage. Während dieser Zeit erhielten jeweils fünf Schweine eine Futtervariante, d. h. eine konstante Menge Zearalenon (A bis H ; siehe Tabelle 10).
Jedes Tier bekam sieben Tage entweder Kontrollfutter, d. h. Futter ohne Zeolithzusatz (II, siehe Tabelle 9) oder Versuchsfutter, d. h. Futter inklusive Zeolith (I, siehe Tabelle 9).
Am 8. Tag erfolgte eine Futterumstellung (Versuchsfutter ↔ Kontrollfutter), wobei die Zearalenonmenge (Futtervariante) beibehalten und die Zeolith-Zulage entweder zugesetzt oder weggelassen wurde, d. h. Schweine, die zunächst Kontrollfutter erhalten haben bekamen fortan Versuchsfutter (I -> II) und umgekehrt(II -> I).
MATERIAL UND METHODEN
Dabei war die Reihenfolge, ob die Tiere zuerst mit Versuchs- oder Kontrollfutter versorgt wurden, zufällig.
Am 6. und 7. sowie am 13. und 14. Versuchstag wurde der abgesetzte Harn der Tiere gesammelt und tageweise zu einer Tagessammelprobe vereint.
Während der gesamten Versuchsperiode wurden die weiblichen Schweine täglich auf äußere Hyperöstrogenismussymptome, wie Rötung und Schwellung der Vulva, Prolaps des Rektums und Schwellung der Milchleiste untersucht.
Abb. 6 gibt eine Übersicht über den Versuchsablauf.
Tabelle 10: Futtervariationen
I II
Variante Tierzahl Zearalenon
(µg/kg Futter) Zeolith
(%) Zearalenon
(µg/kg Futter) Zeolith (%)
A 5 0 0 0 1
B 5 0 0 0 5
C 5 50 0 50 1
D 5 50 0 50 5
E 5 250 0 250 1
F 5 250 0 250 5
G 5 500 0 500 1
H 5 500 0 500 5
Abbildung 6: Beispiel für den Versuchsablauf während einer Versuchsperiode (hier H)
3.2.1.3.2 Versuchsproben
Von jeder Futtermittel- und Zwiebackcharge wurde eine Probe gezogen und der Zearalenongehalt mittels Hochleistungs-Säulen-Flüssig-Chromatographie (High Performance Liquid Chromatography; HPLC) untersucht.
Zusätzlich wurde der präparierte Zwieback auf die nach der Lagerung tatsächlich vorhandene Zearalenonmenge untersucht.
Der gesammelte Harn wurde nach der Bestimmung des Volumen mittels Meßzylinder tageweise vereint und bis zur Untersuchung bei –21°C gelagert. Mit Hilfe der Hochleistungs- Säulen-Flüssig-Chromatographie wurde die α-Zearalenol- und Zearalenonkonzentration in den gepoolten Tagesharnproben überprüft.
MATERIAL UND METHODEN
3.3 Versuchsabschnitt B (Untersuchung der Uterusentwicklung)
3.3.1 Versuchsaufbau
3.3.1.1 Versuchstiere
Als Versuchstiere dienten 48 weibliche Schweine der Dreirassen-Kreuzung (Piétrainschwein x Deutsches Edelschwein x Deutsche Landrasse) aus dem Lehr- und Forschungsgut der Tierärztlichen Hochschule in Ruthe.
Zu Versuchsbeginn waren die Tiere 3 bis 4 Wochen alt und hatten ein Gewicht von 5,2 kg bis 13,2 kg.
Nach einer Eingewöhnungszeit von vier Tagen wurden die Schweine ovarektomiert. Die Operation erfolgte unter Azaperon / Ketamin-Narkose mittels Laparatomie in der Linea alba zwischen dem 4. und 5. Mammarkomplex. Der Uterus wurde mit einem Kastrationshaken nach Covault vorgelagert. Die Blutversorgung der Eierstöcke wurden mittels Catgut unterbunden und die Ovarien entfernt. Bauchfell und Muskelschichten wurden durch eine Kürschner-Naht, die äußere Haut durch Einzelhefte verschlossen.
Kontrolltiere erhielten nur einen Hautschnitt in der ventralen Medianen, die Bauchhöhle wurde nicht eröffnet.
3.3.1.2 Versuchsfutter
Die Schweine wurden zunächst mit kommerziellem Ferkelaufzuchtsfutter versorgt (Zusammensetzung siehe Mischfutter I in Tabelle 7). Das originär pelletierte Futter wurde geschrotet. Für die Tiere der Versuchsgruppen, die Zeolith aufnehmen sollten, wurde dem Schrot 2 % Zeolith (Nurisorb Z, Fa. ERBSLÖH, Marl) zugemischt.
Nach Erreichen eines Körpergewichtes von ca. 24 kg erfolgte die Umstellung auf institutseigenes Schweinefutter (Mischfutter II), dessen Zusammensetzung Tabelle 7 entnommen werden kann.
Als Futterkomponenten waren Gerste, Weizen, Sojaextraktionsschrot, Sojaöl, Mineralstoffmischung und Futterkalk enthalten.
Das Versuchsfutter enthielt ebenfalls einen Zusatz von 2 % Zeolith.
Zur Verabreichung der festgesetzten Zearalenonmenge von 180 µg/kg Futter bzw. 360 µg/kg Futter wurde Zearalenonstandard der Firma SIGMA in Ethanol gelöst und auf handelsüblichen Zwieback pipettiert.
Der präparierte Zwieback wurde mindestens 12 Stunden bei Dunkelheit gelagert, damit der Alkoholanteil verdunsten konnte.
Die eingesetzten Futtermittel wurden auf ihren Zearalenongehalt untersucht.
3.3.1.3 Versuchsausführung
Die postoperative Haltung erfolgte in Einzelboxen und einstreulos. In den ersten Versuchswochen waren im Bereich der mit Gummimatten ausgestatteten Liegeflächen Infrarotstrahler installiert.
Wasser stand mittels Zapfentränken ad libitum zur Verfügung. Die Fütterung erfolgte zweimal täglich über Steingut-Krippen. Der Zwieback wurde aus der Hand direkt an die Schweine verfüttert, um eine vollständige Aufnahme des Zearalenons zu sichern.
Kontrolltiere erhielten ebenfalls Zwieback, jedoch ohne Zearalenonzusatz.
Die Futtermenge wurde anhand Tabelle 11 bzw. Tabelle 12 ermittelt.
Zur Feststellung des Körpergewichtes wurden die Schweine einmal wöchentlich gewogen.
MATERIAL UND METHODEN
Tabelle 11: Futtermenge – Mischfutter I
Alter KM
(kg) Futtermenge (g)
4. Woche 5,5-7,5 400
5. Woche 7,5-10,0 500
6. Woche 10,0-12,8 650
7. Woche 12,8-16,0 750
8. Woche 16,0-19,5 900
9. Woche 19,5-23,4 1000
10. Woche 23,4-27,6 1200
Tabelle 12: Futtermenge – Mischfutter II
Alter KM
(kg)
Futtermenge (g)
24 1120
25 1130
26 1150
27 1170
28 1190
29 1200
30 1220
31 1240
32 1260
33 1270
34 1290
35 1310
36 1330
37 1350
38 1360
39 1380
40 1400
41 1420
42 1430
43 1450
44 1475
45 1490
46 1510
47 1520
ab 10. Woche
48 1540
Am Versuchsende hatten die Schweine ein Körpergewicht von 32,1 kg bis 48,9 kg und waren zwischen 13 und 16 Wochen alt.
Während des gesamten Versuchs wurden die Schweine täglich auf äußere Hyperöstrogenismussymptome, wie Rötung und Schwellung der Vulva, Prolaps des Rektums und Schwellung der Milchleiste untersucht.
Nach Schlachtung der Tiere wurde der Uterus und bei den unkastrierten auch die Eierstöcke entnommen.
Die Tiere der Versuchsgruppen, die kein Zearalenon erhalten hatten, wurden der Verwertung zugeführt.
Abbildung 7 gibt eine Übersicht über den Versuchsablauf.
Abbildung 7: Versuchsablauf - Versuchsabschnitt B
3.3.1.3.1 Versuchsgruppen
Die 48 Versuchstiere wurden gemäß der unterschiedlichen Futtervariationen in 6 Gruppen eingeteilt (s. Tabelle 13).
Dabei dienten alle Schweine, die kein Zearalenon erhielten, als Kontrolltiere (Gruppe 1+2a/b). Um den Einfluß von körpereigenem Östrogenen auf den Uterus zu dokumentieren
MATERIAL UND METHODEN
und einen direkten Vergleich zu den Tieren der Versuchsgruppen (Gruppe 3 bis 6) zu ermöglichen, wurden acht Kontrolltiere ovarektomiert (Gruppe 2a und b).
Tabelle 13: Versuchsgruppen Gruppe Tierzahl
(n)
Ovarektomie Zeolith (2 %)
Zearalenon (µg/kg Futter)
1 8 - - -
2a 4 + + -
2b 4 + - -
3 8 + + 180
4 8 + - 180
5 8 + + 360
6 8 + - 360
3.3.1.3.2 Probenentnahme
Zum Abschluß der Fütterungsperiode wurden die Versuchstiere mittels Bolzenschuß betäubt und durch Blutentzug getötet. Nach dem Ausbluten ist die Bauchhöhle in der ventralen Medianen eröffnet worden, um die Gebärmutter zu entnehmen.
Die Kontrolltiere wurden nach Betäubung mittels Elektrozange durch Blutentzug getötet.
Die Gebärmütter sind im Rahmen des üblichen Schlachtprozesses entnommen und noch vor Ort vom Darmkonvolut und Harnblase getrennt worden.
Nach makroskopischer Beurteilung der Uteri bzw. Eierstöcke erfolgte die Entfernung des Mesometriums bzw. der Ovarien.
Das Gewicht der Gebärmutterhörner und des Gebärmutterkörpers wurde mittels Oberschalenwaage ermittelt und die Länge dieser Organteile anhand eines Bandmaßes festgestellt.
Zusätzlich wurde die Trockensubstanz von Uteruskörper und –hörnern festgestellt.
