der Tierärztlichen Hochschule Hannover und dem
Institut für Bakteriologie und Mykologie
der veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig
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Untersuchungen zu den Effekten von Inulin und Oligofruktose auf die Faekalflora und postprandiale Wasserstoffexhalation
beim Hund
INAUGURAL-DISSERTATION
Zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Nadine Seyer
aus Essen
Hannover 2004
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Coenen Prof. Dr. Krüger
1. Gutachter: Prof. Dr. Coenen
2. Gutachter: Prof. Dr. Spillmann
Tag der mündlichen Prüfung: 2. Juni 2004
Jeder möchte in seinem Leben
verwirklichen, was ihm am Herze liegt.
Aber Momente, in denen der Alltag plötzlich aus dem Gleichgewicht gerät,
machen es nicht leicht, die innere Balance zu halten.
Vielleicht eine plötzliche Bruchlandung nach einem atemberaubendem Höhenflug- ob du dir zuviel vorgenommen hast?
Lass dir Zeit, um genau zu prüfen, was heute noch für dich wichtig ist.
Setz deine Kraft gezielt dafür ein, dann wirst du es mit Mut
und Zuversicht schaffen.
Kraft kommt nicht aus körperlichen Fähigkeiten.
Sie entspringt einem unbeugsamen Willen.
Mahatma Gandhi
Für Denise
Inhaltsverzeichnis
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I. Einleitung 11
II. Schrifttum 12
1. Alleinfuttermittel 12
1.1 Verdaulichkeit von Alleinfuttermitteln bei Hunden 12 1.2 Unterschiede in der Verdauung von Dünn- und Dickdarm 15 1.3 Verdauung ausgesuchter organischer Substanzen unter 15
besonderer Berücksichtigung der Vorgänge im Dickdarm
2. Darmflora des Hundes 17
2.1 Allgemeine Betrachtungen zur Mikroflora 17
2.1.1 Bakterielle Besiedlung des Magens 17
2.1.2 Bakterielle Besiedlung des Dünndarms 18 2.1.3 Bakterielle Besiedlung des Dickdarms 19
2.1.4 Faecale Flora 22
2.2 Bakterielle Überbesiedlung des Darmtraktes 24 2.3 Modifikation der Mikroflora durch Fütterungseinflüsse 24
2.3.1 Erhöhter Eiweißgehalt 24
2.3.2 Erhöhter Kohlenhydratgehalt 25
2.3.3 Erhöhter Rohfasergehalt 27
3 Einflüsse verschiedener Futterzusätze auf die Darmflora 27
3.1 Prebiotika 27
3.2 Probiotika 28
4. Cholesterol und seine Bedeutung bei Tieren 30 5. Zusammenfassung wesentlicher Literaturbefunde 30
III. Eigene Untersuchungen 31
Material und Methode 31
1. Versuchsziel 31
2. Versuchsplan 31
3. Versuchstiere 31
4. Haltung 32
5. Versuchsfutter und Fütterung 32
6. Versuchstechnik 34
6.1 Vorbereitungsphase 34
6.2 Hauptversuche 34
6.3 Entnahme, Aufbereitung und Lagerung der Proben 35
7. Weender Futtermittelanalyse 35
8. weitere Untersuchungen 35
8.1 Fäzes 35
8.1.1 pH-Wert 35
8.1.2 Flüchtige Fettsäuren 36
8.1.3 Trockensubstanz 36
8.2 Blut 36
8.2.1 Cholesterinkonzentration 36
9. Bestimmung des Keimspektrums und –zahlen 37
9.1 Keimzahl 37
9.2 Wasserstoffbestimmung im Atemgas 39
10. Statistische Auswertung 40
Ergebnisse 41
1. Analysen der Futtermittel 41
2. Allgemeine klinische Beobachtungen 42
3. Futterverträglichkeit 43
3.1 Kotbeschaffenheit 43
3.1.1 Trockensubstanz 43
3.1.2 pH-Wert 45
4. Parameter mikrobieller Aktivität 46
4.1 Keimzahlen 46
4.2 Wasserstoffexhalation 53
4.3 Flüchtige Fettsäuren 57
5. Cholesterin im Blut 60
IV. Diskussion 61
1. Kritik der Methode 61
2. Ergebnisse 62
2.1 Mikrobiologie 62
2.2 Cholesterin 65
V. Zusammenfassung 67
VI. Summary 69
VII. Literaturverzeichnis 71
VIII. Anhang 79
Inhaltsverzeichnis
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Abkürzungsverzeichnis
Abb. Abbildungen ARD antibiotic-responsive diarrhea
Bifido Bifidobakterien bzw. beziehungsweise ca. cirka
Ca Calcium Cl Chlorid Cl. perf. Clostridium perfringens
d Tag
DE verdauliche Energie
et al. et alii
g Gramm GE Bruttoenergie GKZ Gesamtkeimzahl
HDL high-density lipoproteins
K Kalium kJ Kilojoule KM Körpermasse Laktob Laktobazillen
LDL low-density lipoproteins
LM Lebendmasse Mg Magnesium mg Milligramm MJ Megajoule n-Bs n-Buttersäure n-Vs n-Valeriansäure N Stickstoff Na Natrium n Anzahl
NfE stickstofffreie Extraktstoffe
n.u. nicht untersucht
oS organische Substanz
P Phosphor ppr. Postprandial Ra Rohasche Rfa Rohfaser Rfe Rohfett Rp Rohprotein SIBO small intestinal bacterial overgrowth Stdabw Standardabweichung
sV scheinbare Verdaulichkeit
Tab. Tabelle
TS Trockensubstanz u. und
u.a. unter anderem
uS ursprüngliche Substanz
VFA flüchtigen Fettsäuren
z.T. zum Teil
Verzeichnis der Tabellen und Abbildungen:
Tab. 1 : Zusammensetzung kommerzieller Seite 12 Feuchtalleinfuttermittel für Hunde im
Erhaltungsstoffwechsel (MEYER u. ZENTEK 1997)
Tab. 2 : scheinbare Verdaulichkeit verschiedener Seite 13 Feuchtalleinfuttermittel bei Hunden
(n.u. = nicht untersucht)
Tab. 3 : scheinbare Verdaulichkeit verschiedener Seite 14 Trockenfuttermittel bei Hunden
(n.u. = nicht untersucht)
Tab. 4 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils Seite 18/19 auch fakultative) in Duodenum- und Ileumchymus
von Hunden (1g/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven
Proben in Klammern
Tab. 5 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils Seite 20-22 auch fakultative) im Caecum-, Colon- und
Rectumchymus von Hunden (1g/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
Tab. 6: Aerobe und anaerobe Keime (jeweils auch Seite 23 fakultative) in Hundefaeces (1g/g uS bzw.
TS),Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
Tab. 7: Effekte eiweißreicher Fütterung (Menge, Seite 25 Qualität) auf die intestinale Mikroflora des
Hundes
Tab. 8: Einfluss der Kohlenhydrataufnahme auf die Seite 26 aeroben und anaeroben Keimgehalte (1g/uS,
einschließlich fakultativer) in Ileumchymus und Faeces bei Hunden (AMTSBERG et al. 1989)
Tab.9: Geschlecht, Alter und Körpermasse der Seite 31 Versuchstiere
Tab. 10: Gehalt an Inulin und Oligofruktose in den Seite 32 Versuchsfuttern in % uS
Tab. 11: Versuchsablauf Seite 33
Tab. 12: Futtermenge sowie Aufnahme von Inulin und Seite 33
Oligofruktose in g /Tag
(Futtermenge durchschnittlich 76 g / kg KM x Tag -1)
Inhaltsverzeichnis
___________________________________________________________________________
Tab. 13: Futtermittelanalyse der I. Charge Seite 41 Tab. 14: Futtermittelanalyse der II. Charge Seite 42 Tab. 15: Körpermasse der Versuchstiere in kg Seite 42 Tab. 16: Mittelwerte TS (in %) im Kot Seite 43 Tab. 17: Differenz TS (in %) im Kot Tag 0 mit Tag 21 Seite 43 Tab. 18: Mittelwerte TS-Werte (MOL %) der Zeitpunkte Seite 44
(Tag 1-21), p-Werte
Tab. 19 : Mittelwerte der pH-Werte an den Versuchstagen Seite 45 Tab. 20: Mittelwerte pH-Werte der verschiedenen Seite 46 Zeitpunkte (Tag 1-21), p-Werte
Tab. 21: Keimzahlen Tag 0 in KbE/g FM Seite 48/49 Tab. 22: Keimzahlen Tag 21 in KbE/g FM Seite 50/51 Tab. 23: Differenz der Keimzahlen in (KbE/ g FM) Futter Seite 51 - 53 A zu Futter C bzw. Ränge
Tab. 24: Mittelwerte der Wasserstoffexhalation (in ppm) Seite 54/55 an den Versuchstagen
Tab. 25: Mittelwerte der Wasserstoffexhalation (ppm) Seite 56 an den Versuchstagen (1-3), p-Werte
(n=9 / Tier; 3 Tage a 3 Messwerte)
Tab. 26: flüchtige Fettsäuren in % der Gesamtacidität im Seite 57 Vergleich zu Tag 0 und 21 unter
Futter C (0,9%/0,3%)
Tab. 27: Mittelwerte aller Fettsäuren der Versuchstage (1- Seite 57 21), p-Werte
Tab. 28: Mittelwerte n-Buttersäure an den Versuchstagen Seite 58 (Tag 1-21), p-Werte
Tab. 29: Mittelwerte und Standardabweichungen der Seite 59 flüchtigen Fettsäuren in MOL %
Tab. 30: Mittelwerte der Cholesterinwerte (in mg/dl) an Seite 60
den Versuchstagen
Tab. 31: Differenz der Cholesterinwerte (mg/dl) Futter A Seite 60 zu Futter C bzw. Ränge
Abb.1: praecaecale (gestrichelte) und Seite 16 Gesamtverdaulichkeit (solide) des Rohfettes
beim Hund in Abhängigkeit von der Rohfettaufnahme (MÜHLUM et al. 1982)
Abb. 2: Chromatogramm eines Standardwertes für den Seite 39 Wasserstoff
Abb.3: Chromatogramm eines Wasserstoffwertes Seite 39 Abb. 4: Differenz der TS-Werte an Tag 21 zu Tag 0 Seite 44 Abb. 5: pH-Werte im Kot von 11 Hunden unter den Seite 45 definierten Fütterungsbedingungen im Verlauf
vom Tag 0 (Beginn) und dem 21. Tag der Periode
Abb. 6: Vergleich der H2-Konzentration im Exhalat Seite 54 an den Tagen 1 bis 3
Abb. 7: Wasserstoffexhalation (ppm) bei 11 Hunden Seite 55 3 Stunden postprandial (t2)
Abb. 8: Mittelwerte der Wasserstoffexhalation (ppm) Seite 56 (Tag 1-3, t 1-3)
Abb. 9: zeitliche Abfolge der Futtervarianten und ihre Seite 65 Auswirkung auf die Cholesterinwerte
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Feuchtfuttermittel bestehen hauptsächlich aus den Nebenprodukten der Fleischgewinnung und –verarbeitung. Dadurch haben sie meist einen geringeren Anteil an pflanzlichen Ingredientien wie Getreide. In Anlehnung an Erfahrungen aus der Humanmedizin, wird Fleischfressern unterstellt, dass deren Darmflora, bedingt durch eine Fleisch betonte Fütterung, einen höheren Anteil an Keimen, wie z.B. Cl. perfingens, besitzt. Dieser und weitere Keime, zu denen auch die Gram negativen (E. coli) zählen, können an möglichen Störungen der Verdauung und der Integrität der Darmwand beteiligt sein. Durch Kohlenhydrate, die im Dünndarm nicht durch eigene Enzyme, sondern nur durch die Mikroflora des Dickdarms aufgeschlossen werden können, soll diese modifiziert werden.
Ein Beispiel dafür sind die Zusatzstoffe Inulin und Oligofruktose, die als Poly- bzw.
Oligosaccharide zu den Prebiotika zählen.
In einer humanmedizinischen Studie (GLENN/GIBSON 1995) konnte der positive Einfluss dieser Prebiotika auf die Darmflora und hier im speziellen auf das Wachstum der Bifidobakterien nachgewiesen werden.
Bifidobakterien gehören zu den Probiotika und haben als solche u.a. antipathogene Aktivität (RASTALL 1992) gegenüber Gram negativen Darmbakterien wie Salmonellen, Campylobakter und Escherichia coli.
Eine weitere Studie (BRIGHENTI/CANZI 1999), in der Männern eine bestimmte Menge Inulin pro Tag zugeführt wurde, ergab bei den Probanden eine Senkung des Blut- Cholesterinspiegels.
Bei Fleischfressern liegen speziell in Bezug auf die Beeinflussung der mikrobiellen Aktivität, insbesondere der Wasserstoffexhalation durch Prebiotika, nur wenige Arbeiten vor.
Vergleichbare Untersuchungen der Auswirkungen auf den Cholesterinspiegel gibt es in dieser Form nicht.
In der vorliegenden Arbeit sollte nun untersucht werden, ob und wenn ja, welches Inulin- und Oligofruktoseverhältnis bei Hunden einen positiven Effekt auf die intestinale Mikroflora hat.
Würden Auswirkungen sichtbar, so müssten sich daraus auch Veränderungen der durch die metabolische Leistung der Mikroorganismen beeinflussten Parametern, wie der Wasserstoffexspiration und der flüchtigen Fettsäuren in den Faezes, ergeben.
Zur Orientierung, ob andererseits der Cholesterinspiegel metabolischen Effekten der Mikroflora unterliegt, wurde dieser einmal pro Versuchsphase mit bestimmt.
II. Schrifttum
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12 1. Alleinfuttermittel
1.1 Verdaulichkeit von Alleinfuttermitteln bei Hunden
Alleinfutter müssen in ihrer Zusammensetzung (s. Tab. 1) so beschaffen sein, dass sie bei ausschließlicher Verwendung eine ausgewogene Ernährung des Hundes, ohne das Auftreten von Mangelerscheinungen, gewährleisten.
Tab. 1 : Zusammensetzung kommerzieller Feucht- und Trockenalleinfuttermittel für Hunde im Erhaltungsstoffwechsel (MEYER und ZENTEK 1997)
Feuchtalleinfutter 1) Trockenalleinfutter 2) Pro 100 g uS Schwankungsbreite Ø Schwankungsbreite Ø Rohprotein g 6,5 – 14,2 8,6 18,0 – 31,0 23,5
Rohfett g 2,8 – 7,0 4,8 5,5 – 21,0 10,0
Rohfaser g 0,2 – 2,0 0,65 1,9 – 4,5 3,1
Bruttoenergie MJ k.A. 0,50 k.A. 1,82
verdaul. Energie MJ k.A. 0,45 k.A. 1,55
g vRp / MJ ME k.A. 16,0 k.A. 13,0
Calcium mg 0,2 – 0,5 0,28 0,9 – 2,5 1,5
Phosphor mg 0,1 – 0,35 0,21 0,8 – 1,9 1,0
Magnesium mg 0,07 – 0,34 0,15
Natrium mg 0,1 – 0,35 0,20 0,2 – 0,8 0,4
1) Auswertung von 15 Produkten anhand der Deklaration
2) Auswertung von 54 Produkten anhand der Deklaration
Die Verdaulichkeit von Mischfuttermitteln hängt nicht nur von der Zusammensetzung, sondern auch von der Aufbereitung des Futters sowie tierspezifischen Faktoren ab.
Untersuchungen zur scheinbaren Verdaulichkeit von Feuchtalleinfutter bei adulten Hunden wurden mit unterschiedlicher Intention durchgeführt, z.B. zur Prüfung bestimmter Futterzulagen wie rohfaserreicher bzw. schwerverdaulicher Komponenten.
Die scheinbare Verdaulichkeit der Trockensubstanz liegt für die Feuchtalleinfuttermittel bei 80 bis 90 % (s. Tab. 2) und für die Trockenalleinfuttermittel bei 67 bis 89 % (s. Tab. 3). Die Verdaulichkeit der organischen Substanz wurde häufiger untersucht. Für Feuchtalleinfutter ergeben sich Werte zwischen 85 bis 90 % und bei Trockenalleinfutter von 72 bis 91 %. Bei der Verdaulichkeit des Rohproteins sind die Feuchtalleinfutter den Trockenalleinfuttern etwas überlegen. Dies trifft auch auf die Verdaulichkeit des Rohfettes zu, da die Fettfraktion im Feuchtalleinfutter zu einem höheren Prozentsatz verdaut wird.
In Mischfuttermitteln unterliegt die Verdaulichkeit des Rohfasergehaltes extremen Schwankungen, ursächlich wird hierfür der unterschiedliche Gehalt der Futtermittel an Rohfaser des Futters bzw. die Zusammensetzung dieser Fraktion angenommen.
N-freie Extraktstoffe sind im Feuchtalleinfutter geringer als im Trockenalleinfutter, was im Zusammenhang mit den sehr niedrigen Gehalten der meist aus Schlachtabfällen bestehenden Produkte steht.
Tab. 2: Scheinbare Verdaulichkeit verschiedener Feuchtalleinfuttermittel bei Hunden ( n.u. = nicht untersucht )
1) Yorshire Terrier, Zwergpudel, Dackel, Zwergschnauzer, Cairn Terrier, West Highland White Terrier, Beagles, English Springer Spaniel, Labrador Retriever, Irische Wolfshunde
sV [%]
Autor Anzahl
der Hunde Anzahl
der Futter TS oS Rp Rfe Rfa NfE Bemerkungen
LEIBETSEDER
et al. 1982 10 1 n.u. 86,6 85,0 97,7 n.u. 89,4 Beagles
KENDALL et al.
1982 8 2 80,1 n.u. 81,1 92,2 n.u. 67,6 Beagles
KENDALL et al.
1983 9 1 n.u. n.u. 81,9-87,9 82,0-92,6 n.u. n.u.
Beagles, Cairn, Terrier, Dackel BURROWS et al.
1987 4 1 89,6 n.u. 91,0 99,4 30,2 n.u. Beagles
ZENTEK et al.
1993 6-8 2 82,6-88,2 85,1-90,5 79,2-90,1 91,2-97,9 4,64-72,2 73,6-88,9 Beagles und Doggen HABERNOLL
1995 66 1 n.u. 85,7-88,3 84,8-89,4 94,0-98,0 -11,5-18,5 61,1-69,4 10 Rassen 1)
II. Schrifttum ___________________________________________________________________________
13
Tab. 3 : Scheinbare Verdaulichkeit verschiedener Trockenfuttermittel bei Hunden
( n.u. = nicht untersucht )
sV [%]
Autor
Anzahl der Hunde
Anzahl der
Futter TS oS Rp Rfe Rfa NfE Bemerkungen
HORN
et al. 1968 5 4
3 n.u.
n.u. n.u.
n.u. 76,0-87,0
81,0-87,0 89,0-94,0
67,0-80,0 n.u.
n.u. 86,0-90,0
87,0-89,0 Boxer GÖCKE 1970 2 6 n.u. 83,8-90,8 81,1-98,8 87,9-96,9 33,5-65,5 82,3-92,3 Beagles KOCH-ERHORN
1987 6 1 n.u. 88,6 89,7 92,5 53,3 89,9 Beagles
GRÖNER 1991 12 2 67,0-79,0 72,0-84,0 82,0-84,0 94,0-95,0 n.u. 62,0-87,0 Beagles ZENTEK et al. 1993 6-8 2 78,3-88,5 83,3-91,2 83,0-90,8 88,5-93,5 24,3-58,9 86,6-92,8 Beagles und
Doggen HABERNOLL
1995 66 1 n.u. 88,2-89,7 84,5-88,2 93,2-95,1 -27,3-12,5 90,3-91,8 10 Rassen 1)
II. Schrifttum ___________________________________________________________________________
14
1.2 Unterschiede der Verdauung im Dünn- und Dickdarm
Die Verdauung im Dünn- und Dickdarm wird maßgeblich durch Enzyme beeinflusst. Im Dünndarm handelt es sich dabei um Enzyme des Pankreas, während im Dickdarm mikrobielle Enzyme die Verdauung beeinflussen.
Die wichtigsten im Dünndarm durch Enzyme des Pankreassaftes (Amylase) sowie des Dünndarmepithels (Di- und Oligosaccharidasen) verdauten Nahrungskohlenhydrate sind Stärke, Saccharose und Lactose. Strukturkohlenhydrate, wie z.B. Cellulose, Hemicellulose und Pectin, welche Bestandteile der pflanzlichen Zellwand sind, werden von diesen Enzymen nicht angegriffen. Sie werden hauptsächlich im Dickdarm durch mikrobielle Enzyme zu kurzkettigen Fettsäuren abgebaut.
Die Proteinverdauung findet hauptsächlich im Dünndarm statt (Peptidasen), beginnt jedoch bereits im Magen. Die Endprodukte der Proteinverdauung sind kurzkettige Peptide und Aminosäuren, welche vom Dünndarmepithel überwiegend durch sekundär aktiven Transport resorbiert werden.
Die Verdauung der Triglyceride erfolgt im Magen und Dünndarm durch die säurestabile gastrale bzw. linguale Lipase und die pankreatische Lipase. Als resorptionsfähige Spaltprodukte fallen dabei Fettsäuren und Monoglyceride an. Die Fettsäuren bilden zusammen mit den konjugierten Gallensäuren im Dünndarm wasserlösliche gemischte Micellen. Konjugierte Gallensäuren emulgieren zu dem die Nahrungslipide und begünstigen damit die Lipasewirkung.
Die praecaecale Fettverdaulichkeit entspricht einem Anteil von 99-100 % der Gesamtverdaulichkeit (MEYER 1989). Infolge des hohen Anteils der partiell im Dünndarm lokalisierten Rohfettverdaulichkeit an der Gesamtverdaulichkeit, finden im Dickdarm in quantitativer Hinsicht keine nennenswerten Umsetzungen des Rohfettes mehr statt.
1.3 Verdauung ausgesuchter organischer Substanzen unter besonderer Berücksichtigung der Vorgänge im Dickdarm (DROCHNER und MEYER 1991)
Die scheinbare Verdaulichkeit der in den Dickdarm eintretenden Substanzen ist von ihrer Zusammensetzung, der Adaptation der Mikroflora, der Aufenthaltsdauer des Chymus im Dickdarm sowie der mikrobiellen Aktivität abhängig. Diese wird wiederum von einem ausreichenden Angebot an Energie und essentiellen Nährstoffen bestimmt.
Insgesamt werden von der aus dem Ileum zufließenden organischen Substanz (beim Hund 3,0 g/kg LM/d) eine Menge von 0,7 g/kg LM/d an oS fermentiert. Daraus ergibt sich eine scheinbare Verdaulichkeit von 22,4 % des ileocaecalen Zuflusses.
Rohfett
Der Zufluss an Rohfett in den Dickdarm ist beim Hund gering (0,14 g/kg LM/d). Das liegt unter anderem daran, dass die praecaecale Fettverdauung sehr effektiv ist. Generell liegt die praecaecale Fettverdauung im Allgemeinen leicht über der Gesamtfettverdaulichkeit, wie für die Verhältnisse beim Hund beispielhaft in Abb. 1 deutlich wird. Die im Dickdarm scheinbar verdaute Fettmenge liegt somit in der Regel um 0. Die wahre Verdaulichkeit des Fettes kann im Dickdarm nach Modellrechnung beim Hund mit 35–50 % (MÜHLUM et al. 1989) angenommen werden.
II. Schrifttum
___________________________________________________________________________
16 Abb.1: praecaecale (gestrichelte) und Gesamtverdaulichkeit (solide) des Rohfettes beim
Hund, in Abhängigkeit von der Rohfettaufnahme (MÜHLUM et al. 1982) Gesamtverdaulichkeit in % : y=100,7 -14,7/x ; r= 0,98*** ; n= 25
Praecaecale Verdaulichkeit in % : y= 100,3 – 11,7/x ; r= 0,93*** ; n= 25
Rohfaser
Mit der Bezeichnung Rohfaser werden sehr heterogene Stoffgruppen zusammengefasst. Beim Hund hat die Rohfaserqualität am Ileumende meist eine ähnliche Zusammensetzung wie die im aufgenommenen Futter.
Der Zufluss an Rohfaser in den Dickdarm wird für den Hund mit 0,2 g/kg LM/d angegeben.
Der kurze Dickdarm des Hundes ist nur in begrenztem Umfang fähig, Rohfaser zu fermentieren, so dass eine scheinbare Verdauung von 6,8 % im Dickdarm angenommen wird.
Offensichtlich verhindern die kurze Aufenthaltsdauer aber auch die begrenzten Fermentationsbedingungen im Dickdarm des Hundes einen höheren Abbau der Rohfaserfraktion. (DROCHNER und MEYER 1991)
Rohprotein
Während die Kohlenhydratverdauung im Dickdarm nahezu ausschließlich den Charakter einer fermentativen Spaltung zu kleinen absorbierbaren Bruchstücken aufweist, sind Proteinumsetzungen im Dickdarm als eine Kette nebeneinander und nacheinander ablaufender Abbau- und Aufbauprozesse anzusehen.
Das im Ileumchymus vorliegende Rohprotein besteht beim Hund zu ca 55 % aus Reinprotein und zu 45 % aus NPN-Verbindungen. Die über die Dickdarmwand zufließenden Mengen an N-haltigen Substanzen sind weder qualitativ noch quantitativ mit herkömmlichen Methoden sicher zu erfassen. Sie bestehen einerseits aus Sekreten der Darmwand, die Proteincharakter haben, andererseits aus Harnstoff bzw. dem durch Ureolyse anfallenden Ammoniak. Die Gesamtsekretion N-haltiger Substanzen über die Dickdarmwand liegt beim Hund etwa bei 15 mg/kg LM/d, somit dürfte der über die Dickdarmwand eintretende N-Anteil um 10 % der ileocaecal zufließenden Menge betragen. (DROCHNER und MEYER 1991)
Die scheinbare Verdaulichkeit des Rohproteins während der Dickdarmpassage (29,8 % des ileocaecalen Zuflusses) kann nur auf die ileocaecal eintretende Rohproteinmenge (1,1 g/kg LM/d) bezogen werden. Die tatsächlichen Werte liegen mit Sicherheit höher, da die über die Dickdarmwand zufließenden N-haltigen Substanzen nicht einbezogen wurden.
(DROCHNER und MEYER 1991)
Ein übermäßiges mikrobielles Wachstum kann z.B. durch eine verstärkte mikrobielle N- Fixierung zu einer geringeren Verdaulichkeit führen.
Die für den Aufbau N-haltiger Substanzen entscheidende mikrobielle Aktivität hängt vor allem von der Gegenwart Energie liefernder Stoffe, der Konzentration an N-haltigen Substanzen und optimalen pH-Werten ab. Aus der Zusammensetzung der Proteine von Futter, Dickdarminhalt und Dickdarmbakterien kann abgeleitet werden, dass in diesen Bereichen eine intensive mikrobielle Synthese stattfindet.
Beim Abbau des Rohproteins entstehen im Dickdarmlumen niedermolekulare N-haltige Verbindungen, vor allem Dipeptide und Aminosäuren. Nach den vorliegenden Berechnungen gehen etwa 30-60mg N/kg LM/d über die Dickdarmwand in den Körper über. Das sind je nach Rohproteinaufnahme etwa 3-30 % des insgesamt absorbierten Stickstoffs (DROCHNER und MEYER 1991).
2. Darmflora des Hundes
2.1 Allgemeine Betrachtungen zur Mikroflora 2.1.1 Bakterielle Besiedlung des Magens
Der durch die HCl-Sekretion bedingte niedrige pH-Wert des Mageninhalts (pH 1-4) führt zur Abtötung vieler, mit dem Futter aufgenommener, Mikroorganismen. Es gibt jedoch Bakterienarten, die sich in der den Magen auskleidenden Schleimschicht ansiedeln und vermehren. Dies gilt zum Beispiel für Helicobakter pylori, ein spiraliges Bakterium, das beim Menschen Entzündungen und Geschwüre der Magen- und Duodenalschleimhaut hervorrufen kann. Verwandte Keime kommen auch im Magen von Hund und Katze vor. Durch Abgabe des Enzyms Urease, das den durch Diffusion aus der Blutbahn in den Magen gelangenden Harnstoff in NH3 und CO2 spaltet, vermag Helicobacter pylori in seiner Umgebung neutrale pH-Verhältnisse zu schaffen und damit im Magen zu überleben.
In der proximalen Magenhälfte wurde beim Schwein und Pferd eine beträchtliche mikrobielle Aktivität nachgewiesen, die sich nach der Fütterung in einem Anstieg der Konzentration von kurzkettigen Fettsäuren und Milchsäure manifestiert. Der pH-Wert steigt in diesem Teil des Magens nach der Fütterung auf 4 bis 6, so dass sich Bakterien ansiedeln (Lactobacillen,
II. Schrifttum
___________________________________________________________________________
18 Streptokokken), die leicht fermentierbare Kohlenhydrate in geringem Umfang zu kurzkettigen Fettsäuren und Milchsäure abbauen (SCHARRER, E. und WOLFFRAM, S.
2000).
2.1.2 Bakterielle Besiedlung des Dünndarms
Die Keimzahlen des Dünndarms steigen vom Duodenum über das Jejunum bis zum Ileum an (s. Tab. 4.1 und 4.2), gleichzeitig nimmt der Anteil anaerober Mikroorganismen gegenüber den aeroben zu. Am Ende des Dünndarms liegt ungefähr ein Gleichgewicht zwischen beiden Gruppen vor (RINGEL 1988, BENNO et al. 1992). Der überwiegende Anteil der aeroben Keime entfällt auf die Enterobacteriaceae, insbesondere E. coli. Aerob wachsende Streptokokken bilden nach den Enterobacteriaceae die nächst häufigere Gruppe.
Pseudomonaden, Corynebacterium spp. und aerobe Sporenbildner kommen nur sporadisch (SIMPSON et al. 1990, BENNO et al. 1992) vor und sind daher nicht zur Hauptflora (DUBOS et al. 1965) zählbar.
Tab. 4.1 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils auch fakultative) in Duodenum- und Ileumchymus von Hunden (lg/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
SMITH (1965)
UCHIDA et al.
(1969)
MATSU- MOTO et al. (1972)
LEIMER (1980)
SIMPSON et al.
(1990)
BENNO et al.
(1992a)
BENNO et al.
(1992a) Duodenum
n (Proben) 3 8 13 13 6 81 82
Aerobier
Gesamtkeimzahl 5,2 (7) 5,6 (8)
Enterobacteriaceae 4,8 4,9 (13) 5,4 (3) 3,5 (7) 4,4 (8)
E. coli 2,7 3,7
Streptococcus spp. 5,9 6,0 6,3 (13) 1,8 4,6 (7) 5,0 (7) Staphylococcus spp. 5,5 4,0 (13) 1,2 3 4,6 (2) 4,5 (1) 3,1 (3)
Pseudomonas spp. 3,8 (3)
Corynebacterium spp. 4,4 (2) 4,0 (1) 5,1 (1)
Bacillus spp. 3,9 (2)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 4,8 (4) 4,8 (6)
Bacteroides spp. 6,3 4,1 (6) 4,0 (5) 4,2 (3)
Fusobacterium spp.
Clostridium spp. 4,8 5,7 (11) 2,7 (1)
Cl. perfingens 4,5 3,6 2,7 (1) 4,1 (4)
Spiralige Stäbchen 4,6 (1)
Eubacterium spp. 4,7 (1) 3,5 (2)
Bifidobacterium spp. 5,5 4,1 (10) 3,8 (5) 4,4 (4)
Lactobacillus spp. 3,3 7,1 6,3 (13) 0,7 0,9 (5) 4,5 (4)
Peptostreptococcus spp. 3,1 (3) 4,7 (1)
Megasphaera sp. 3,2 (1)
Veillonella spp. 2,8 (2)
Tab. 4.2 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils auch fakultative) in Duodenum- und Ileumchymus von Hunden (lg/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
2.1.3 Bakterielle Besiedlung des Dickdarms
Auf Grund der im Vergleich zum Dünndarm verminderten Peristaltik, der ausgeprägt anaeroben Bedingungen und der geringeren Einwirkungen durch die Verdauungssekrete, ist der Dickdarm stärker mikrobiell besiedelt. Das Spektrum der im Caecum, Colon und Rectum anzutreffenden Keime ist durch eine Zunahme anaerober Mikroorganismen gekennzeichnet (s. Tab. 5.1 – 5.3).
Ein erheblicher Anteil fakultativ anaeroben Bakterien entfällt auf die Gruppe der Enterobacteriaceae, unter diesen besonders E. coli. Gelegentlich können Proteus spp. und Pseudomonas spp. auftreten. Streptokokken scheinen den Dickdarm in ähnlicher Größenordnung zu besiedeln wie die Enterobacteriaceae, während Staphylokokken nur in geringem Umfang vorkommen. Neben Clostridium spp., Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. und den Bacteroides spp. (SMITH 1965, UCHIDA et al. 1969, MATSUMOTO et al.
1972), wurden Eubacterien und Peptostreptokokken als wesentliche Keimgruppen in Colonchymus ermittelt (ZENTEK 1993).
SMITH (1965)
UCHIDA et al.
(1969)
MATSU- MOTO et al. (1972)
DAVIS et al.
(1977)
AMTS- BERG et al.
(1979)
LEIMER (1980)
RINGEL (1988)
BENNO et al.
(1992a)
BENNO et al.
(1992a)
Ileum
n (Proben) 3 12 13 9 8 13 10 81 82
Aerobier
Gesamtkeimzahl 5,6-7,8 8,6 (10) 6,8 (8) 6,7 (8)
Enterobacteriaceae 6,9 8,1 (13) 6,0 (8) 6,3 (8)
E. coli 5,2 4,0 4-11 (8) 5,3 8,0 (10)
Streptococcus spp. 7,0 7,5 8,2 (13) 2,0-7,0 4-9 (8) 4,8 7,0 (10) 6,5 (8) 6,2 (7)
Staphylococcus spp. 5,7 5,5 (12) 5,0 2,53 5,4 (5) 4,5 (4)
Pseudomonas spp. 3,2 (5)
Corynebacterium spp. 5,0-7,5 2,5 (2)
Bacillus spp. 4,5-5,0 5,3 (3)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 3,8-9,6 9,0 (10) 6,0 (8) 6,3 (8)
Bacteroides spp. 7,0 4,1 (13) 7,0 8,1 (10) 5,5 (7) 6,1 (6)
Fusobacterium spp.
8,1 (10)
Clostridium spp. 5,6 7,0 (11) 7,0-9,0 8,2 (10) 7,8 (1)
Cl. perfingens 6,2 4-7 (4) 5,6 8,1 (8) 3,0 (3) 7,1 (4)
Spiralige Stäbchen 6,8 (1) 8,8 (1)
Eubacterium spp. 8,1 (8) 7,0 (3) 6,2 (5)
Bifidobacterium spp.
6,4 6,6 (7) 8,0 7,0 (4) 5,1 (6)
Lactobacillus spp. 5,8 7,8 7,3 (11) 3,0-7,0 3,4 7,7 (10) 5,8 (8) 3,8 (5)
Peptostrepto-
coccus spp. 7,0 6,5 (4) 7,4 (4)
Megasphaera sp. 3,3 (1)
Veillonella spp. 5,8 (1) 6,3 (1)
II. Schrifttum
___________________________________________________________________________
20 Tab. 5.1 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils auch fakultative) im Caecum-, Colon- und Rectumchymus von Hunden (lg/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
1 Alter < 1 Jahr, 2 Alter > 11 Jahre, 3 Mikrokokken
SMITH (1965)
UCHIDA et al.
(1969)
DAVIS et al.
(1977)
AMTS- BERG et al.
(1979)
BENNO et al.
(1992a)
BENNO et al.
(1992a) Caecum
n (Proben) 3 12 9 8 81 82
Aerobier
Gesamtkeimzahl 5,8-8,9 8,7 (8) 8,9 (8)
Enterobacteriaceae 8,4 8-11 (8) 7,8 (8) 8,4 (8)
E. coli 7,2
Streptococcus spp. 8,2 8,4 4-9 (8) 7,6 (8) 8,6 (8)
Staphylococcus spp. 6,5 4,8 (7) 3,9 (5)
Pseudomonas spp. 4,2 (5)
Proteus spp. 4,0 (1)
Bacillus spp. 3,7 (2) 2,6 (1)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 5,5-9,9 10,5 (8) 9,6 (8)
Bacteroides spp. 8,4 7,0-9,0 10,1 (8) 9,2 (8)
Fusobacterium spp. 7,0-8,0
Clostridium spp. 6,8 6,0-8,0 9,4 (5) 8,5 (7)
Cl. perfringens 7,7 8,5 4-7 (4) 5,3 (5) 7,2 (8)
Spiralige Stäbchen 9,4 (6) 9,2 (1)
Eubacterium spp. 6,0-8,0 9,8 (8) 8,6 (8)
Bifidobacterium spp. 8,1 7,0-8,0 9,3 (8) 7,7 (7)
Lactobacillus spp. 8,1 8,7 6,0-7,0 8,8 (8) 7,0 (8) Peptostreptococcus
spp. 7,7-8,0 9,9 (8) 9,2 (8)
Megashaera sp. 8,3 (1)
Veillonella spp. 8,0 6,1 (2)
Tab. 5.2 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils auch fakultative) im Caecum-, Colon- und Rectumchymus von Hunden (lg/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
1 Alter < 1 Jahr, 2 Alter >11 Jahre, 3 Mikrokokken
UCHIDA et al.
(1969)
DAVIS et al.
(1977)
AMTS- BERG
et al.
(1979)
LEIMER (1980)
TRESCH- NAK (1984)
BENNO et al.
(1992a)
BENNO et al.
(1992a) Colon
n (Proben) 4 9 8 13 3 81 82
Aerobier
Gesamtkeimzahl 7,8-10,8 9,4 (3) 9,2 (0,4) 9,5 (8)
Enterobacteriaceae 8,4 8,2 (8) 8,4 (8) E. coli 5,0-6,0 6-11 (8) 6,1 9,3 (3)
Streptococcus spp. 8,7 6,0-10,0 4-11 (8) 5,1 7,4 (3) 8,8 (8) 9,4 (8) Staphylococcus spp. 6,2 4,0 2,43 8,0 (3) 5,3 (4) 4,2 (3) Pseudomonas spp. 6,0 (2) 4,0 (1) 3,5 (4) Proteus spp. 5,0 4/ 7(2) 6,3 (2)
Corynebacterium spp. 5,7 (2) Bacillus spp. 11,2 (3) 2,9 (2) 2,8 (3)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 8,3-10,9 9,6 (3) 10,8 (8) 10,3 (8) Bacteroides spp. 7,7 7,0-10,0 8,6 (3) 10,6 (8) 10,1 (8) Fusobacterium spp. 9,5 (3) Clostridium spp. 7,3 7,0-9,0 7,9 (3) 9,5 (6) 9,1 (8) Cl. perfringens 4-11 (8) 6,6 10,0 (1) 5,9 (6) 7,5 (8) Spiralige Stäbchen 9,5 (2) 9,6 (6) 9,9 (22) Gekrümmte Stäbchen 8,8 (3) 9,3 (1) 9,3 (1) Eubacterium spp. 8,0-9,0 9,7 (2) 10,0 (8) 9,4 (8) Bifidobacterium spp. 8,5 9,0-10,0 9,5 (3) 9,5 (8) 8,4 (7) Lactobacillus spp. 8,8 6,0-10,0 2,8 9,6 (3) 9,1 (8) 8,1 (8) Peptostreptococcus
spp. 6,0-9,0 9,5 (3) 10,3 (8) 9,5 (8)
Megashaera sp. 8,3 (1)
Veillonella spp. 6,1 (2)
II. Schrifttum
___________________________________________________________________________
22 Tab. 5.3 : Gehalte aerober und anaerober Bakterien (jeweils auch fakultative) im Caecum-, Colon- und Rectumchymus von Hunden (lg/g uS bzw. TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
1 Alter < 1 Jahr, 2 Alter >11 Jahre, 3 Mikrokokken
UCHIDA et al.
(1969)
MATSU- MOTO et al. (1972)
LEIMER (1980)
BENNO et al.
(1992a)
BENNO et al.
(1992a) Rectum
n (Proben) 12 13 13 81 82
Aerobier
Gesamtkeimzahl 9,5 (8) 9,9 (8)
Enterobacteriaceae 8,3 7,6 (13) 8,6 (8) 8,6 (8)
E. coli 6,2
Streptococcus spp. 8,5 8,7 (13) 5,7 9,1 (8) 9,9 (8) Staphylococcus spp. 5,3 5,4 (9) 2,53 4,0 (5) 2,8 (2)
Pseudomonas spp. 3,3 (1) 5,3 (1)
Corynebacterium spp.
Bacillus spp. 3,1 (2) 2,9 (5)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 11,0 (8) 10,6 (8)
Bacteroides spp. 9,0 8,1 (13) 10,8 (8) 10,3 (8) Fusobacterium spp.
Clostridium spp. 7,6 8,1 (13) 8,4 (5) 9,3 (8)
Cl. perfringens 8,2 5,6 (6) 7,8 (88)
Spiralige Stäbchen 9,5 (6) 9,4 (4)
Gekrümmte Stäbchen
Eubacterium spp. 10,8 (8) 10,0 (8)
Bifidobacterium spp. 8,4 8,2 (10) 9,9 (8) 9,1 (8) Lactobacillus spp. 8,8 7,8 (12) 3,4 9,0 (8) 8,3 (8)
Peptostreptococcus 10,4 (8) 9,9 (8)
Megashaera sp. 7,6 (1)
Veillonella spp. 7,2 (1)
2.1.4 Fäkale Flora
Die Zahlen aerober Mikroorganismen treten in den Faeces gegenüber den Anaerobiern um 1 bis 2 Logarithmusstufen zurück (s. Tab. 6). Wie auch bei den intestinalen Keimgehalten, erstrecken sich die ersten Beschreibungen in neuerer Zeit zunächst auf die Enterobacteriaceae und Laktobazillen (HAENEL u. MÜLLER-BEUTHOW 1956), später auch auf Streptokokken, Bacteroides und Cl. perfringens (SMITH u. CRABB 1961, SMITH 1965) Tab. 6.: Aerobe und anaerobe Keime (jeweils auch fakultative) in Hundefaeces (lg/g uS bzw.
TS), Mittelwerte nur der positiven Proben, Anzahl der positiven Proben in Klammern
A B C D E F G H I J K L
n (Probenzahl) 2 10 3 9 13 201 10 9 15 9 8 8
Aerobier
Gesamtkeimzahl 9,1 8,9 (9) 8,2 (15) 8,7 (9) 11,0 9,6 (8)
Enterobacteriaceen 8,1 (13) 7,9 7,2 (9) 8,5 (8) 8,7 (8)
E.coli 8,1 7,5 7,2 4-7 7,1 (19) 7,4 (15) 8,1 (9)
Pseudomonas spp. 5,6 (4) 7,8 (1) 2,7 (4)
Proteus spp. 4-6 5,0 (1)
Bacillus spp. 7-8 4,0 (9) 4,3 (2) 3,1 (8)
Corynebacterium spp. 8-10 3,3 (6) 2,2 (1)
Streptococcus spp. 7,6 8-10 9,9 (13) 6,7 (20) 8,53 8,3 (9) 7,4 (15) 7,6 (8) 10,0 (8) 9,4 (8) Staphylococcus spp. 4-10 3,7 (11) 4,74 (13) <2 (1) 6,9 (8) 5,4 (4) 3,3 (4) 2,4 (6)
Anaerobier
Gesamtkeimzahl 9,6 10,0 10,3 (9) 10,5 (15) 10,1 (9) 11,0 (8)
Bacteroides spp. 8,7 9,3 8-10 10,3 (13) 9,5 10,1 (9) 9,7 (15) 9,2 (8) 10,8 (8) 10,8 (8)
Fusobacterium spp. 7-9 9,6 (9) 9,5 (11) 8,9 (8)
Anaerobiospirillium spp. 8,5 (3) 8,6 (3)
Clostridium spp. 7,8 6-11 9,0 (5) 9,4 9,8 (9) 9,5 (13) 9,3 (9) 9,8 (8) 9,3 (8) Cl. perfringens 8,4 7-9 5,6 (8) 7,5 (18) 8,5 (7) 8,0 (6) 9,1 (9) 6,7 (8) 8,1 (8)
Eubacterium spp. 7-11 9,9 (13) 9,8 (9) 9,0 (13) 9,3 (8) 10,2 (8) 10,2 (8)
Bifidobacterium spp. 9-11 9,2 (13) 9,6 (7) 9,6 (9) 8,5 (5) 9,7 (8) 9,7 (8)
Propionobacterium spp. 6-10 9,0 (2) 8,9 (2)
Lactobacillus spp. 9,6 4,6 9,0 5-11 9,6 (13) 5,1 (18) 8,5 8,7 (7) 9,4 (12) 8,5 (8) 9,8 (8) 9,3 (8)
Streptococcus spp. 9,3 8,9 (9) 9,4 (15) 8,7 (8)
Peptostreptococcus spp. 8-10 9,6 (13) 9,0 (3) 9,2 (11) 8,3 (2) 10,4 (8) 10,3 (8)
Peptococcus spp. 8-10 8,1 (3) 8,2 (2)
Ruminococcus spp. 7-9 9,1 (4) 9,5 (2)
Staphylococcus spp. 3,7 (11) 8,5 (7)
Megasphaera sp. 9-10 8,3 (7) 8,6 (1)
Veillonella spp. 9-10 8,9 (5)
1 nur gesunde Hunde, 2 nur 4-6jährige, 3 Enterokokken, 4 Mikrokokken
A HAENEL u. MÜLLER-BEUTHOW (1956) B SMITH u. CRABB (1961) C SMITH (1965)
D BALISH et al. (1977) E MITSUOKA et al. (1976) F LEIMER (1980) G SCHÄRFL (1980) H STOCK (1983)
I TRESCHNAK (1984) J RINGEL (1988) K BENNO u. MITSUOKA (1992) L BENNO et al. (1992b)
II. Schrifttum
___________________________________________________________________________
24 2.2 Bakterielle Überbesiedlung des Darmtraktes
Von klinischer Bedeutung beim Hund ist die bakterielle Überbesiedlung des Dünndarms (RUTGERS et al 1996; JOHNSTON 1999; GERMAN et al. 2003). Die im
angloamerikanischen Sprachgebrauch als „small intestinal bacterial overgrowth“ (SIBO) bezeichnete Dysbiose kann primär infolge einer gestörten intestinalen Immunität auftreten (z.B. IgA-Mangel) oder sekundäre Begleiterkrankung von Grunderkrankungen des
Verdauungsapparates sein, die zu einem erhöhten Nährstoffangebot für intestinale Bakterien führen. Dazu gehören exokrine Pankreasinsuffizienz und chronisch entzündliche
Darmerkrankungen (JOHNSTON 1999).
Die Folge einer SIBO ist meist eine chronische Diarrhoe, wobei auch subklinische Dysbiosen auftreten können. Da eine SIBO-bedingte Diarrhoe auf eine Antibiose anspricht, wird das Erkrankungsbild auch als „antibiotic-responsive diarrhea“ (ARD) bezeichnet (GERMAN et al. 2003)
RUTGERS et al. (1995) fanden in Untersuchungen heraus, dass SIBO mit chronischen intestinalen Erkrankungen vergesellschaftet ist sein kann. Meist zeigen sich nur leichte Schädigungen der Darmschleimhaut. In 75% der Fälle treten keine histologischen Veränderungen auf und in 25% zeigten sich lymphozytäre Infiltrate.
Aus bakteriologischer Sicht geht SIBO am häufigsten mit einer Überbesiedlung von Aerobiern wie E.coli, Staphylokokken und Enterokokken einher, aber auch Anaerobier wie Cl.perfringens und Bacteroides können beteiligt sein (RUTGERS et al 1996).
In dieser Studie führen orale Applikationen von Antibiotika in 77% der Fälle zum Erfolg.
Im Gegensatz dazu zeigte eine Antibiotikatherapie nach Untersuchungen von GERMAN et al.
(2003) keine signifikanten Veränderungen der Mikroflora.
2.3 Modifikationen der Mikroflora durch Fütterungseinflüsse
Die Flora des Magen-Darm Traktes unterliegt vielfältigen Regulationsmechanismen. Durch diese herrscht eine weitgehende Stabilität der intestinalen Mikroökologie, so dass keine einfache Dosis Wirkungsbeziehung zwischen der Fütterung und dem Auftreten bestimmter Darmbakterien besteht.
Somit wird biologisch sinnvoll die Gefahr einer ernährungsbedingten Dysbiose und daraus folgender Gesundheitsstörungen für den Makroorganismus minimiert (KNOKE und BERNHARDT 1986, VAN DER WAAIJ 1989, CUMMINGS u. MACFARLANE 1991).
2.3.1 Erhöhter Eiweißgehalt Clostridium perfringens
Mehrere Untersuchungen zeigten, dass die Konzentration dieser Keimart im Darminhalt nach Aufnahme eiweißreicher Nahrung anstiegen (s. Tab. 7). AMTSBERG et al. (1979) fanden in der Faecalflora von Hunden, die proteinreich (46-60 % Rp i. TS, Futterkomponente tierischer Herkunft) ernährt wurden, regelmäßig Clostridium perfringens in Keimzahlen von lg 4-10/g uS. Als ursächlich für den stimulierenden Einfluss, wurde der höhere Methioningehalt bei von Tieren stammenden Futtermitteln vermutet. Die Gehalte an Lactobazillus spp., Streptococcus spp. und E. coli erwiesen sich bei Verabreichung von drei unterschiedlichen Futtermischungen (Fleisch, fleischlos, Mischkost) als weitgehend konstant.
Tab. 7: Effekte eiweißreicher Fütterung (Menge, Qualität) auf die intestinale Mikroflora des Hundes
Fütterung n Probe Keimzahlen (lg/g uS) Autor
Cl. perfringens Lactobacillus
spp.
Streptococcus spp.
Mischfutter a) Rp↑ (46-58%),
tierisch
b ) Rp↑ (60%), pflanzlich c) Rp ± (21-32%) d) Fleisch, Leber, Ei e) Lunge (90%), Grünmehl
3-6 3-4 3-4 6 3
Kot
a) 4,0-10,3 (alle Tiere) b) 4,3-8,0 (sporadisch) c) 6,0-9,0 (sporadisch) d) 7,5-10,3 (alle Tiere) e) 3,5-8,0 (alle Tiere)
AMTSBERG et al.
(1979)
a) Fleisch b) Fleischlos
c) Mischkost (Nudeln, Fleisch, Wurst)
3 3 3
Kot a) 7,3 b) 6,4 c) 7,1
a) 5,0 b) 5,7 c) 6,1
a) 6,7 b) 8,9 c) 7,3
LEIMER (1980)
a) Feuchtalleinfutter (38% Rp i. TS) b) Feuchtalleinfutter + Schlachtabfälle (52% Rp i. TS)
10 10
Kot Kot
a) 8,6 b) 9,6
a) 8,7 b) 8,2
Mittel positiver Proben > 1g
a) 8,5 b) 6,8 Enterokokken
SCHÄRFL (1980)
Eine lang dauernde (13 Monate) ausschließliche Aufnahme von Fleisch bewirkt eine Reduktion der Gesamtkeimgehalte in den Faeces, was insbesondere auf geringere Keimzahl von Laktobazillen, Bifidobakterien, Enterokokken, Streptokokken und mikroaerophile Keime zurückgeführt wurde (TORREY und MONTU 1931).
2.3.2 Erhöhter Kohlenhydratgehalt
Bei Untersuchungen zu Auswirkungen der Verabreichung bestimmter Kohlenhydrate auf die Darmflora, wurden besonders Bifidobakterien und Laktobazillen beobachtet (s. Tab. 8).
AMTSBERG et al. (1989) zufolge führt bei Hunden selbst ein hoher Anteil hoch verdaulicher Kohlenhydrate (Saccharose, Maisstärke) im Futter nur zu einer geringfügigen Veränderung der Intestinalflora.
Durch die Aufnahme überwiegend colonal fermentierter Kohlenhydrate kommt es jedoch zu einer Begünstigung von Laktobazillen und Bifidobakterien.
Tab. 8: Einfluss der Kohlenhydrataufnahme auf die aeroben und anaeroben Keimgehalte (lg/uS, einschließlich fakultativer) in Ileumchymus und Faeces bei Hunden (AMTSBERG et al. 1989)
1FM= Fleischmehl; 2 Fett = Sojaöl; 3 Trockenfutter Grundration
(Hauptkomponenten)
FM1(32,7%)
Fett2(15,4%) FM(32,7%)
Fett(15,6%) FM(31,2%)
Fett(14,5%) FM(31,1%)
Fett(14,6%) FM1(32,7%)
Fett(15,4%) FM (32,7 %)
Fett (15,6%) TF3
(60 %) FM(31,2%)
Fett(14,5%) FM(31,1%).
Fett(14,6%) Zulage Maisstärke
(39%)
Kartoffel- stärke (37%)
Saccharose
(41,3 %) Lactose
(41,4 %) Maisstärke
(39 %) Kartoffel Stärke (37 %)
Kartoffel- Stärke (41 %)
Saccharose
(41,3 %) Lactose (41,4 %)
Ileumchymus Faeces Aerobier Aerobier n (Proben) 1 1 1 1 1 2 2 1 1
Gesamtkeimzahl 11,0 7,0 8,3 7,5 9,0 9,0/9,5 6,0/8,9 8,5 9,6 E. coli 11,0 6,9 8,3 7,3 8,3 9,0/9,5 4,0/7,3 8,5 6,6 Streptococcus spp. 6,0 6,3 6,6 6,6 4,3 7,0 6,0/8,9 6,0 9,6
Anaerobier Anaerobier Gesamtkeimzahl 8,7 9,3 8,9 9,0 10,0 10,0/10,3 9,9/10,5 9,9 10,3
Bacteroides spp. 6,7 8,0 8,0 8,3 10,0 9,0/9,6 9,0/9,3 8,3 - Fusobacterium spp. 7,9 7,5 7,8 8,5 7,0 8,3/9,0 9,3/- 9,6 - Clostridium spp. 7,6 7,0 7,0 - 8,3 9,3/9,0 9,1/- - 8,0
Cl. perfringens 7,6 6,8 7,3 7,0 9,0 8,5/9,0 - 8,9 9,0 Eubacterium spp. 7,6 8,5 7,5 - 9,7 9,3/0,5 8,0/- 8,9 8,9
Bifidobacterium
spp - 8,7 - 7,5 - 7,5/9,3 10,0/- 8,5 9,1 Lactobacillus spp. 7,0 8,7 7,0 8,6 8,0 9,3/9,9 10,0/10,5 8,0 10,1 Streptococcus spp. 6,9 7,7 6,0 7,7 8,7 9,0/- 8,4/9,3 8,9 9,0
II. Schrifttum ___________________________________________________________________________
26
2.3.3 Erhöhter Rohfasergehalt
Einem erhöhten Rohfasergehalt kommt durch seine Peristaltik regulierende Wirkung eine gewisse Bedeutung zu, da so der Aufenthalt der Ingesta in dem beim Hund nur relativ kurzen Dickdarm verlängert wird, was die Resorption von Nährstoffen verbessern könnte.
Der in Fleisch bzw. Schlachtabfällen fehlende Rohfaseranteil könnte ein Faktor für das Wachstum von Clostridium perfringens bei einseitiger Ration sein. Diese Ergebnisse sind jedoch nicht eindeutig (AMTSBERG et al. 1979).
3. Einflüsse verschiedener Futterzusätze auf die Darmflora 3.1 Prebiotika
Ein Prebiotikum ist ein unverdaulicher Nahrungsbestandteil, der durch selektive Stimulation des Wachstums bzw. der Aktivität einer eingeschränkten Zahl von Bakterien im Colon einen positiven Einfluss auf die Wirtsgesundheit ausübt (GIBSON u. ROBERFORD 1994).
Als Prebiotika werden heute verschiedene Poly- bzw. Oligosaccharide mit spezifischer Wirkung im Verdauungstrakt bezeichnet. Aufgrund ihrer spezifischen Bindungsform können diese wasserlöslichen Kohlenhydrate nicht durch körpereigene Enzyme gespalten werden.
Abhängig von der Kettenlänge und der Mikrobenzusammensetzung werden Prebiotika erst im hinteren Dünndarm oder nach gelagerten Verdauungsabschnitten durch die bakterielle Flora energetisch verwertet. Nur bestimmte Mikroorganismen bilden die dafür notwendigen Enzyme. Geeignete Poly- oder Oligosaccharide können deshalb erwünschte Keime (z.B.
Laktobazillen, Bifidobakterien und Streptokokkus-Arten) fördern, weil sie selektiv eine Nahrungsgrundlage für diese darstellten (KÜHN et al. 2000). Um als Prebiotikum klassifiziert zu werden, muss ein Nahrungsbestandteil folgende Kriterien erfüllen:
- er darf in den oberen Teilen des Intestinaltraktes weder hydrolysiert noch absorbiert werden - es muss sich um ein selektives Substrat für ein oder für eine limitierte Anzahl von nützlichen
Kommensalen des Colons handeln, dessen Wachstum oder metabolische Aktivität gesteigert wird,
- mit der Konsequenz, die Colonflora zu Gunsten einer „gesünderen“ Zusammensetzung zu verändern und muss
- im Darm oder systemisch Effekte induzieren, die sich vorteilhaft auf die Wirtsgesundheit auswirken (GIBSON u. ROBERFROID 1994)
Als gutes Substrat gelten die Fructooligosaccharide.
Definition Oligosaccharide (OS)
Oligosaccharide bestehen aus 2 bis 10 Hexoseeinheiten, die α- oder β-glykosidisch verbunden sind. Einzelne Glucose-Moleküle bilden mit mehreren Fructose- oder Galactoseeinheiten usw.
Ketten, wobei die Bezeichnung der Oligosaccharide nach letzteren erfolgt.
Chemisch handelt es sich bei Fructooligosacchariden um kurze oder mittellange Ketten von β- D Fructose, an die Fructosyleinheiten durch β-1-glykosidischer Bindung gebunden sind. Je nach Kettenlänge unterscheidet man Oligofructose (Grad der Polymerisation <9) und Inulin (Grad der Polymerisation bis zu 60, im Schnitt 12; GIBSON u. ROBERFROID 1994)
Oligosaccharide können von Bifidobakterien, Peptostreptokokken spp. und Klebsiella pneumoniae verwertet werden, nicht aber von E.coli, Clostridium perfringens, Streptococcus faecalis und verschiedenen Salmonella Serotypen.
II. Schrifttum
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28 Die Effekte von nichtabsorbierbaren Kohlenhydraten sind lokal neben der selektiven Förderung von Bakterienspezies eine erhöhte Produktion kurzkettiger Fettsäuren, die bei Fermentation durch diese Bakterienspezies anfallen (JENKINS et al. 1999). Die Produktion kurzkettiger Fettsäuren senkt den pH-Wert und ändert so das chemische Milieu, wodurch das Wachstum anderer Bakterien gehemmt wird (BUDDINGTON 2001). Systemisch sinken die Konzentrationen von Triglyceriden (Insulin-Abfall, Glucose-Abfall), sowie der Gehalt an Ammoniak und Harnstoff.
Des Weiteren kommt es zu einer Steigerung der Immunfunktion, da sich einige Bakterien an die Kohlenhydratstrukturen des Darmepithels heften können und so die Bindungsstellen für pathogene Keime zu blockieren vermögen (BOLLMANN S., 2002).
Studien zum Einsatz von Prebiotikabeim Hund
HUSSEIN et al (1999) gelang der Nachweis, dass durch Zusatz von Inulin und Oligofruktose die den faecalen Geruch verursachenden Stoffe Ammoniak und Amine, reduziert werden können. Ein weiterer zu beobachtender positiver Effekt ist der Anstieg der Bifidobakterien in den Faeces. Durch diese Auswirkungen wird die Inzidenz für colorectalen Krebs gesenkt.
HESTA et al. (2003) setzten dem Futter sowohl 3% Oligofruktose als auch 3 % Isomaltose zu. Dadurch bedingt sank zwar die Stickstoffverdaulichkeit, der faekale Ammoniakgehalt blieb jedoch wiedererwarten weitgehend unbeeinflusst.
PROBST et al. (2003) führten Untersuchungen mit Inulin und Oligofruktose in den Konzentrationen 0,3%; 0,6% und 0,9% durch. Sowohl der faecale Ammoniakgehalt wie auch die flüchtigen Fettsäuren stiegen leicht an. Der Phenolgehalt und die Trockensubstanz im Kot konnten gesenkt werden. Für die Konzentration 0,9% Oligofruktose wurden vergleichend die besten Ergebnisse erzielt, bei Inulin fielen sie variabler aus.
3.2 Probiotika
Probiotika sind Mikroorganismen, die als lebensfähige Kulturen im Tierfutter, in Lebensmitteln und in pharmazeutischen Präparaten eingesetzt werden.
Zu ihnen gehören alle Präparate, die sich auf die mikrobiell besiedelten Schleimhaut- und Hautbereiche des Makroorganismus auswirken und dabei das mikrobiologische und enzymatische Gleichgewicht verbessern oder Immunmechanismen stimulieren (JANSEN u.
VAN DER WAAIJ 1995, REUTER 2001). Im Gegensatz zu Antibiotika sind Probiotika keine mikrobiellen Stoffwechselprodukte mit selektiver Wirkung, sondern Mikroorganismen, die aufgrund antagonistischer Eigenschaften in der Lage sind bioregulativ in die Besiedlung des Verdauungstraktes einzugreifen (GEDEK 1993, 1994). Im Bereich der Tierernährung unterliegt die Zulassung von Futtermittelzusatzstoffen der EU-Richtlinie über Zusatzstoffe in der Tierernährung 70/524/EEC. Die als Futterzusatzstoffe zugelassenen Mikroorganismen wurden im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft: DE-L317/47-57 veröffentlicht
Wirkungsweisen von Probiotika:
- Aggregation von Probiotika und pathogenen Keimen
Die Probiotika vereinigen sich mit den Erregern, was zur Entfernung aus dem Darm führt (STEWART et al. 1995).
- Direkter Antagonismus
Sowohl durch die Abgabe antibakterieller Stoffe von probiotischen Organismen als auch durch die Bildung von Bacteriocinen und Säuren, kann ein antagonistischer Effekt auf andere Mikroorganismen im Darm ausgeübt werden (FULLER u. GIBSON 1997). Die Milchsäurebakterien sind fähig, ein breites Band von Bakteriozinen oder bakteriozin ähnlichen Verbindungen zu erzeugen.
- Kompetitive Exklusion
Ein Mechanismus die Kolonisation von pathogenen Keimen zu verhindern, ist die Besetzung der Adhäsionstelle an der Darmepitheloberfläche (FUELLER 1989). Viele Organismen werden durch den Ingestafluss und die Darmperistaltik weggespült, wenn sie nicht am Darmepithel haften können. Laktobazillen und Bifidobakterien können die Nischen besetzen, die in der Regel auch von pathogenen Mikroorganismen zur Kolonisation benötigt werden (GEDEK 1993, FUELLER u. GIBSON 1997).
- pH-Wert-Senkung durch Säurebildung
Die Verabreichung von Probiotika führt in den meisten Fällen fäkal zu einer quantitativen Zunahme von Laktobazillen und Bifidobakterien und zu einem Abfall des pH-Wertes, dies zeigten verschiedene Studien an Erwachsenen und Säuglingen (BEZKOROVAINY 2001).
Die als Probiotika eingesetzten Keime bilden Milchsäure und andere zumeist niedere flüchtige Fettsäuren.
- Immunantwort und Inhibition
Antigene von Probiotika potenzieren eine Immunantwort auf bakterielle Infektionserreger.
Von Probiotika gebildete Hemmstoffe steigern die Wirksamkeit von Wirtsantikörpern (STEWART et al. 1995). Die Möglichkeit von Bifidobakterien und Laktobazillen phagozytische Aktivität von Leukozyten und Makrophagen im peripheren Blut zu erhöhen, wurde in verschiedene Studien gezeigt (SHU u. GILL 2001).
Studien zum Einsatz von Probiotika bei Diarrhoe
KOGURE et al. (1976) bewies in einer Studie mit Hunden, die an chronischen und akutem Durchfall litten, dass das Krankheitsgeschehen durch die Verabreichung von Bifidobakterien zu lindern war. Des Weiteren führte es zu einer Beschleunigung der Normalisierung der Kotkonsistenz.
SIMON und BREVES (2001) konnten nachweisen, dass Probiotika als Maßnahme zur Senkung der Durchfallinzidenz von großer Bedeutung sind. Die Ergebnisse verschiedener Studien zur Wirksamkeit von Probiotika zur Duchfallprophylaxe bei Ferkeln ergaben kein einheitliches Bild, tendenziell zeigte sich jedoch eine Reduzierung der Durchfallhäufigkeit.
SHU et al. (2000) setzten Bifidobakterien an mit E. coli infizierten Mäusen ein. Dieses führte zu einem weniger schweren Krankheitsverlauf, insbesondere eine höhere immunologische Antwort und geringere Pathogentranslokation. Bei mit Salmonellen infizierten Mäusen, konnte nach Gabe von Bifidobakterien eine zehnfach höhere Überlebensrate und eine geringere Translokation der Keime in visceralen Geweben (Milz und Leber) festgestellt werden.
