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Untersuchungen zu Effekten der Futterstruktur
(Pellets aus Komponenten unterschiedlicher Vermahlung)
sowie eines Zusatzes freier Säuren bzw. von Kalium-diformiat zum Futter unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion von Absetzferkeln
mit Salmonella Derby
INAUGURAL-DISSERTATION Zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Marion Edith Neu
aus Hoffenheim
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. J. Kamphues
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. J. Kamphues 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. K.-H. Waldmann
Tag der mündlichen Prüfung: 20.11.2007
Diese Arbeit wurde dankenswerter Weise durch Mittel der BASF-AG
Ludwigshafen finanziert.
MEINEN ELTERN
13th International Conference on Production Diseases in Farm Animals Leipzig, Deutschland, 29.07. – 04.08.2007
HASSAN, Y., M. NEU, V. TAUBE, J. VERSPOHL u. J. KAMPHUES (2007):
Effects of feed particle size (coarse/fine) and addition of organic acids or potassium diformate on counts of E. coli and Salmonella in chyme after an experimental infection of weaned pigs.
Proceedings, p. 329
bpt-Kongress
Bremen, Deutschland, 11. – 14.10.2007
TAUBE, V., M. NEU, Y. HASSAN, V. KELLER u. J. KAMPHUES (2007):
Einflüsse von Futterstruktur und verschiedenen Additiven (organische Säuren, KDF) auf den pH-Wert im Mageninhalt von Absetzferkeln.
Kurzfassung im Tagungsband der o.g. Veranstaltung, S. 7-12
11th Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition Leipzig, Deutschland, 01. – 03.11.2007
HASSAN, Y., M. NEU, V. TAUBE, J. VERSPOHL u. J. KAMPHUES (2007):
Effects of grinding intensity (coarse/fine) and adding organic acids or potassium diformate to the diet on counts of E. coli and S. Derby in gastrointestinal contents
of experimentally infected weaned pigs.
Proceedings, p. 131
I. Inhaltsverzeichnis
I. Inhaltsverzeichnis... I II. Abkürzungsverzeichnis ... V III. Tabellen- und Abbildungsverzeichnis... VI
1 Einleitung ... 1
2 Schrifttum... 3
2.1 Rechtliche Rahmenbedingungen... 3
2.1.1 Verbot antibiotischer Leistungsförderer... 3
2.1.2 Futterzusatzstoffe ... 3
2.1.3 EU-Recht bezüglich Zoonosen und Zoonoseerreger ... 6
2.1.4 Nationales Recht ... 8
2.2 Salmonellen ... 12
2.2.1 Taxonomie... 12
2.2.2 Nachweismethoden ... 12
2.2.3 Epidemiologie und Tenazität ... 14
2.2.4 Pathologie und Virulenz... 17
2.2.5 Einflüsse auf die Salmonellenprävalenz ... 19
2.2.5.1 Haltungsform... 19
2.2.5.2 Impfung ... 20
2.2.5.3 Absetzzeitpunkt... 21
2.2.6 Salmonellen beim Schwein ... 22
2.2.7 Salmonellen beim Menschen ... 24
2.2.8 Zusammenfassung ... 25
2.3 Futterstruktur und –konfektionierung ... 26
2.3.1 Futterstruktur ... 26
2.3.2 Futterkonfektionierung... 28
2.4 Organische Säuren und ihre Salze... 30
2.4.1 Vorkommen, Vor- und Nachteile sowie Einteilung der Wirk-Ebenen ... 30
2.4.2 Vertreter der organischen Säuren und ihre Salze ... 31
2.4.2.1 Ameisensäure ... 31
2.4.2.2 Propionsäure... 32
2.4.2.3 Formi®... 32
2.4.2.4 Lupro-Cid®... 33
2.4.2.5 Weitere organische Säuren... 34
2.4.3 Wirkung im Futter ... 35
2.4.4 Leistungsparameter ... 36
2.4.5 Weitere beeinflusste Parameter und Vorgänge ... 37
3 Material und Methoden ... 43
3.1 Versuchsziel ... 43
3.2 Tiere ... 44
3.3 Haltung ... 44
3.4 Futter und Fütterung... 46
3.5 Verbrauchsmaterial ... 47
3.5.1 Bakterienstamm... 47
3.5.2 Arzneimittel... 47
3.5.3 Material für Mikrobiologie und Antikörperbestimmung ... 47
3.5.4 Desinfektionsmittel ... 48
3.6 Versuchsablauf ... 49
3.7 Untersuchung der eingesetzten Futtermittel... 51
3.7.1 Weender Futtermittelanalyse... 51
3.7.2 Weitere Untersuchungsparameter im Futter ... 52
3.7.3 Futterstruktur ... 55
3.7.4 Untersuchung der Futtermittel auf Salmonellen ... 55
3.7.5 Einfluss der Zusätze auf den Salmonellengehalt im Mischfutter nach Zusatz der Infektionsbouillon... 56
3.8 Herstellung und Verabreichung der Infektionsbouillon... 56
3.9 Untersuchung von Umgebungsproben ... 57
3.10 Entnahme und Auswertung der Rektaltupfer ... 58
3.11 Sektion und Probenentnahme während der Sektion... 58
3.12 Probenvorbereitung und Untersuchungen post mortem... 59
3.13 Berechnungen... 62
3.14 Statistische Methoden ... 63
4 Ergebnisse ... 65
4.1 Versuchsfutter ... 65
4.1.1 Zusammensetzung der Futtermittel ... 65
4.1.2 Partikelgrößenverteilung im Futter ... 66
4.1.3 Untersuchung der Futtermittel auf Salmonellen ... 66
4.2 Gesundheitsstatus der Tiere ... 67
4.3 Futteraufnahme, Körpermassenentwicklung und Futterverwertung ... 67
4.4 Umgebungsproben ... 69
4.5 Rektaltupferproben... 69
4.5.1 Nachweis einer erfolgreichen Salmonelleninfektion ... 69
4.5.2 Salmonellen-Ausscheidungsdauer ... 69
4.5.3 Anteil positiver Proben an der Gesamtprobenzahl... 71
4.6 Füllung des Verdauungstraktes ... 73
4.7 Chymusqualität und –zusammensetzung ... 75
4.8 Mikrobiologische Ergebnisse post mortem (2. Versuchsabschnitt)... 80
4.8.1 Quantitative Salmonellen-Bestimmung im Chymus... 80
4.8.1.1 Magenchymus ... 80
4.8.1.2 Dünndarmchymus ... 81
4.8.1.3 Caecumchymus ... 81
4.8.2 Qualitative Salmonellenbestimmung in Organ- und Schleimhautproben... 82
4.8.3 Nachweis von Antikörpern gegen Salmonellen (O-Antigene 1,4,5,6,7 und 12) im Blutserum mittles ELISA ... 83
5 Diskussion ... 85
5.1 Kritik der Methode ... 86
5.1.1 Infektionsstamm ... 86
5.1.2 Versuchstiere und Haltung ... 87
5.1.3 Partikelgrößenverteilungen in den pelletierten Mischfuttermitteln ... 87
5.1.4 Entnahme der Rektaltupfer... 88
5.1.5 Sektion... 89
5.2 Diskussion der Ergebnisse ... 89
5.2.1 Infektionsgeschehen nach experimenteller Infektion mit S. Derby sowie
Passage oral applizierter Keime nach „Superinfektion“... 90
5.2.1.1 Vermahlungsgrad ... 91
5.2.1.2 KDF- und freie Säuren-Supplementierung ... 94
5.2.2 Translokation... 98
5.2.3 Chymusqualität und Milieubedingungen im Chymus... 99
5.2.3.1 Vermahlungsgrad (Vergleich G1 mit G4)... 100
5.2.3.2 KDF und freie Säuren (Vergleich G1, G2 und G3) ... 104
5.2.4 Leistungsparameter ... 108
5.2.4.1 Vermahlungsgrad (Vergleich G1 mit G4)... 108
5.2.4.2 KDF- und freie Säuren-Supplementierung (Vergleich G1, G2 und G3).... 109
5.3 Schlussfolgerungen ... 110
6 Zusammenfassung ... 112
7 Summary ... 115
8 Literaturverzeichnis... 118
9 Anhang ... 140
10 Danksagung ... 171
II. Abkürzungsverzeichnis
In dieser Arbeit wurden neben den allgemein üblichen Abkürzungen folgende spezielle Kurzformen verwendet:
Abb. Abbildung Ra Rohasche
AS Ameisensäure Rfa Rohfaser
BFS bakteriell fermentierbare Rfe Rohfett
Substanz RL Richtlinie
BMVEL Bundesministerium für Rp Rohprotein
Verbraucherschutz, Ernährung S Schwefel
und Landwirtschaft s Standardabweichung
Cae Caecum S. Salmonella
Co 1 Colonanfang St Stärke
Co 2 Colonende bis Rektum TS Trockensubstanz
d Tage u. und
DüD Dünndarm uS ursprüngliche Substanz
E. coli Escherichia coli V Versuchsdurchgang
Fa. Firma VDLUFA Verband Deutscher
fein fein gemahlenes Futter landwirtschaftlicher
FFS flüchtige Fettsäuren Untersuchungs- und
GIT Gastro-Intestinal-Trakt Forschungsanstalten
grob grob vermahlenes Futter VO Verordnung
h Stunde vs. versus
i.c. intracardial vRp verdauliches Rohprotein
i.m. intramuskulär w weiblich
KBE Kolonie bildende Einheit Z Zucker
KDF Kalium-diformiat
KM Körpermasse
M Magen
m männlich
MDT Magen-Darm-Trakt ME umsetzbare Energie MW Mittelwert
n Anzahl
n.n. nicht nachgewiesen NfE Stickstoff-freie
Extraktstoffe OD optische Dichte PBS Phosphatgepufferte
Kochsalzlösung pH potentia Hydrogenii
pKs Säuredissoziationsnkonstante p.i. post infectionem
PS Propionsäure
ppr postprandial
III. Tabellen- und Abbildungsverzeichnis
Tab. 1: Fristen für Gemeinschaftsziele ... 7
Tab. 2: Zeitrahmen für Etappenziele... 8
Tab. 3: Stichprobenschlüssel der zu untersuchenden Schweine nach der Schweine- Salmonellen-Verordnung ... 9
Tab. 4: Bewertungsschlüssel der Ergebnisse aus dem ELISA... 9
Tab. 5: Übersicht zu den Spezies und Subspezies der Gattung Salmonella (POPOFF et al. 2004)... 12
Tab. 6: Chemische Grunddaten der Ameisen [AS]- und Propionsäure [PS], (FOEGEDING u. BUSTA 1991) ... 31
Tab. 7: Einfluss der organischen Säuren Propionsäure [PS] und Ameinsensäure [AS] und deren Mischungen auf die Adhärenz von Typ I-Fimbrien-bildenden Enterobacteriaceen1, (GEDEK 1993)... 34
Tab. 8: Einflüsse von Ameisensäure [AS] und Kalium-diformiat [KDF] auf Leistungsparameter in der Ferkelaufzucht ... 37
Tab. 9: Zusammensetzung der vier in den Versuchsphasen eingesetzten Futtermittel... 46
Tab. 10: Keimgehalte im Futtermittel nach einer Einwirkzeit der Zusätze von 15 min ... 56
Tab. 11: Ermittelte Salmonellen-Keimzahlen in der Infektionsbouillon in KBE/ml... 57
Tab. 12: Entnahmeschema der Rektaltupfer ... 58
Tab. 13: Probenabschnitte und Untersuchungsparameter ... 59
Tab. 14: Nährstoff- und Energiegehalte (Mittelwerte aus je zwei Futterchargen) der in den Versuchen eingesetzten Mischfuttermittel (soweit nicht anders angegeben in g/kg TS) 65 Tab. 15: gesamte Futteraufnahme (kg) von Versuchstag -3/-2 bis zur Sektion (Versuchstag 32 bis 41)... 67
Tab. 16: Körpermassenzunahmen (g/Tag) der Ferkel von Tag -3/-2 bis zur Sektion (Tag 32 bis 41)... 68
Tab. 17: Futterverwertung (Futteraufnahme in kg/Körpermassenzunahme in kg) ... 68
Tab. 18: Chymusmenge (g uS/kg KM) in verschiedenen Abschnitten des Verdauungskanals, je n = 10... 73
Tab. 19: TS-Mengen (g TS/kg KM) in verschiedenen Abschnitten des Verdauungskanals, je n = 10... 74
Tab. 20: Kalkulierte Magenentleerung1 (g TS/kg KM/h), je n = 10 ... 74
Tab. 21: TS-Gehalte (%) im Chymus einzelnen Abschnitte des Verdauungskanals, ... 76
Tab. 22: Fettsäuremuster der Essig-, Propion-, i-Butter-, n-Butter-, i-Valerian- und n- Valeriansäure (mmol/kg uS) im Magen-, Dünndarm- und Caecuminhalt, je n = 10 ... 80
Tab. 23: Salmonellen-Keimzahlen im Magenchymus (KBE/ml) ... 81
Tab. 24: Salmonellen-Keimzahlen im Dünndarmchymus (KBE/ml) ... 81
Tab. 25: Keimzahlen im Caecumchymus (KBE/ml) ... 82
Tab. 26: Positive Salmonellenproben der Lymphonodi ileocaecales ... 83
Abb. 1: Belegplan des Infektionsstalles ... 45
Abb. 2: Schematische Darstellung des Versuchsablaufs...50
Abb. 3: Ausscheidungsdauer in Tagen, primär infizierte Tiere... ..70
Abb. 4: Anteil positiver Rektaltupfer an der Gesamttupferzahl, primär infizierte Tiere ... 72
Abb. 5: pH-Werte im Chymus in verschiedenen Abschnitten des Verdauungskanals, je n = 10... 75
Abb. 6: Formiat-Gehalte im Magen- und Dünndarminhalt... 77
Abb. 7: L-Laktat-Konzentrationen im Chymus verschiedener Abschnitte des Verdauungskanals ... 78
Abb. 8: Summe an flüchtigen Fettsäuren (Essig-, Propion-, i- und n-Butter-, i- und n- Valeriansäure; mmol/kg uS) im Chymus verschiedener Segmente des Verdauungstraktes ... 79
1 Einleitung
Neuere Feldstudien zeigen, dass besonders die zur Mast oder Aufzucht eingestallten Ferkel als Eintragsquelle für Salmonellen in die landwirtschaftlichen Betriebe in Frage kommen (VISSCHER 2006, OFFENBERG 2007). Daher müssen bereits auf dieser Stufe der Schweineproduktion Salmonellen-wirksame Maßnahmen zur Senkung der Seroprävalenz getroffen werden, um Risiken für den Verbraucher, die eventuell von kontaminiertem Schweinefleisch ausgehen, zu minimieren. Obwohl seit 1992 immer weniger Menschen an Salmonellose erkranken, wurden 2005 immer noch 52.000 Fälle (ohne Dunkelziffer) in Deutschland gemeldet. Nach der Infektion mit Campylobacter-Keimen ist die Salmonellose in Deutschland weiterhin die zweithäufigste Lebensmittelinfektion (LUKASSOWITZ 2006).
Da das Absetzen der Ferkel in der Schweinehaltung allgemein eine Phase ist, in der die Tiere besonderen Risiken für die Entwicklung von Gesundheitsstörungen ausgesetzt sind, ist es auch aus diesem Grund sinnvoll, in der Mast als wirksam erkannte Futterkonzepte (gröbere Futterstruktur und paralleler Einsatz von Säuren) auch auf dieser Produktionsstufe näher zu untersuchen (wie es parallel auch im Feld von OFFENBERG (2007) umgesetzt wurde).
Mit der vorliegenden Studie an Absetzferkeln sollte unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion mit Salmonella Derby näher überprüft werden, ob und in welchem Maße
- die Struktur des Futters (Pellets aus fein bzw. grob vermahlenen Komponenten) bzw.
- der Zusatz von freien Säuren (75 % Ameisen- u. 25 % Propionsäure) bzw. von KDF Einfluss nehmen auf das Infektionsgeschehen (Haftung, Vermehrung und Ausscheidung).
Hierzu bedurfte es eines zweistufigen Versuchsdesigns, mit dem die oben genannte Frage zu beantworten war.
Um die Vergleichbarkeit mit der praxisüblichen Fütterung zu sichern, wurde das Versuchsfutter nur in Form von Pellets an die Ferkel verabreicht und die beiden Säurezusätze lediglich dem fein gemahlenen Futter zugesetzt.
In der ersten Versuchsphase sollten die Auswirkungen des unterschiedlichen Futters bezüglich des Infektionsablaufs (Ansteckung, Haftung, Vermehrung u. Ausscheidung) nach einer oralen, experimentellen Infektion mit S. Derby über 32 Tage beurteilt werden. Im zweiten Versuchsabschnitt wurde vier bis fünf Stunden nach erneuter experimenteller Infektion mit S. Derby („Superinfektion“) eine Sektion durchgeführt, um die Passage oral applizierter Keime und die Keimzahlen in den verschiedenen Abschnitten des Magen-Darm- Trakts zu ermitteln sowie den Nachweis von Salmonellen in Organen und Geweben zu führen.
Das Mischfutter zweier Gruppen unterschied sich dabei nur in seiner Struktur (fein:
Siebloch-Durchmesser der Hammermühle: 2 mm, grob: Siebloch-Durchmesser: 6 mm), so dass ein diesbezüglicher Vergleich ermöglicht wurde.
Bei den Säurezusätzen wurde Kalium-diformiat (ein Salz der Ameisensäure), welches sich in der Vergangenheit bereits als wirksam erwies (PAPENBROCK 2004, CANIBE et al. 2005, KAMPHUES et al. 2006), eingesetzt und mit einem kostengünstigeren Gemisch freier Säuren (75 % Ameisen- und 25 % Propionsäure) bezüglich der oben genannten Parameter verglichen.
Mögliche Effekte der beiden Säurezusätze können dabei einmal im Vergleich zu dem fein gemahlenen Futter ohne Zusätze, dann aber auch miteinander erfolgen, so dass auch der Säurezusatz spezifisch beurteilt werden kann.
Schließlich wurde die Leistung (Futteraufnahme, Körpermassenentwicklung, Futterverwertung) der Tiere am Ende der Studie zwischen den verschiedenen Behandlungen - unter dem Einfluss der experimentellen Belastung mit S. Derby - vergleichend betrachtet.
2 Schrifttum
2.1 Rechtliche Rahmenbedingungen
Der Notwendigkeit einer rechtlichen Reglementierung der Salmonellenproblematik ergibt sich aus unterschiedlichen Zusammenhängen und Sachverhalten. Salmonellen haben zum einen als Ursache für Durchfallerkrankungen und Lebensmittelintoxikationen des Menschen weltweit eine erhebliche Bedeutung. 2006 wurden in Deutschland alleine etwa 52.000 (ohne Dunkelziffer) Salmonellosen gemeldet (LUKASSOWITZ 2006), so dass im Sinne des Verbraucherschutzes rechtliche Maßnahmen notwendig sind. Zum anderen ist im Rahmen des globalen Wettbewerbs die Tiergesundheitssituation in Deutschland ein wichtiger Werbefaktor (LEYK 2004). Da freiwillige Maßnahmen nur schwer durchzusetzen sind (s. 2.1.4), ist es notwendig Überwachungs- und Bekämpfungsmaßnahmen rechtlich zu fixieren.
2.1.1 Verbot antibiotischer Leistungsförderer
Nach der EG-Verordnung 1831/2003 dürfen seit dem 1. Januar 2006 keine antibiotischen Leistungsförderer mehr genutzt werden. Sinnvoll erscheint dies vor dem Hintergrund der nachteiligen Effekte, die durch den Einsatz von Antibiotika hervorgerufen werden können. Im Wesentlichen sprechen gegen den Einsatz von Antibiotika die Befürchtung der Entwicklung von Resistenzen, daneben auch die Toxizität oder allergene Potenz einiger Substanzen, die mögliche Interaktion bzw. Inkompatibilität mit anderen Arzneimitteln und mögliche Rückstände in Lebensmitteln (KAMPHUES 1998). Andererseits wurde in der Vergangenheit nachgewiesen, dass „Fütterungsantibiotika“ nutritiv wirksam sind (ROTH et al. 1992a, b), so dass nun Alternativen gefunden werden müssen.
2.1.2 Futterzusatzstoffe
• Einleitung
Da die in dieser Arbeit verwendeten Futteradditive rechtlich zu den Futterzusatzstoffen gehören, werden zunächst die diesbezüglich relevanten gesetzlichen Rahmenbedingungen
• Definition
Im Paragraph 1 der Futtermittelverordnung vom 24. Mai 2007 (ANONYM 2007b) werden Zusatzstoffe wie folgt definiert:
1. Zusatzstoffe mit firmengebundener Zulassung: Zusatzstoffe, die in Anhang C Teil I der Richtlinie 70/524/EWG des Rates vom 23. November 1970 über Zusatzstoffe in der Tierernährung in der jeweils geltenden Fassung aufgeführt sind.
2. sonstige Zusatzstoffe: Zusatzstoffe, die in Anhang C Teil II der Richtlinie 70/524/EWG aufgeführt sind.
Zu beachten ist, dass die in den Anhängen aufgeführten Zusatzstoffe der Richtlinie 70/524/EWG nur in der dort angegebenen Art (Tierart, Dosierung, sonstige Angaben) verwendet werden dürfen.
Die Futtermittelzusatzstoffe werden laut Anlage 3 der Futtermittelverordnung in die folgenden 15 Substanzklassen eingeteilt:
1. Wachstumsförderer (nur noch KDF) 2. Antioxidantien
3. Aroma- und appetitanregende Stoffe (z. B. Saccharin) 4. Binde- und Fließhilfsmittel (z. B. Kaolinit)
5. Emulgatoren (z. B. Lecithin)
6. färbende Stoffe (keiner für Schweine)
7. Kokzidiostatika (nur Geflügel und Kaninchen)
8. Konservierungsstoffe (z. B. Ameisen- und Propionsäure) 9. Säureregulatoren (hier: Benzoesäure)
10. Spurenelemente (mit Höchstgehalten z. B. Cu 170/25 mg/kg) 11. Vitamine (mit Höchstgehalten für Masttiere)
12. wasserbindende Stoffe (z. B. Aluminiumsulfat) 13. Enzyme (z. B. Phytase und Amylase)
14. Mikroorganismen („Probiotika“) 15. Radionuklidbindemittel („Giese-Salz“)
• Gesetzgebung
Der Gesetzgeber hat zwei verschiedene Kategorien von Vorschriften erlassen, um den Bereich der Futtermittelzusatzstoffe rechtlich abzudecken:
1. Richtlinien, die den Verkehr mit Futtermitteln regeln (Kennzeichnung/Etikettierung) 2. Richtlinien, die ihrerseits Sicherheit garantieren bzw. ihre gesundheitsfördernden
Aspekte unter Beweis stellen und damit jede Gefahr für Tier und Mensch ausschließen (LEYK u. PIONTKOWSKI 2006).
• Zulassungsverfahren von Zusatzstoffen
Die Zulassung von Zusatzstoffen ist geregelt durch die Verordnung (EG) Nr. 1831/2003 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22. September 2003 über Zusatzstoffe zur Verwendung in der Tierernährung. Diese Verordnung soll ein hohes Maß an Schutz für Leben und Gesundheit von Menschen, Tieren und der Umwelt garantieren, indem sichere Futtermittel von guter Qualität in der Tierernährung eingesetzt werden. Auch wirtschaftliche Interessen spielen eine Rolle, da mittels sicherer Lebens- und Futtermitteln der freie Verkehr auf dem Binnenmarkt möglich ist. Daher müssen sich die Futtermittelzusatzstoffe einer Sicherheitsbewertung durch ein Gemeinschaftsverfahren unterziehen, bevor sie in den Verkehr gebracht, verwendet oder verarbeitet werden dürfen. Um eine Bewertung für das Zulassungsverfahren zu erleichtern, werden die Zusatzstoffe in Kategorien (Anhang I der VO EG Nr. 1831/2003: Funktionsgruppen von Zusatzstoffen) eingeteilt. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit nimmt eine einheitliche wissenschaftliche Bewertung vor (VO (EG) Nr. 178/2002, ANONYM 2002). In Zusammenarbeit mit der Europäischen Behörde muss die Kommission außerdem Leitlinien für die Zulassung von Futtermittelzusatzstoffen festlegen. Die Dauer einer Zulassung kann zeitlich begrenzt oder unbegrenzt sein.
• Ameisensäure
Die Ameisensäure hat die EG-Nr. 236 und ist für alle Tierarten oder Tierkategorien unter der Rubrik der Konservierungsstoffe unbegrenzt zugelassen. Die VO (EG) 1594/1999 dient als Rechtsgrundlage und schreibt vor, dass die Gebrauchsanweisung folgende Angabe enthalten muss: „Ameisensäure ist nicht alleine oder in Kombination mit anderen Säuren, sofern ihr Anteil in einem Säuregemisch 50 Gewichtsprozent übersteigt, zur aeroben
Säurekonservierung von unbehandeltem Getreide mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 15 % zu verwenden.“ Unter diesen Umständen kann ein erhöhter Gehalt an Aflatoxin entstehen.
• Propionsäure
Die Propionsäure ist mit der EG-Nr. 280 versehen. Auch diese organische Säure ist für alle Tierarten oder Tierkategorien unbegrenzt für alle Futtermittel zugelassen. Als Rechtsgrundlage dient die Richtlinie 91/248/EWG/FVO (Anlage 3).
• Kalium-diformiat
KDF ist unbegrenzt unter der Rubrik Konservierungsstoffe für alle Tierarten oder Tierkategorien laut der VO (EG) Nr. 492/2006 (ANONYM 2006) unter der EG-Nr. 237a zugelassen. Nachdem KDF erstmals 2001 für Ferkel und Mastschweine unter der Gruppe der Wachstumsförderer für vier Jahre zugelassen war (VO (EG) Nr. 1334/2001, ANONYM 2001), wurde KDF 2005 auch für Sauen für vier Jahre als Wachstumsförderer zugelassen (VO (EG) Nr. 1200/2005, ANONYM 2005). Für die Verfütterung von KDF an Schweine ist zu beachten, dass die Summe verschiedener Quellen von KDF den zulässigen Höchstgehalt von 18000 mg/kg Alleinfuttermittel für abgesetzte Ferkel und 12000 mg/kg Alleinfuttermittel für Sauen und Mastschweine nicht übersteigen darf.
2.1.3 EU-Recht bezüglich Zoonosen und Zoonoseerreger
Die EU Gesetzgebung ist auf zwei Säulen gebaut. Zum einen die Überwachung und zum anderen die Bekämpfung von Erregern, die als gesundheitsgefährdend für den Menschen eingestuft werden müssen.
Die erste Säule wird von der Richtlinie 2003/99/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. November 2003 zur Überwachung von Zoonosen und Zoonoseerregern und zur Änderung der Entscheidung 90/424/EWG des Rates sowie zur Aufhebung der Richtlinie 92/117/EWG des Rates gebildet und reglementiert die folgenden Punkte:
• Überwachung von Zoonosen und Zoonoseerreger
• Erfassung von Daten auf der geeigneten Ebene der Lebensmittelkette
• Einschätzung von Gesundheitsrisiken
• Umfangreiche epidemiologische Untersuchungen bei Auftreten von lebensmittelbedingten Erkrankungen
• Erfassung der Antibiotikaresistenz bei isolierten Erregern
• Austausch von Informationen zu Zoonosen und Zoonoseerregern
Mit der Verordnung zur Änderung tierseuchen- und lebensmittelrechtlicher Vorschriften zur Überwachung von Zoonosen und Zoonoseerregern vom 9. November 2004 wird zudem die RL 90/424/EWG umgesetzt.
Die Verordnung (EG) Nr. 2160/2003 des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 17.
November 2003 zur Bekämpfung von Salmonellen und bestimmten anderen durch Lebensmittel übertragbaren Zoonoseerregern stellt die zweite Säule des EU-Rechtes dar.
In der Anlage I (Spezielle Zoonosen und Zoonoseerreger, für die gemäß Artikel 4 Gemeinschaftsziele zur Senkung der Prävalenz festzulegen sind) sind folgende Fristen bei Schweinen vorgesehen (s. Tab. 1):
Tab. 1: Fristen für Gemeinschaftsziele Stufe der
Lebensmittelkette
Ziel festzulegen bis1 Untersuchung verbindlich vorgeschrieben ab
Schlachtschweine Schlachtung März/April 2008 01.01.2010 Zuchtschweine Primärproduktion März/April 2009 01.01.2011
1 Die Fristen setzen voraus, dass spätestens 6 Monate vor Festlegung des betroffenen Ziels vergleichbare Daten über die Prävalenz vorliegen; ist dies nicht der Fall, so wird die Frist zur Festlegung des Ziels verlängert.
Die folgende Tabelle fasst zudem die Vorgaben des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) zusammen,
in welchem Zeitrahmen die Zwischenetappen erreicht werden sollen:
Tab. 2: Zeitrahmen für Etappenziele
Mastschweine (Schlachthof)
Zuchtschweine (Stall) Prävalenzerhebungsstudie 1.10.06 bis 30.9.07 1.10.07 bis 30.9.08
Auswertung bis Beginn 2008 Beginn 2009
Ziel- und Methodenfestlegung bis März/April 2008 März/April 2009 Einreichung eines
Bekämpfungsprogramms bis 31.12.08 31.12.09
Genehmigung eines
Bekämpfungsprogramm bis Beginn 2009 Beginn 2010
Durchführung des
Bekämpfungsprogramms ab 1.1.2010 1.1.2011
Mit dem sogenannten EU-Hygienepaket (VO (EG) Nr. 852-854/2004; ANONYM, 2004a-c), werden auf allen Ebenen der Lebensmittelkette (Produktion und Verarbeitung) ebenfalls Beiträge zur Bekämpfung von Zoonosen geleistet.
2.1.4 Nationales Recht
• geschichtliche Entwicklung
Vor dem Hintergrund des bestehenden Wettbewerbsdruckes, der Sorgfaltsverpflichtung der Wirtschaftsbeteiligten im Rahmen der Fleischerzeugung und auf der Grundlage der Ergebnisse einer 1996 durchgeführten Pilotstudie wurde eine Leitlinie zur Überwachung und schrittweisen Reduzierung von zoonotischen Salmonellen-Serovaren bei Schweinen durch das damalige Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten erarbeitet. Obwohl sowohl das Landwirtschaftsministerium als auch die schweinefleischerzeugende Industrie die Handlungsanleitung zur Umsetzung empfohlen hat (BLAHA 2001), kam es zu keiner freiwilligen Einführung, da die deutsche Schweinefleischerzeugung nicht zentral organisiert ist. Aus juristischen Gründen wurde auch eine daraufhin geplante Verordnung des Landwirtschaftsministeriums nicht in Kraft gesetzt. Neben einem ersten Entwurf einer Verordnung zur Verminderung des Salmonelleneintrags durch Schlachtschweine bei der Fleischgewinnung durch das BMVEL (NOWAK 2005) wurde im Herbst 2002 das freiwillige externe Qualitäts- und Sicherheits-System „QS“ ins Leben gerufen. Daran waren die Futtermittelindustrie, die Landwirtschaft, die Schlachtindustrie, die Verarbeitungsindustrie,
der Einzelhandel und die Zentrale Marketing Gesellschaft für Agrarprodukte (CMA) beteiligt.
Seit dem Frühjahr 2003 sind alle Mitwirkenden dabei, dieses Projekt voranzutreiben (BLAHA u. GROSSE AUSTING 2004). Seit dem 24. März 2007 ist die Verordnung zur Verminderung der Salmonellenverbreitung durch Schlachtschweine (Schweine-Salmonellen-Verordnung) vom 13. März 2007 in Kraft.
• Grundprinzipien der Schweine-Salmonellenverordnung
Nach der Schweine-Salmonellenverordnung (ANONYM 2007a) müssen routinemäßig Fleischsaftproben von Schlachtschweinen auf Antikörper gegen Salmonellen untersucht werden. Anhand eines Stichprobenschlüssels (s. Tab. 3) werden je nach Anzahl der pro Jahr angelieferten Tiere die Anzahl der Mindeststichproben pro Jahr festgelegt.
Tab. 3: Stichprobenschlüssel der zu untersuchenden Schweine nach der Schweine- Salmonellen-Verordnung
Anzahl der voraussichtlich zur Schlachtung abgegebenen Schweine pro Jahr
Anzahl der zu untersuchenden Schweine
< 45 261
45 – 100 38
101 – 200 47
> 200 60
1 sofern weniger als 26 Schweine sind alle Tiere zu untersuchen
Die Fleischsaftproben werden mit dem ELISA der Firma Boehringer (Enterisol Salmonella Diagnostikum) einheitlich untersucht. Die Ergebnisse werden als prozentualer Anteil der positiven Proben von der Gesamtprobenanzahl angegeben und die Betriebe anhand der Ergebnisse in die Kategorien I bis III eingestuft (s. Tab. 4).
Tab. 4: Bewertungsschlüssel der Ergebnisse der Fleischsaftuntersuchung aus dem ELISA Kategorie Salmonellenrisiko pos. Befunde in der Stichprobe Maßnahmen
I niedrig < 20 % keine
II mittel 20 – 40 % Beratung
III hoch > 40 % bestandsspezifischer
Plan
Betriebe der Kategorie III müssen (spätestens einen Monat nach der Einstufung) mit dem bestandsbetreuenden Tierarzt einen bestandspezifischen Plan erarbeiten, um Eintragsquellen zu erkennen und salmonellensenkende Maßnahmen einzuleiten (BLAHA 2004). Dazu werden diese Betriebe bezüglich ihrer Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen überprüft, indem unmittelbar nach einer erfolgten Desinfektion folgende Proben auf Salmonellen untersucht werden: Proben aus dem Fütterungs- und Tränkebereich, vom Spaltenboden, vom Wandbereich, Staubproben, Proben aus dem Lüftungssystem, sowie - falls vorhanden - Proben von Schadnagern, Fliegen und Maden. Die Internationale Norm ISO 6579:1992 des Technischen Komitees CEN/TC 275 liegt der anschließenden bakteriologischen Untersuchung zugrunde. Neu eingestallte Ferkel (Stichprobe bis 10 %, mindestens 5 %) werden einzeln beprobt. Fünf Einzelproben wurden zu einer Sammelprobe zusammengefügt.
Ist eine Probe positiv, wird der Herkunftsbetrieb ermittelt. Dort werden dann serologische und koprologische Stichproben bei den Sauen genommen und untersucht. Ist der Erreger typisiert und ein Resistenztest durchgeführt, werden Tiere mit klinischer Salmonellose antibiotisch behandelt. Bei den anderen Tieren kommt ein Lebendimpfstoff nach den Empfehlungen des Herstellers zum Einsatz (Firma Impfstoffwerk Dessau-Tornau, Salmoporc; LEYK 2004).
Betriebe der Kategorie II müssen nachweisen, dass die Tiere einer regelmäßigen tierärztlichen Bestandsbetreuung einschließlich einer Beratung zur Senkung der Salmonellenprävalenz unterzogen werden (BLAHA 2004). Hauptziel ist – zum Schutz des Verbrauchers - das Vorkommen von Salmonellen zu reduzieren und die Verbreitung von Salmonellen durch einen getrennten Transport, getrennte Aufstallung im Schlachthof und zeitlich getrennte Schlachtung von Tieren aus Betrieben unterschiedlicher Kategorien zu vermindern (NOWAK u. KLEIN 2005).
• Unterschiede zwischen dem QS-Programm und der „Schweine-Salmonellen- Verordnung“
Die Verordnung überträgt dem Landwirt allein die Verantwortung für die Probennahme, für die Einstufung des Bestandes und die Mitteilung über die Einstufung an den Schlachthof. Das QS-System sah eine gemeinsame Verantwortung aller schweineliefernden Bestände und des Schlachthofes vor. Daher wurde die Probennahme von Fleisch zur Gewinnung von Fleischsaft vom Schlachthof organisiert und durchgeführt. Eine unabhängige, passwortgeschützte,
zentrale Datenbank erstellte die täglich erforderliche Probenentnahmeanleitung und die Auswertung der Laborergebnisse für die Kategorisierung im QS-Programm. Die Verordnung sieht außerdem vor, den Beteiligten mitzuteilen, aus welchem Betrieb (Kategorie I, II oder III) die Tiere kommen, das QS-Programm beabsichtigte dies nicht, da nur der Bestand und nicht die einzelnen Tiere einer Kategorie zugeordnet werden können. Somit können und dürfen auch keine lebensmittelrechtliche Konsequenzen für den einzelnen Schlachtkörper gezogen werden (BLAHA 2004).
• Schlussfolgerungen
Die Bekämpfung des Salmonellenproblems in Schweinebeständen ist ein wichtiger Punkt im Hinblick auf das Ziel, die Salmonelloseerkrankungen beim Menschen auch für die Zukunft weiter durch sichere Lebensmittel zu reduzieren. Auf der einen Seite wird dies durch diverse gesetzlichen Rahmenbedingungen auf nationaler (Schweine-Salmonellen-Verordnung, QS- Monitoring) und EU-Ebene (EU-Hygienepaket, VO (EG) Nr. 2160/2003, RL 2003/99/EG) gefördert, andererseits ist es sinnvoll, neue diätetische Ansätze zu erproben, um weitere Informationen zum Infektionsgeschehen mit Salmonellen zu gewinnen, um diese effektiv
bekämpfen zu können (vgl. auch VISSCHER 2006 sowie OFFENBERG 2007).
2.2 Salmonellen
Salmonellen sind gramnegative, bewegliche, nicht-sporenbildende, fakultativ anaerobe, mit Flagellen ausgestattete Bakterien (SCHWARZ 1999). Sie bilden das Genus Salmonella und gehören zur Gruppe der Enterobacteriaceae.
2.2.1 Taxonomie
Salmonellen werden serologisch nach Typen unterschieden. Die Einteilung der Salmonellen erfolgt international nach dem Kauffmann–White Schema auf der Basis der O- und H- (Geißel-) Antigene. Das WHO Collaboration Centre for Reference and Research on Salmonella am Pariser Pasteur-Institut aktualisiert das Schema regelmäßig. Das Genus Salmonella unterteilt sich in zwei Spezies: Salmonella enterica (früher choleraesuis) mit insgesamt 6 Subspezies (S. enterica spp. enterica, salamae, arizonae, diarizonae, houtenae und indica) und Salmonella bongori (ROLLE u. MAYR 2007). Insgesamt gibt es mehr als 2500 Serovare (s. Tab. 5).
Tab. 5: Übersicht zu den Spezies und Subspezies der Gattung Salmonella (POPOFF et al.
2004)
Spezies S.
enterica
S.
bongori Subspezies spp.
enterica
spp.
salamae
spp.
arizonae
spp.
diarizonae
spp.
houtenae
spp.
indica
spp.
bongori frühere
Bezeichnung
spp.
I
spp.
II
spp.
III a
spp.
III b
spp.
IV
spp.
VI
spp.
V Anzahl der
Serovare 1502 504 95 333 75 13 22
2.2.2 Nachweismethoden
Salmonellen haben keine besonderen Ansprüche an Nährmedien. Durch eine nichtselektive Voranreicherung wie zum Beispiel in Peptonwasser kann die Keimausbeute erhöht werden, da subletal geschwächte Bakterien aktiviert werden. Dieses Verfahren wird vor allem bei der Untersuchung von Lebensmittel- Futter- und Umgebungsproben angewendet. Flüssige selektive Anreicherungsmedien werden entweder direkt oder aus der Voranreicherung
beimpft. Am häufigsten werden dazu die Anreicherungsmedien mit Tetrathionat und Selenit sowie die Bouillon nach Rappaport-Vassiliadis verwendet (ROLLE u. MAYR 2007).
Da auf den üblichen Universalnährböden die Salmonellen mit Ausnahme einiger hämolysierender oder stark schleimbildender Bakterien nicht von anderen Enterobakterien zu unterscheiden sind, werden hierzu die Differenzialnährböden nach Rambach und BPLS eingesetzt. Dabei macht man sich die folgenden verschiedenen Stoffwechselvorgänge zu nutze. Salmonellen sind nicht in der Lage Laktose zu spalten, so dass durch die Laktosespaltung - mittels eines Farbumschlags von Indikatoren - lactosenegative Salmonellen von lactosepositiven E. coli und Klebsiellen zu unterscheiden sind. Als Beispiel sei hierfür der Gassner-Agar genannt. Beim XLT4-Agar entstehen infolge der H2S Bildung Sulfide, durch die die Kolonien ein schwärzliches Aussehen erlangen. Ein anderer Indikator (auf Rambach-Agar) zeigt eine Säurebildung an, die beim Abbau von Propylenglykol entsteht, wobei die Kolonien eine typische pinke Farbe annehmen. Auch die Fermentation von Glucuronat verursacht einen Farbumschlag nach pink beim SMID-Agar (ROLLE u. MAYR 2007).
Beim Vorliegen von Mischkulturen, nicht eindeutigen Ergebnissen und bei Bedarf einer genaueren Bestimmung kann durch biochemische (API für Enterobacteriacae) und serologische Methoden die Spezies-, Subspezies- und Serovarendiagnose gestellt werden. Die serologische Diagnostik baut auf dem Kauffmann-White-Schema und damit der Bestimmung der O- und H- Antigene auf. Mit käuflichen O- und H-Antiseren kann geprüft werden, ob eine Objektträgeragglutination auftritt. Der Nachweis von Salmonellen-Antikörpern erfolgt durch verschiedene ELISA-Methoden (ROLLE u. MAYR 2007).
Da in klinischem Material und Sektionsmaterial in der Regel höhere Keimkonzentrationen zu finden sind, als in Lebensmittel- und Futtermittelproben sowie im Kot latent infizierter Tieren, gibt es weiterentwickelte Nachweismethoden, die vor allem beim Vorliegen von niedrigen Keimkonzentrationen angewandt werden. Dazu gehört die Membranfiltertechnik (Konzentration der Erreger), die Impedanzmessung (Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit und des Widerstandes durch Salmonellenwachstum), der Capture-ELISA
(Antigennachweis mittels monoklonaler oder polyklonaler Antikörper), die Gensonden und Polymerasekettenreaktion und die immunologische Separations- und Konzentrationstechniken. Der Trend geht zu kommerziell erhältlichen Testkits, um die Untersuchungszeiten so kurz wie möglich zu halten. Das Hauptziel ist eine möglichst niedrige Nachweisgrenze mit den neueren Nachweismethoden zu erlangen. Der Grund für die genaue Identifizierung nicht nur des Salmonellenserovars, sondern auch der verschiedenen Stämme, dient der Aufdeckung von Infektketten und Übertragungswege zwischen den verschiedenen Tierbeständen und den Menschen (ROLLE u. MAYR 2007).
2.2.3 Epidemiologie und Tenazität
Salmonellen befinden sich im Falle einer oraler Infektion im Darm von Tieren und Menschen.
Aufgrund ihrer hohen Tenazität können sie in der Umwelt wochen- bzw. monatelang überleben. Salmonellen können sich in einem weiten Temperaturbereich (zwischen 5 und 45 °C) und auf vielen Substraten außerhalb des Tierkörpers vermehren. Sie überleben auch gefroren oder getrocknet Monate bis Jahre. Durch Sonnenlicht, Wärme (> 70 °C) und gebräuchliche Desinfektionsmittel werden sie innerhalb von Minuten abgetötet. Allerdings bedingt jede Desinfektion eine Abtötung der natürlichen Keimflora in der Umgebung, so dass bei einem Neueintrag von Salmonellen deren Vermehrung begünstigt sein kann (QUANTE 2000). Behandlungsverfahren zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmittel wie Pökeln, Salzen und Trocken führen zu keinem sicheren Schutz vor einer Salmonelleninfektion, da die Keime auch unter diesen Bedingungen relativ lange überleben können (FEHLHABER 2003).
Bei pH-Werten unter 5,0 verkürzt sich die Überlebenszeit allerdings (HENRY 1983).
Problematisch ist, dass das ganze Ausmaß der Umweltkontamination unbekannt ist, da Salmonellen nur mittels spezieller Verfahren nachgewiesen werden und außerdem in einem nicht kultivierbarem Zustand - auch genannt als VBNC = lebensfähig, aber nicht kultivierbar (TSCHÄPE 1996) - überdauern können. Außerdem kommen sie häufig in Konzentrationen vor, die unterhalb der Nachweisgrenze liegen (FEHLHABER 2003). Weitere Probleme ergeben sich aus der häufig nicht vorhandenen Wirtsspezifität, so dass Infektionsketten und die Vielfalt der Eintragsquellen (Mensch, Tiere, unbelebte Vektoren, Futtermittel) nicht aufgedeckt werden können.
Die häufigste Ansteckung von Tieren erfolgt nach BÖHM (1993) oral über kontaminierte Futtermittel, die mit salomellenhaltigen Ausscheidungen von Tieren (Befallsraten bei Ratten 4-30 %) oder Menschen in Berührung gekommen sind, seltener sind demnach Kontaktinfektionen. VISSCHER (2006) und OFFENBERG (2007) fanden in neueren Feldstudien allerdings heraus, dass besonders die zur Mast oder Aufzucht eingestallten Ferkel als Haupteintragsquelle für Salmonellen in landwirtschaftliche Betriebe von Bedeutung sind.
Die Ausbreitung innerhalb eines Bestandes kann vertikal (innerhalb verschiedener Altersgruppen) oder horizontal (innerhalb gleicher Altersgruppen) erfolgen (BLAHA et al.
2004). Ein besonderes Infektionsrisiko geht von latent infizierten Tieren aus, die diese Bakterien in einen Bestand einschleppen können, ohne selbst sichtbare klinische Symptome zu zeigen. Die Einstallung von latent infizierten Tieren ist daher eine der Haupteintragsquellen (BLAHA 1993). Bei dänischen Schweinen wurde festgestellt, dass 60 % aller infizierten Tiere keine klinischen Symptome zeigten und intermittierend Salmonellen ausschieden (WINGSTRAND et al. 1996). Nach LEYK et al. (2004) sind in Mastbetriebe eingestallte Ferkel zu über 40 % mit Salmonellen belastet.
Aus Sicht der Fleischhygiene ist bedenklich, dass latent infizierte Schlachttiere Transportstress ausgesetzt werden, wodurch es zur Störung des Erreger-Wirts- Gleichgewichtes kommen kann. Folglich kann die Darmbarriere beeinträchtigt sein und Keime können in die essbaren Gewebe eindringen (FEHLHABER 2003). Neben der Beeinträchtigung der Darmbarriere kommt es außerdem zu einer Beeinträchtigung des Immunsystems durch die Stressbelastung, so dass Bakterien überleben und mit dem Blut im Körper verteilt werden können (SEIDLER et al. 2001). Nach VIEIRA-PINTO et al. (2005) waren von insgesamt 101 Schweinen 26,7 % (Proben von Ileum, Ileocaecales- und Mandibularlymphknoten sowie Tonsillen) und 12,9 % der 101 Schlachtkörper (Oberflächen- Tupfer einer Schlachthälfte) Salmonellen-positiv. Dabei wiesen 69,2 % der Schlachthälften den gleichen Serotyp auf, wie die dazugehörigen Innereien, so dass im Schweinefleischsektor den Schlachttieren die größte Bedeutung - als Eintragsquelle für Salmonellen in Lebensmittel - zuzukommen scheint. Von den untersuchten Ileocaecaleslymphknoten waren 18,8 % der Proben positiv, 13,9 % der Ileumproben, 12,9 % der Mandibularlymphknoten und 9,9 % der Tonsillen waren ebenfalls positiv, so dass von einer lymphatischen Ausbreitung der
Salmonellen ausgegangen werden kann. Auch dies führt zu einem erhöhten Risiko für eine Kontamination des Fleisches. Besondere Beachtung sollte daher einer optimalen Entfernung der Innereien sowie der Mandibularlymphknoten und der Tonsillen geschenkt werden. Aus Sicht der Fleischhygiene ist es nach SWANENBURG et al. (2001) daher sinnvoll, Salmonellen-freie Schweine vor Salmonellen-belasteten Tieren zu schlachten, um die Salmonellenprävalenz im Schweinefleisch zu senken. Allerdings sind auch die Schlachtkörper von Schweinen aus Salmonellen-frei anerkannten Betrieben nicht unbedingt vollständig Salmonellen-frei. Mögliche Ursachen sind der Transportstress (s. oben), eine intermittierende Erregerausscheidung und eine Kontamination beim Verarbeitungsprozess. Es wirkt sich erschwerend aus, dass es kein diagnostisches Verfahren gibt, welches durch eine einmalige Untersuchung eine Infektion sicher ausschließen kann. Vor allem adulte Tiere sind häufig klinisch latent infiziert, bei jüngeren Tieren kommt es häufiger zu einer klinischen Manifestation je nach Virulenz, Infektionsdosis und infektionsbegünstigenden Faktoren.
Neben dem oralen Infektionsweg gelangen Salmonellen auch auf aerogenem und konjunktivalem Weg in den Organismus. Bei Vögeln zusätzlich auch germinativ. Fast alle Tierarten können sich mit Salmonellen infizieren. Reptilien sind in besonderem Maße von latenten Infektionen betroffen, hier kommen sehr viele Serovare in Frage. Fleischfressende Säugetiere und Greifvögel weisen tierartspezifische Resistenzmechanismen auf, können sich aber auch infizieren und erkranken. S. enterica spp. enterica kommt vor allem bei warmblütigen Tieren vor, die übrigen Subspezies kommen bevorzugt bei kaltblütigen Tieren (v. a. Reptilien) und in der Umgebung vor. Man teilt die Serovare aufgrund ihrer Wirtsspezifität und ihre Relevanz als Krankeitserreger in die vier folgenden epidemilogischen Gruppen ein (ROLLE u. MAYR 2007):
• Anpassung an den Menschen (S. Typhi, S. Paratyphi)
• Anpassung an bestimmte Tierarten (S. Dublin/Rind, S. Choleraesuis/Schwein. S.
Gallinarum/Huhn, S. Abortusequi/Pferd, S. Abortusovis/Schaf)
• Keine Anpassung an bestimmte Tierarten, aber z. T. invasiv (S. Enteritidis, S.
Typhimurium
• Keine Anpassung an bestimmte Tierarten, nicht invasiv (mehr als 2000 Serovare)
2.2.4 Pathologie und Virulenz
Grundsätzlich gelten alle Salmonellenspezies als pathogen für Tier und Mensch.
Salmonellenstämme dürfen erst als apathogen eingestuft werden, wenn dieses entsprechend geprüft worden sind. Daher ist auch zunächst jedes Isolat von Tieren als möglicher Zoonoseerreger einzustufen. Die Adhäsivität, die Invasivität, der fakultativ intrazelluläre Parasitismus und die Toxinbildung (Endo-, Cyto-, Enterotoxine) bestimmen die Virulenz von Salmonellen. Allerdings lassen sich keine Gruppen mit deutlich voneinander abgrenzbaren Virulenzeigenschaften definieren, und viele Serovare können sowohl systemische als auch lokale Infektionen verursachen (ROLLE u. MAYR 2007).
Der initiale Pathogeneseschritt ist die Adhäsion von Salmonellen an das Darmeptihel. Dies erfolgt über eine Beteiligung der Fimbrien. Die einzelnen Fimbrien werden nach den Molmassen der Untereinheiten (in kDa) als SEF (Salmonella Enteritidis Fimbriae) 14, 17, 18 und 21 bezeichnet (ROLLE u. MAYR 2007). Nach LIU et al. (1988) existieren Hinweise, dass am Adhärenzvorgang auch chemotaktische Eigenschaften der Erreger eine Rolle spielen.
Nach der Adhärenz kommt es zur Invasion in absorptive Epithelzellen und in spezialisierte M-Zellen (Microfold-Zellen), vor allem im terminalen Ileum. Durch Kontakt mit den Zielzellen wird über die Synthese bakterieller Proteine eine stabile Adhärenz und nachfolgendes Eindringen gewährleistet (FINLEY u. FALKOW 1989).
Um intrazellulär überleben zu können, muss es zur Expression spezieller Oberflächenproteine kommen. Nach MILLER und MEKALANOS (1990) unterliegt dieser Vorgang einer genetischen Regulation (Pho-P-Region). BARROW und LOVELL (1989) sind der Auffassung, dass Geißeln für das Überleben in Makrophagen nötig sind. Die genaueren Pathogeneseschritte sind dabei noch nicht vollständig aufgeklärt und bedürfen weiterer Forschungsarbeiten (SELBITZ 1991).
Endotoxine, die von allen Enterobacteriacae gebildet werden können, stehen im Mittelpunkt allgemeiner Virulenzfaktoren. Eine Giftwirkung wird dabei dem Lipid A der Region III des Lipopolysaccharides (LPS) nachgesagt. Defekte in der Region I und II führen zu R-Formen
mit unterschiedlich ausgeprägtem Virulenzverlust. Da die Virulenz allerdings nicht vollständig aufgehoben ist, scheint der gesamte LPS-Komplex von Bedeutung zu sein und nicht nur das Lipid A. Es bestehen nach TERAKADO et al. (1990) eine Beziehungen zwischen der Zusammensetzung des LPS und der Serumpersistenz. Außerdem wiesen nach RADE et al. (2000) Versuchstiere, die mit Salmonella Derby infiziert wurden, signifikant höhere Endotoxingehalte im peripheren Blutkreislauf im Vergleich zu nicht infizierten Tiere auf. Tendenziell waren die höchsten Endotoxingehalte in den Dünndarmgefäßen (im Vergleich zur V. jugularis und der Colon-Vene) messbar - ein Indiz für eine etwaige Absorption dieser Toxine aus dem Dünndarm.
Ein wesentlicher Virulenzmarker sind außerdem die Enterotoxine der Enteritiserreger, die von den meisten Salmonellenstämmen gebildet werden. Von diesen Toxinen kommt am häufigsten das hitzelabile Enterotoxin (LT) vor und ist im Unterschied zu dem E.-coli-LT stärker zellgebunden und im periplasmatischen Raum lokalisiert (SELBITZ 1991). Es kommt sowohl zu zytotonischen wie auch zytotoxischen Reaktionen, die aber auf den Darm beschränkt bleiben (ungleich E. coli). Genetische Grundlagen für die Virulenz sind kodiert auf:
• der spv-Region (salmonella plasmid virulence) und
• den chromosomalen Pathogenitätsinseln (SPI – salmonella pathogenicity islands), von denen es nach HENSEL (2004) fünf gibt.
Nach LAWHON (2002) sind die Regulatoren BarA und SirA verantwortlich für die Expression der SPI-1-Invasionsgene. Nach BOYEN (2006a) ist SPI-1 verantwortlich für die Invasion in intestinale Epithelzellen und führt zum Zelltod von Maus-Makrophagen. Über Mutationen in den SPI-1-Genorten hilA, sipA und sipB fand BOYEN (2006b) weiter heraus, dass SPI-1 eine wichtige Rolle bei der Anheftung an die Darmschleimhaut und der Invasion in Zielzellen spielt und für einen Zustrom von neutrophilen Zellen in das Darmlumen verantwortlich ist, aber keine Rolle spielt bei der Besiedelung der Tonsillen.
Aber nicht nur Salmonellengene beeinflussen die Virulenz. VAN HEMERT et al. (2007) fanden heraus, dass der unterschiedliche genetischer Hintergrund der Wirtstiere Einfluss auf die immunologische Reaktion im Darm nach einer Infektion mit Salmonellen hatte, indem
er die Parameter Phagozytoseaktivität, Genexpression und T-Zell-Subpopulationen erhob und dabei Unterschiede zwischen zwei Geflügellinien feststellte.
Zur Diarrhoe kommt es bei einer Salmonelleninfektion im Gegensatz zu anderen Enteritiden (Dysenterie, proliferative hämorrhagische Enteropathie) nicht durch eine massive Keimvermehrung oder eine primäre Schädigung des Darmepithels (WALDMANN u.
WENDT 2004), da die Enterocyten von den Salmonellen nur geringgradig geschädigt werden. Eine durch Enterotoxin bedingte Hypersekretion - ähnlich der Kolidiarrhoe - verursacht einen erhöhten Wassergehalt im Kot. Prostaglandine – hervorgerufen durch Endotoxine, die neutrophile Zellen stimulieren - verursachen zudem eine Entzündungsreaktion, die mit einer mikrovaskulären Schädigung der Lamina propria und der Submukosa der Darmwand verbunden ist. Dieser Vorgang führt ebenfalls zu einer erhöhten Wasserabgabe ins Darmlumen (SCHWARTZ 1999).
2.2.5 Einflüsse auf die Salmonellenprävalenz
Der Einfluss der Fütterung auf die Salmonellenprävalenz (Struktur und Zusatz organischer Säuren) wird in zwei Extrakapiteln genauer erläutert (s. 2.3 u. 2.4)
2.2.5.1 Haltungsform
Untersuchungen zur Salmonellen-Seroprävalenz in unterschiedlichen Produktionssystemen bei Schweinen (MEYER et al. 2005) zeigten, dass zum Teil erhebliche Unterschiede zwischen den Seroprävalenzen in den verschiedenen Haltungssystemen bestehen. Bei dieser Studie wurden in konventionellen, ökologischen und Freilandbetrieben Blutproben von Schweinen entnommen und diese serologisch untersucht. Dabei wurde die höchste Prävalenz bei Sauen in Freilandhaltung festgestellt. Ökologische Mast- und Ferkelbetriebe wiesen zwar die niedrigsten Prävalenzen auf, aber aufgrund der geringen Stichprobenanzahl besteht hier noch Klärungsbedarf. Weiterhin wurden bei dieser Studie verschiedene Risikofaktoren mittels Fragebogen ermittelt und bewertet, um den Einfluss von bestandsspezifischen Faktoren auf die Prävalenz seropositiver Tiere zu untersuchen. Bei Mastschweinen erwiesen sich die Faktoren Einstallungsbehandlung, Stallboden, Futtermittelform, Fütterungshygiene sowie die Betriebslage als signifikante Einflussfaktoren. Nach JØRGENSEN (2005) und LUND (2003)
sollten neben dem Fütterungsmanagement in Betrieben mit einer hohen Salmonellenprävalenz folgende Faktoren berücksichtigt werden:
• Salmonellenstatus zugekaufter Ferkel
• Strenges Rein–Raus–Prinzip
• Intensive Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen
• Keine Vermengung im Alter unterschiedlicher Gruppen
• Vermeidung von Rücktransporten in das System („Einbahnstraßensystem“)
• Nur bestandseigene Gerätschaften verwenden
• Vermeidung überfluteter Güllekanäle
• Schadnagerbekämpfung (Stall und Futterlager)
• Abschirmung des Bestandes gegenüber Vögeln
2.2.5.2 Impfung
Aufgrund des intrazellulären Parasitismus von Salmonellen ist eine effektive Bekämpfung nur durch Lebendimpfstoffe möglich, da dadurch neben der humoralen auch die zellvermittelte und lokale Abwehr induziert wird. Seit 2002 ist in Deutschland ein Salmonella-Typhimurium- Lebendimpfstoff für Schweine zugelassen. Sauen werden parenteral geimpft, Ferkel oral ab der 3. Lebenswoche. Ziel der Impfung ist eine verminderte Erregerausscheidung und –persistenz. Der Impfstoff ist attenuiert, genetisch stabil und vom Feldstamm zu unterscheiden. Nach SPRINGER et al. (2001) schützt die Impfung vor klinischen Symptomen und senkt die Besiedlung von Darm und Ileocaecallymphknoten. Zu dem gleichen Ergebnissen kam LINDNER et al. (2002), die den Erfolg des Impfung durch die Untersuchung von Serumproben und den Lnn. ileocaecales bei geimpften Mastschweinen am Schlachthof überprüften.
Bisher war noch wenig über die Wirksamkeit maternaler Antikörper bekannt. ROESLER et al. (2006) überprüften daher die Wirksamkeit einer dreimaligen Impfung tragender Sauen mit einem inaktivierten herdenspezifischen Salmonella Typhimurim-Impfstoff an 25 Tieren.
Einer Kontrollgruppe mit 37 tragenden Sauen wurde vom Tag 14 ante partum bis zum Absetzen der Ferkel täglich das Antibiotikum Enrofloxacin verabreicht. Von der Geburt bis
zum Tag 142 wurde der Kot der Ferkel auf Salmonellenausscheidung untersucht. Mit dem ELISA wurde zusätzlich das Vorhandensein von Antikörper im Blut überprüft. In den Kotproben keines der Ferkel, die von einem geimpften Tier abstammten, konnten Salmonellen nachgewiesen werden. Anders verhielt es sich bei den Schweinen, denen Antibiotika verabreicht worden waren, denn hier wurden bei 47,4 % der Tiere Salmonellen im Kot gefunden. Bei der Versuchsgruppe wurden außerdem signifikant höhere Konzentrationen an IgA und IgG im Blut gemessen. Diese Impfung scheint eine praktikable Möglichkeit zu sein, die Prävalenz von Salmonellen bei Ferkeln zu reduzieren, wenn diese von einer infizierten Sau abstammen.
In einer weiteren Studie wurde histopathologisch einer Zottenverkürzung im Dünndarm verbunden mit geringerer Mucusbildung und einer verminderten Anzahl von Becherzellen bei geimpften Tieren (SC54TM, attenuierter Lebendimpfstoff, S. Choleraisuis, Boehringer, Ridgefield, Iowa, USA) nachgewiesen (LETELLER et al. 2001). Vermutlich geht mit dieser Zottenverkürzung ein Verlust von Adhärenzrezeptoren für Salmonellen einher.
2.2.5.3 Absetzzeitpunkt
Nach der Schweinehaltungshygiene-Verordnung dürfen Saugferkel erst im Alter von über drei Wochen abgesetzt werden, es sei denn, das Absetzen ist zum Schutz des Muttertieres oder der Saugferkel vor Schmerzen, Leiden oder Schäden erforderlich. Ziel in der Schweineproduktion ist ein möglichst früher Absetzzeitpunkt, da so die Sau eher wieder belegt werden und somit die Ferkelzahl pro Jahr und Sau angehoben werden kann. Die Ferkel werden allerdings zu einem Zeitpunkt abgesetzt, zu dem sie immunologisch und ernährungsphysiologisch noch nicht voll ausgereift sind (Varley 2004). Wenn dann insbesondere schlechte Umweltbedingungen oder Stress dazukommen, führt dies häufig zu Diarrhoe und/oder Ödemkrankheiten mit erhöhten Mortalitätsraten. Ein späterer Absetzzeitpunkt - allerdings zu Kosten der Produktionsrate - kann folglich im Umkehrschluss zu einer geringeren Anfälligkeit für Salmonellen und andere Darminfektionserreger führen.
2.2.6 Salmonellen beim Schwein
Es muss grundsätzlich davon ausgegangen werden, dass der größte Teil der Schweinebestände mit Salmonellen belastet ist (STEINBACH 1999). Am häufigsten kommen Infektionen mit Salmonella Typhimurium vor (VAN DER WOLF et al. 2001). Nach WALDMANN und ALTROCK (2005) kann die Salmonelleninfektionen nach folgendem Schema einteilt werden:
1. Salmonellosen im engeren Sinn mit klinisch manifestem Krankheitsbild 2. Salmonelleninfektion ohne klinische Krankheitsanzeichen
a. Infektion ohne Erregerausscheidung/latente Erregerträger b. Infektion mit Erregerausscheidung/Salmonellenausscheider
c. Aufnahme und Ausscheidung des Erregers ohne Invasion des Wirtsorganismus/passive Carrier
Dabei sind zwei Problemkreise bei der Salmonelleninfektion der Schweine zu beachten.
Zum einen aus der Sicht der Fleischhygiene (durch latente Ausscheidung von vielen Serovaren, Kontamination der Lebensmittel beim Schlachtprozess), zum anderen die relativ seltenen Fällen der klinischen Erkrankung (durch die schweineadaptierten Serovare S.
choleraesuis, S. tyhisuis und S. typhimurium). S. Derby hat möglicherweise ebenfalls eine gewisse Adaptation an das Schwein erreicht. (ROLLE u. MAYR 2007).
Monoinfektionen mit S. choleraesuis erzeugen eine akute Septikämie, gefolgt von Kolitis und Typhlitis. S. tyhimurium verursacht eine nekrotisierende Kolitis und Typhlitis. Seltenere Infektionen mit S. typhisuis führen zu einer chronischen nekrotisierenden Kolitis, verkäsender Lymphadenitis der Mediastinal- und Pharyngeallymphknoten und herdförmiger Pneumonie.
Gelegentlich sind Zuchtschweine, in der Regel allerdings junge Schweine vom Absetzen bis zum Alter von 4 Monaten von einer Salmonellose betroffen. An der Manifestation sind Stressfaktoren wie das Absetzen und die Zusammenstellung der Mastgruppen beteiligt.
Obwohl Krankheitsfälle in einem Bestand meist regellos und vereinzelt auftreten, sind in solchen Betrieben häufig resistenzmindernde und/oder infektionsfördernde Faktoren vorhanden. So ein Faktor kann ein erhöhter Befall mit Ascaris suum (VAN DER WOLF 2000) oder ein erhöhter Einsatz von Chemotherapeutika sein, da dadurch eine Störung des Gleichgewichtes der Magen-Darm-Flora auftreten kann (BERENDS et al. 1996).
Man unterscheidet folgende Verlaufsformen: perakut, akut, subakut und chronisch (ROLLE u. MAYR 2007). Die Inkubationszeit beträgt 24 – 48 Stunden, dann treten Fieber (40,5 – 42,0
°C), Mattigkeit und Fressunlust auf. Es können plötzliche Todesfälle beim septikämischem Verlauf vorkommen. Charakteristisch für Septikämien mit hoher Mortalität sind je nach Ausprägungsgrad blaurote Verfärbungen der Ohrmuscheln, der Rüsselscheibe, des Unterbauches und der Gliedmaßen. Nach 3 – 4 Tagen kommt es zu Durchfall mit wässrigem, grau-gelben Kot. In akuten Stadien kann die Salmonellose zu Pneumonien und bei Sauen zu Aborten führen. Bei Saugferkeln, die an der Infektion sterben, kann die Diagnose häufig erst post mortem gestellt werden.
Durch häufige Rückfälle können Kümmerer entstehen. Es ist mit einer langfristigen Erregerausscheidung zu rechnen, auch wenn die klinischen Symptome abklingen.
Rektumstenosen durch Narbenbildung nach Schädigung periproktaler Gefäße können Folgeerscheinungen bei Läuferschweinen mit chronischer Salmonellose sein. Die Morbidität liegt i.d.R. zwischen 50 und 80 % und die Mortalität zwischen 5 – 10 %, manchmal bis zu 70 % (KRAMER 1995).
Therapeutisch sind die Tiere zu behandeln, die eine Heilungsaussicht aufweisen (Tiere mit hochgradiger Zyanose und Kümmerer ausmerzen). Neben Veränderungen im Management (Nutzen der Informationen aus dem Salmonellenmonitoringprogramm), um künftige Infektionen zu vermeiden, werden die erkrankten Tiere parenteral mit antibakteriellen Chemotherapeutika (ggf. nach Antibiogramm) behandelt. Misserfolge der Therapie und Beseitigung des Ausscheiderstatus liegen in den intrazellulär gelegenen und damit schwer erreichbaren Salmonellen begründet und daran, dass eine große Anzahl von Salmonellen (mit steigender Tendenz) bereits Resistenzen gegenüber Antibiotika aufweist (VAN DER WOLF et al. 2001; SCHROETER et al. 2004). Klinisch gesunde Tiere können mit einem Lebendimpfstoff immunisiert werden. Impfungen müssen allerdings über einen längeren Zeitraum hinweg fortgeführt werden. Kombinierbar sind die orale Immunisierung der Saugferkel ab der 3. Lebenswoche mit der parenteralen Immunisierung der Sauen, sowie der Zucht- und Masttiere, um eine geschlossene Impfdecke zu erreichen (s. 2.2.5.2). Auch nach intranasaler und aerogener Applikation haben sich die Lebendimpfstoffe als wirksam
erwiesen (ROLLE u. MAYR 2007). Nach VAN DER WOLF et al. (2001) kommen Salmonellen in nur 50 % als alleinige Ursache von Darminfektionen vor. Bei den anderen 50 % sind Brachyspira spp., Lawsonia intracellularis oder das Porcine Reproduktive und Respiratorische SyndromVirus (PRRSV) beteiligt.
2.2.7 Salmonellen beim Menschen
Nach STEINBACH (1999) wird der Anteil menschlicher Salmonellosen, die durch vom Schwein stammende Salmonellen verursacht werden, auf etwa 20 % geschätzt. Dabei erkranken vor allem einzelne Personen, seltener mehrere Personen. Die Ursache für die Infektion wird meistens nicht aufgedeckt (STEINBACH 1999).
Beim Menschen werden die Salmonellosen in zwei verschiedene Krankheitsbilder aufgeteilt (ROLLE u. MAYR 2007):
• Die mit einer Allgemeininfektion verbundenen Krankheitsbilder des Typhus und des Paratyphus (S. Typhi und S. Paratyphi)
• Die Salmonellenenteritiden (v.a. nicht wirtsadaptierte Serovare)
Infektionskrankheiten durch S. Typhi und S. Paratyphi sind in den Industrieländer stark zurückgedrängt worden und heutzutage hauptsächlich problematisch in Form von eingeschleppten Reisekrankheiten. Der Mensch selbst ist das hauptsächliche Erregerreservoir, mögliche Ansteckungsquellen sind kontaminierte Lebensmittel (rohes bzw. nicht ausreichend erhitztes Fleisch und Fleischprodukte, Eier und eihaltige Speisen) einschließlich Wasser, seltener kommt es zu einer direkten Ansteckung durch Kontakt. Die Infektionsdosis liegt bei gesunden Erwachsenen bei 105 bis 106 Salmonellen. Allerdings liegt die Infektionsdosis für Säuglinge, Kleinkinder, ältere und immunsupprimierte Menschen weit darunter. Nach 7 – 21 Tagen führt eine Infektion zu einer fieberhaften Allgemeinerkrankund (anfangs ähnlich wie Grippesymtome), seltener sind zu Beginn Durchfälle zu erwarten. Zunächst (Generalisationsphase) sind die Erreger über Blutkulturen nachzuweisen, erst später auch im Stuhl. Durch Ansiedelung in der Gallenblase und in den Gallengängen werden 2 – 5 % der infizierten Personen zu Dauerausscheidern (ROLLE u. MAYR 2007).
Es handelt sich um eine meldepflichtige Krankheit nach dem Infektionsschutzgesetz; bereits der Krankheitsverdacht ist meldepflichtig. Es wird eine orale Immunisierung mit einem
Lebendimpfstoff bei Reisen in Endemiegebiete empfohlen (Afrika, Südamerika, Südostasien;
ROLLE u. MAYR 2007).
Bei den Salmonellenenteritiden kommt es nach einer Inkubationszeit von 5 – 72 Stunden zu wässrigen Durchfällen, die begleitet sein können von Bauchschmerzen, Fieber, Übelkeit, Erbrechen und Kopfschmerzen. Selten kommt es auch zu extraintestinalen Manifestationen (systemische, typhöse Verläufe). Bei typhösem Verlauf, Kindern (< ein Jahr) und bei Komplikationen ist eine Chemotherapie nötig. Die Ausscheidungsdauer endet im Normalfall nach 3 – 6 Wochen, kann vor allem bei Säuglingen aber auch länger andauern. Vorbeugende Maßnahmen sind alle Vorgänge, die den Keimdruck senken, Kontaminationen vermeiden und die Vermehrung und Anreicherung von Salmonellen verhindern. Dazu zählen die Einhaltung der Kühlkette, eine ausreichende Erhitzung von Lebensmitteln und Einhaltung von Hygienegrundsätzen. Seit einem Höhepunkt mit 229 Todesfällen im Jahr 1992 ist ein Rückgang der amtlich erfassten Salmonellosefälle zu verzeichnen. Nach HELMS et al. (2003) ist allerdings sowohl die akute als auch die chronische/long term Mortalität bei Salmonelleninfektionen erhöht.
2.2.8 Zusammenfassung
Es bestehen zahlreiche Wechselbeziehungen zwischen dem Auftreten von Salmonellen beim Menschen und beim landwirtschaftlichen Nutztier. Durch Schweine, die Träger von Salmonellen sein können, kann während des Schlachtprozesses das Schweinefleisch mit Salmonellen kontaminiert werden und über dies kann sich wiederum der Menschen infizieren.
Von einer Infektion sind zahlreiche Faktoren wie Hygiene (Stall, Schlachtung, Haushalt), Impfung und Fütterung abhängig (BÖHM 1993).
2.3 Futterstruktur und –konfektionierung
2.3.1 Futterstruktur
Verschiedene epidemiologische Studien lassen erkennen, dass die Salmonellenprävalenz bei Schweinen durch die Verwendung einer gröberen Futterstruktur (> 3 mm Siebloch- Durchmesser) gesenkt werden kann (DAHL 1997; LO FO WONG et al. 1999;
WINGSTRAND et al. 1999; HAMILTON et al. 2000; KRANKER u. DAHL 2000).
In einer Studie wurde der Effekt von verschiedenen Getreidearten (Gerste und Weizen) sowie einer unterschiedlichen Partikelgröße (3 und 4,5 mm Sieblochdurchmesser) hinsichtlich morphologischer Gegebenheiten im Dickdarmgewebe bei etwa 30 kg schweren Schweinen untersucht (BRUNSGAARD 1998). Dabei stellte sich heraus, dass weniger die Getreidesorte als vielmehr die Futterstruktur Einfluss auf die Zusammensetzung der Darmschleimhaut und die Produktion und Zusammensetzung des Muzins im Dickdarm hatte. Die Krypten im Dickdarm waren bei der Fütterung von gröber strukturiertem Futter tiefer. Außerdem war die Muzin-Bildung durch die Verabreichung eines groben Futters gesteigert, die Zusammensetzung des Muzins war dagegen kaum verändert. Beim Einsatz eines groben Futters war außerdem die Muscularis externa - gemessen in µm - des Dickdarmes dicker. Des weiteren waren die Epithelzellproliferationen - gemessen an der Anzahl der Mitosen – von der Futterstruktur signifikant beeinflusst. Unterschiede in der Stärkeverdauung beim Einsatz von Futter mit unterschiedlicher Struktur erklären diesen Effekt. Das gröbere Futter wird im Dünndarm aufgrund der größeren Oberfläche und der noch weitgehend intakten Zellwände nicht vollständig enzymatisch aufgeschlossen, so dass größere Mengen unverdauter Stärke in den Dickdarm gelangen. Durch die erhöhte Stärkebereitstellung im Dickdarm kommt es zu einer vermehrten Bildung von kurzkettigen Fettsäuren (LIVESEY 1991). Dem Nährwert der Stärke liegt also die Produktion flüchtiger Fettsäuren zugrunde (SAKATA 1987).
Bezüglich der flüchtigen Fettsäuren wird vermutet, dass diese wiederum in der Caecumschleimhaut zu einer vermehrten Muzinbildung und -abgabe führen (SAKATA u.
SETOYAMA 1995). Nach JØRGENSEN und DAHL (1999) sowie PAPENBROCK (2004) soll die vermehrte Stärkebereitstellung außerdem zu einer Förderung von grampositiven
