Kokzidien zu besiegen: Die Rolle von Betain beim Schutz der Geflügelgesundheit.

Vor etwa 3,5 Milliarden Jahren entstand in den Ozeanen eines ganz anderen Planeten, als wir ihn heute kennen, ein einfacher Einzeller, der schließlich die Grundlage für alles Folgende bildete. Der genaue Evolutionsweg vom prokaryotischen Cyanobakterium zur eukaryotischen Zelle ist im Laufe der Zeit verloren gegangen. Geblieben ist jedoch die Vielfalt des eukaryotischen Lebens, wie wir es kennen. Dazu gehört auch die vielfältige und mikroskopisch kleine Welt der einzelligen eukaryotischen Protozoen.

Protozoen sind eine vielfältige Gruppe einzelliger, mikroskopisch kleiner Organismen, die in einer Vielzahl von Lebensräumen vorkommen. Diese mikroskopisch kleinen Organismen spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Ökosystemen, z. B. beim Abbau und Recycling organischer Stoffe und bei der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Einige Protozoen sind jedoch auch Räuber, die Bakterien, Algen und andere Kleinstlebewesen fressen. Während die meisten Protozoen harmlos sind, verursachen einige Arten parasitäre Infektionen.

Die intrazellulären parasitären Protozoen, die für Krankheiten bei vielen Nutztieren verantwortlich sind, gehören zur Gattung der Eimeria. Diese Protozoen, auch Kokzidien genannt, verursachen infektiöse Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts. Mehrere Eimeria spp. sind als Krankheitserreger bei Geflügel bekannt (Abbildung 1). Die Pathogenität der Kokzidiose wird durch Genetik, Ernährungsfaktoren, Begleiterkrankungen, Alter und Kokzidienart beeinflusst.

Abbildung 1: E. acervulina ist der häufigste Infektionserreger und verursacht Läsionen in der oberen Dünndarmhälfte. E. necatrix verursacht größere Läsionen im proximalen und mittleren Teil des Dünndarms. E. brunetti kommt im unteren Dünndarm, im Rektum, im Caecum und in der Kloake vor. E. maxima wächst im Dünndarm. Infektionen mit E. tenella kommen nur im Blinddarm vor.

Eimeria-Infektionen sind in Geflügelbeständen nahezu allgegenwärtig. Man schätzt, dass etwa 90 % des gehaltenen Geflügels infiziert sind. Vögel, die sich von einer schweren Infektion erholen, erreichen möglicherweise nie wieder ihr volles Wachstums- oder Produktionsniveau. Die subklinische Kokzidiose ist eine der Hauptursachen für wirtschaftliche Verluste.

Eine Kokzidieninfektion führt zu einer Schädigung der Darmzellen, Durchfall, osmotischem Stress im Darm und in der Folge zu einer verminderten Absorption von Nährstoffen. Darüber hinaus können scheinbar milde, subklinische Infektionen zu Sekundärinfektionen führen, insbesondere mit Clostridium spp.

Kokzidieninfektionen können durch praktische Managementmethoden nicht vollständig verhindert werden. Zu den Managementoptionen zur Verringerung des Erregerdrucks gehört die rein-raus Belegung, bei der die Ställe zwischen den Zyklen gründlich gereinigt und desinfiziert werden. Weitere Strategien sind der Einsatz von Kokzidiostatika sowie die Lebendimpfung.

Bei Masthähnchen werden Kokzidiostatika über das Futter verabreicht, um akute Ausbrüche zu verhindern. Trotz allem auftretende subakute Infektionen sind oft mit wirtschaftlichen Verlusten verbunden. Der kontinuierliche Einsatz eines Kokzidiostatikums fördert jedoch die Arzneimittelresistenz. Dies hat zur Einführung eines Rotationssystems für Kokzidiostatika geführt, die aber auch zu Kreuzresistenzen führen kann.

Es gibt zwei Hauptkategorien von Kokzidiostatika: synthetische Kokzidiostatika und natürlich vorkommende Polyetherionophore. Ionophore Kokzidiostatika wirken durch die Bildung von Komplexen mit verschiedenen Ionen, in der Regel Natrium, Kalium und Kalzium, und deren Transport durch die Lipidmembran.

Dadurch wird das osmotische und elektrochemische Gleichgewicht der Kokzidien verändert. Diese Effekte sind jedoch nicht auf eukaryotische Protozoen beschränkt – Ionenophore können auch eukaryotische Darmzellen beeinflussen. Letztendlich kann dieses ionische und osmotische Ungleichgewicht im Wirt zu einer verminderten Futteraufnahme und Nährstoffabsorption führen.

Kokzidiostatika werden bei Legehennen nicht eingesetzt, da sich diese Verbindungen in den Eiern ablagern können. Stattdessen werden Legehennen häufig mit Lebendimpfstoffen geimpft, um die eigenen Abwehrmechanismen der Tiere zu stärken. Dabei handelt es sich um eine Impfstrategie, bei der geringe Mengen von Eimeria eine Immunreaktion auslösen. Dies bedeutet, dass die Vögel während dieser Zeit den Auswirkungen einer subklinischen Infektion ausgesetzt sind.

Betain ist ein Sammelbegriff für das Trimethylderivat der Aminosäure Glycin. Es kommt in vielen Pflanzen und Tieren als bipolares Molekül vor, welches im Allgemeinen als Betainanhydrat bezeichnet wird. Betain ist ein starker Methyldonor und kann einen Mangel an Methylgruppen in der Nahrung sowiein Zeiten erhöhten Bedarfs ausgleichen. Die Bedeutung von Methylgruppen kann bei jeglicher Art von Stress gar nicht hoch genug eingeschätzt werden, da die Tiere insbesondere bei Herausforderungen des Immunsystems und der Regeneration des Darmepithels mehr Methylgruppen in der Nahrung benötigen.

Die bipolare Struktur von Betain macht es zu einem der stärksten organischen Osmolyte in der Natur. Osmolyte sind wichtig bei Dehydrierung, da sie den Wasserverlust gegen ein osmotisches Gefälle verringern. Betain kann sowohl in gesunden als auch in gestressten Darmzellen angereichert werden und hilft bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts während osmotischer Herausforderungen, sei es durch die Fütterung, die Umwelt, die Gabe von Kokzidiostatika oder durch eine Kokzidiose (Abbildung 2).

Abbildung 2: Während eines Kokzidienbefalls akkumuliert Betain in befallenem Gewebe in höheren Mengen als in nicht befallenem Gewebe (Kontrolle). Erhöhte Betainspiegel können dazu beitragen, das Darmepithel zu stabilisieren und seine Funktion während einer Kokzidiose aufrechtzuerhalten. Kettunen H, et al. Dietary betaine accumulate in liver and intestinal tissue and stabilize the intestinal epithelial structure in healthy and coccidia-infected broiler chicks. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2001 Nov;130(4):759-69.

Die Unterstützung der intestinalen Osmoregulation trägt zur Aufrechterhaltung einer effizienten Nährstoffabsorption bei und verringert den Energieverlust für die Ionenpumpenaktivität. Die Anreicherung von Betain kann eine stabilisierende Wirkung auf das Darmepithel haben und die Zellfunktion erhalten. Die Zellregeneration und die Aufrechterhaltung der normalen Zellfunktion sind der Schlüssel zur Aufrechterhaltung von Gesundheit und Leistung bei subklinischer Kokzidiose. Dies gilt sowohl für die Impfung als auch für die begrenzte Wirksamkeit von Kokzidiostatika.

Umfangreiche Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass hohe Mengen an Betainanhydrat die Gesundheit der Geflügelbestände während einer Kokzidieninfektion positiv beeinflussen. Diese Erkenntnisse könnten auf geimpfte Herden übertragen werden, da der Impfstoff eine kontrollierte Infektion auslöst. Ob Betain die durch die Impfung ausgelöste Immunreaktion verbessern kann, sollte noch weiter untersucht werden.

Um den Herausforderungen durch parasitäre Protozoen zu begegnen, müssen alle verfügbaren Mittel optimal eingesetzt werden. Nur so kann der wirtschaftliche Schaden begrenzt und eine produktive Geflügelhaltung gewährleistet werden. Der Einsatz von Betainanhydrat ist eine hervorragende Methode, die Bekämpfungsmaßnahmen erfolgreicher zu machen.