Probiotika: Heute sowie Damals, die Innovation für Darmgesundheit.

Die Geschichte der Probiotika bezüglich menschlicher Ernährung begann tatsächlich bereits vor tausend von Jahren mit dem Verzehr von Milchprodukten.  Die Haltung von Milchtieren wie Schafen und Ziegen begann vor etwa 10.000 Jahren in Südwestasien. Vor allem die Rinderhaltung 2.000 Jahre später war ein wichtiger Anstoß für die Herstellung von Milcherzeugnissen. Antike Töpferwaren aus dem Neolithikum ("Jungsteinzeit", vor 5.000 - 10.000 Jahren) zeigen, dass schon damals Milch über einen längeren Zeitraum gelagert wurde, was zu natürlichen Säuerungsprozessen und höchstwahrscheinlich zum ersten Sauermilchprodukt, dem Joghurt, führte. Ohne zu wissen, dass fermentative Bakterien für diese Säuerung und Konservierung der Milch verantwortlich waren, hatte die Menschheit begonnen, die ersten Probiotika zu konsumieren. Obwohl Joghurt im Laufe seiner Geschichte stark mit Gesundheit und dem allgemeinen Wohlbefinden assoziiert wurde, entdeckte man die Verbindung zwischen Gesundheit und den fermentierenden Mikroben im Joghurt erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts. 1907 bemerkte der russische Wissenschaftler und Nobelpreisträger Élie Metchnikoff die Langlebigkeit (von über 100 Jahren) einiger bulgarischer Einheimischer, die täglich ein Joghurtgetränk zu sich nahmen. Seine wissenschaftliche Neugierde war die Grundlage für die Entdeckung der gesundheitsfördernden Wirkung der Bakterienkulturen im Milchprodukt, ein Meilenstein in der Geschichte der Probiotika. Es dauerte ein weiteres halbes Jahrhundert, bis der Begriff Probiotika ("für das Leben") erstmals von dem deutschen Mikrobiologen Werner Kollath eingeführt wurde. Er beschrieb sie als gesundheitsfördernde Wirkstoffe und Gegenteil von Antibiotika. Die aktuelle Definition für Probiotika wurde jedoch im Jahr 2001 von der FAO/WHO formuliert und besagt, dass Probiotika "lebende Mikroorganismen sind, die, wenn sie in ausreichender Menge verabreicht werden, dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen bringen."

Die Weltbevölkerung wächst kontinuierlich, wodurch der Lebensmittelverbrauch und damit auch die Nachfrage nach tierischen Produkten steigt. Eine effiziente und nachhaltige Tierproduktion ist in diesem Zusammenhang eine der größten Herausforderungen für Landwirte, Lebensmittelindustrie und Wissenschaftler weltweit. Eine solche Tierproduktion ist stark mit dem allgemeinen Wohlbefinden der Tiere verbunden, zu dem auch die Darmgesundheit als ein wesentlicher Faktor gehört. In den letzten fünfzig Jahren galten Antibiotika und Zinkoxid als Mittel, um ein übermäßiges Wachstum von Krankheitserregern im Darm zu verhindern und die Leistungsfähigkeit der Tiere zu erhalten. Das Verbot von antibiotischen Wachstumsförderern und das anstehende Verbot von therapeutischen Dosen an Zinkoxid in der EU, aber auch in anderen Regionen, hat jedoch den Bedarf an zuverlässigen Alternativen verstärkt. Aus diesem Grund zirkuliert weltweit eine enorme Bandbreite an verschiedensten Futteradditiven, einschließlich der Probiotika, um die kommerzielle Viehzucht durch eine verbesserte Darmgesundheit zu unterstützen. Basierend auf umfangreicher Literatur, die verschiedenste in vitro und in vivo Versuche beschreibt, sind Probiotika eine der vielversprechendsten Möglichkeiten, um aufgrund der positiven Effekte auf die Darmgesundheit und die Tierleistung die Rentabilität von landwirtschaftlichen Betrieben zu steigern.

Heute werden vor allem sporenbildende Bacillus-Arten und Milchsäurebakterien als Probiotika in der Tierernährung eingesetzt. Durch ihre Fähigkeit zur Sporenbildung sind Bacillus-basierte Probiotika für ihre Hitzebeständigkeit bekannt, wodurch sie sich hervorragend für standardmäßige Pelletierverfahren eignen. Sie hemmen außerdem gram-positive Pathogene im Darm, wie z. B. C. perfringens, und werden in der monogastrischen Tierproduktion häufig eingesetzt. Demgegenüber produzieren milchsäurebasierte Probiotika hohe Mengen an Milchsäure, die das Darmmilieu durch Senkung des pH-Wertes verbessert und neben anderen Vorteilen zur Stimulierung "guter Bakterien" und Unterdrückung gram-negativer Pathogene wie Salmonella spp. führt. Milchsäurebakterien sind jedoch hitze- und druckempfindlich und daher für pelletiertes Futter nicht geeignet. Obwohl jedes Probiotikum seine eigenen Vor- und Nachteile hat, sind alle dafür bekannt, die Leistung der Tiere zu verbessern, einschließlich der täglichen Gewichtszunahme und der Futterverwertung.

Bacillus coagulans DSM 32016 (im Folgenden B. coagulans genannt) ist das erste seiner Art mit einer EU-Zulassung in der Tierernährung. Seine einzigartige Fähigkeit besteht darin, die positiven Eigenschaften von Probiotika auf Bacillus- und Milchsäurebakterienbasis zu kombinieren. Dadurch eignet sich B. coagulans DSM 32016 hervorragend für:

Pelletiertes Futter: Pelletier-Versuche haben erfolgreich eine zuverlässige Hitzebeständigkeit von B. coagulans DSM 32016 bis zu 100°C unter den üblichen Pelletierbedingungen gezeigt (Abbildung 1, A).

Milchsäure-Produktion: Eine in vitro Studie zeigte, dass B. coagulans DSM 32016 im Vergleich zu anderen Bacillus-Arten zuverlässig hohe Mengen an Milchsäure produziert (Abbildung 1, B).

Abbildung 1: bersicht der wesentlichsten Vorteile von B. coagulans DSM 32016: A: Durchschnittliche Wiederfindungsrate in Pelletier-Versuchen zwischen 80° C und 100° C, 2,25 bar, 8 Sekunden. B: Milchsäureproduktion von B. coagulans DSM 32016 im Vergleich zu Bacillus amyloliquefaciens und Enterococcus faecium. C: Ausgleichende Wirkung von B. coagulans DSM 32016 auf die Darmmikrobiota von Ferkeln. D: Erhöhte IgA-Werte im Blutserum (Tag 10) von Ferkeln, die mit B. coagulans DSM 32016 gefüttert wurden.

Mikrobiota-Modulation: Die Applikation von B. coagulans DSM 32016 bei Ferkeln führte zu einer ausgewogeneren Mikrobiota mit einer verringerten relativen Häufigkeit von Clostridiales (eine Gattung, die häufige Krankheitserreger wie Clostridioides difficile enthält) und einer erhöhten Abundanz von Lactobacillales (eine Gattung, die gesundheitsfördernde Bakterien wie Enterococcus faecium enthält) (Abbildung 1, C).

Immun-Modulation: Die immunologische Blutserumanalyse zeigte, dass die mit dem Probiotikum gefütterten Tiere höhere Immunglobulin A-Werte im Blutserum aufwiesen. IgA ist die erste Verteidigungslinie und kann die Anhaftung von schädlichen Bakterien und Viren an Epithelzellen hemmen (Abbildung 1, D).

Um den Einfluss von B. coagulans DSM 32016 auf die Wachstumsleistung und die Darmentwicklung bei pathogenbelasteten Broilern zu untersuchen, wurden die Tiere zufällig in Kontroll- und Versuchsgruppe eingeteilt, wobei der Versuchsgruppe Futter, welches B. coagulans DSM 32016 enthielt, gefüttert wurde. Beide Gruppen wurden entweder mit (a) C. perfringens oder (b) S. typhimurium infiziert, oder (c) überhaupt nicht infiziert. Die Ergebnisse zeigten, dass Broiler mit induzierten Pathogenbelastungen und ohne Zusatz des Probiotikums einen durchschnittlichen Rückgang der täglichen Gewichtszunahme um -8 % aufwiesen. In deutlichem Gegensatz dazu zeigten die infizierten Broiler, die zudem B. coagulans DSM 32016 erhielten, eine deutlich erhöhte Tageszunahme von +7 % (Abbildung 2). Dieser positive Effekt wurde sogar ohne jegliche Pathogen-Infektion beobachtet (+3 %). Ebenso verbesserte B. coagulans DSM 32016 die Futterverwertung (FVW) bei C. perfringens- und S. typhimurium-infizierten Broilern um -8 % bzw. -6 % (Abbildung 2).

Basierend auf diesen Erkenntnissen konnte gezeigt werden, dass B. coagulans DSM 32016 den durch C. perfringens und S. typhimurium verursachten Leistungsabfall bei Broilern erfolgreich kontrollieren kann.

Abbildung 2. Kontrollierende Wirkung von B. coagulans DSM 32016 auf den Leistungsabfall bei pathogenbelasteten Broilern.

Ähnliche Ergebnisse konnten auch in einem weiterem Broiler-Versuch beobachtet werden, bei dem die Tiere ebenfalls mit C. perfringens infiziert wurden. Verglichen mit der Clostridium-infizierten Kontrollgruppe erhöhte B. coagulans DSM 32016 die Tageszunahmen um 14 %, verbesserte die FVW um 15 % und verringerte die Mortalität um 3 %. Die histomorphologische Analyse des Darmepithels von pathogenbelasteten Broilern zeigte einen offensichtlichen Anstieg des Verhältnisses zwischen Zottenhöhe und -tiefe im Duodenum und Jejunum bei einer Zugabe von B. coagulans DSM 32016 (Abbildung 3). Diese Ergebnisse zeigen die stimulierende Wirkung von B. coagulans DSM 32016 auf das Darmepithel, wodurch die Oberfläche für die Nährstoffaufnahme vergrößert und die Futterverwertung verbessert wird.

Abbildung 3. Histomorphologische Analyse des Darmepithels mit Bestimmung des Verhältnisses von Zottenhöhe zu Kryptentiefe zum Nachweis der stimulierenden Wirkung von B. coagulans DSM 32016 auf das Epithelwachstum.

Ein gesundes, leistungsfähiges und profitables Nutztier beginnt mit der Pflege seines Darms. Das neuartige Probiotikum B. coagulans DSM 32016 tut genau das. Eine positive Modulation der intestinalen Mikrobiota, die die Unterdrückung pathogener und die Stimulierung gesundheitsfördernder Bakterien beinhaltet, wirkt sich positiv auf wichtige zootechnische Parameter wie die Futterverwertung, die Tageszunahmen sowie die Mortalität aus. Verschiedene Studien, die mit B. coagulans DSM 32016 durchgeführt wurden, zeigen, dass dieses Probiotikum ein breites Spektrum an Wirkungsweisen nutzt, um Landwirte zuverlässig und effizient bei der Gesunderhaltung ihrer Tiere zu unterstützen und das genetische Potenzial der Tiere auf natürliche Weise zu nutzen.