Wie sich die Wirksamkeit eines Toxinbinders zuverlässig nachweisen lässt
Mykotoxine stellen ein weitverbreitetes Risiko für die Tierernährung dar und verursachen global erhebliche wirtschaftliche Schäden in der Nutztierhaltung. Um ihren schädlichen Auswirkungen entgegenzuwirken, ist die Neutralisierung von Mykotoxinen zum Standard im modernen Futtermittelmanagement geworden. Dennoch bleibt der Nachweis der tatsächlichen Wirksamkeit dieser Produkte eine große Herausforderung.
Ein verlässlicher Ausgangspunkt ist die Bewertung der Adsorptionskapazität unter standardisierten Bedingungen. Diese in vitro Untersuchungen bieten ein objektives und reproduzierbares erstes Screening, das einen aussagekräftigen Vergleich von Mykotoxinbinder-Produkten ermöglicht. Doch Laborergebnisse allein reichen nicht aus: Was letztlich zählt, sind messbare Ergebnisse im lebenden Tier.
Dieser Artikel stellt einen soliden zweistufigen Ansatz zur Bewertung der Wirksamkeit von Toxinbindern vor, der mit in vitro Tests beginnt und in einem kontrollierten, wissenschaftlichen Broiler-Fütterungsversuch mündet.
In vitro Versuch
Spezifische in vitro Untersuchungen wurden entwickelt, um die physiologischen Bedingungen entlang des tierischen Verdauungstrakts nachzubilden. In der ersten Phase wurde die Adsorption einer definierten Mykotoxinkonzentration durch ein Toxinbinder-Produkt (B.I.O.Tox®, Biochem) nach drei Stunden bei einem sauren pH-Wert von 3 gemessen, was das anspruchsvolle Milieu des Magens simuliert. Der Prozess wurde anschließend in einer simulierten Darmphase fortgesetzt, in der die Desorption nach weiteren drei Stunden bei einem neutralen pH-Wert von 6,5 erfasst wurde. Die endgültige Bindungseffizienz wird ermittelt, indem der Desorptionswert vom Adsorptionswert abgezogen wird, was ein klares und vergleichbares Maß für die tatsächliche Adsorptionskapazität des Produkts liefert.
Die durchschnittliche Bindungseffizienz (n=3) ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Produkt zeigte bei den angewendeten Konzentrationen eine hohe Bindungseffizienz über alle getesteten Mykotoxine hinweg.
Abbildung 1: In vitro Bindungseffizienz (Adsorption-Desorption) von AFB1 (20 ppb), EA (300 ppb), ZEA (450 ppb), T-2 (150 ppb), OTA (30 ppb), FB1 (1.000 ppb), DON (450 ppb) und einer Einsatzrate von 1,0 kg/ton B.I.O.Tox®.
Diese vielversprechenden in vitro Ergebnisse müssen allerdings anschließend unter den komplexen physiologischen Bedingungen des lebenden Tieres bestätigt werden.
In vivo Broilerversuch
Unter Praxisbedingungen sind Futtermittelkomponenten selten nur mit einem einzigen Mykotoxin kontaminiert. Häufig treten mehrere Schimmelpilze gleichzeitig auf und produzieren ein unvorhersehbares Mykotoxin-Gemisch, dessen kombinierte Effekte additiv oder sogar synergistisch sein können. Der folgende wissenschaftliche Broiler-Fütterungsversuch, der in einer unabhängigen Versuchseinrichtung durchgeführt wurde, simuliert genau dieses Szenario: eine hochdosierte Multi-Mykotoxinbelastung, um die durch die Mykotoxine verursachten physiologischen Schäden anhand histopathologischer, serologischer und zootechnischer Parameter zu bewerten. Darüber hinaus wurde untersucht, ob der Toxinbinder (BT) diese systemischen Schäden wirksam abmildern kann.
Der Versuch wurde mit 1.350 männlichen Cobb 500-Eintagsküken durchgeführt, die zufällig auf fünf Fütterungsgruppen aufgeteilt wurden (Tabelle 1).
Tabelle 1: Fütterungsgruppen mit den eingesetzten Konzentrationen von Toxinbinder (BT) und Mykotoxinen (AFB, T-2, FUM).
Alle Fütterungsgruppen erhielten isonutritive Rationen, die in Übereinstimmung mit dem Cobb-Broiler-Management-Handbuch auf Basis von NIRS-Analysen formuliert wurden und sich aus Mais, Sojaschrot sowie einer Vitamin- und Mineralstoffmischung zusammensetzten. Um die Aussagekraft des Versuchs abzusichern, wurden die fertigen Rationen auf native Mykotoxinkontaminationen untersucht; hierbei konnten jedoch keine Weiteren nachgewiesen werden.
Jede der Gruppen umfasste 270 Tiere, die auf neun Wiederholungen mit jeweils 30 Küken pro Bucht aufgeteilt und in einem kommerziellen Stall auf Reisschaleneinstreu eingestallt wurden. Die Versuchsdauer betrug 35 Tage, und die folgenden Parameter wurden erhoben:
Zootechnische Leistung (als Gruppendurchschnitt): Futteraufnahme, Körpergewicht, Zunahmen, Futterverwertung (FCR).
Histomorphologie des Jejunums: Verhältnis von Zottenhöhe zu Kryptentiefe (VH/CD-Verhältnis).
Relatives Lebergewicht (RLW): Berechnet als (Lebergewicht / Schlachtkörpergewicht) × 100, angegeben als Mittelwert pro Gruppe.
Histopathologie der Leber: Dargestellt anhand der periportalen heterophilen entzündlichen Infiltration mit folgender Einstufung: keine (Score 0), geringgradig (Score 1), mittelgradig (Score 2), hochgradig (Score 3).
Histopathologie der Bursa Fabricii: Dargestellt anhand lymphoider Depletion sowie Abszessen unter Verwendung derselben Einstufung wie bei der Leber.
Oxidativer Stress: Gemessen anhand von Thiobarbitursäure-reaktiven Substanzen (TBARS), nmol MDA (Malondialdehyd) / mg Protein, berechnet als Durchschnitt pro Gruppe.
Leberfunktion: Abgeleitet vom Gesamtplasmaprotein (TP), g/dl, berechnet als Durchschnitt pro Gruppe.
Die folgenden Ergebnisse wurden beobachtet:
Zootechnische Parameter:
Futteraufnahme, Körpergewicht und Zunahmen waren in der PC-Gruppe im Vergleich zu NC und NC2 signifikant niedriger. In PC1 und PC2 waren alle drei Parameter signifikant niedriger als in NC und NC2, lagen jedoch in Abhängigkeit von der Dosierung numerisch oder signifikant über denen der PC-Gruppe (Abbildung 2).
Es wurden keine signifikanten Unterschiede in der Futterverwertung (FCR) zwischen den Gruppen beobachtet.
Abbildung 2: Zootechnische Leistung (links) und Verhältnis von Zottenhöhe zu Kryptentiefe (VH/CD) (rechts); a–c Werte mit unterschiedlichen hochgestellten Buchstaben innerhalb einer Reihe unterscheiden sich signifikant (p < 0,05).
Histopathologische Parameter:
Das VH/CD-Verhältnis war in der PC-Gruppe numerisch niedriger im Vergleich zu NC und signifikant niedriger im Vergleich zu NC2, was auf die schädigende Wirkung der Mykotoxine auf das Darmepithel hindeutet. Dieser Rückgang wurde in der Gruppe PC2 erfolgreich verhindert (Abbildung 2).
Das relative Lebergewicht war in der PC-Gruppe im Vergleich zu NC und NC2 signifikant erhöht, was auf hepatotoxische Effekte hinweist. Bei PC1 und PC2 lagen die Gewichte numerisch unter denen der PC-Gruppe.
Die heterophile Infiltration in der Leber war in der PC-Gruppe mit einem Median-Score von 2 erhöht, während sie in PC1 und PC2 bei einem Median-Score von 1 lag, verglichen mit 0 in NC und NC2. Die Verteilung der einzelnen Scores zeigte bei PC1 und PC2 mildere Läsionen als bei PC. Dies verdeutlicht einerseits die durch die eingesetzten Mykotoxine verursachten Leberschäden und andererseits die schützende Wirkung des Toxinbinders.
In der Bursa Fabricii war die lymphoide Depletion in der PC-Gruppe mit einem Median-Score von 1 deutlich höher als in der NC-Gruppe (Median-Score 0), ebenso im Vergleich zu NC2, PC1 und PC2 (jeweils Median-Score 0). Bezüglich der Abszesse wiesen alle fünf Gruppen einen Median-Score von 0 auf, obwohl in der PC-Gruppe die höchsten Grade nachgewiesen wurden, was auf eine durch die Mykotoxine verursachte Immunsuppression hinweist (Abbildung 3).
Abbildung 3: Abszesse in der Bursa Fabricii; eine Probe in der PC-Gruppe wurde verworfen.
Serologische Parameter:
Die TBARS-Werte waren in der PC-Gruppe im Vergleich zu NC und NC2 signifikant erhöht, was auf eine hohe Belastung durch oxidativen Stress hinweist, der durch die Mykotoxine verursacht wurde. Dieser signifikante Anstieg wurde in den Gruppen PC1 und PC2 vollständig verhindert (Abbildung 4).
Das Gesamtplasmaprotein (TP) war in der PC-Gruppe im Vergleich zu NC und NC2 numerisch niedriger, was auf eine beeinträchtigte Proteinsynthese in der Leber hindeutet. Dieser Abfall wurde in den Gruppen PC1 und PC2 verhindert (Abbildung 4).
Abbildung 4: TBARS/TP; a–b Werte mit unterschiedlichen hochgestellten Buchstaben innerhalb einer Reihe unterscheiden sich signifikant (p < 0,05).
Fazit
Die in diesem Versuch eingesetzten Mykotoxine verursachten schwere und messbare Schäden über alle untersuchten Parameter hinweg, einschließlich histopathologischer Läsionen, beeinträchtigter serologischer Marker und einer signifikant reduzierten zootechnischen Leistung. Der Toxinbinder zeigte eine starke und konsistente Wirksamkeit, nicht nur beim Binden von Mykotoxinen unter kontrollierten in vitro Bedingungen, sondern auch in einer umfassenden in vivo Studie. Er milderte sichtlich die negativen Auswirkungen einer Multi-Mykotoxin-Belastung auf die Darmmorphologie, die Funktion von Leber und Bursa Fabricius sowie das Ausmaß des oxidativen Stresses bei Broilern. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass das Produkt die eingesetzten Mykotoxine erfolgreich neutralisierte, noch bevor messbare Schäden in den untersuchten Geweben und Organen auftreten konnten und bestätigen somit überzeugend diesen zweistufigen Bewertungsansatz.
