Untersuchungen zum Einsatz von mittelkettigen Fettsäuren in der Fütterung von Absetzferkeln

Abstract

Mittelkettige Fettsäuren (mkFs) können antibakteriell wirken. Die vorliegende Studie wurde zur Evaluierung möglicher Effekte auf die Darmflora und das Immunsystem bei Absetzferkeln durch den Einsatz der mkFs in der Fütterung durchgeführt. Zudem sollte die Anwendung von frei vorliegenden und gecoateten mkFs verglichen werden. Zu diesem Zweck wurde ein Fütterungsversuch mit drei Fütterungsgruppen mit je 2 mal 6 abgesetzten Ferkeln, aufgeteilt auf zwei Versuchsdurchgänge, durchgeführt. Die Kontrollgruppe erhielt ein Standard- Ferkelaufzuchtfutter und die Versuchsgruppe B eine Mischung dieses Ferkelaufzuchtfutters mit 0,3 % eines Produkts, das die beiden mkFs Capryl- und Caprinsäure in freier Form in Kombination mit Aromastoffen enthielt. Die Versuchsgruppe C erhielt eine Mischung, in der dieses Produkt in gecoateter Form vorlag. Nach einer Fütterungsphase von 25 bis 27 Tagen wurden am 26., 27. und 28. Versuchstag je 2 Ferkel jeder Gruppe getötet. Ihnen wurde Blut, Mesenteriallymphknoten und Ileumgewebe entnommen. Zusätzlich wurde die Digesta des Magens, des vorderen, mittleren und hinteren Jejunums, des Caecums und des Colons gewonnen. Neben zootechnischen Daten (Gesundheitszustand, Lebendmasse, Futteraufnahme) wurden verdauungsphysiologische Parameter anhand der scheinbaren praecaecalen Verdaulichkeit von Rohnährstoffen, dem pHWert und der Trockensubstanz der Digesta untersucht. Die Freisetzung der gecoateten mkFs wurde durch die Messung der mkFs-Konzentrationen in den verschiedenen Abschnitten des Gastrointestinaltrakts geprüft. Einflüsse der mkFs auf die intestinale Mikrobiota wurden im hinteren Jejunum und Caecum anhand der kulturellen Keimzahlbestimmung für aerobe, anaerobe und coliforme Bakterien überprüft. In der Magendigesta wurde die Konzentration von Laktobazillen, Eubakterien und Escherichia ssp. mittels qPCR beurteilt. Zusätzlich wurden bakterielle Metaboliten (kurzkettige Fettsäuren, Laktat- und Ammoniumkonzentration) bestimmt. Die immunmodulatorische Wirkung der mkFs wurde anhand der Phagozytoseleistung der Blut-Neutrophilen mittels Phagotest®, der durchflusszytometrischen Bestimmung der relativen Anteile der CD4-CD8+-, CD4+CD8--, CD4+CD8+-Lymphozyten und der MHC-CD21+-, MHC+CD21--, MHC+CD21+-Zellen im Blut sowie den Mesenteriallymphknoten und der Proliferationsleistung der peripheren Blutlymphozyten nach Con A- und LPS- Stimulation beurteilt. Im Ileumgewebe wurde mittels der qPCR die Expression der Zytokine MIP1β, IFNγ, IL1β, TNFα und MCP1 auf mRNAEbene bestimmt. Der Gesundheitsstatus und die Lebendmassezunahme der Ferkel wurden nicht beeinflusst. Die scheinbare praecaecale Verdaulichkeit des Rohproteins war beim Einsatz der gecoateten mkFs von 63,9 (±5,33) % (Kontrollgruppe) auf 72,1 (±8,85) % erhöht. In der Magendigesta der beiden Versuchsgruppen konnte eine signifikant höhere mkFs-Konzentration nachgewiesen werden. Im weiteren Verlauf des Gastrointestinaltrakts zeigte sich eine Konzentrationsabnahme unter das als wirksam erachtete Niveau. Es wurde dabei kein Unterschied zwischen den frei eingesetzten und den gecoateten mkFs festgestellt. Die kulturelle Lebendkeimzahlbestimmung ergab im hinteren Jejunum eine signifikant höhere Koloniezahl der coliformen Bakterien in den Versuchsgruppen (p ≤ 0,05). Die Ammoniumkonzentrationen waren in diesem Abschnitt für diese Gruppen signifikant erhöht (p ≤ 0,05). Für Laktat und die kurzkettigen Fettsäuren konnten keine Unterschiede festgestellt werden. Die mittels qPCR erfassten Keimzahlen der Magendigesta waren in der mit gecoateten mkFs gefütterten Gruppe für die Eubakterien (p ≤ 0,05) und für die Escherichia ssp. (p ≤ 0,01) erhöht. Die immunologischen Parameter zeigten keine signifikante Beeinflussung durch den Einsatz der mkFs. Der Einsatz der beiden mkFs-enthaltenden Produkte wies im Rahmen dieser Studie keine Beeinflussung der untersuchten Mikrobiota und der mikrobiellen Stoffwechselprodukte im Gastrointestinaltrakt auf. Das eingesetzte Coating konnte die rasche Absorption der mkFs nicht beeinflussen. Es wird angenommen, dass sowohl die in dieser Studie eingesetzten Konzentrationen der mkFs zu gering waren als auch der hohe pH-Wert der Magendigesta die Wirksamkeit der mkFs negativ beeinflusste. Daher sollten in weiteren Studien höhere Konzentrationen bzw. Kombinationen mit z.B. organischen Säuren eingesetzt werden, um die möglichen positiven Effekte der mkFs als Zusatz zur Ration des Absetzferkels zu überprüfen.

The antibacterial effects of medium-chain fatty acids (mcfa) are described in the literature. In this study, mcfa were fed to weaned piglets as dietary supplement in order to evaluate the effects on intestinal microbiota and immune system. Two different forms of mcfa were compared, free mcfa and coated mcfa. The animals were divided in three treatment groups with 12 animals each. Two experiments were carried out under identical conditions with 6 animals per group. The control group A was provided a standard piglet diet, group B was additionally supplemented with 0.3% (w/w) of a commercial product containing the free forms of caprylic and capric acid and flavouring compounds. Group C was offered a supplement of 0.3% (w/w) of the coated forms of the acids. After a feeding period of 25 to 27 days, two animals per group were sacrificed. Blood and tissue samples of the mesenterial lymph nodes and small intestine were taken; the digesta of the stomach, of the jejunum, the caecum and the colon were collected. Apparent precaecal digestibility of crude nutrients, change of pH-value and dried matter weight of the digesta were measured. Impact of mcfa on the gut flora was determined by viable count of total aerobe, total anaerobe and coliform bacteria in the digesta of distal jejunum and caecum. Bacteria in the stomach digesta were detected by qPCR, thus determining the number of lactic acid bacteria, eubacteria and Escherichia spp.. The digesta samples were also tested for a broad variety of bacterial metabolities such as scfa, lactate and ammonium. The potential of immunomodulation of mcfa was evaluated by considering different parameters, as there are: determination of phagocytic activity of isolated blood-neutrophils by Phagotest®, flow cytometric measuring of the relative proportion of CD4-CD8+-, CD4+CD8--, CD4+CD8+- lymphocytes and MHC-CD21+-, MHC+CD21--, MHC+CD21+-cells in the blood and in the mesenterial lymph nodes, and proliferative activity of peripheral blood lymphocytes after stimulation with Con A and LPS. The ileum tissue samples were tested for possible changes in cytokine mRNA expression of MIP1beta, IL1beta, IFN gamma, TNF alpha and MCP1 by qPCR. Health status and weight gain of the piglets were not affected. A slight increase of apparent precaecal digestibility of crude protein from 63,9 (±5,33) % in the control group to 72,1 (±8,85) % was observed in group C. A significantly higher concentration of mcfa was detected in the stomach samples of both experimental groups. The concentrations dropped rapidly to a non- active level during the passage through the digestive tract. The free form and the coated form of mcfa showed no difference. The determination of bacteria by cultural analysis revealed a significant increase of coliform bacteria in the distal jejunum of the experimental groups (p ≤ 0,05). In this intestinal segment also the ammonium concentration was found to be significantly increased (p ≤ 0,05). There have been no difference in lactate and short-chain fatty acid concentrations among the groups. The average counts for eubacteria and Escherichia ssp. were determined by qPCR in the stomach digesta and found to be increased in the group supplemented with the coated product (p ≤ 0,05 and p ≤ 0,01, respectively). Immunological parameters were not changed due to the application of mcfa. Within this trial, both mcfa-containing products could not effect the microbiota and the bacterial metabolities in the gastrointestinal tract. Coating of mcfa could not prevent their fast absorption during the gastrointestinal passage. Probably the concentrations used in this study were to low and out of the effective range. Secondly, the pH-value of the stomach might have a negative influence on the mcfa-derived effects. For further studies, an increase of dietary mcfa-concentrations, probably in combination with an organic acid, would be indicated to get more pronounced positive effects.