Influence of the probiotic Enterococcus faecium DSM 7134 as a feed additive on digestive, microbiological and immunological traits in police, working and sled dogs

Abstract

The study incorporated 3 different groups of dogs, all receiving the probiotic Enterococcus faecium DSM 7134. A cross-over study was conducted with police and Bundeswehr working dogs, each dog having a placebo and probiotic period. The probiotic was added to the daily ration at a concentration of 1*109 cfu/kg of complete diet by owners or animal attendants. Parameters included faecal consistency, frequency of defecation (daily protocol recorded), pH and faecal dry matter, ammonium ion concentration, D- and L-lactic acid concentration, and selective faecal microorganisms, including coliform bacteria, Clostridium spp., Lactobacillus spp. and Enterococcus spp.. Species differentiation of enterococci was performed with RAPD-PCR analysis, using colonies from randomly picked faecal samples of the working dogs. Immunologic parameters, such as lymphocyte phenotyping, lymphocyte proliferation, serum IgA and IgG, also including a differential blood count, were examined in the police dogs. In addition, a vaccination trial was conducted using a group of privately owned sled dogs, divided into a placebo and probiotic group. The probiotic group received in addition to their feed Enterococcus faecium DSM 7134 (1*109 cfu/kg of complete diet), by the owner. After accommodation, all dogs were vaccinated with a polyvalent vaccine against distemper, hepatitis contagiosa canis, kennel cough, parvovirosis, leptospirosis and rabies. An injection of tetanus toxoid was administered on the same day. Blood was collected on the day of vaccination and 14 days after, for titre determination and other immunologic parameters. An additional injection of tetanus toxoid followed 14 days after the first, where titres were again determined 14 days after. Immunologic parameters included lymphocyte phenotyping, lymphocyte proliferation, IgA, IgG, differential blood count and determination of CPV, CDV, rabies and tetanus titres. Individual improvements of the faecal consistency were achieved, due to the probiotic. No significant changes were observed in the faecal bacteria concentration, although RAPD-PCR analysis clearly identified Enterococcus faecium DSM 7134, indicating the colonisation and possible amplification of the probiotic bacteria. Lymphocyte proliferation was significantly higher in the probiotic group of the sled dogs, at 4 weeks after the first vaccination, confirmed also by the numerically higher values encountered during the probiotic phase of the police dogs. The probiotic had distinct effects on the rabies titre. Similar potential effects were also seen with the CDV titre. Companion animals may benefit from the application of probiotics. Changes in faecal consistency, persistence of E. faecium DSM 7134 and an immune stimulation are of importance from this perspective. Further studies with Enterococcus faecium DSM 7134 need to be conducted. Young puppies during the time of first immunisation to investigate immune stimulation are of special interesst. Since no prior contacts to vaccine-antigens exist, the possibility is given that higher vaccination titres are yielded and the probiotic influence can therefore be better demonstrated under these conditions.

Die Studie zum Einsatz von Enterococcus faecium DSM 7134 beinhaltete drei verschiedene Versuchsansätze mit jeweils unterschiedlichen Hundegruppen. Eine Cross-over Studie wurde mit Hunden von der Polizei und Bundeswehr durchgeführt. Jeder Hund durchlief eine Placebo- und Probiotikum-Phase. Das Probiotikum wurde zusätzlich zur täglichen Ration mit einer Konzentration von 1*109 KbE/kg Futter durch den Besitzer oder Tierpfleger zugefüttert. Fäkale Konsistenz und Absatzfrequenz (täglich protokolliert), pH, Trockensubstanz, Ammoniumkonzentration, sowie D- und L-Laktatkonzentrationen wurden aus gesammelten Fäzes am Ende jeder Phase bestimmt. Die mikrobiologischen Untersuchungen beinhalteten coliforme Bakterien, Clostridien, Laktobazillen und Enterokokken. Die Enterokokken Speziesdifferenzierung wurde mittels RAPD- PCR von Kolonien der zufällig ausgewählten Kotproben der Bundeswehrhunde durchgeführt. Blutproben der Polizeihunde wurden für die Analyse der immunologischen Parameter gewonnen. Dazu gehörten die Lymphozytenphänotypisierung, Lymphozytenproliferation und die Bestimmung der Serumkonzentration von Immunglobulin A und G. In einer zusätzlichen Impfstudie wurden Schlittenhunde ein Placebo oder das Probiotikum Enterococcus faecium DSM 7134 (1*109 KbE/kg Futter) vom Besitzer mit der Ration verabreicht. Nach einer Anpassungszeit wurden alle Hunde mit einer polyvalenten Vakzine (Staupe, Parvovirose, HCC, Zwingerhusten, Leptospirose und Tollwut) geimpft. Gleichzeitig erfolgte eine Verabreichung von Tetanustoxoid. Für die verschiedenen getesteten Parameter wurde Blut entnommen zu Beginn der Studie, am Tag der Impfung sowie 14 Tage danach. Tetanus wurde ein zweites Mal geimpft, 14 Tage nach der ersten Vakzinierung. Eine weitere Blutentnahme folgte 14 Tage später. Neben der Impftiterbestimmung von Parvovirose, Staupe, Tollwut und Tetanus beinhalteten die immunologischen Parameter die Lymphozytenphänotypisierung, Lymphozytenproliferation, Immunglobulin A und G im Serum sowie ein komplettes Blutbild. Individuelle Verbesserungen der Fäzeskonsistenz konnten während der Probiotikumgabe festgestellt werden. Die Konzentration der fäkalen Bakterien zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsphasen, obwohl die RAPD-PCR Analyse eindeutig E. faecium DSM 7134 identifizierte. Dies ist ein Hinweis auf das Überleben des Probiotikums während der Darmpassage. Eine temporäre Besiedelung und Vermehrung des Keims ist im Darm daher möglich. Die Proliferation der Lymphozyten war signifikant höher in der Probiotikumgruppe bei den Schlitttenhunden vier Wochen nach der ersten Vakzinierung. Es lag auch eine numerische höhere Proliferation in der Probiotikumphase der Polizeihunde vor. Eindeutige Effekte des Probiotikums wurden auch am Tollwuttiter bemerkt. Der Titer nach Impfung war deutlich höher in der Probiotikumgruppe. Ähnliche Resultate konnten in der Staupetiterbestimmung festgestellt werden. Ein positiver gesundheitsfördernder Effekt wird als Indikation einer Verabreichung von Probiotika bei Begleittieren angesehen. Veränderungen der fäkalen Konsistenz, Anreicherung von E. faecium DSM 7134 im Darm und die mögliche Immunstimulation sind aus dieser Perspektive von Interesse. Weitere Studien sind erforderlich, um diese Ergebnisse zu bestätigen. Junge Hunde vor der ersten Immunisierung wären zur Überprüfung der immunstimulierenden Eigenschaften von besonderem Interesse. Da kein früherer Kontakt zu Impf- Antigenen existiert, ist die Reaktion des Immunsystems auf Impfungen möglicherweise stärker und der Einfluss des Probiotikums könnte unter diesen Bedingungen besser dargestellt werden.