Beeinflussung der Tiergesundheit durch Applikation von Laktobazillen
und Pflanzenkohle
Monika Krüger Albrecht-Daniel-Thaer-Institut (ADTI)
Veterinärmedizinische Fakultät Universität Leipzig
ADTI Bad Düben, 16.03.2017
Inhalt
• Kennzeichen moderner Landwirtschaft
• Homöostasestörungen im Magen-Darmtrakt
• Clostridiosen als Störfaktoren
• Magen-Darm-Trakt = Quelle der Gesundheit
• Probiotika zur Stabilisierung der Tiergesundheit
Moderne Landwirtschaft (grüne Revolution)
• Industrialisierung
• Technisierung
• Chemisierung (Dünger, Pflanzen-schutzmittel)
• Agrogentechnik
ADTI
Moderne Landwirtschaft
• Monokulturen
• Konzentrierung der Tierbestände
• Leistungssteigerungen
• Zerstörung der Bodenmikrobiota durch Begüllung, Gärrestausbringung, Einsatz von Herbiziden
ADTI
Umwelt - und menschliche Gesundheit hängen von
den ILW-Produktionsmethoden ab
Monokulturen
Biodiversität Pflanzen
und Tiere
Schadstoffanrei-
cherung
Bodenerosionen Wasserver-
schwendung
ADTI
Beispiel: Glyphosat (40 Jahre)
• Patentierung 1964 als Chelator
• Patentierung 1974 als Herbizid
• Patentierung 2010 als Mikrobizid
Monsantos RR-Sojabohne erhielt bereits 1996 die Marktzulassung in der EU,
nur für den Import und die Verarbeitung zu Futter- und Lebensmitteln, erst
2004 Kennzeichnungspflicht
ADTI
Glyphosatwirkung als Chelator
• Chelatiert Minerale im Spraytank
• Chelatiert Minerale im Boden
• Chelatiert Minerale in der Pflanze
• (Chelatiert Minerale im Tier)
• Reduziert: Cu, Ca, Co, Fe, Mg, Mn, Ni, Zn
Huber, 2011
ADTI
Grüne Gentechnik Segen oder Fluch?
• Warum? Hunger bekämpfen
Margot Walström, ehemalige EU-Kommis-sarin: „Die einzige Form von Hunger, den die Konzerne stillen, ist nicht der Hunger in der Dritten Welt, sondern der Hunger der Aktionäre.“
ADTI
Grüne Gentechnik
• Warum? Reduzierung des
Pflanzenschutzmittelverbrauchs !!!!!
1996-1998 2-3%
2003 11,5%
Superunkräuter (Auskreuzungen)
ADTI
Grüne Gentechnik in Kanada und
in den USA steigerte weder die
Ernten noch verringerte sie den
Gebrauch von chemischen
Pestiziden (The New York Times, Danny Hakim, Oct. 29, 2016)
ADTI
Rapserträge: Vergleich GVO-freies Europa mit
GVO-USA/Canada (The New York Times, Danny Hakim, Oct. 29, 2016)
50,00kg
40,00kg
30,00kg
20,00kg
GMO Kanada
Nicht-GMO Europa
Einführung von GMO in USA
1985 2014 1995
ADTI
Einführung von GMO in USA
120,00kg
100,00kg
80,00kg
40,00kg
20,00kg
1985 2014 1995
Maiserträge: Vergleich GVO-freies Europa mit
GVO-USA (blau) (The New York Times, Danny Hakim, Oct. 29, 2016)
ADTI
Weltweite GVO-Saatgutnutzung (PAN, 2016)
• GVO-Saatgut wird auf 11,45 % der weltweit landwirtschaftlich genutzten Flächen eingesetzt
• Nicht-GVO-Saatgut wird auf 88,5% verwendet (196 Staaten)
• 8 EU-Länder, Russland, Kenia haben GVO verboten
70.000 t
60.000 t
50.000 t
30.000 t
40.000 t
20.000 t
10.000 t
0 t
Pestizidverbrauch in Frankreich (The New York Times, Danny Hakim, Oct. 29, 2016)
Fungizide
Herbizide
Insektizide
1996 2013
ADTI
Pestizidverbrauch in USA (The New York Times, Danny Hakim, Oct. 29, 2016)
600 Mio pounds
1 pound=453g
500
400
300
200
100
0
Herbizide
Fungizide und Insektizide
1992 2012
ADTI
Glyphosatwirkung als Herbizid
Applikation auf Blätter
- Systemische Verbreitung in der
Pflanze
- Chelatierung von Mikronährstoffen
- Verstärkung von Stress
Akkumulation von Glyphosat
in Teilungsgewebe (Sprosse,
Reproduktionsgewebe, Wurzeln)
Translokation von Sprossen in die
Wurzeln und Rhizosphäre
Akkumulation von Glyphosat in
den Boden
(feste Sorption; langsame
Degradierung)
Desorption durch Phosphor Toxizität für:
N-fixierende MO
Bakterial shikimic Stoffwechsel
Mycorrhizae, biologische Kontrollorganismen
Regenwürmer
Reduktiion von Abwehrmecha-
nismen
Förderung von Boden-MO
Pathogene
Nährsubstratoxidierer (Fe, Mn, N)
Reduktion der Aufnahme von
Cu, Fe, Mg, Mn, N, Zn
Huber et al, 2011 ADTI
Wirkung von Glyphosat auf Fusarium spp
F. poae
F. graminearum
F. proliferatum
F. verticillioides
F. sporotrichioides
ohne GP 0,1mg/ml 1mg/ml 10mg/ml
Wachstum 3d
auf Sabouraud-
Agar
ADTI
Zur Bedeutung des MDT
Körper : Darmverhältnis 5% des Körpergewichtes
15 -30% des gesamten O2- Ver- brauches und Protein-Turnovers
Nur 10% des gesamten neu im GIT synthetisierten Proteins wird als neue Masse akkumuliert, der Rest wird abgeschil-
fert oder sezerniert, wie z.B. der Mukos (250g/d).
ADTI
Magen-Darm-Trakt = Quelle der Gesundheit
• Eubiose = mikrobielles, immunologisches,
nervales Gleichgewicht
gute Tierleistung
Gesundheit
ADTI
Hologenom-Konzept Rosenberg und Zilber-Rosenberg (2011)
Hologenom
Wirtsgenomom
Genom der
symbiontischen Gesamtmikrobiota
+ =
Holobiom
Wirtsbiomo
m + Microbiom
=
Human/Tier Holobiont
Koevolution von MO im Wirt
ADTI
• Dysbiose= mikrobielles, immunologisches,
nervales Ungleichgewicht
Leistungsabfall
Krankheit
Magen-Darm-Trakt = Quelle der
Gesundheit
ADTI
Mikrobielle Lebensgemeinschaften im Magen-Darm-Trakt
Protozoen Pilze Prokaryonten Viren
Flagellaten
Ciliaten
Urpilze
Eumycota
Archea
Eubacteria
Bakteriophagen
pathogene
Die Magen-Darm-Microbiota
ADTI
Effekte der Darm - Mikrobiota
auf den Wirtsorganismus (Anderson,2002 )
Magen Dünndarm Blinddarm Dickdarm
vorderer Ver-
dauungstrakt
hinterer Ver- dauungstrakt
Kompetition Kooperation
ADTI
Störung der Homöostase der MDT-Mikrobiota
• Inadäquate Fütterung/Ernährung
• Haltungsbedingungen
• Wasser
• Mykotoxine
• Antiinfektiva
• Schwermetalle
• Antimikrobiell aktive Herbizide (z. B. Glyphosat und AMPA)
• Infektionserreger ATI
Einflussfaktoren auf die MDF (nicht infektiös)
Futter Wasser
Medikation Stress
Pankreas
Klima
Leber Darmepithel
MDT
Quelle: Bild 115 aus der Serie
http://hermes.ucd.ie/~vetanat/images/image.html von Pat McCarthy
Department of Veterinary Anatomy, University College Dublin
Gräser, Blätter, Rinden
Ursprüngliche Futtermittel
ADTI
Pansenbesiedler
Echte Bakterien, vor allem Anaerobier
Archebakterien
Anaerobe Pilze
Hefen
Bakterien
Anaerobe Protozoen
ADTI
Pansenprotozoen
Verdauen zerkleinerte Pflanzennahrung
Leben mit Methanogenen (Methanbildnern)
in Symbiose
ADTI
Entodinium simplex E. caudatum E. longinucleatum
Pansenprotozoen phagozytieren z. B.
C. botulinum –Sporen (Ständer, 2010)
ADTI
Aufbau und Zerstörung der Mucinschicht im GIT
Gesunder Dickdarm, dicke Mukusschicht, grenzt Bakterien vom Epithel ab
Kranker Dickdarm, kaum Mukusschicht, grenzt Bakterien nicht mehr vom Epithel ab
Fotos: Swidsinski, 2008
ADTI
Clostridiosen neue Störfaktoren für die Tiergesundheit ?
Ursachen: leistungsbetonte Fütterung
veränderte Erntetechnologien:
Futterwerbung durch Lohnunternehmer
geringe Schnitthöhe
Erntetempo
Schädigung der autochthonen Bodenmikro-biota (AB, Herbizide, Schwermetalle)
ADTI
Aktuelle Clostridien spp. in der Tierproduktion
• C. perfringens
• C. botulinum
• C. sporogenes
• C. difficile
ADTI
ungünstige Witterungsbedingungen
Mausplage / Kadaver/Wildtierkot
Belastung mit Mykotoxinen
Einsatz clostridienhaltiger Dünger
(Gülle, Gärreste, Klärschlämme)
Ursachen für Zunahme der Clostridiosen bei Rindern
ADTI
Lebensformen von Clostridien
• Somnolent (schlafend)-Sporen
• Stoffwechselaktiv (Vegetative Form=
Stäbchen)
Toxine
ADTI
Clostridienlebenszyklus
BodenBoden WasserWasser
GewebeGewebe
MDTMDT
Faktoren ???Faktoren ???
VermehrungVermehrung
Toxin
Toxin
Toxin Toxin
Toxin
Toxin
Toxin
Toxin
GasödemGasödem
Hämorrhagische Hämorrhagische EnteritisEnteritis
Intoxikationen Intoxikationen
Sporen
ADTI
Ansiedlung und Vermehrung von
Clostridien im MDT
Dysbiosen durch:
• Futter
• Antibiotika
• Mykotoxine
• Schwermetalle
• Herbizide
ADTI
Stabilisierung oder Wiederherstellung
der Tiergesundheit
durch
Einstellen der Eubiose im Magen-Darm-Trakt
denn
dysbiotischer MDT ist eine Belastung für
Immunsystem
Energiesystem
Tierleistung
ADTI
Nachweis von C. botulinum und seinen Neurotoxinen in Gärresten, deren Reduktion durch Fermentierung mit Pflanzenkohle und Laktobazillen in Terra Preta
ADTI
Nachweis von C. bot. (REE) im Gärrest 8 Parallelproben
Probe BoNT-A BoNT-B BoNT-C BoNT-D
1 286 94 56 325
2 115 32 20 314
3 42 3 6 283
4 117 13 13 311
5 103 0 4 304
6 0 0 0 0
7 0 0 0 49
8 33 0 2 250
Nachweis
häufigkeit
75% 50% 75% 88%
ADTI
Degradierung von BoNT-B durch EMa (Sieg, 2007)
EMa-
Konz.
10%
20%
30%
40%
50%
1/10 0 0 0 0 0
1/50 0 0 4 26 91
1/100 0 17 93 151 171
1/500 11 77 140 159 164
1/1000 9 77 125 146 163
0 7 76 126 53 161
BoNT-Konzentration
105 KbE/ml
ADTI
Nachweis von C. botulinum in Terra-Preta-Fermentationsansätzen
BoNT ABE CD ABE CD
EM/HK 160 51 1,5 0
OEM/OHK 160,5 0 29,3 14
OEM/HK 322 18 3,3 65
Kanne/HK 322 83 171,5 14
K/Kanne 184 24 145 31
K/OEM 273,2 0 164 0
K/EM 92 0 80 0
BoNT t0 (REE) BoNT t1 (REE)
(Scheinemann, 2015)
ADTI
Neutralization von Glyphosat und BoNT bei Milchkühen
Shehata et al. 2013
200g Pflanzenkohle +500mL Sauerkrautsaft/d
120g Huminsäuren WH67
Gerlach et al. J Clin Toxicol 2014
Oral Application of Charcoal and Humic acids to Dairy Cows Influences Clostridium botulinum Blood Serum Antibody Level and Glyphosate Excretion in Urine
ADTI
Kaltvernebelung von probiotischen Bakteriensuspensionen
Einstreubehandlung vor Belegung Belegter Stall, zweimal tägliche Behandlung 30l/10%ig Sauerkrautsaft oder KFE
ADTI FKE=Fermentierter Kräuterextrakt
Einfluss von kalt vernebeltem Sauerkrautsaft (10%) auf Staub- und NH3-Gehalt der Luft
Stall 5= Versuchsstall Stall 4= Kontrollstall
ADTI
Schlussfolgerungen
• Umwelt und Lebewesen sind mit Mikro-
organismen besiedelt, die sich gegen-
seitig beeinflussen.
• Menschen und Tiere leben im Zustand
der Eubiose mit der Mehrzahl ihren
Mikroorganismen in einer symbion-
tischen Beziehung.
Schlussfolgerungen
• Durch negative Beeinflussung der
Symbionten durch verschiedene
Faktoren wird der Zustand der Dysbi-
ose erreicht.
• Unter dysbiotischen Bedingungen der
Mikrobiota sind Leistungseinbußen und
Erkrankungen vorprogrammiert.
Schlussfolgerungen
• Dem Landwirt obliegt es durch gute Bedin-gungen der Haltung, Fütterung und des Umgangs das Regulationssystem seiner Tiere so zu gestalten, dass Gesundheit und Ausschöpfen der Leistung zu Produkten führen, die für den Verbraucher Mittel zum Leben sind.
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