Darmflora


Kapitel

Allgemeines

Funktion der Darmflora

Schädigung der Darmflora

Präparate zur Unterstützung der Darmflora



Allgemeines

Die Darmflora ist die Gesamtheit der Mikroorganismen welche den Darm besiedelt. Die Bezeichnung "Flora" kommt von der ursprünglichen Annahme Bakterien und ähnliche Mikrororganismen würden zu den Pflanzen zählen. Heute werden Bakterien als eigene Domäne gesehen, weshalb sich inzwischen der Begriff Darmmikrobiota durchsetzt.

Die Darmflora ist ein komplexes und dynamisches bakterielles Ökosystem. Während des Geburtsprozesses und kurz danach erfolgt die erste bakterielle Besiedlung des voher sterilen Darmtraktes. Die Besiedlungsdichte des Darms ist anfangs gering und steigt mit zunehmendem Lebensalter stetig an.

Die Zusammensetzung der Darmflora ist abhängig von den gegebenen Umweltbedigungen wie pH-Wert und Nahrungsangebot. Die Entwicklung der Darmflora bei jungen Kaninchen wird daher mit vom Nahrungsangebot bestimmt. Bei Jungkaninchen dominieren strikten Anaerobiern. Laktobazillen und Closteridien treten erst bei der Verfütterung von Grünfutter auf. Colibakterien fehlen anfänglich meistens und sind später in Abhängigkeit verschiedener Umweltfaktoren zu finden (Fekete 1991).

Nach Matthes (1981) besteht die Dickdamflora vorwiegend aus grampositiven Keimen (Laktobazillen, Bazillen). Im Blinddarm ist die häufigste Gattung Bacteroides. Die Anzahl der aeroben Bakterien beträgt 0 bis 102 KbE/g, die der anaeroben Bakterien 0 bis 106 KbE/g im Nahrungsbrei. Außerdem kommen im Blinddarm Protozoen in einer Konzentration von 106 KbE/g vor (Lelkes und Chang 1987). Bei gleichbleibener Fütterung bleibt die Darmflora weitestgehend konstant.

Info - Bakterien Bezeichungen

Grampositiv - Gramnegativ

Mit Hilfe einer differenzierenden Färbung von Bakterien für die mikroskopische Untersuchung können Bakterien in zwei große Gruppen eingeteilt werden. Sie unterscheiden sich im Aufbau ihrer Zellwände. Allerdings können nicht alle Bakterienarten durch diese Technik klassifiziert werden.


Anaerob - aerob

Als aerob bzw. Aerobier werden Lebewesen bezeichnet, die elementaren Sauerstoff benötigen. Anaerobier hingegen sind nicht auf elementaren Sauerstoff angewiesen.



Funktion der Darmflora

Eine gesunde Darmflora erfüllt vielschichtige, wichtige Funktionen. Die Mirkoorganismen spielen in verschiedenen Bereichen wie der Verdauung, der Nährstoffversorgung und der Überbrückung von Mangelzeiten sowie dem Immunsystem eine wichtige Rolle.


Verdauung

Einige Bakterien sind in der Lage Nahrungsbestandteile zu verwerten, welche die Verdauungsfermente des Kaninchens nicht zerlegen können. Dadurch sind Kaninchen in der Lage ein breiteres Spektrum an Nahrungsbestandteilen zu nutzen. So können Beispielsweise verschiedene eher unverdauliche Kohlenhydrate besser verwertet werden. Allerdings ist die zellulolytische Aktivität eher gering. Kaninchen gewinnen die für die Umwandlung von NH3 (Ammoniak) notwenige Energie nicht durch den Abbau von Zellulose, sondern nutzen die Zucker Pektin und Xylan (Fekete 1993).

Das von den Bakterien gebildete Butyrat (Buttersäure, eine Fettsäure) regt die Darmperistaltik an.


Nährstoffversorgung

Kaninchen haben einen Mechanismus entwickelt welcher ihnen ermöglicht den an Nährstoffen reichen Blinddarminhalt zu nutzen. Dafür wird neben dem Hartkot zusätzlich Blinddarmkot produziert, welcher direkt wieder aufgenommen wird.

Durch den mikrobiellen Abbau verschiedener Substanzen werden wichtige Stoffe wie kurzkettige Fettsäuren (Butyrat, Essigsäure, Propionsäure), B-Vitamine, Vitamin K und Bakterienproteine synthetisiert. Butyrat ist unter anderem auch für die Versorgung der Darmepithelschicht mit Energie von Bedeutung.

Abbilung 1: Bakterien fressen Nährstoffe die vom Kaninchen nicht verwertet werden können und produzieren wichtige Substanzen wie Fettsäuren für das Kaninchen.

Die Darmflora spielt auch im Zusammenhang mit Übergewicht eine Rolle. Experimente zeigen, dass sich die Darmflora von übergewichtigen und schlanken Mäusen hinsichtlich der Zusammensetzung des Verhältnisses von Bakterien der Gattung Bacteroides und des Stamms der Firmicutes unterscheidet. Übergewichtige Mäuse weisen einen größeren Anteil an Firmicutes auf. Diese Verhältnis ist dynamisch und abhängig von einer Veränderung im Körpergewicht. Wird das Gewicht reduziert verschiebt sich das Verhältnis von Firmicutes hin zu Bacteroides. Diese Beeinflussung wird mit der Energieaufnahme in Zusammenhang gebracht, da die Darmflora die Verdauung von Fettsäuren und Polysacchariden beeinflusst. Dies zeigen Experimente in denen Darmflora aus übergewichtigen Mäusen in Mäuse ohne Darmflora transplantiert wurde und diese trotz Verringerung der Nahrungszufuhr an Gewicht zunahmen (Ley 2006; Turnbaugh 2006; Bäckhed 2004; Bäckhed 2007).


Immunsystem

Die Darmflora verhindert die Ansiedlung von pathogenen Bakterien (Kolonisationsresistenz) und ist damit an der Abwehr von Krankheitserregern beteiligt. Allerdings haben Experimente an Mäusen ohne Darmflora gezeigt, dass einige Mirkoorganismen erst durch die Anwesenheit einer Darmflora pathogen werden. Andererseits können die negativen Auswirkungen von einigen anderen eukaryotischen Einzellern und Saugwürmern verringert werden (Vieira 1998).



Schädigung der Darmflora

Durch Veränderungen der Darmflora kann es zu Fehlbesiedlungen in verschiedenen Bereichen des Darms kommen. Folgen können Schmerzen, Blähungen, erhöhte Anfälligkeit für Krankheiten und Nahrungsmittelunverträglichkeiten sein.

Als komplexes und dynamisches bakterielles Ökosystem können verschiedene Faktoren die Zusammensetzung der Darmflora beeinflussen. Eine entscheidende Rolle spielt die Ernährung. Bei einer artgemäßen Ernährung ist bei einem gesunden Kaninchen auch mit einer gesunden Darmflora zu rechnen. Bei unangepasster Ernährung jedoch kann die Darmflora verändert werden.

Einfluss nehmen sowohl der Nährstoffgehalt, als auch die Zusammensetzung und die Struktur des Futters. So haben Beispielsweise kleine Partikel eine längere Verweilzeit im Magen-Darm-Trakt als gröbere Strukturen (Jilge 1981). Futter bestehend aus unnatürlich zerkleinerten Bestandteilen geben daher Erreger wie pathogenen Bakterien länger Zeit sich anzusiedeln. Zusätzlich gelangen unnatürlich viele Bestandteile in den Blinddarm, die dort in diesem Ausmaß sonst nicht zu finden sind, wodurch die Darmflora beeinträchtigt werden kann. Auch ein unnatürlich hoher oder niedriger Gehalt an Nährstoffen kann die Darmflora verändern. Werden Kaninchen über längeren Zeitraum mit Futtermitteln mit einem hohen Stärkegehalt (Stärkegehalt der Futterration durchgehend > 20 %; Pelletfutter) kommt es zu einer Beeinträchtigung der Darmflora und erhöhter Mortalität (Perez et al. 2000). Wird allerdings zu wenig Stärke bei zuviel unverdaulicher Faser gefüttert, geht die Bildung von Bakterienprotein zurück und der Gehalt an Ammoniak steigt (Wenger 1997).

Auch Medikamentengabe kann die Darmflora beeinflussen und schädigen. Vor allem Antibiotika können denen dort lebenden Mikroorganismen schaden. Abgetötet werden Organismen, welche nicht resistent sind. So kann sich die Zusammensetzung verändern, was für den Wirt äußert negativ sein kann. Diese Veränderungen können sehr lange anhalten. Neuste Studienergebnisse zeigen, dass nach einer Antibiotikagabe von 7 Tagen noch 2 Jahre später Veränderungen an der Darmflora festzustellen sind (Jernberg et al. 2010).



Präparate zur Unterstützung der Darmflora

Inzwischen gibt es auf dem Markt einige Futterzusätze, welche die Darmflora unterstützen sollen. Verwendet werden Präbiotika, welche eine selektive Nahrungsgrundlage für Bakterien in den hinteren Darmabschnitten darstellen sollen. Probiotika hingegen enthalten lebende Mikroorganismen.


Präbiotika

Präbiotika stellen eine selektive Nahrungsgrundlage für Bakterien in den hinteren Darmabschnitten dar. In der Regel handelt es sich um komplexe Kohlenhydrate welche nicht von den körpereigenen Enzymen zerlegt werden können und dadurch der Darmflora zu Gute kommen, deren Mirkoorganismen diese Kohlenhydrate verwerten können. Bei der Verwertung entstehen Gase und Säuren, dadurch ändert sich der pH-Wert im Darm und verbessert die Kalziumresorption (Zafar 2004; Van den Heuvel 1999). Da die Präbiotika nur für bestimmte Mikroorganismen als Nahrungsgrundlage dienen, beeinflussen sie auch die Zusammensetzung der Darmflora. Sie gelten dadurch als gesundheitsförderlich. Allerdings wurde diese Wirkung nicht in allen Untersuchungen nachgewiesen. Es werden auch nicht nur gesundheitsförderliche Mikroorganismen unterstützt (Hartemink et al. 1997) und es können zu große Mengen an Gasen produziert werden, weshalb manche Individuen auch mit kleinen Mengen dieser Präbiotika Probleme bekommen. Eine gesundheitsförderliche Wirkung ist daher individuell.

Beispiele für Präbiotika im Tierfutter:

  • Inulin
  • Fructooligosaccharides (FOS)

Diese Präbiotika kommen natürlicherweise auch in Pflanzen wie Beispielsweise Chicorée, Schwarzwurzeln und Topinambur vor.

Urheber: Rasbak; Creative Commons-Lizenz; Orginaldatei (Stand Mai 2013) Urheber: Rasbak; Creative Commons-Lizenz; Orginaldatei (Stand Mai 2013)
Abbildung 2: Natürliche Präbiotika. Pflanzen wie Chicorée und Schwarzwurzel enthalten natürliche Präbiotika. Allerdings sind diese nicht mit künstlichen Zusätzen in Fertigfuttermitteln gleichzusetzen. Denn in den Pflanzen selber wirken die Stoffe im Zusammenspiel mit anderen Inhaltsstoffen. Unbedenklicher und gesünder sind daher solche natürlichen Präbiotika.



Probiotika

Probiotika enthalten lebende Mikroorganismen, die bei oraler Aufnahme gesundheitsfördernden Einfluss auf den Wirtsorganismus haben sollen. Verwendet werden Organismen wie Milchsäurebakterien oder Hefen, aber auch andere Arten. Unterschieden wird zwischen probiotischen Lebensmitteln (z.B. Joghurt) und probiotischen Arzneien. Sofern die Mikororganismen in probiotischen Lebensmitteln die Magenpassage überstehen sollen sie im Dünn- oder Dickdarm durch Verdrängung oder Produktion antibakteriellen Stoffe einer Fehlbesiedlung entgegenwirken. Dadurch können sie aber auch das dort bestehende Gleichgewicht stören. Probiotischen Arzneimitteln sollen zudem das Immunsystem stimulieren.

Allerdings sind die angeblich gesundheitsfördernden Eigenschaften verschiedener probiotischer Stämme nur zu sehr geringen Teilen wissenschaftlich nachgewiesen.




Quellen

Cheeke, P.R. and Patton, N.M. (1980): Carbohydrate-overload of the hindgut - a probable cause of enteritis, J. Appl. Rabbit Res. 3, 20 - 23

C. Jernberg, S. Löfmark, C. Edlund and J. Jansson (2010): Long-term impacts of antibiotic exposure on the human intestinal microbiota, Microbiology 156(11): 3216-3223

Jilge, B. (1981): Untersuchungen zur Magen-Darm-Passage von Partikeln unterschiedlicher Korngröße bei Kaninchen, Tagungsbericht der 4. Tagung über Krankheiten der Pelztiere, Kaninchen und Heimtiere, 18. - 20. Juni 1981, Celle

Fekete, S. (1993): Ernährung der Kaninchen. In: Ernährung monogastrischer Nutztiere, Kapitel 4. Wiesemüller, W. und Leibetseder, J. [Hrsg.]. Jena, Stuttgart: G. Fischer. ISBN 3-334-60428-4

Fekete, S. (1991): Neuere Erkenntnisse über die Verdauungsphysiologie des Kaninchens, Übers. Tierern. 19, 1 - 22

Lelkes, L. and Chang, C.-L. (1987): Microbial dysbiosis in rabbit mucoid enteropathy; Lab. Anim. Sci. 37, 757 - 764

L.Q. Vieira, M.R. Oliveira, E. Neumann, J.R. Nicoli, E.C. Vieira: Parasitic infections in germfree animals. Braz J Med Biol Res, January 1998, Volume 31(1) 105-110

Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S, Gordon JI: Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006 Dec 21;444(7122):1022-3.

Matthes, S. (1981): Sanierung schnupfenkranker Kaninchenbestände durch Ausmerzung, 4. Tagung über Krankheiten der Kaninchen, Pelztiere und Heimtiere; DVG; Celle

Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER, Gordon JI: ”An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest.” Nature. 2006 Dec 21;444(7122):1027-31.

Bäckhed F, Manchester JK, Semenkovich CF, Gordon JI. “Mechanisms underlying the resistance to diet-induced obesity in germ-free mice.” Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Jan 16;104(3):979-84. Epub 2007 Jan 8.

Bäckhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, Semenkovich CF, Gordon JI. “The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage.” Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Nov 2;101(44):15718-23. Epub 2004 Oct 25

Perez, J.M.; Gidenne, T.; Bouvarel, I.; Arveux, P.; Bourdillon, A.; Briens, C.; Le Naour, J.; Messager, B.; Mirabito, L. (2000): Replacement of digestible fibre by starch en the diet of the growing rabbit. II. Effects on performances and mortality by diarrhea, Ann. Zootech., 49; 369 - 377

Wenger, A. (1997): Vergleichende Untersuchungen zur Aufnahme und Verdaulichkeit verschiedener rohfaserreicher Rationen und Futtermittel bei Zwergkaninchen, Meerschweinchen und Chinchilla. Hannover: Tierärztl. Hochsch. Diss.

Zafar, T.A., C.M. Weaver, et al. (2004). "Nondigestible oligosaccharides increase calcium absorption and suppress bone resorption in ovariectomized rats". Journal of Nutrition 134 (2): 399–402. PMID 14747679

R Hartemink , K M Van Laere , F M Rombouts (1997). "Growth of enterobacteria on fructo-oligosaccharides". J Appl Microbiol 83 (3): 367–374. doi:10.1046/j.1365-2672.1997.00239.x. PMID 9351217

van den Heuvel, E., et al. (1999). "Oligofructose stimulates calcium absorption in adolescents". American Journal of Clinical Nutrition 69 (3): 544–548. PMID 10075343