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

Boden

Pflanze

Futtermittel

Nahrungsmittel

Tier

Mensch

Landwirtschaflicher Kreislauf

ADTI

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

Herbizidresistenzen bei Unkräutern

145

ATI

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

Glyphosat hemmt Wachstum

von Bakterien in den Ökosystemen

Pilzwachstum gefördert

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

Ökologische Bedeutung

Degradierer

organischen

Materials

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

C. botulinum-Nachweise in Gärresten (n=66)

0

5

10

15

20

25

30

TypA TypB TypC TypD TypE

BoNT

%

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.

Danke für die Aufmerksamkeit

ADTI