Untersuchungen zur mikrobiellen Programmierung in Formula-ernährten Ferkeln und deren spätere Anfälligkeit gegenüber einer Infektion mit Escherichia coli

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Robert Pieper
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322069000

Die Zucht moderner Schweinerassen hat zu einer gesteigerten Nutzung künstlicher Ferkelammen und der Fütterung Kuhmilch-basierter Milchaustauscher geführt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die frühe mikrobielle Besiedlung des Verdauungstraktes hauptsächlich durch die Umwelt und die Ernährung beeinflusst werden, ergibt sich für das Projekt die Hypothese, dass die künstliche Aufzucht und die Formulafütterung beim Schwein frühe Stressfaktoren darstellen, die i) die Entwicklung der Darmmikrobiota-Wirtsinteraktion beeinflussen und ii) die spätere Empfindlichkeit gegenüber Krankheiten erhöhen. Diese Hypothesen sollen in zwei experimentellen Ansätzen überprüft werden. In einem ersten Versuch wird daher die Entwicklung der Darmphysiologie, des mikrobiellen Ökosystems und der angeborenen und erworbenen Immunantwort von neonatalen Ferkel unter dem Einfluss von Umwelt und Diät in den ersten zwei Lebenswochen in einem faktoriellen Ansatz untersucht. Dazu werden neugeborene Ferkel i) bei der Mutter aufgezogen ohne Formula-Supplementierung, ii) bei der Mutter aufgezogen mit zusätzlicher Formulafütterung, iii) in künstlichen Aufzuchtstationen gehalten und mit Sauenmilch gefüttert, oder iv) in künstlichen Aufzuchtstationen gehalten und mit Formula gefüttert. Mithilfe dieses Ansatzes kann zwischen Umwelt- und Diäteinflüssen besser unterschieden werden. Es werden sowohl die Einflüsse auf die jejunale Disaccharidaseaktivität (Laktase, Maltase, Sukrase), morphologische Veränderungen und die Zusammensetzung des Mukus untersucht als auch die Immunzellen im Darmepithel, der lamina propria und im Blut phänotypisch näher charakterisiert. Begleitend werden Genexpressionsanalysen (MUC-Gene, Zytokine) durchgeführt. Die luminale und Mukosa-assoziierte Microbiota wird mittels Sequenzierung der 16S rRNA und rDNA zusammen mit der Analyse bakterieller Metabolite (D-/L-Laktat, flüchtige Fettsäuren, biogene Amine, Ammonium, Phenole und Indole) charakterisiert. Zusätzlich soll ein metabolomischer Ansatz helfen bestimmte Biomarker im Serum und Harn zu identifizieren, die mit Unterschieden der bakteriellen Profile im Darm assoziiert sind. In einem zweiten Versuch werden unterschiedlich aufgezogene Ferkel nach dem Absetzen mit einem enterotoxigenen Escherichia coli Stamm infiziert und die mukosalen und systemischen Reaktionen untersucht. Es wird davon ausgegangen, dass das Projekt ein tieferes Verständnis zum Einfluss der frühen mikrobiellen Besiedlung des Darms auf die Entwicklung des Wirtes und die spätere Krankheitsanfälligkeit ermöglicht. Neben dem Aspekt der Tiergesundheit hat das Projekt auch Modellcharakter für den Menschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen