Erforschung der molekularen Grundlagen des Pansen- und Dünndarmdysbiose-Komplexes bei Rindern

• Antragsteller: Dr. Thomas Hartinger
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447776988

Die adäquate Energie- und Nährstoffversorgung von Hochleistungsrindern bei gleichzeitiger Vermeidung von intestinalen Dysbiosen und Erkrankungen ist von zentraler Bedeutung für eine effiziente Milch- und Rindfleischproduktion und stellt eine der größten Herausforderungen der modernen Wiederkäuerhaltung dar. Die Fütterung kraftfutterreicher Rationen fördert maßgeblich das Auftreten intestinaler Erkrankungen, insbesondere im Pansen, wo eine akute oder subakute Pansenazidose (SARA) zu geschädigten Epithelbarrieren und einer dysbiotischen Mikrobiota führen kann. Die Senkung der Stärkeabbaubarkeit (bspw. durch Ersetzen von Weizen mit Mais) reduziert zwar das Auftreten von Pansenazidosen, verlagert aber auch die Stärkefermentation vermehrt in die darauffolgenden Darmabschnitte, wo bereits negative Effekte auf die Mikrobiota und Darmschranke des Dickdarms gezeigt wurden. In Folge solcher lokalen Schädigungen entstehen häufig systemische Entzündungen, die die Gesundheit und Produktivität des Wiederkäuers erheblich beeinträchtigen. Wenn fermentierbares, aber noch nicht abgebautes Substrat den Pansen in großem Umfang verlässt, gelangt es zunächst aber in den Dünndarm, wo es mikrobielles Wachstum und die Fermentation anregt. Es ist zu erwarten, dass dies beeinträchtigte enzymatische Verdauungs- und Absorptionsprozesse zur Folge hat, sowie dysbiotische Veränderungen im Dünndarm, eine sogenannte Dünndarmdysbiose, stimuliert. Bis heute fehlt jedoch Wissen über den Einfluss von kraftfutterreicher Fütterung auf die Mikrobiota und Barrierefunktion im Dünndarm. Da Duodenum und Jejunum eine generell hohe Permeabilität aufweisen, ist es durchaus wahrscheinlich, dass der Dünndarm bei kraftfutterreicher Fütterung eine wesentliche, aber bisher nicht beachtete „leaky gut“-Region darstellt. Wir nehmen daher an, dass SARA und Dünndarmazidosen zusammenhängen – sie bilden einen Komplex – und nur unter Berücksichtigung beider Darmabschnitte in einem ganzheitlichen Ansatz kann die Darmgesundheit und folglich auch die generelle Gesundheit und Produktivität von Hochleistungswiederkäuern erhalten werden. Wir werden modernste Molekularmethoden anwenden, um gemeinsam mit der Erforschung lokaler und systemischer Entzündungsgeschehen, die mikrobiellen Gemeinschaften, intestinalen Milieubedingungen und epitheliale Integrität in vivo zu untersuchen. Des Weiteren werden durch ex vivo-basierte Ussing-Kammer-Versuche mit Epithelgewebe aus Pansen und Dünndarm detaillierte Informationen zur Expression von Genen unter azidotischen Bedingungen gewonnen, die für Nährstoffabsorption und Barrierefunktion relevant sind. Somit wird dieses Projekt äußerst wertvolle, aber bisher fehlende Erkenntnisse zu Änderungen der Mikrobiota und des metabolische Anpassungsvermögens von Pansen- und Dünndarmepithelien unter azidotischer Bedingungen liefern. Dies wird schließlich auch die Entwicklung effizienter Strategien zur Förderung und Erhaltung der Darmgesundheit bei Hochleistungswiederkäuern fördern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Österreich
• Gastgeber: Professor Dr. Qendrim Zebeli