07.10.2019 - Vet’s Corner 9/2019

Vets Corner 9/19

Die Rolle des Kolostrums besteht nicht nur in der Schutzfunktion der Neugeborenen, sondern auch in der Bildung des Immunsystems und der Gewährleistung ausgewogener Entzündungsreaktionen. Deshalb müssen Strategien für das Kolostrummanagement im Hinblick auf die Menge des übertragenen Kolostrums und dessen Behandlung neu bewertet werden.

Die frühe Ernährung kann die Stoffwechselwege prägen. Das Management der frühen Ernährung bietet deshalb Möglichkeiten zur Verbesserung der Stoffwechselgesundheit im späteren Leben von Milchkühen. Dabei scheinen Metabolomik-Ansätze ein enormes Potenzial für die Rindergesundheit und eine lange produktive Lebensdauer zu haben.

Beyond immunoglobulins: The immunoregulatory role of colostrum

Über Immunglobuline hinaus: Die immunregulatorische Rolle von Kolostrum

Schubert H.-J.

Einführung Neugeborene Ferkel und Kälber sind mit einem nahezu kompletten Immunsystem ausgestattet. Die Fähigkeit, auf fremde Antigene mit einer koordinierten adaptiven Immunantwort zu reagieren, ist bereits in der späten Trächtigkeit vorhanden. Allerdings müssen sich Ausmass und Geschwindigkeit verschiedener Immunmechanismen und Zellfunktionen im Neugeborenen noch entwickeln. Das mütterliche Kolostrum ist dabei einer der entscheidenden Faktoren. Bemerkenswert ist, dass die Rolle des Kolostrums weitgehend auf seine Schutzfunktionen beschränkt sind, die durch antigen- bzw. pathogenspezifische maternale Antikörper vermittelt werden. Eine Vielzahl neuerer Studien zeigt aber, dass Kolostrum unabhängig von den Immunglobulinen wesentliche immunregulatorische und -modulatorische Effekte hat und dass die Rolle des Kolostrums nicht nur darin besteht, das Neugeborene zu schützen, sondern auch das Immunsystem zu trainieren und ausgewogene Entzündungsreaktionen im Darm und in der Peripherie zu gewährleisten.

Die Liste der immunmodulatorischen kolostralen Inhaltsstoffe ist lang. Nach der ersten Aufnahme von Kolostrum überfluten Zytokine, Chemokine, Wachstumsfaktoren, zelluläre Vesikel, Mikro-RNA, lebensfähige Zellen und Oligosaccharide den noch sehr unreifen Darm. Sie erreichen die noch wenig differenzierten Darmepithelzellen und das systemische Kreislaufsystem, was die Reifung des Darmimmunsystems sowie die Entwicklung sekundärer lymphatischer Organe in der Peripherie und die Hämatopoese im Knochenmark induziert. So führte beispielsweise die Aufnahme lebensfähiger mütterlicher Immunzellen zu der Ausdifferenzierung spezifischer Monozyten bei Neugeborenen und beeinflusste deren Reaktion auf systemische Impfungen (Langel et al. 2016). Interessanterweise ist die Übertragung mütterlicher Immunzellen, wie bei Mensch und Maus nachgewiesen, kein vorübergehendes Phänomen und kann zu einem lebenslangen Mikrochimerismus bei den Nachkommen führen (Molès et al. 2018). Ob der durch Kolostrum induzierte Mikrochimerismus eine bedeutende Rolle bei der Immunentwicklung von Kälbern oder Ferkeln, der Darmreifung und dem Schutz vor Infektionskrankheiten spielt, ist allerdings aktuell noch unklar.

Neben lebensfähigen Zellen, Zytokinen und Wachstumsfaktoren scheinen die kolostralen Oligosaccharide (cOS) von besonderer Bedeutung zu sein. cOS sind Nebenprodukte der Laktosebiosynthese mit 60-100 verschiedenen Molekülen. Sie fördern und steuern das Wachstum von Epithelzellen und Zotten, sie sind in der Lage, die Bindung von vermeintlichen Krankheitserregern an die Epitheloberfläche zu hemmen, sie begünstigen ausgewogene Entzündungsreaktionen und fördern Gewebereparaturmechanismen durch ihre Wirkung auf Epithelzellen sowie auf darmeinwandernde Leukozyten-Subpopulationen. Diese ohnehin schon bemerkenswerte Reihe von cOS wird durch ihre Fähigkeit ergänzt, als Präbiotika die Entwicklung eines vielfältigen Darmmikrobioms zu begünstigen, das teilweise aus dem Mikrobiom des Kolostrums stammt. Mikrobiota wiederum produzieren immunmodulatorische Metaboliten und interagieren mit sich entwickelnden Epithelzellen und Immunzellen.

Schlussfolgerungen Kolostrum vermittelt bei Kälbern und Ferkeln nicht nur einen transienten Schutz durch Immunglobuline. Angesichts der Vielzahl von Immunzellen, Biomodulatoren und Hormonen gilt es, die Managementstrategien für Kolostrum neu zu bewerten. Dies ist besonders wichtig für die Menge des übertragenen Kolostrums und dessen Behandlung (Pasteurisierung, Gefrieren, Auftauen). Die Definition von "qualitativ hochwertigem" Kolostrum muss verfeinert werden, da Kolostrum über den passiven Schutz durch Antikörper hinaus viele Funktionen hat.

Nutrition in early life imprints metabolic health

Ernährung in jungen Jahren prägt die Stoffwechselgesundheit

Huber K.

Einleitung Die moderne Tierproduktion basiert hauptsächlich auf wirtschaftlichen Prinzipien. Tierschutz und ökologische Aspekte werden weniger berücksichtigt. Kurze Zeitspannen zwischen Geburt und Entwöhnung, schnelle Aufzucht junger Nutztiere und eine frühe Nutzung zur Fortpflanzung sind weit verbreitet. Eine solche Beschleunigung physiologischer Entwicklungsprozesse widerspricht dem evolutionären Prinzip des Wachstums und der Entwicklung von Säugetierarten. Um gesunde Nutztiere mit hoher Produktion zu erhalten, ist es zwingend erforderlich, Generalisten für den Stoffwechsel zu haben, die in der Lage sind, Ressourcen für Produktion, Fortpflanzung und Gesundheit auch unter nicht angemessenen Umweltbedingungen bereitzustellen. Die Entwicklungszeit ist eine entscheidende Ressource für die richtige Verteilung von Energie und Nährstoffen im Körper.

Methoden In verschiedenen Studien mit weiblichen Kälbern, Färsen und erwachsenen Milchkühen (Holstein Friesian) wurde EDTA-Plasma entnommen, um diese mittels Flüssigchromatographie imd Massenspektrometrie in einem gezielten Metabolomik-Ansatz zu analysieren. Mit dem Absolute IDQ p180-Panel (Biocrates Life Science AG, Innsbruck, Österreich) wurden bis zu 188 hydrophile Metaboliten nach Angaben des Herstellers quantitativ nachgewiesen. Die Profile der Metaboliten wurden mit Bioinformatik-Tools unter Verwendung von MetaboAnalyst Version 4.0 (https://www.metaboanalyst.ca) visualisiert, und die Statistik wurde unter Verwendung von graphpad.prism Version 7.0 (https://www.graphpad.com) durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion Holstein Kühe mit hohen Plasmaacylcarnitin-Konzentrationen - die als Marker für eine gut entwickelte mitochondriale Funktionalität angesehen wurden - zeigten eine verlängerte Lebensdauer. Klassische Marker wie nicht veresterte Fettsäuren, Beta-Hydroxybutyrat, Glucose und Insulin liessen keine Rückschlüsse auf gefährdete Kühe zu. Darüber hinaus waren die Marker, die auf eine Entzündungshemmung hindeuten, bei Kühen mit verlängerter Nutzungsdauer niedrig. Unter der Annahme, dass ein gesunder metabolischer Phänotyp mit gut funktionierenden Mitochondrien assoziiert ist, sollte untersucht werden, ob die frühe Ernährung weiblicher Kälber Auswirkungen auf die Metabolitenprofile, insbesondere auf Acylcarnitine, haben kann. Eine eingeschränkte Fütterung innerhalb des ersten Monats nach der Geburt verringerte die Acylcarnitinkonzentration im Plasma während der akuten Unterernährung signifikant. Dieses Metabolitenprofil blieb bis zur ersten Laktation erhalten. Die Entzündungsmarker waren bei Kälbern höher und ebenso bei den Färsen, die während des frühen Lebens restriktiv gefüttert wurden. So prägte die frühe Fütterungsintensität die Stoffwechselwege.

Schlussfolgerungen Das Management der frühen Ernährung bietet Möglichkeiten zur Verbesserung der Stoffwechselgesundheit im späteren Leben von Milchkühen. Metabolomik-Ansätze scheinen ein enormes Potenzial zu haben, um neue Tools zu identifizieren, die für die Gesundheit von Bedeutung sind und mit einer längeren produktiven Lebensdauer korrelieren.

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