Der Einfluss von Butyrat auf Hitzestress

Palital, Velddriel, Die Niederlande

  1. Hitzestress

Einführung

Hitzestress ist eine Hauptursache für Leistungseinbußen und verringerte Gewinne in tropischen und subtropischen Regionen.

Nahezu alle Nutztiere die in heißen und feuchten Ländern gehalten werden sind genetisch abweichend gegenüber Arten die unter kühleren Klimabedingungen, wie in Europa und Nordamerika gezüchtet werden und daher nicht besonders für abweichende klimatische Bedingungen geeignet (www.heatstress.info).

Eine Übersicht zur Schweineproduktion gegenüber Wärme- und Feuchtigkeitserzeugung von Brown-Brandl et al. (2003) deutet darauf hin, dass neue genetische Linien rund 20% mehr Hitze erzeugen als Zuchtlinien in den frühen 1980ern. Dieser Trend wird kontinuierlich fort geführt, so dass aktuell seit der Übersicht eine weitere Steigerung der Wärmeerzeugung um 10% abzuleiten ist.

Ein Veröffentlichung von Pearce et al. (2013) untersuchte die Auswirkungen von Hitzestress auf die Darmstruktur bei Schweinen. Die Untersuchung zeigte, dass Temperatureinflüsse von 35°C über 24 h die intestinale Darmabwehr signifikant schädigt und zudem ein erhöhtes Plasma-Endotoxin Niveau erreicht. Die Autoren erklärten die signifikante Schwächung der Darmabwehr durch Hitzestress infolge der Hitze Exposition (wobei schon eine geringe Dauer von zwei bis sechs Stunden ausreicht), die dann eine Entzündung durch pathogene Bakterien erleichtert. Das Verdauungssystem des Geflügels ist ebenso vom Hitzestress betroffen. Abdelqader et al. (2016) zeigten verkürzte Villus höhen bei Masthähnchen durch Hitzestress (32 vom 21. bis 34. Tag). Bei Legehennen verwies Mashaly et al. (2004) auf eine herabgesetzte Immunantwort, begründet durch erhöhte Werte bei den weißen Blutkörperchen.

„Es ist umfangreich beschrieben, dass Stress durch heiße Umgebungen die Wachstums- und Fortpflanzungsbereitschaft einschränkt. Ebenfalls liegen Versuchsergebnisse vor, die eine Unterstützung im Umgang mit den Nutztieren bei ungünstigen Bedingungen beschreiben“ (Fuquay J, 1981). Allerdings sind die praktischen Methoden nicht immer zur Hand. Für alle Tierarten sind detaillierte Informationen zu den Rationsbedürfnissen gegenüber warmen Umgebungen notwendig. Ernährungsbedingt sollte eine erhöhte Absorption von Eiweiß, Aminosäuren oder anderen sensiblen Nährstoffen angestrebt werden um die Leistung aufrecht zu erhalten. „Eine erhöhte Nährstoffaufnahme für ein höheres Leistungsniveau macht die Tiere emfpindlicher gegenüber der Wachstumseffizienz, als eine Haltungsmaßnahme die das Tierwohl gegenüber der Hitze verbessert (Fuquay J, 1981).

Butyrat und Hitzestress

Die Auswirkungen von Butyrat auf die intestinale Gesundheit ist bereits vielfach und detailliert beschrieben (Guilloteau et al, 2010, Canani et al, 2011). Dem Futter zugesetztes Butyrat kann die Leistung und die intestinale Villusstruktur bei Masthähnchen günstig beeinflussen (Hu et al., 2008).

Die häufigsten Studien sind unter normalen Bedingungen durchgeführt worden. Abdelqader et al. (2016) verglichen durch hitzestress belastete Masthähnchen mit und ohne Butyratzulage und zeigten eine positive Wirksamkeit auf Leistung und Gesundheitsparameter durch das verkapselte Butyrat auf. Sie schlussfolgerten, dass dem Futter zugesetztes Butyrat bei hitzegestressten Masthähnchen die intestinale Epithelschädigung reduziert und sowohl die Wachstumsleistung als auch die histologischen Charakteristiken kompensiert.

Die zugrundeliegenden Wirkmechanismen werden durch Ren et al. (2001) an Ratten beschrieben.

Sie folgerten das Butyrat einen zeit- und konzentrationsbedingten Anstieg des hsp25, jedoch nicht hsp72 oder hsc73, Protein Expression des rat IEC-18 Zellen aber nicht 3T3 Fibroblaste induziert. Die sogenannten „hsp“-Gene waren die ersten identifizierten Hitze-Schock-Proteine.

Abschließend: Butyrat macht den Darm widerstandsfähig gegenüber Hitzestress. Die Wirksamkeit betrifft 1.) ein gesteigertes Absorptionsvermögen während einer geringeren Futteraufnahme und 2.) verbesserte Kontrollmechanismen bei Darmschädigungen.

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  1. Literatur

Abdelqader A and Al-Fataftah A,  Effect of dietary butyric acid on performance, intestinal morphology, microflora composition and intestinal recovery of heat-stressed broilers, Livestock science 183 (2016) 78-83

Brown–Brandl TM, Yanagi T, Xin Jr. H, Gates RS, Bucklin RA,  Ross GS, A new telemetry system for measuring core body temperature in livestock and poultry, Applied Engineering in Agriculture. Vol. 19(5): 583–589 . (doi: 10.13031/2013.15316) 2003

Canani RB, Costanzo MD, Leone L, Pedata M, Meli R, Calignano A. Potential beneficial effects of butyrate in intestinal and extraintestinal diseases. World J Gastroenterol (2011) 17(12):1519–28. doi:10.3748/wjg.v17.i12

Fuquay JW,  Heat stress as it affects animal production, J Anim Sci. 1981 Jan;52(1):164-74

Guilloteau P, Martin L, Eeckhaut V, Ducatelle R, Zabielski R, Van Immerseel F. From the gut to the peripheral tissues: the multiple effects of butyrate. Nutr Res Rev (2010) 23(2):366–84. doi:10.1017/S0954422410000247

Hu XF, Guo YM. Corticosterone administration alters small intestinal morphology and function of broiler chickens. Asian Australas J Anim Sci (2008) 21(12):1773–8. doi:10.5713/ajas.2008.80167

Mashaly MM, Hendricks GL 3rd, Kalama MA, Gehad AE, Abbas AO, Patterson PH, Effect of Heat Stress on Production Parameters and Immune Responses of Commercial Laying Hens, Poultry Science, Volume 83, Issue 6, 1 June 2004, Pages 889–894, https://doi.org/10.1093/ps/83.6.889

Pearce SC,  Gabler NK,  Ross JW,  Escobar  J, Patience JF, Rhoads RP, Baumgard LH, The effects of heat stress and plane of nutrition on metabolism in growing pigs, Journal of Animal Science, Volume 91, Issue 5, 1 May 2013, Pages 2108–2118, https://doi.org/10.2527/jas.2012-5738

Ren H, Mush MW, Kojima K, Boone D, Ma A, Chang EB. Short-chain fatty acids induce intestinal epithelial heat shock protein 25 expression in rats and IEC18 cells. Gastroenterology 201; 121: 631-639