Auswirkungen eines Enterococcus faecium- Probiotikums auf Leistungsdaten und ausgewählte Parameter der intestinalen Mikrobiota beim Schwein | Influence of a Probiotic Enterococcus faecium on Performance and Selected Parameters of the Intestinal Microbiota in Pigs

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Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung möglicher Auswirkungen des probiotischen Enterococcus faecium NCIMB 10415 auf die intestinale Mikrobiota und die daraus resultierende mögliche Beeinflussung von Leistungs- und Gesundheitsparametern. Ferner sollte eine Methode zum spezifischen Nachweis des Probiotikums im Verdauungstrakt entwickelt werden, um es von den vorhandenen Enterokokken abgrenzen zu können. 20 Sauen und ihre Nachkommen wurden in zwei gleich große Versuchsgruppen aufgeteilt und räumlich getrennt gehalten. Die Ferkel wurden am 28. Lebenstag abgesetzt und anschließend in Gruppen gehalten. Die Kontrollgruppe erhielt eine Standard- Diät, das Futter der Versuchsgruppe enthielt zusätzlich im Sauen-, Saugferkel- und Absetzer- Futter je 1,6 x 106, 1,7 bzw. 2 x 105 Zellen des Probiotikums pro kg Futter. Die Leistungsdaten der Sauen umfassten Wurfgröße, Ferkelverluste bis zum Absetzen, abgesetzte Ferkel, Gewichtsverlust während der Laktation und durchschnittliche tägliche Futteraufnahme (ADFI). Bei den Ferkeln wurden ADFI, durchschnittliche tägliche Zunahmen (ADG) und das ADG : ADFI Verhältnis (G:F) bestimmt. Ferner wurde das Auftreten und die Schwere von Durchfallerkrankungen der abgesetzten Ferkel dokumentiert. Es wurden Kotproben von Sauen 10 Tage a.p. und 14 Tage p.p. sowie Kotproben von Ferkeln am 7., 14., 21., 28., 35., 56. und 70. Lebenstag gewonnen. Ferner wurden am 14., 28., 35. und 56. Tag je fünf Ferkel pro Gruppe getötet und Digestaproben aus Magen, Jejunum, Ileum und Colon entnommen. Ein spezifischer Nachweis des Probiotikums durch Koloniehybridisierung zur Bestimmung der Zellzahlen des Probiotikums und Abgrenzung von den residenten Enterokokken des Darmes wurde für Enterococcus faecium NCIMB 10415 entwickelt und angewandt. E. coli- Isolate aus Kotproben wurden mittels Multiplex- Polymerase- Kettenreaktion auf das Vorkommen von neun schweinetypischen Pathogenitätsgenen untersucht. Veränderungen der bakteriellen Zusammensetzung im Kot wurden mithilfe der denaturierenden Gradienten- Gelelektrophorese (DGGE) dargestellt. In Digesta erfolgte zum einen die Messung der Konzentrationen flüchtiger Fettsäuren (FFS), Laktat und Ammoniak, ferner wurde durch Kultivierung auf Nährböden die Koloniebildenden Einheiten (KbE) der Gesamt- Anaerobier, Milchsäurebakterien, Coliformen und Enterokokken bestimmt. Die Anwendung des Probiotikums führte im Gruppenvergleich nur selten zu signifikanten Unterschieden. Die Leistungsdaten der Sauen und Ferkel wurden nicht sichtbar beeinflusst. Nach dem Absetzen kam es zu einer signifikanten Reduktion von Durchfällen in der Probiotikagruppe (p≤0,05). Die Ammoniak- Konzentrationen in dieser Gruppe schienen im Jejunum nach dem Absetzen ebenfalls reduziert (p≤0,1). Bei den FFS und Laktat konnten wie auch bei den bakteriellen Zellzahlen im Darm keine Unterschiede beobachtet werden. Das Probiotikum konnte in allen Bereichen des Verdauungstraktes und im Kot nachgewiesen werden. Die direkte Übertragung des Probiotikums vom Muttertier auf die Ferkel ohne direkte Zufütterung wurde gezeigt. Ferner zeigten sich bereits ohne Zufütterung des Probiotikums bei Saugferkeln annährend gleich hohe Zellzahlen im Kot wie bei regelmäßiger Aufnahme des Probiotikums nach dem Absetzen. Die Menge aufgenommenen Probiotikums scheint demnach eine eher untergeordnete Rolle in Bezug auf die Zellzahl dieses Bakteriums im Verdauungstrakt zu spielen. Das Auftreten potentiell pathogener E. coli im Kot schien in der Probiotikagruppe reduziert. Der aus den DGGE- Profilen aus Ferkelkot errechnete Sörensen- Ähnlichkeitskoeffizient zeigte eine signifikant höhere Ähnlichkeit zwischen den Tieren der Probiotikagruppe am 14. und 56. Tag als die der Kontrollgruppe (p≤0,02), am 28. und 35. Tag waren diese Unterschiede nur tendenziell ausgeprägt (p≤0,1). In Anbetracht eines breit angelegten Versuchsansatzes konnten bei der Verwendung des Probiotikums Enterococcus faecium NCIMB 10415 nur vereinzelt geringe Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt werden. Das Probiotikum scheint bei Anwendung in dieser Form und Konzentrationen dennoch Einfluss auf die intestinale Mikrobiota der Ferkel auszuüben; die als günstig anzusehenden Effekte auf Gesundheit und Leistung waren letztendlich aber nur schwach ausgeprägt.

In this study the impact of probiotic Enterococcus faecium NCIMB 10415 on the intestinal microbiota and the resulting effects on performance and health status of piglets and sows was investigated. A method to detect the probiotic Enterococcus within total intestinal enterococci was developed. 20 sows and their litters were divided into two trial groups and kept separately. Piglets were weaned at 28th day of life. Control group received standard diet while probiotic group was fed the same diet supplemented with 1,6 x 106, 1,7 and 2 x 105 cells of E. faecium NCIMB 10415 per kg feed for sows, suckling and weaned piglets, respectively. Performance of sows was measured in litter size, piglet losses, weaned piglet, weight loss during lactation and average daily feed intake (ADFI). In piglets ADFI and average daily gain (ADG) was determined and gain to feed ratio (G:F) was calculated. Incidence and severity of diarrhea was documented in weaned piglets. Fecal samples of sows were collected 10 days ante partum and 14 days post partum. Feces of piglets was obtained on days 7, 14, 21, 28, 35, 56 and 70, respectively. On days 14, 28, 35 56 five piglets of each group were sacrificed and digesta samples were collected from stomach, jejunum, ileum and colon. A method to enumerate specific cell counts of probiotic bacteria in comparison to total enterococci counts in digesta and feces was developed using colony hybridization technique. Fecal samples were screened for potential pathogenic E. coli using multiplex polymerase chain reaction. The influence on bacterial composition in piglet feces was investigated by denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE). Amounts of short chain fatty acids (SCFA), lactic acid (LA) and ammonia in digesta as well as colony forming units (CFU) of total anaerobes, lactic acid bacteria, coliforms and enterococci were measured. Only few differences could be observed between the trial groups after addition of E. faecium NCIMB 10415 to pig diets. No influence was detectable on performance parameters of piglets and sows. Diarrhea was significantly reduced in the probiotic group after weaning (p≤0,05). Ammonia contents were reduced in jejunal digesta in the probiotic group (p≤0,1) while SCFA and LA concentrations as well as bacterial CFU showed no differences between the trial groups. Probiotic E. faecium NCIMB 10415 could be detected in all gut sections and feces of probiotic fed piglets. Direct transmission of the probiotic enterococcus from sows to piglets could be demonstrated while specific cell counts in suckling piglets without any feed supplementation already reached similar levels compared to cell counts in digesta and feces of weaned piglets fed probiotic- supplemented diets. Therefore the amount of ingested probiotic appearently did not affect the level of intestinal cell counts of the probiotic as expected. Incidence of potential pathogenic E. coli in feces appeared to be reduced in the probiotic group. Soerensen´s similarity coefficient showed significant higher similarity in bacterial composition of piglet feces within the probiotic group on day 14 and 56 compared to the control group as determined by DGGE. With regard to the number of parameters investigated during this trial the addition of probiotic Enterococcus faecium NCIMB 10415 induced only few measureable effects on probiotic fed pigs. Nevertheless the intestinal microbiota was affected by this treatment while positive effects on health and performance remained inconsistent.