Transitphase der Milchkuh: Herausforderung für die Pansen-Mikrobiota

Im letzten Jahr wurden bahnbrechende Forschungsergebnisse zu den Auswirkungen der Transitphase beim Abkalben auf die Pansenwand veröffentlicht (Bach et al., 2018). Diese Studie, die unter innovativem Einsatz von Endoskopie zur Überwachung der Pansengesundheit durchgeführt wurde, wird nun durch metagenomische Daten ergänzt, die die Herausforderungen der Transitphase für die Pansenmikrobiota und die schützende Rolle von Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077 (Bach et al., 2019) bestätigen.

Metagenomische Daten verstehen

Der Begriff Metagenomik bezeichnet die genetische Identifizierung der gesamten Mikrobiota eines Wirtes, und, was in unserem Fall am wichtigsten ist, ihrer relativen Menge. Diese Technologien erzeugen Millionen genetischer Sequenzen. Diese Daten konnten dank einer biostatistischen Analyse nach Bakteriengattung gepoolt werden, und es zeigten sich mehr als einhundert unterschiedliche Bakterientypen (Abbildung 1).

Ziel war, sich bei Kühen in der Transitphase die Anzahl der funktionsrelevanten Bakterien im Zusammenhang mit der Fütterung genauer anzusehen. Die Ergebnisse von zwei Hauptkategorien von Mikroben wurden ungeachtet ihrer Identität auf Grundlage ihrer Funktion kombiniert: Bakterien, die komplexe Kohlenhydrate, wie zum Beispiel Fasern, abbauen, und Bakterien, die schnell fermentierbare Kohlenhydrate, wie Stärke, abbauen (Abbildung 2).

Vor dem Abkalben ist der relative Anteil der faserabbauenden Bakterien höher als der Anteil der Bakterien, die bei schnell fermentierbaren Kohlenhydraten gedeihen. Nach dem Abkalben kommt es zu einer raschen Verschiebung in Richtung eines höheren Anteils an Bakterien, die schnell fermentierbare Kohlenhydrate abbauen.

Schützende Rolle der Lebendhefe

Die vorherige Analyse der Genexpression in der Pansenwand hat gezeigt, dass die Fütterung von S. cerevisiae CNCM I-1077 ab drei Wochen vor dem Abkalben hilft, die Pansenwand der Kuh auf den Stress der Futterumstellung und den damit zusammenhängenden inflammatorischen Herausforderungen vorzubereiten. Die metagenomischen Daten zeigen zudem schützende Einflüsse:

• Vor dem Abkalben ist der relative Anteil der faserabbauenden Populationen signifikant höher (P<0,05).
• Nach dem Abkalben zeigt die Lebendhefegruppe eine höhere Trockenmasseaufnahme, die zu einer Mehraufnahme von +1,21 kg/Tag von Nicht-Strukturkohlenhydraten führt. Das hätte negative Auswirkungen auf den Pansen-pH-Wert und das mikrobielle Gleichgewicht und würde zu einem höheren Anteil an Bakterien führen, die schnell fermentierbare Kohlenhydrate abbauen. Statt dessen gab es keine statistische Differenz zur Kontrollgruppe, die weniger fermentierbare Kohlenhydrate verzehrte. Daraus wurde geschlossen, dass die Lebendhefe:
  •  vor dem Abkalben die zellulolytische Mikrobiota erhöht,
  • nach dem Abkalben trotz steigender Aufnahme an Nicht-Struktur-Kohlenhydraten, durch die Stabilisierung des pH-Wertes eine sehr starke Vermehrung der Bakterien limitiert, die schnell verfügbare Kohlenhydrate abbauen (Milchsäurebakterien).