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Vet-NewsWie Pansenbakterien die Umwelt beeinflussen

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Das Mikrobiom der Wiederkäuer

Wiederkäuer sind auf die bemerkenswerte Stoffwechselkapazität ihres Pansens angewiesen, um die für andere Tierarten nicht verwertbaren Pflanzenstoffe effektiv zu verdauen. Ein fundiertes Verständnis und eine Optimierung der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft im Pansen kann die Effizienz der Energieproduktion beim Wiederkäuer entscheidend verbessern und gleichzeitig die Umwelt- und Klimabelastung der Wiederkäuer- und Milchproduktion minimieren.

Hauptakteure bei der Verdauung im Pansen sind Mikroorganismen, die Wiederkäuer mit hochwertigem Eiweiß und wichtigen Stoffwechselprodukten wie kurzkettige Fettsäuren versorgen. Besonders die mikrobielle synthetisierte kurzkettige Fettsäure Acetat versorgt den Wiederkäuer mit dem für den Fettaufbau so wichtigen Kohlenstoff. Neben einer bereits seit langem bekannten dosisabhängigen Beziehung zwischen Acetat und Milchfett, ist Acetat auch Substrat für andere, sehr wichtige Stoffwechselprozesse im Körper.

Campylobacter-Populationen in der Pansenwand

Die Forschungsgruppe fand eine Gruppe von Mikroben, die sich dabei als besonders häufig und aktiv herausstellte. Es handelte sich dabei im zuvor unkultivierbare Campylobacteraceae, die hochspezifisch für das Rind sind. Zunächst wurde eine Analyse der genetischen Struktur von Campylobacteriaceae an der Pansenwand durchgeführt und dann, basierend auf evolutionärer Theorie, ökologisch differenzierte bakterielle Populationen vorhergesagt. Interessanterweise fanden die Autor*innen innen einen so genannten metabolischen „trade-off“, bei dem eine Population unter Acetat besser wachsen kann, aber durch eine andere kurzkettige Fettsäure, Propionat, gehemmt wird, während die andere Population mit keinem der Substrate einen nachweisbaren Wachstumsvorteil oder -nachteil zeigte. Neben Acetat ist Propionat die zweitwichtigste kurzkettige Fettsäure im Pansen des Wiederkäuers. Die Autor*innen vermuten, dass Verschiebungen in der Futterzusammensetzung (z. B. Einsatz von zuckerreichen Weiden oder von Getreiden) den Differenzierungsprozess eingeleitet haben könnten.

Vielversprechende Aussicht

Die Analyse des Pansenmikrobioms ist ein vielversprechender Ansatzpunkt, um die Auswirkungen der Wiederkäuerhaltung auf die Umwelt zu verstehen und diesen entgegenzuwirken. Die Arbeit zeigt, dass die mikrobielle Anpassung an Futterumstellungen schnell erfolgen und durchaus unerwartete Folgen für die Nahrungsversorgung des Tieres haben können. Diese Ergebnisse können ebenfalls helfen, den Nährstoffhaushalt im Wiederkäuer schrittweise besser zu verstehen und zu beeinflussen.
 

Quelle (nach Angaben von):

Vetmeduni (12.01.2023). Vetmeduni: Die Pansenwand im Fokus: Wichtig für die Nahrungsaufnahme der Kuh und vielseitige Nische für die Differenzierung von bakteriellen Populationen. 13.01.2023