Wirkungen ätherischer Öle -

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1 Wirkungen ätherischer Öle - Wissenschaft und Praxis Jürgen Zentek Petra Hellweg, Sandra Boettche Institut für Tierernährung Freie Universität Berlin

2 Gliederung Ätherische Öle was ist das Der Darm als Zielorgan - seine Entwicklung beim Jungtier - Größe, Funktion - Bakterienbesiedlung - Immunfunktion - Krankheiten, z.b. Parasiten Wirkungen durch ätherische Öle Ätherische Öle Viele Pflanzenfamilien, z.b. - Apiaceae - Asteraceae - Cupressaceae - Lamiaceae - Lauraceae - Myrtaceae - Pinaceae - Rutaceae - Zingiberaceae

3 Ätherische Öle Flüchtig Ölig Extrakte aus Pflanzen oder Pflanzenteilen (bis zu 200 Öle) Oregano Fenchel Anis Zimt Kümmel

4 Ätherische Öle Englisch = essentielles Öl Scent = Duft (Essenz) Anis Alternativen Phytogene Additive - Verarbeitete Ganzpflanzen Standardisierung - Gewürze - Kräuter - Pflanzenteile - Samen, Früchte, Wurzeln - Extrakte aus Ganzpflanzen bzw. Pflanzenteilen - z.b. ätherische Öle?

5 Inhaltsstoffe phytogener Additive Wirkstoff- Gruppe Ätherische Öle Alkaloide Anthracen- Derivate Charakteristik leicht flüchtig, geruchsintensiv stickstoffhaltige Verbindungen Aromatische Verbindungen Effekte spasmolytisch, antimikrobiell, verdauungsanregend uneinheitlich häufig drastisch laxierend Bitterstoffe bitterer Geschmack appetitanregend, verdauungsfördernd Inhaltsstoffe phytogene Additive Wirkstoff- Gruppe Flavonoide Charakteristik aromatische Ringe, Gelbfärbung Effekte vielfältig, z.b. gefäßwirksam Gerbstoffe Tannine u.a. antientzündlich, antidiarrhöisch Saponine oberflächenaktiv schleimverflüssigend, teilweise antientzündlich Schleimstoffe polymere Kohlenhydratverbindungen reizlindernd

6 Ätherische Öle Aromastoffe Geschmacksverbessernd Weitere Wirkungen intensive sensorische Eigenschaften Geschmack konzentrationsabhängig - Z.B. Schleimlösend - Stabilisierung Magen-Darm-Bereich Ätherische Öle Antimikrobielle Wirkung - Phenole - Alkohole - Ketonen, Aldehyden - Phenylpropane Teils Oberflächenaktivität

7 Ätherische Öle Bakterienoberfläche - Diffusion in die Zelle - Elektronentransport - Ionengradienten - Enzyme Ätherische Öle Ätherische Öle bestehen größtenteils aus Terpenen Vielkomponentengemische Grundstruktur Isopren-Einheiten Monoterpene = 2 Sesquiterpene = 3 Isopren-Einheiten

8 Ätherische Öle Wasserdampfdestillation Kaltpressung Extraktion Ätherische Öle Lipophilität Fettlöslichkeit Schnelle Resorption aus dem Magen/Darmtrakt Wirkung auf Zellen - Bakterien - Körperzellen

9 Gliederung Ätherische Öle was ist das Der Darm als Zielorgan - seine Entwicklung beim Jungtier - Größe, Funktion - Bakterienbesiedlung - Immunfunktion - Krankheiten, z.b. Parasiten Wirkungen durch ätherische Öle Darmgesundheit Ernährung Gesundheit/ Leistung Verdauung/ Absorption Parasitenkontrolle Immunologische Reifung Mikrobiologie

10 Durchfallerkrankungen Viele Ursachen - Escherichia coli - Clostridium perfringens Typ C - Isospora suis Fütterung? - Rotaviren - Colienterotoxämie (Ödemkrankheit) - Schweinedysenterie - PIA (porciner intestinaler Adenomatosekomplex) - Salmonellen - Magengeschwüre Ätherische Öle Nährstoffgehalte Zusatzstoffe Hygiene Hochwertige Komponenten

11 Ferkelfütterung 21 Darmentwicklung Adaptation/Reifung des Darms bei Ferkeln - Größe, Schleimhautausreifung - Verdauungsenzyme - Absorptionskapazität - Bakterielle Besiedlung - Darmassoziiertes Immunsystem 22

12 Entwicklung des Darms bei Ferkeln (Tag 0-14) Small intestine Body weight Small intestine (g) Age (days) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Body weight (kg) Schnapper et al Verzögerte Entwicklung von Ferkeln normal (1 kg) untergewichtig (0,6 kg) 3 2,5 2 % KM 1,5 1 0,5 0 Leber Magen Dünndarm Kolon Organ Wang et al

13 Untergewicht = veränderte Zotten Wang et al Histologie uneinheitlich bei normalen Ferkeln Wiese et al

14 Kolostrum / Milch Wichtige Einflussfaktoren aus der Milch für das Immunsystem von Ferkeln - Antikörper - Leukozyten, Effektor- und Gedächtnis-T- Lymphozyten - Zytokine Kelleher and Lonnerdal Verdauungsenzyme beim Ferkel Chymotrypsin Trypsin Gastric proteolytic activity Activity, U/g tissue Gastric proteolytic acitity, U/g Age, wk 0 Lindemann et al

15 Villuslänge bei Ferkeln Reduktion beim Absetzen Van Dijk et al Keimzahlen kultivierbarer Bakterien im Chymus von Schweinen CFU/g Wichtigste funktionelle Gruppen Magen Milchsäurebakterien Duodenum Milchsäurebakterien, Enterobakterien Jejunum Milchsäurebakterien, strikt anaerobe, Enterobakterien Ileum Strikt anaerobe, Milchsäurebakterien, Enterobakterien Caecum Strikt anaerobe, Archaebakterien, Milchsäurebakterien, Enterobakterien Colon Strikt anaerobe, Milchsäurebakterien, Streptokokken, Enterobakterien 30

16 Komplexe bakterielle Diversität Lebensgemeinschaft Säugetierorganismus besteht aus Zellen 90% prokaryontische Zellen 10% eukaryontische Zellen Eubacterium 26% 16% Bifidobakterien Enterobacterium 2% 30 60% noch unbekannt 14% 3% 1% Kokken Lactobacillus Clostridium 38% Bacteroides & Fusobacterium Simon 31 Organische Säuren Resistente Stärke Probiotika Pufferkapazität Enzyme MOS MCFA Optimale ileale Verdaulichkeit FOS Ätherische Öle Proteinüberversorgung Hygienemängel Mykotoxine Darmflora Eubiose Dysbiose Bacteroides Eubakterien Peptokokken Peptostreptokokken Laktobazillen E. coli Streptokokken Veillonellen Cl. perfringens Staphylokokken Proteus Pseudomonas Vorteil durch Unterstützung von Verdauung und Absorption Suppression exogener Bakterien Stimulierung des Immunsystems Synthese (Vitamine) Nachteil durch Bildung schädlicher Metaboliten Produktion von Toxinen Produktion von Karzinogenen Erkrankungen (evtl.) durch Toxine Infektion NSP Viskosität 32

17 Unterstützung der mikrobiellen Verdauung Optimale Nährstoffversorgung: Rohprotein nicht zu hoch, Aminosäuren optimiert Hohe Dünndarmverdaulichkeit von Protein und Stärke Beste Verträglichkeit durch wenig antinutritive Inhaltsstoffe Zusatzstoffe zur Stabilisierung: organische Säuren, Enzyme, Probiotika, ätherische Öle Rechtzeitige Gewöhnung der Ferkel an die Festfutteraufnahme 33 Wachstum von lymphatischen Geweben bei Ferkeln Schnapper et al

18 Immunreifung des Ferkels Kolostralmilch Abwehrkapazität Aktive Antwort Eigene Immunität Geburt Tage Alter 35 Entwicklung des GI Immunsystems Schweine (ausgewachsen), Jejunum: - 26,8 x 10 6 IEL s/g - 35,2 x 10 6 LPL s/g Rothkötter et al., Gut 35, 1582, 1994 Vega-Lopez et al., Vet.Im.Immunpath. 44, 319,

19 Entwicklung des GI Immunsystems Neugeborene Ferkel - niedrige Dichte, CD2+CD4-CD8-T-Zellen 5 Tage alte Ferkel - 1/10 der Zelldichte erwachsener Tiere weitere Entwicklung - CD 4 (7 d), CD 8 (5-7 Wochen) 37 Ernährung und Endoparasiten Verminderte Futterverwertung - Aminosäurenbedarf - Laktoseabsorption - N-Retention Gesundheitsprobleme - Diarrhöe - Leberveränderungen - Krankheitsprävalenz Ökonomie - Wachstum - Kosten 38

20 Verdauung 98 kokzidienfreie Ferkel (5 kg KM) 1 x 10 5 Isospora suis Oocysten beim Absetzen Zunahme um 27.2 und 38.5% vermindert DP Futteraufwand 18,6 und 39,5% erhöht Signifikante Reduktion der Nährstoffverdaulichkeit Männer et al. (1981) 39 Darmgesundheit Futter - Proteine - Fettsäuren - Faserstoffe - Spurenelemente - Vitamine Entwicklung des Darms der Mikroflora der Immunfunktion - Zusatzstoffe Mayer

21 Gliederung Ätherische Öle was ist das Der Darm als Zielorgan - seine Entwicklung beim Jungtier - Größe, Funktion - Bakterienbesiedlung - Immunfunktion - Krankheiten, z.b. Parasiten Wirkungen durch ätherische Öle 41 Darmgesundheit Zellturnover Enzymaktivitäten Morphologie Darmwand Ammoniak org. Säuren Biogene Amine Mikrobieller Stoffwechsel Mikroflora Pathogene Bakterien 42

22 Zugelassene Zusatzstoffe 1. Organische Säuren bzw. deren Salze 2. Spurenelemente 3. Probiotika 4. Enzyme 43 Alternativen Darmstabilität, Gesundheitsförderung Produktgruppe Wirkung Mikroflora Weitere Effekte Säuren bzw. deren Salze Spurenelemente Cu, Zn Probiotika Enzyme Durchfall Durchfall, Darmwand, Immunsystem Darmwand, Immunsystem Verdauung 44

23 Alternativen Substrateffekte auf die Mikrobiota Eubiose Unterstützung guter Bakterien Substrat Kohlenhydrate - Präbiotika - 1,3/1,6-Glukane - Mannane, FOS u.a. N-haltige Substanzen - Nukleotide - Aminosäuren Sonstige - Phytogene Additive - Äterische Öle 45 Alternativen Selektierend hemmende Effekte auf die Mikrobiota Kohlenhydrate - Mannane Eubiose Sonstige Selektionsdruck - Bakterielle Mischkulturen - Eidotterantikörper Zurückdrängen pathogener Mikroorganismen - Phytogene Additive/ ätherische Öle 46

24 Ätherische Öle Futteraufnahme, Leistung, höhere Lebendmassezunahme - Speichel- und Magensaftsekretion - Enzymsekretion Tiergesundheit - Darmbakterien - zellschützende (antioxidative) Wirkungen - Immunsystem 47 Ätherische Öle gute Wirksamkeit gegen verschiedene Bakterienarten unter in vitro-bedingungen phenolische Komponenten besonders effizient - z.b. Thymol und Carvarcrol Effekte im Tier sind offenbar weniger ausgeprägt (Jugl Chizzola et al. 2005; Hagmuller et al. 2006) 48

25 Ätherische Öle Antimikrobielle Wirkungen nachgewiesen Verschiedene Substanzklassen verantwortlich - Phenole - Alkohole - Ketone - Aldehyde - Phenylpropane 49 Beispiel E. coli Diarrhöe beim Ferkel Autor Zusatz Dosis Gertenbach u. Bilkei 2001 Meerrettich + Linolsäure Je 1000 ppm Sads u. Bilkei 2003 Oregano 1000 ppm Ken u. Bilkei 2003 Oregano 1000 ppm 50

26 Ätherische Öle Wirksamkeit gegen pathogene Keime nachgewiesen - Escherichia coli - enterotoxigkene E. coli (ETEC) - Salmonella enteritidis, choleraesuis, typhimurium 51 Ätherische Öle 0,2 % Oregano bei experimenteller Escherichia coli- Infektion - Absetzferkel - Keine signifikanten Unterschiede: - Keimzahlen in Dünn- und Dickdarm - E.coli-Keime - Klinische Symptome GÖSSLING (2001) 52

27 Ätherische Öle Untersuchungen an Ferkeln - Mischung von Ölen - Oregano, Anis, Zitrus - Reduktion der anaeroben und aeroben Gesamtkeimzahlen im Dünndarm - Weniger flüchtige Fettsäuren und biogene Amine KROISMAYR et al. (2006) 53 Ätherische Öle Mastschweine Oreganoöl/-kraut Mehr CD4- und CD8-Lymphozyten Hinweis auf höhere Immunkapazität WALTER und BILKEI (2004) 54

28 Ätherische Öle Ist-Zustand und Perspektiven - Gesundheitsstabiliserende Effekte sind möglich - Die Mischung macht s - Weiterentwicklung durch optimierte Rezepturen und neue Zubereitungsformen 55 Schlussfolgerung Verdauungstrakt durchläuft einen Reifungsprozess Nahrungsfaktoren haben erheblichen Einfluss auf diesen Prozess Wichtig = - Optimale Rationsgestaltung - wirksame Futterzusatzstoffe - Kontrolle der Umweltfaktoren (z.b. Parasitenbelastung) 56