Ein gesundes Verdauungssystem ist wichtig, um potenziellen Krankheitserregern in der Umwelt eine physische und immunologische Barriere zu bieten und Nährstoffe aus der Nahrung zu extrahieren und aufzunehmen, um den Ernährungsbedarf des Tieres zu decken. In den letzten Jahren wurde immer deutlicher, dass ein gesundes Mikrobiom eine entscheidende Rolle für die Gesundheit des Verdauungssystems spielt und zur Erhaltung der allgemeinen Gesundheit und des Wohlbefindens beiträgt. Der Begriff „Darmmikrobiom“ bezieht sich speziell auf die Billionen von Mikroorganismen, die im Darmtrakt leben. Während einige Mikroorganismen schädlich für die Gesundheit eines Haustieres sind, sind viele unglaublich nützlich und notwendig für einen gesunden Körper. Mikroben haben die Fähigkeit, Nährstoffe freizusetzen und zu synthetisieren, die direkte Vorteile für das Haustier haben. Viele Faktoren können die Population des Mikrobioms beeinflussen, wie Alter, Ernährung, Umwelt und Antibiotika. Dennoch werden Diäten oft mit Zutaten ergänzt, die das Wachstum gesunder Darmbakterien fördern, um die beste Darmgesundheit zu unterstützen. Prä-, Pro- und Postbiotika sind nur einige Inhaltsstoffe, die zur Aufrechterhaltung eines gesunden Darmmikrobioms und einer gesunden Verdauung beitragen können.

Präbiotika wurden als unverdauliche Oligosaccharide definiert, die das Wachstum und die Aktivität einer begrenzten Anzahl ansässiger Dickdarmbakterien stimulieren (Gibson und Roberfroid, 1995), was sich positiv auf Faktoren wie die Gesundheit des Verdauungssystems auswirken kann. Zwei Beispiele für Präbiotika sind Mannan-Oligosaccharide (MOS) und Fructo-Oligosaccharide (FOS). FOS, Oligofructose und Inulin sind Oligosaccharide, die natürlicherweise in Pflanzen vorkommen, darunter Zuckerrüben, Zwiebeln, Knoblauch, Spargel, Bananen, Artischocken und Chicorée, und zur Erhaltung gesunder Darmbakterien beitragen.

Mannan-Oligosaccharide (MOS) und Beta-Glucane sind Präbiotika, die aus Hefezellwänden isoliert werden und zusammen als Mannane bezeichnet werden. MOS sind an Proteine ​​gebunden, um eine Mannoproteinschicht zu bilden, die an der äußeren Oberfläche der Zelle lokalisiert ist. MOS wird im Dünndarm nicht durch Verdauungsenzyme verdaut und gelangt strukturell unverändert in den Dickdarm. Laktobazillen und einige Bifidobakterien verstoffwechseln MOS und FOS, um kurzkettige Fettsäuren (SCFA) zu bilden – die bevorzugte Brennstoffquelle von Enterozyten, die eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung der Gesundheit des Darmtrakts spielen. MOS ist durch Darmbakterien weniger fermentierbar als Fructooligosaccharide (FOS). Sie bieten jedoch positive Auswirkungen auf die Gesundheit des Verdauungssystems, auf die später in diesem Artikel näher eingegangen wird.

Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die dazu bestimmt sind, die Anzahl „guter“ Bakterien (normale Mikroflora) im Körper zu erhalten oder zu erhöhen. Die meisten Probiotika mögen keine erhöhten Temperaturen, Feuchtigkeit, Druck und extreme pH-Werte, was es schwierig macht, sie in Tiernahrung einzuarbeiten. Die häufigsten mikrobiellen Arten, die für Probiotika zur Verwendung in Heimtierfutter untersucht werden, sind Enterococcus faecium und Lactobacillus acidophilus (beide Milchsäurebakterien). Die Bakterien erzeugen durch Fermentation Milch- und Essigsäure, die den pH-Wert im Darm senken und das Wachstum bestimmter potenziell schädlicher Bakterien hemmen. Probiotika stellen aufgrund ihres Potenzials, wirksam und sicher zu sein und zu einem geringeren Arzneimittelverbrauch zu führen, einen attraktiven Ansatz für die Behandlung und Vorbeugung vieler Erkrankungen dar.

Postbiotika sind die bioaktiven Verbindungen und nützlichen Metaboliten, die entstehen, wenn freundliche Darmbakterien (Probiotika) präbiotische Substrate verdauen/metabolisieren/fermentieren. Kommerziell werden Postbiotika durch präzise Fermentationsprozesse unter Verwendung spezifischer Mikroorganismen (z. B. Hefe) und Substrate hergestellt. Laut der International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) ist ein Postbiotikum eine „Zubereitung aus unbelebten Mikroorganismen und/oder deren Bestandteilen, die dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen verleiht“. Postbiotika können intakte unbelebte mikrobielle Zellen und/oder Fragmente mit oder ohne Metaboliten/Endprodukte enthalten. Postbiotika zielen darauf ab, die vorteilhaften therapeutischen Wirkungen von Probiotika nachzuahmen und gleichzeitig die Risiken und Herausforderungen der Verabreichung lebender Mikroorganismen zu vermeiden. Das Verbraucherinteresse an Postbiotika stieg von 91 bis 2018 um 2019 % (Kerry, 2020). Mit zunehmendem Bewusstsein und Fokus werden Postbiotika-Aussagen wahrscheinlich zunehmend auf dem Markt für Tiernahrung und Leckereien zu sehen sein.

FOS fördert das Wachstum freundlicher Darmbakterien wie Bifidobakterien und Laktobazillen, obwohl in verschiedenen Studien einige widersprüchliche Ergebnisse beobachtet wurden. Die Fütterung von Trockenfutter mit 1 % (w/w) Oligofructose beeinflusste das fäkale Bakterienprofil bei gesunden Hunden signifikant, wobei eine Zunahme der Anzahl von Bifidobakterien, aber auch potenziell pathogener Arten, Streptokokken und Clostridien beobachtet wurde (Beynen et al., 2002). Swansonet al. (2002a) berichten über die Ergebnisse von 2 Studien, die jeweils mit 20 Hunden durchgeführt wurden. In der ersten Studie führte die FOS-Ergänzung zu keinen signifikanten Veränderungen in irgendeiner der untersuchten fäkalen mikrobiellen Populationen. Im Gegensatz dazu wurde in der zweiten Studie eine signifikante Zunahme von Bifidobakterien und eine nicht signifikante Zunahme von Laktobazillen-Populationen beobachtet. Der Grund für diese Unterschiede ist unklar, da der einzige Unterschied zwischen den Studien darin bestand, dass die Hunde in der ersten Studie etwas älter und etwas schwerer waren als die Hunde in der zweiten Studie.

In einer anderen Studie an Hunden wurde die Anzahl der fäkalen Bifidobakterien durch die Nahrungsergänzung mit FOS durch den Proteingehalt der Nahrung beeinflusst, wobei eine Abnahme der Bifidobakterien bei Hunden beobachtet wurde, die mit einer „niedrigen“ Proteindiät gefüttert wurden, und eine Zunahme der Bifidobakterien bei Hunden, die mit a gefüttert wurden eiweißreiche Ernährung (Pinna et al., 2018). Unabhängig vom Proteingehalt der Nahrung erhöhte die FOS-Supplementierung die scheinbare Gesamtverdaulichkeit mehrerer Mineralien (Ca, Mg, Na, Zn und Fe; Pinna et al., 2018). In ähnlicher Weise haben Beynen et al. (2002) berichteten über eine signifikant erhöhte Magnesium- und Calciumabsorption bei Hunden, die mit einer mit Oligofructose ergänzten Diät gefüttert wurden. Ein möglicher Wirkungsmechanismus für die erhöhte Mineralabsorption besteht darin, dass eine Verringerung des ilealen pH-Werts (dh eine Erhöhung der Ansäuerung) die Löslichkeit der Mineralien erhöht, wodurch sie für die Absorption durch den Dünndarm verfügbarer werden.

Nahrungs-FOS können vom Dünndarm nicht verdaut werden und gelangen strukturell unverändert in den Dickdarm, wo sie von der Darmflora zu kurzkettigen Fettsäuren verstoffwechselt werden. Die durch diesen Prozess im Gastrointestinaltrakt produzierten kurzkettigen Fettsäuren stimulieren das Schleimhautwachstum und die Proliferation von Epithelzellen im Dünndarm (Thompson et al., 1996). Die Aufrechterhaltung einer gesunden Dickdarmschleimhaut ist wichtig, um sicherzustellen, dass Nährstoffe richtig aufgenommen werden und eine gesunde Darmbarrierefunktion aufrechterhalten wird. Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass eine Nahrungsergänzung mit FOS/Oligofructose zu einem Anstieg der Konzentrationen kurzkettiger Fettsäuren (Acetat, Propionat und Butyrat) im Kot bei Hunden führt (Swanson et al., 2002b; Propst et al., 2003) und erhöhtes fäkales Butyrat bei Katzen (Barry et al., 2010).

Eine von Barry und Kollegen (2010) durchgeführte Studie legt nahe, dass sowohl FOS als auch Pektin wirksame Ballaststoffquellen zur Förderung der Darmgesundheit bei Katzen sind. Darüber hinaus hatte FOS im Vergleich zu Pektin erhöhte Vorteile, da die Fruktane eine vorteilhaftere mikrobielle Population zu produzieren schienen als Pektin. Die Studie kam auch zu dem Schluss, dass die Ergänzung von fermentierbaren Ballaststoffen in einer Menge von 4 % einer Katzennahrung bei der Modifizierung von Kotproteinkataboliten und mikrobiellen Konzentrationen erfolgreich ist.

Eine von Grieshop und Kollegen (2004) durchgeführte Studie über die gastrointestinalen und immunologischen Reaktionen älterer Hunde auf Zichorie und Mannan-Oligosaccharide legt nahe, dass MOS und Zichorie die mikrobiellen Populationen im Kot und bestimmte Indizes des Immunsystems verändern. Vierunddreißig älteren Hunden wurden nach dem Zufallsprinzip entweder 1 % Zichorie, 1 % MOS, 1 % Zichorie und 1 % MOS oder keine Ergänzung für einen 4-wöchigen Basiszeitraum zugeteilt, gefolgt von einem 4-wöchigen Behandlungszeitraum. Bei Nahrungsergänzung mit MOS oder MOS und Zichorie wurde eine Zunahme der Nahrungsaufnahme festgestellt, und dies war auf eine Zunahme der fermentierbaren Ballaststoffe und eine Abnahme des Energiegehalts der Nahrung zurückzuführen. Es wurde beobachtet, dass eine Chicorée-Ergänzung die Fettverdaulichkeit erhöht, und Chicorée oder MOS erhöhten die fäkalen Bifidobakterienkonzentrationen, während MOS die fäkalen E. coli-Konzentrationen verringerten.

Eine von Kore und Kollegen (2012) entworfene Studie zur Bewertung der Wirkung einer Nahrungsergänzung mit MOS auf die Nährstoffverdaulichkeit, die Darmgesundheitsindizes und das Plasmastoffwechselprofil ergab, dass eine MOS-Ergänzung mit 1 % der Futtertrockenmasse die Futteraufnahme, die Ballaststoffverdaulichkeit und Marker für die Darmgesundheit. Die Studie verwendete fünf erwachsene Hunde in einem kompletten Crossover-Design. Die Hunde wurden dementsprechend mit einer selbstgemachten Diät allein oder ergänzt mit MOS (auf 1 %-Niveau) gefüttert. Ein Verdauungsversuch, der am Ende jeder Periode durchgeführt wurde, ergab, dass die Aufnahme von Trockenfutter und anderen Nährstoffen durch die Ergänzung mit MOS zunahm. Die Verdaulichkeit von Ballaststoffen wurde in der mit MOS ergänzten Gruppe verbessert, während die anderer Nährstoffe nicht beeinträchtigt wurde. Die höhere fäkale Konzentration von Gesamt-SCFAs aufgrund der MOS-Ergänzung wurde ebenfalls erkannt, und die Zugabe von MOS neigte dazu, fäkale Coliforme mit einer damit verbundenen Erhöhung der Laktobazillenzahl im Vergleich zur Kontrolldiät zu reduzieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass „biotische“ Inhaltsstoffe immer beliebter in Heimtiernahrung werden. Es ist offensichtlich, dass es großartige Marketingmöglichkeiten rund um ihre Aufnahme gibt, was durch wissenschaftliche Forschung unterstützt wird, die die Vorteile ihrer Verwendung widerspiegelt.

Barry, KA, Wojcicki, BJ, Middlebos, IS, Vester, BM, Swanson, KS, Fahey, GC Jr. (2010) Dietary cellulose, fructooligosaccharides and pectin modify fecal protein catabolites and microbial populations in adult cats. J Anim Sci 88, 2978–2987. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20495116/

Beynen, AC, Baas, JC, Hoekemeijer, PE, Kappert, HJ, Bakker, MH, Koopman, JP, Lemmens, AG (2002) Fäkales Bakterienprofil, Stickstoffausscheidung und Mineralabsorption bei gesunden Hunden, die mit zusätzlicher Oligofructose gefüttert wurden. J. Anim. Physiol. a. Animation. Nutr. 86 (2002), 298–305.

Gibson, GR, Roberfroid, MB (1995) Dietary modulation of the human colonic microbiota: Introducing the concept of prebiotics. J Nutr 125, 1401-1412.

Grieshop, C., Flickinger, E., Bruce, K., Patil, AR, Czarnecki-Maulden, GL, Fahey, GC Jr. (2004) Gastrointestinal and immunological responses of senior dogs to chicory and mannan-oligosaccharides. Arch Anim Nutr 58: 483-494.

Howard, MD, Gordon, DT, Garleb, KA & Kerley, MS (1995) Dietary Fructooligosaccharide, Xylooligosaccharide und Gummi arabicum haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Mikrobiota des Blinddarms und Dickdarms und die Proliferation von Epithelzellen bei Mäusen und Ratten. J. Nutr. 125: 2604–2609.

Jenkins, DJA, Kendall, CWC, Vuksan, V. (1999) Inulin, Oligofructose und Darmfunktion. JNutr 129, 1431S-1433S.

Kerry (2020) Die Anforderungen an die Verdauungsgesundheit von Haustieren wachsen. Sind Ihre Produkte fertig? https://www.kerry.com/products/animal-applications/pet-food-nutrition/pet-digestive-health-ingredients utm_source=petfoodindustry&utm_medium=topic_page&utm_campaign=functional_nutrition&utm_content=digestive_health

Kore, KB, Pattanaik, AK, Das, A., Sharma, K. (2012) Bewertung von Mannanoligosaccharid als präbiotisches funktionelles Futter für Hunde: Wirkung auf die Nährstoffverdaulichkeit, die Darmgesundheit und das Plasmastoffwechselprofil. Ind. J. Anim. Sci. 82 (1): 81-86.

Pinna, C., Giuditta Vecchiato, C., Bolduan, C., Grandi, M., Stefanelli, C., Windisch, W., Zaghini, G., Biagi, G., (2018) Influence of dietary protein and fructooligosaccharides auf fäkale fermentative Endprodukte, fäkale Bakterienpopulationen und scheinbare Verdaulichkeit im gesamten Trakt bei Hunden. BMC Veterinärforschung. 14, 106-115.

Propst, EL, Flickinger, EA, Bauer, LL, Merchen, NR, Fahey, GCJr., (2003) Ein Dosis-Wirkungs-Experiment zur Bewertung der Auswirkungen von Oligofructose und Inulin auf die Nährstoffverdaulichkeit, die Stuhlqualität und die fäkalen Proteinkataboliten bei gesunden Erwachsenen Hunde. Institut für Tierwissenschaften. 81:3057–3066.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002a) Supplemental Fructooligosaccharides and Mannanoligosaccharides beeinflussen die Immunfunktion, die Verdaulichkeit des Ileums und des gesamten Trakts , mikrobielle Populationen und Konzentrationen von Proteinkataboliten im Dickdarm von Hunden. J Nutr 132, 980-989.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Chow, J., Wolf, BW, Garleb KA, Fahey, GCJr. (2002a) Fructooligosaccharide und Lactobacillus acidopilus modifizieren die mikrobiellen Populationen im Darm, die Nährstoffverdaulichkeit im gesamten Trakt und die fäkalen Proteinkatabolitkonzentrationen bei gesunden erwachsenen Hunden. J Nutr 132, 3721–3731.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002b) Effects of supplemental Fructooligosaccharides plus Mannanoligosaccharides on immune function and ileal and fecal microbial populations in adult Hunde. Arch Anim Nutr 56, 309-318.

Thompson, JS, Quigley, EM, Palmer, JM, West, WW, Adrian, TE (1996) Luminal Short-Chain Fatty Acids and Postresection Intestinal Adaptation. JPEN 20, 338–343.