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Wirkungen ätherischer Öle-

Wissenschaft und Praxis

Jürgen ZentekPetra Hellweg, Sandra Boettche

Institut für Tierernährung

Freie Universität Berlin

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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

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Ätherische Öle

• Viele Pflanzenfamilien, z.B.

- Apiaceae

- Asteraceae

- Cupressaceae

- Lamiaceae

- Lauraceae

- Myrtaceae

- Pinaceae

- Rutaceae

- Zingiberaceae

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Ätherische Öle

• Flüchtig

• Ölig

• Extrakte aus Pflanzen oder Pflanzenteilen (bis zu 200 Öle)

Fenchel Anis

Kümmel

Oregano

Zimt

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Ätherische Öle

• Englisch = essentielles Öl

• Scent = Duft (Essenz)

Anis

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Alternativen

• Phytogene Additive

- Verarbeitete Ganzpflanzen- Gewürze- Kräuter

- Pflanzenteile- Samen, Früchte, Wurzeln

- Extrakte aus Ganzpflanzen bzw. Pflanzenteilen- z.B. ätherische Öle

Standardisierung

?

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Inhaltsstoffe phytogener Additive

Wirkstoff- Gruppe

Charakteristik Effekte

Ätherische Öle

leicht flüchtig, geruchs- intensiv

spasmolytisch, antimikrobiell,

verdauungsanregend

Alkaloide stickstoffhaltige Verbindungen

uneinheitlich häufig drastisch

Anthracen- Derivate

Aromatische Verbindungen

laxierend

Bitterstoffe bitterer Geschmack

appetitanregend, verdauungsfördernd

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Inhaltsstoffe phytogene Additive

Wirkstoff- Gruppe Charakteristik Effekte

Flavonoide aromatische Ringe, Gelbfärbung

vielfältig, z.B. gefäßwirksam

Gerbstoffe Tannine u.a. antientzündlich, antidiarrhöisch

Saponine oberflächenaktiv

schleim- verflüssigend, teilweise antientzündlich

Schleimstoffe polymere Kohlenhydratverbindungen reizlindernd

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Ätherische Öle

• Aromastoffe

• Geschmacksverbessernd

• Weitere Wirkungen

- Z.B. Schleimlösend

- „Stabilisierung“ Magen-Darm-Bereich

intensive sensorische EigenschaftenGeschmack konzentrationsabhängig

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Ätherische Öle

• Antimikrobielle Wirkung

- Phenole

- Alkohole

- Ketonen, Aldehyden

- Phenylpropane

• Teils Oberflächenaktivität

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Ätherische Öle

• Bakterienoberfläche

- Diffusion in die Zelle

- Elektronentransport

- Ionengradienten

- Enzyme

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Ätherische Öle

• Ätherische Öle bestehen größtenteils aus Terpenen

• Vielkomponentengemische

• Grundstruktur

• Isopren-Einheiten

• Monoterpene = 2

• Sesquiterpene = 3 Isopren-Einheiten

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Ätherische Öle

• Wasserdampfdestillation

• Kaltpressung

• Extraktion

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Ätherische Öle

• Lipophilität – Fettlöslichkeit

• Schnelle Resorption aus dem Magen/Darmtrakt

• Wirkung auf Zellen

- Bakterien

- Körperzellen

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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

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Darmgesundheit

Ernährung

Verdauung/Absorption

Mikrobiologie

ImmunologischeReifung

Parasiten-kontrolle

Gesundheit/Leistung

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Durchfallerkrankungen

• Viele Ursachen

- Escherichia coli

- Clostridium perfringens Typ C

- Isospora suis

- Rotaviren

- Colienterotoxämie (Ödemkrankheit)

- Schweinedysenterie

- PIA (porciner intestinaler Adenomatosekomplex)

- Salmonellen

- Magengeschwüre

Fütterung ?

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Ätherische Öle

Nährstoffgehalte

Hygiene

Hochwertige Komponenten

Zusatzstoffe

21

Ferkelfütterung

22

Darmentwicklung

• Adaptation/Reifung des Darms bei Ferkeln

- Größe, Schleimhautausreifung

- Verdauungsenzyme

- Absorptionskapazität

- Bakterielle Besiedlung

- Darmassoziiertes Immunsystem

23

Entwicklung des Darms bei Ferkeln (Tag 0-14)

0

50

100

150

200

250

0 1 3 5 8 11 14

Age (days)

Smal

l int

estin

e (g

)

00,511,522,533,544,55

Bod

y w

eigh

t (kg

)

Small intestine Body weight

Schnapper et al. 2003

24

Verzögerte Entwicklung von Ferkeln

Wang et al. 2005

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

% KM

Leber Magen Dünndarm Kolon

Organ

normal (1 kg) untergewichtig (0,6 kg)

25

Untergewicht = veränderte Zotten

Wang et al. 2005

26

Histologie uneinheitlich bei normalen Ferkeln

Wiese et al. 2003

27

Kolostrum / Milch

• Wichtige Einflussfaktoren aus der Milch für das

Immunsystem von Ferkeln

- Antikörper

- Leukozyten, Effektor- und Gedächtnis-T- Lymphozyten

- Zytokine

Kelleher and Lonnerdal 2001

28

Verdauungsenzyme beim Ferkel

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5 6

Age, wk

Act

ivity

, U/g

tiss

ue

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Gas

tric

prot

eoly

tic a

citit

y, U

/g

Chymotrypsin Trypsin Gastric proteolytic activity

Lindemann et al. 1998

29

Villuslänge bei Ferkeln

• Reduktion beim Absetzen

Van Dijk et al. 2002

30

Keimzahlen kultivierbarer Bakterien im Chymus von Schweinen

CFU/g Wichtigste funktionelle Gruppen

Magen 107 – 109 Milchsäurebakterien

Duodenum 106 – 108 Milchsäurebakterien, Enterobakterien

Jejunum 107 – 109 Milchsäurebakterien, strikt anaerobe, Enterobakterien

Ileum 108 – 1010 Strikt anaerobe, Milchsäurebakterien, Enterobakterien

Caecum 1011 – 1012 Strikt anaerobe, Archaebakterien, Milchsäurebakterien, Enterobakterien

Colon 1010 – 1012 Strikt anaerobe, Milchsäurebakterien, Streptokokken, Enterobakterien

31

Komplexe bakterielle Diversität

Lebensgemeinschaft Säugetierorganismus besteht aus 1014 Zellen

90% prokaryontische Zellen

10% eukaryontische Zellen

3%

26%

1%

2%

38%

14%

16%

30 – 60%noch

unbekannt

Bifidobakterien

Eubacterium

Kokken

LactobacillusClostridium

Bacteroides & Fusobacterium

Entero-bacterium

Simon

32

Eubiose

Dysbiose

BacteroidesEubakterienPeptokokkenPeptostreptokokken

LaktobazillenE. coliStreptokokkenVeillonellen

Cl. perfringensStaphylokokkenProteusPseudomonas

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

Darmflora

Hygienemängel

Mykotoxine

Probiotika

Proteinüber-versorgung

Enzyme

NSPViskosität

Optimale ilealeVerdaulichkeit

Organische Säuren

Pufferkapazität ↓

MCFA

FOS

MOS

Resistente Stärke

Ätherische Öle

33

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

34

Wachstum von lymphatischen Geweben bei Ferkeln

Schnapper et al. 2003

35

Immunreifung des Ferkels

Aktive AntwortEigene Immunität

Kolostralmilch

Abw

ehrk

apaz

ität

Alter21 – 35 TageGeburt

36

Entwicklung des GI Immunsystems

• Schweine (ausgewachsen), Jejunum:

- 26,8 x 106 IEL’s/g

- 35,2 x 106 LPL’s/g

Rothkötter et al., Gut 35, 1582, 1994

Vega-Lopez et al., Vet.Im.Immunpath. 44, 319, 1995

37

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)

38

Ernährung und Endoparasiten

• Verminderte Futterverwertung

- Aminosäurenbedarf ↑

- Laktoseabsorption ↓

- N-Retention ↓

• Gesundheitsprobleme

- Diarrhöe ↑

- Leberveränderungen

- Krankheitsprävalenz ↑

• Ökonomie

- Wachstum ↓

- Kosten ↑

39

Verdauung

• 98 kokzidienfreie Ferkel (5 kg KM)

• 1 x 105 Isospora suis Oocysten beim Absetzen

• Zunahme um 27.2 und 38.5% vermindert

• Futteraufwand 18,6 und 39,5% erhöht

• Signifikante Reduktion der Nährstoffverdaulichkeit

Männer et al. (1981)

DP

40

Darmgesundheit

• Futter

- Proteine

- Fettsäuren

- Faserstoffe

- Spurenelemente

- Vitamine

- Zusatzstoffe

Mayer 2003

Entwicklung

• des Darms • der Mikroflora• der Immunfunktion

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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

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Darmgesundheit

Darmwand

MikrofloraMikrobiellerStoffwechsel

Ammoniak ↓org. Säuren

↓Biogene Amine ↓

Pathogene Bakterien ↓

ZellturnoverEnzymaktivitäten

Morphologie

43

Zugelassene Zusatzstoffe

1. Organische Säuren bzw. deren Salze

2. Spurenelemente

3. Probiotika

4. Enzyme

44

Alternativen

• Darmstabilität, Gesundheitsförderung

Produktgruppe Wirkung

Mikroflora Weitere Effekte

Säuren bzw. deren Salze Durchfall ↓

Spurenelemente

Cu, Zn

Durchfall ↓, Darmwand,

Immunsystem

Probiotika Darmwand, Immunsystem

Enzyme Verdauung ↑

45

Alternativen

• Substrateffekte auf die Mikrobiota

• Kohlenhydrate- Präbiotika- 1,3/1,6-Glukane - Mannane, FOS u.a.

• N-haltige Substanzen- Nukleotide- Aminosäuren

• Sonstige- Phytogene Additive- Äterische Öle

Substrat„Eubiose“

Unterstützung „guter“

Bakterien

46

Alternativen

• Selektierend hemmende Effekte auf die Mikrobiota

• Kohlenhydrate

- Mannane

• Sonstige

- Bakterielle Mischkulturen

- Eidotterantikörper

- Phytogene Additive/

ätherische Öle

„Eubiose“

Zurückdrängen pathogener

Mikroorganismen

Selektionsdruck

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Ätherische Öle

• Futteraufnahme, Leistung, höhere Lebendmassezunahme

- Speichel- und Magensaftsekretion

- Enzymsekretion

• Tiergesundheit

- Darmbakterien

- zellschützende (antioxidative) Wirkungen

- Immunsystem

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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)

49

Ätherische Öle

• Antimikrobielle Wirkungen nachgewiesen

• Verschiedene Substanzklassen verantwortlich

- Phenole

- Alkohole

- Ketone

- Aldehyde

- Phenylpropane

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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

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Ätherische Öle

• Wirksamkeit gegen pathogene Keime nachgewiesen

- Escherichia coli

- enterotoxigkene E. coli (ETEC)

- Salmonella enteritidis, choleraesuis, typhimurium

52

Ätherische Öle

• 0,2 % Oregano bei experimenteller Escherichia coli-

Infektion

- Absetzferkel

- Keine signifikanten Unterschiede:

- Keimzahlen in Dünn- und Dickdarm

- E.coli-Keime

- Klinische SymptomeGÖSSLING (2001)

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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)

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Ätherische Öle

• Mastschweine

• Oreganoöl/-kraut

• Mehr CD4- und CD8-Lymphozyten

• Hinweis auf höhere Immunkapazität

WALTER und BILKEI (2004)

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Ätherische Öle

• Ist-Zustand und Perspektiven

- Gesundheitsstabiliserende Effekte sind möglich

- „Die Mischung macht‘s“

- Weiterentwicklung durch optimierte Rezepturen und

neue Zubereitungsformen

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Schlussfolgerung

• Verdauungstrakt durchläuft einen Reifungsprozess

• Nahrungsfaktoren haben erheblichen Einfluss auf diesen

Prozess

• Wichtig =

- Optimale Rationsgestaltung

- wirksame Futterzusatzstoffe

- Kontrolle der Umweltfaktoren (z.B. Parasitenbelastung)