Wirkungen ätherischer Öle

Wirkungen ätherischer Öle
Beispielbild
Wissenschaft und Praxis
Jürgen Zentek
Petra Hellweg, Sandra Boettche
Institut für Tierernährung
Freie Universität Berlin
Beispielbild
Gliederung
• Ätherische Öle – was ist das
• Der Darm als Zielorgan - seine Entwicklung beim Jungtier
- Größe, Funktion
Beispielbild
- 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
Beispielbild
Beispielbild
Ätherische Öle
• Flüchtig
• Ölig
• Extrakte aus PflanzenBeispielbild
oder Pflanzenteilen (bis zu 200 Öle)
Oregano
Anis
Fenchel
Zimt
Kümmel
Ätherische Öle
• Englisch = essentielles Öl
• Scent = Duft (Essenz)
Beispielbild
Anis
Alternativen
• Phytogene Additive
- Verarbeitete Ganzpflanzen
Standardisierung
Beispielbild
- Gewürze
- Kräuter
- Pflanzenteile
- Samen, Früchte, Wurzeln
- Extrakte aus Ganzpflanzen bzw. Pflanzenteilen
- z.B. ätherische Öle
?
Inhaltsstoffe phytogener Additive
WirkstoffGruppe
Ätherische
Öle
Charakteristik
Alkaloide
stickstoffhaltige
Verbindungen
Aromatische
Verbindungen
uneinheitlich
häufig drastisch
laxierend
bitterer
Geschmack
appetitanregend,
verdauungsfördernd
AnthracenDerivate
Bitterstoffe
leicht flüchtig,
geruchsBeispielbild
intensiv
Effekte
spasmolytisch,
antimikrobiell,
verdauungsanregend
Inhaltsstoffe phytogene Additive
WirkstoffGruppe
Charakteristik
Effekte
Flavonoide
aromatische Ringe,
Beispielbild
Gelbfärbung
vielfältig, z.B.
gefäßwirksam
Gerbstoffe
Tannine u.a.
Saponine
oberflächenaktiv
Schleimstoffe
polymere
reizlindernd
Kohlenhydratverbindungen
antientzündlich,
antidiarrhöisch
schleimverflüssigend,
teilweise
antientzündlich
Ätherische Öle
• Aromastoffe
• Geschmacksverbessernd
• Weitere Wirkungen
Beispielbild
intensive sensorische Eigenschaften
Geschmack konzentrationsabhängig
- Z.B. Schleimlösend
- „Stabilisierung“ Magen-Darm-Bereich
Ätherische Öle
• Antimikrobielle Wirkung
- Phenole
Beispielbild
- Alkohole
- Ketonen, Aldehyden
- Phenylpropane
• Teils Oberflächenaktivität
Ätherische Öle
• Bakterienoberfläche
- Diffusion in die Zelle
Beispielbild
- Elektronentransport
- Ionengradienten
- Enzyme
Ätherische Öle
• Ätherische Öle bestehen größtenteils aus Terpenen
• Vielkomponentengemische
• Grundstruktur
Beispielbild
• Isopren-Einheiten
• Monoterpene = 2
• Sesquiterpene = 3 Isopren-Einheiten
Ätherische Öle
• Wasserdampfdestillation
• Kaltpressung
• Extraktion
Beispielbild
Ätherische Öle
• Lipophilität – Fettlöslichkeit
• Schnelle Resorption aus dem Magen/Darmtrakt
• Wirkung auf Zellen
- Bakterien
- Körperzellen
Beispielbild
Gliederung
• Ätherische Öle – was ist das
• Der Darm als Zielorgan - seine Entwicklung beim Jungtier
- Größe, Funktion
Beispielbild
- Bakterienbesiedlung
- Immunfunktion
- Krankheiten, z.B. Parasiten
• Wirkungen durch ätherische Öle
Darmgesundheit
Ernährung
Gesundheit/
Leistung
Beispielbild
Parasitenkontrolle
Verdauung/
Absorption
Mikrobiologie
Immunologische
Reifung
Durchfallerkrankungen
• Viele Ursachen
- Escherichia coli
- Clostridium perfringens
Typ C
Beispielbild
- Isospora suis
Fütterung ?
- Rotaviren
- Colienterotoxämie (Ödemkrankheit)
- Schweinedysenterie
- PIA (porciner intestinaler Adenomatosekomplex)
- Salmonellen
- Magengeschwüre
Ätherische Öle
Nährstoffgehalte
Beispielbild
Zusatzstoffe
Hochwertige Komponenten
Hygiene
Ferkelfütterung
21
Darmentwicklung
• Adaptation/Reifung des Darms bei Ferkeln
- Größe, Schleimhautausreifung
- Verdauungsenzyme
- Absorptionskapazität
- Bakterielle Besiedlung
- Darmassoziiertes Immunsystem
22
Entwicklung des Darms bei Ferkeln (Tag 0-14)
Body weight
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Small intestine (g)
250
200
150
100
50
0
0
1
3
5
8
11
Body weight (kg)
Small intestine
14
Age (days)
Schnapper et al. 2003
23
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. 2005
24
Untergewicht = veränderte Zotten
Wang et al. 2005
25
Histologie uneinheitlich bei normalen Ferkeln
Wiese et al. 2003
26
Kolostrum / Milch
• Wichtige Einflussfaktoren aus der Milch für das
Immunsystem von Ferkeln
- Antikörper
- Leukozyten, Effektor- und Gedächtnis-T- Lymphozyten
- Zytokine
Kelleher and Lonnerdal 2001
27
Verdauungsenzyme beim Ferkel
Trypsin
Gastric proteolytic activity
600
12000
500
10000
400
8000
300
6000
200
4000
100
2000
0
Gastric proteolytic acitity, U/g
Activity, U/g tissue
Chymotrypsin
0
0
1
2
3
4
5
6
Age, wk
Lindemann et al. 1998
28
Villuslänge bei Ferkeln
• Reduktion beim Absetzen
Van Dijk et al. 2002
29
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
30
Komplexe bakterielle Diversität
Lebensgemeinschaft Säugetierorganismus besteht aus 1014 Zellen
90% prokaryontische
Zellen
10% eukaryontische Zellen
Bifidobakterien
Eubacterium
Enterobacterium
2%
16%
26%
30 – 60%
noch
unbekannt
14%
3%
1%
Kokken
Lactobacillus
Clostridium
38%
Simon
Bacteroides & Fusobacterium
31
Organische Säuren
Resistente Stärke
Probiotika
Eubiose
Pufferkapazität ↓
Enzyme
Bacteroides
Eubakterien
Peptokokken
Peptostreptokokken
MOS
MCFA
Optimale ileale
Verdaulichkeit
Darmflora
FOS
Laktobazillen
E. coli
Streptokokken
Veillonellen
Ätherische Öle
Proteinüberversorgung
Hygienemängel
Mykotoxine
Dysbiose
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
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. 2003
34
Immunreifung des Ferkels
Abwehrkapazität
Kolostralmilch
Aktive Antwort
Eigene Immunität
Geburt
21 – 35 Tage
Alter
35
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
36
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
Verdauung
• 98 kokzidienfreie Ferkel (5 kg KM)
• 1 x 105 Isospora suis Oocysten beim Absetzen
DP
• Zunahme um 27.2 und 38.5% vermindert
• Futteraufwand 18,6 und 39,5% erhöht
• Signifikante Reduktion der Nährstoffverdaulichkeit
Männer et al. (1981)
39
Darmgesundheit
• Futter
- Proteine
- Fettsäuren
- Faserstoffe
- Spurenelemente
Entwicklung
• des Darms
• der Mikroflora
• der Immunfunktion
- Vitamine
- Zusatzstoffe
Mayer 2003
40
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 ↓
Pathogene
Bakterien ↓
Mikrobieller
Stoffwechsel
Mikroflora
42
Zugelassene Zusatzstoffe
1.
Organische Säuren bzw. deren Salze
2.
Spurenelemente
3.
Probiotika
4.
Enzyme
43
Alternativen
• Darmstabilität, Gesundheitsförderung
Produktgruppe
Wirkung
Mikroflora
Säuren bzw. deren Salze
Weitere Effekte
Durchfall ↓
Spurenelemente
Durchfall ↓, Darmwand,
Cu, Zn
Immunsystem
Probiotika
Enzyme
Darmwand, Immunsystem
Verdauung ↑
44
Alternativen
• Substrateffekte auf die Mikrobiota
„Eubiose“
Substrat
Unterstützung
„guter“
Bakterien
• 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
- Phytogene Additive/
Zurückdrängen
pathogener
Mikroorganismen
ätherische Öle
46
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
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
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 coliInfektion
- Absetzferkel
- Keine signifikanten Unterschiede:
- Keimzahlen in Dünn- und Dickdarm
- E.coli-Keime
- Klinische Symptome
GÖSSLING (2001)
52
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
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