Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Einfluss von Mutterkornalkaloiden auf die Leistung und die Leberfunktion von Absatzferkeln

Diers, Sonja

As an undesirable contaminant the sclerotium of Claviceps purpurea called ergot, there is not allowed to be more than 1 g/kg in feed grain. The toxicity of ergot is caused by several content substances in variable concentrations and compositions. Thereby the content of ergot alkaloids produced as second metabolites in the fungus plays an important role. The alkaloid pattern differs depending on environment and fungus strain. Aim: This study deals with investigations on the antinutrient effect of alkaloids contained in ergot which was fed in several concentrations on postweaning piglets. Materials and methods: Four feeding trials were conducted, each including a control group which received an uncontaminated diet. The total alkaloid concentration2 in the ergot varied with a range from 297 to 1381 mg/kg. The piglets were housed in pens with free access to feed and water three and five weeks respectively. The ergot-containing diets were formulated to contain similar total alkaloid concentrations. In all the trials, each had two ergot sources which had different alkaloid concentrations and patterns. Trial I and II were calculated to contain a total alkaloid concentration of 16,8 mg/kg. Diets with two graded concentrations of total alkaloids were used to determine a dose dependent effect in trial no. II (8,4 mg/kg and 16,8 mg/kg). In addition to the diets with similar alkaloid concentration (8,4 mg/kg), diets with similar ergot concentration were applied in trial no. IV (13,3 g/kg and 33,5 g/kg). The known isomerization of ine-isomers into inine-isomers after handling and the variability of total alkaloid content in the ergot were observed in the present study. The alkaloid concentration analysed in the diet is used below. Blood from a selection of all the piglets was collected, and the serum was tested for several liver parameters after three weeks. Furthermore, a 13C-methacetin breath test, as a liver function test, was performed. This test is widely used in human medicine for estimating liver clearance and severity of liver damage. 13C-methacetin was given at a dose of 2 mg/kg live weight, and breath samples were taken after 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 300 and 360 minutes. Other than the mentioned effect of the different diet composition, the influence of the sex was tested. Additionally, the parameters of liver health status were collected after the first week in trial II to determine the effect of the period of exposure. The following results are summarised: Performance: Daily feed intake and daily weight gain were significantly lower in the piglets fed with ergot contaminated diets with total alkaloid content higher than 6 mg/kg compared with the control animals (average of the groups: -6 up to -56 % and -16 up to -108 % respectively). A general difference in performance parameter between the effects of different ergot sources couldn’t be proved. Diets with a total alkaloid concentration of about 20 mg/kg or an ergot concentration of about 5 % caused higher feed conversion in several trial periods. There was also a linear dose-dependent feed intake, weight gain and feed conversion in trial no. III. Whereas in the first week the difference between the percentage aberration of feed intake and weight gain was high, there was a convergence in the following weeks. Inconsistent effects of sex on performance parameters caused no diverse results. Serum parameters: The investigation of serum parameters showed inconsistent results, serum concentrations of protein an albumin decreased relative to the time of ergot exposure compared with the control piglets.   Methacetin-breath test The highest 13CO2-Exhalation (DOBmax), the cumulative recovery after 30 min (cPDR30) and after 180 min (cPDR180) was mostly higher in the controls than in the piglets of the compared, ergot exposed, groups. The peak time (tmax) and the period of half 13CO2-Exhalation (t0,5) of the controls were lower. However significant differences only existed for tmax, DOBmax, cPDR30 and cPDR180 in trial IV. There were no consistent sexual effects on the methacetin-breath test. Interactions between sex and diet existed in trial II. The period of exposure in trial II had only a significant influence on cPDR180. Conclusions: The estimation of the effect of alkaloid pattern on performance and liver health of postweaning piglets is difficult due to the variability of the alkaloid concentration. Overall in consideration of all the trials, the alkaloid pattern has no principal influence compared with the total alkaloid concentration. The sum of alkaloids is the most important parameter for estimating negative effects on performance. Other components like ricinoleic acid are also conductive to the reduced performance. The decreased weight gain is mainly caused by reduced feed intake. Impairment of liver health by ergot alkaloids couldn’t be proved because other factors such as an influence of reduced feed intake and growth on liver parameters especially the methacetin breath test could not be ruled out. Anyhow, the defined limit of alkaloids in feed should involve an assessement factor including possible toxicological potential of all critical compounds. 2 containing ergometrine, ergotamine, ergocornine, ergocryptine, ergocristine, ergosine and their inine-isomers

Als unerwünschter Kontaminant wird für Mutterkorn, dem verfestigten Mycel des Schlauchpilzes Claviceps purpurea, futtermittelrechtlich ein Gehalt von unter 1 g/kg in unzerkleinerten Getreide gefordert. Die Toxizität des Mutterkorns jedoch geht von den in unterschiedlichen Konzentrationen und Zusammensetzungen vorliegenden Inhaltsstoffen insbesondere der Ergotalkaloide aus. Die Anteile der einzelnen Alkaloide an der Summe der Alkaloide, dem Gesamtalkaloidgehalt, können jedoch abhängig von Umwelt- und pilzeigenen Faktoren schwanken. Zielstellung: In der vorliegenden Arbeit wurde der Effekt in Deutschland relevanter Mutterkornalkaloide in verschiedenen Konzentrationen und Mustern auf Leistungs- und Leberparameter von Absatzferkeln untersucht. Material und Methoden: In vier Fütterungsversuchen wurden Mutterkornchargen eingesetzt, die sich in der Konzentration der Gesamtalkaloide1 (297 bis 1381 mg/kg) und in der prozentualen Verteilung der Einzelalkaloide unterschieden. Die ca. fünf Wochen alten Ferkel erhielten ihr Futter und Wasser über drei bzw. fünf Wochen ad libitum. In jedem Versuch erhielt eine Gruppe unkontaminiertes Futter (Kontrollgruppe). Zusätzlich erhielten in Versuch I und II jeweils zwei weitere Gruppen verschiedene Mutterkornchargen (bei dem zuvor kalkulierten einheitlichen Gesamtalkaloidgehalt von 16,8 mg/kg Futter). In Versuch III und IV wurde für jede Mutterkorncharge eine weitere Dosierungsstufe gewählt. Bei der Untersuchung der Futtermischungen wurde eine Variation der Alkaloidgehalte im Mutterkorn und das durch Bearbeitung veränderte Verhältnis der in- und inin-Isomere festgestellt. Im Folgenden wird nur auf die in den Futtermischungen analysierten Alkaloidgehalte eingegangen. Nach drei Wochen wurde einem Teil der Tiere Blut entnommen, dessen Serum auf mehrere leberspezifische Parameter untersucht wurde, und ein Methacetin-Atemtest zur Messung der Leberfunktion durchgeführt. 13C-Methacetin wurde in einer Dosierung von 2 mg/kg Lebendmasse oral verabreicht und die Atemproben nach 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 300 und 360 Minuten gewonnen. Im zweiten Versuch wurden die Leberparameter zusätzlich nach der ersten Versuchswoche erfasst. Die Ergebnisse sich wie folgendermaßen zusammenfassen: Leistung: Bei einem Gesamtalkaloidgehalt von über 6 mg/kg im Futter waren von diesen Gruppen die täglichen Futteraufnahmen und Lebendmassezunahmen signifikant niedriger als die der dazugehörigen Kontrollgruppe (-6 bis -56 % bzw.  -16 bis -108 % Abweichung von der Kontrollgruppe); unterschieden sich aber nicht zwischen den verschiedenen Mutterkornherkünften. Statistisch gesicherte Erhöhungen des Futteraufwandes konnten bei Gesamtalkaloidgehalten von über 20 mg/kg in einzelnen Versuchsabschnitten nachgewiesen werden. Ein linearer Zusammenhang zwischen der Gesamtalkaloidkonzentration und der Futteraufnahme zum einen und der Lebendmassezunahme zum anderen konnte sowohl aus dem Dosis-Wirkungsversuch (Versuch III) als auch beim Vergleich aller Versuche nachgewiesen werden. Bezüglich des Einfluss des Geschlechts auf die Lebendmassezunahme gab es keine einheitlichen Ergebnisse. Klinisch-chemische Serumparameter: Während über alle Versuche hinweg inkonsistente Ergebnisse hinsichtlich der meisten erhobenen Serumparameter bestanden, konnte ein vom Expositionszeitraum abhängige Absenkung der Protein- und den Albuminkonzentration im Serum der mutterkornexponierten Tiere gegenüber den Tieren der Kontrollgruppe festgestellt werden. Methacetin-Atemtest: Wurde der Methacetin-Atemtest nach dreiwöchiger Fütterung durchgeführt, waren die größte Ausscheidung an markiertem Kohlenstoff (DOBmax) und die kumulative Wiederfindung des Isotops nach 30 min (cPDR30) und nach 180 min (cPDR180) zumeist bei den Kontrolltieren höher. Der Zeitpunkt der größten 13C-Ausscheidung über den Atem (tmax) und der Zeitraum, in welchem die Hälfte des 13C eliminiert wurde (t0,5) waren bei den Kontrolltieren im Vergleich zu den Tieren der getesteten Zulagegruppen niedriger. Diese Differenzen konnten allerdings nur in Versuch IV für tmax, DOBmax, cPDR30 und cPDR180 statistisch gesichert werden. Ein konsistenter Einfluss des Geschlechts auf Parameter des Atemtests konnten nicht festgestellt werden. Der Expositionszeitraum hatte nur für die cPDR180 einen statistisch abgesicherten Effekt. Schlussfolgerung: Eine Beurteilung des Einflusses des Alkaloidmusters auf Leistungs- und Leberparameter ist aufgrund der Variabilität der Alkaloidkonzentration schwierig. Versuchsübergreifend kann aber von einer untergeordneten Rolle des Alkaloidmusters ausgegangen werden. Wesentlich für die Einschätzung des leistungsmindernden Potentials ist der Gehalt an aufsummierten Ergotalkaloiden im Futter. Als weitere Komponente trägt Ricinolsäure wie vermutlich auch weitere toxische Inhaltsstoffe zur verringerten Leistung bei. Die Beeinflussung der Lebendmassezunahme ist dabei überwiegend in der verminderten Futteraufnahme begründet. Der Einfluss von Mutterkornalkaloiden auf die Leberparameter war nicht eindeutig. Die verzögerte 13CO2-Ausscheidung durch einzelne Tiere der Versuchsgruppen kann durch weitere Faktoren beeinflusst worden sein, so dass weitere z.B. histologische Untersuchungen der Leber zur Aufklärung dienen sollten. Ein für Futtermittel festgelegter Summengrenzwert für zuvor festgelegte Alkaloide und, mittels eines Sicherheitsfaktors, für weitere potentiell toxische, mutterkornbürtige Gefahren sollte angestrebt werden. 1 umfasst die analysierten Alkaloide Ergometrin, Ergotamin, Ergocornin, Ergocryptin, Ergocristin, Ergosin und deren inin-Isomere

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Diers, Sonja: Untersuchungen zum Einfluss von Mutterkornalkaloiden auf die Leistung und die Leberfunktion von Absatzferkeln. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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