Der Pansen beherbergt Millionen von Mikroorganismen, die in Symbiose mit der Kuh leben, um Energie aus dem Futter zu gewinnen. Die Effizienz der Nährstofffreisetzung bestimmt dabei zum einen den Gewinn eines Betriebes, da Futterkosten oft die höchsten Produktionskosten sind. Zum anderen wird durch einen funktionierenden Pansen die Gesundheit der Tiere maßgeblich beeinflusst.

Ein Organismus benötigt Energie für Erhaltung und Leistung, Wiederkäuer sind da keine Ausnahme. Einzigartig sind sie aber insofern, da sie in der Lage sind, aus den aufgenommenen Pflanzen die Fasern zur Energiegewinnung zu nutzen, die eigentlich für sie unverdaulich sind. Im Laufe von Jahrmillionen hat sich eine Zusammenarbeit zwischen Wiederkäuer (Wirtstier) und den im Pansen lebenden Mikroorganismen (Mikrobiom) so weit entwickelt, dass das Mikrobiom nun unverzichtbar ist.

Das Wirtstier dieser Symbiose liefert das Pflanzenmaterial, durch wiederholtes Zerkleinern beim Wiederkäuen fördert es den mikrobiellen Abbau durch die Vergrößerung der Oberfläche. Durch die besondere Anatomie des Vormagensystems bietet es ein günstiges Umfeld für den mikrobiellen Faserabbau mithilfe einer konstanten Durchmischung und stabiler pH- und Temperaturbedingungen („Gärkammern“).

Die komplexen pflanzlichen Kohlenhydrate werden anschließend von den Mikroorganismen abgebaut, die Energie in Form von kurzkettigen Fettsäuren freigesetzt und vom Wirtstier über die Pansenzotten aufgenommen. Im weiteren Verlauf dienen die Mikroorganismen selbst als wichtige Proteinquelle (Verdauung im Darmtrakt des Wirtstieres). Zum Hauptteil wird das Mikrobiom aus Bakterien gebildet (zirka 95 %), die restlichen Anteile bestehen aus Archaeen, Protozoen, Viren und Pilzen.

Störung des Pansens

Dies alles ist ein hochkomplexer Prozess, der durch plötzliche Veränderungen schnell aus dem Gleichgewicht gebracht werden kann. Ein Beispiel ist hier die subakute Pansenazidose, wenn es durch die steigende Aufnahme leicht verdaulicher Kohlenhydrate und gleichzeitig sinkende Aufnahme von strukturwirksamer Rohfaser zu einer Konzentrationserhöhung von flüchtigen Fettsäuren im Pansen kommt.

Unter wiederkäuergerechten Fütterungsbedingungen können die flüchtigen Fettsäuren leicht von den Pansenzotten in den Körperkreislauf aufgenommen werden. Diese Kapazität wird allerdings mit steigender Energiedichte in der Ration überschritten. Weiterhin führt Rohfasermangel zu einer verminderten Kauaktivität, infolgedessen sinkt auch der Speichelfluss, der normalerweise eine Pufferfunktion im Pansen ausübt. Der optimale pH-Bereich für die faserabbauenden Pansenorganismen wird unterschritten. Dabei kommt es zu einer verringerten Bildung von Essigsäure (die vor allem zur Milchfettsynthese genutzt wird) und zu einer gesteigerten Bildung von Propionsäure (die vor allem zum Körperfettaufbau genutzt wird).

Daraus resultieren der Abfall des Milchfettgehaltes und eine Verfettung der Tiere. Als Folge treten Entzündungsreaktionen auf – zum einen direkt lokal an der Pansenschleimhaut (Ruminitis, Pansengeschwüre) als auch systemisch im Tierkörper, da die Durchlässigkeit der Pansen- und Darmschleimhaut gegenüber Bakterien und Giften erhöht ist (Stichwort Leaky-Gut-Syndrom).

Zu einer Herausforderung wird die Fütterung insbesondere in der Transitphase, da sich der Pansen relativ schnell von einer energiearmen Ration während des Trockenstellens auf eine energiedichte Ration zu Beginn der Laktation umstellen muss. Um während der Transitphase eine möglichst konstante Ration füttern zu können, wird vielfach darüber nachgedacht, die Trockenstehzeit zu verkürzen oder sogar ausfallen zu lassen.

Ziel einer Studie (Goselink, 2024) war es daher, die Rückbildung und anschließende Vermehrung (Proliferation) der Pansenzotten von Milchkühen ab 60 Tagen vor dem Abkalben bis 56 Tage nach dem Abkalben zu beobachten – entweder mit einer konventionellen Trockenstehzeit von 60 Tagen als Kontrollgruppe, einer kurzen Trockenstehzeit von 30 Tagen oder einem vollständigen Wegfall der Trockenstehzeit.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Verkürzung oder das Weglassen der Trockenstehzeit und die damit verbundenen Rationsänderungen zu einer weniger ausgeprägten oder gar keiner Abnahme der Pansenzottenfläche vor dem Abkalben und zu einer größeren Zottenoberfläche in den ersten Wochen nach dem Abkalben im Vergleich zu einer konventionellen Trockenstehzeit von 60 Tagen führten. Dies könnte die Anpassung des Pansens erleichtern und die Energiebilanz in der frühen Laktation verbessern. Es besteht allerdings noch großer Forschungsbedarf, um diese Phase in Hinblick auf Stoffwechselstabilität und Euterregeneration/Heilung auszubalancieren und zu optimieren.

Mikrobiom und Mastitis

Im Zusammenhang mit dem Leaky-Gut-Syndrom rückt der Komplex Euterentzündung in den Fokus. Traditionell wird die Mastitis als eine örtlich begrenzte Entzündungsreaktion auf das Eindringen eines Krankheitserregers gesehen. Es fällt allerdings auf, dass eine Mastitis häufig auf eine Pansenstörung folgt oder sie begleitet. In einem Forschungsvorhaben konnte durch die Übertragung von Kot-Mikrobiota von Mastitiskühen auf keimfreie Mäuse bei diesen eine Mastitis ausgelöst werden. Es wird daher neben dem Eintreten von Erregern von außen auch ein endogener (innerer) Weg bei der Entstehung von Euterentzündungen diskutiert.

Prophylaxe von Pansenstörungen

Die beste Prophylaxe ist eine wiederkäuergerechte Fütterung. Sie stellt allerdings bei Milchleistungen von über 45 l pro Tag und in der Intensivmast eine große Herausforderung dar und erfordert ein einwandfreies Konzept. Die Ration sollte an die jeweilige Leistung angepasst sein und eine ausreichende Rohfaserversorgung sicherstellen. Es ist wichtig, die Grenzwerte an leicht löslichen Kohlenhydraten einzuhalten und Futtermittel mit hoher Pansenstabilität einzusetzen.

Nicht zu unterschätzen ist die optimale Fütterungstechnik, wobei insbesondere im geburtsnahen Zeitraum eine schrittweise Anpassung an Rationen mit hoher Energiedichte und geringem Rohfasergehalt erfolgen sollte. Damit eine gleichmäßige Futteraufnahme möglich ist, muss ständig Futter zur Verfügung stehen. Das heißt, es ist sinnvoll, das Futter mehrmals am Tag nachzuschieben. Bei der Verfütterung einer totalen Mischration sollte man auf eine gute Vermischung achten, damit ein selektives Fressen von Getreide verhindert werden kann. Es es darf allerdings auch nicht zu einer Vermusung und damit zu einer Abnahme der Strukturwirksamkeit kommen.

Kolostrum und Mikrobiom

Obwohl das neugeborene Kalb noch nicht wiederkäut, beginnt doch die Besiedlung des Magen-Darm-Traktes unmittelbar nach der Kalbung. Über das Kolostrum wird die Grundlage für ein gesundes Mikrobiom gelegt. Die Wirkung der Biestmilch geht über die der Immunglobuline hinaus. Sie enthält viele bioaktive Substanzen mit positiver Wirkung auf das Mikrobiom, sodass eine Tränke mit der sogenannten Transitmilch über fünf Tage zum deutlichen Vorteil für das Kalb wird. Voraussetzung dafür ist aber natürlich, dass das Kolostrum sauber gewonnen und verabreicht wird, um eine Kontaminierung mit coliformen Erregern zu minimieren, die das Mikrobiom eher negativ beeinflussen würden. Auch die Vertränkung von rückstandshaltiger Milch hat einen negativen Einfluss auf die Entwicklung eines gesunden Mikrobioms, weshalb nur rückstandsfreie Milch zur Kälberfütterung verwendet werden sollte.

Mikrobiom und Methan

Die Effizienz, mit der eine Kuh zusammen mit ihrem Mikrobiom den Kohlenstoff aus dem Futter in Erhaltung und Leistung (Milch und Fleisch) umsetzen kann, ist von Tier zu Tier unterschiedlich. Der Ausstoß von Methan kann als Energieverlust für die Kuh angesehen werden. Folglich ist die Forschung zur Methanreduzierung in zweifacher Weise sinnvoll. Sie trägt zu einer verbesserten Energienutzung bei und reduziert gleichzeitig die Bildung des Treibhausgases Methan.

Aktuell ist wenig bekannt, wie genau eine reduzierte Methanbildung vererbt wird, daher ist der züchterische Ansatz noch mit Vorsicht zu betrachten. Denn die Kuh selbst bildet nicht das Methan, es wird aber vermutet, dass bestimmte Voraussetzungen der Kuh methanbildende Mikroorganismen eher fördern oder hemmen. Zurzeit sind daher indirekte Strategien zur Methanminderung, wie besondere Futtermittelzusätze oder Verlängerung der Nutzungsdauer, relevanter.

Fazit

Das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Wirtstier und Mikrobiom ist entscheidend für eine gesunde und leistungsfähige Herde. Der Grundstein für einen leistungsfähigen Pansen wird direkt mit der Kolostrumgabe, gleich nach der Kalbung, gelegt und setzt sich zeitlebens im Hinblick auf die Futtereffizienz und die Tiergesundheit fort.