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Auswirkungen von Mykotoxine im Futter

Ohne ersichtlichen Grund fressen die Kühe nicht richtig, Milchleistung und Konzeptionsrate sinken. Nach einiger Zeit ist alles wieder halbwegs in Ordnung. Allerdings beginnt das gleiche Spiel bald wieder von vorne. Kommt Ihnen das bekannt vor? Diese unspezifischen, wechselhaften Symptome können die Auswirkungen von Mykotoxinen sein.

Was sind Mykotoxine?

MykotoxineMykotoxine sind giftige Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen. Die bekanntesten Schimmelpilze gehören zu den Aspergillus-, Penicillium- und Fusariumarten. Diese Pilze und ihre Sporen sind überall vorhanden, weshalb ein gewisser Besatz nicht zu vermeiden ist. Ein Schimmelpilzbefall ist häufig gut als weißlicher, fädiger oder wattig-staubähnlicher Überzug sichtbar. Im Verlauf der Verderbnisvorgänge können sich die Farben verändern (z.B. grünlich oder schwärzlich). Oftmals kann man einen typisch muffigen Schimmelpilzgeruch wahrnehmen. Mykotoxine werden abhängig von den vorherrschenden Bedingungen wie z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Substrat und konkurrierender Mikroflora in unterschiedlichem Ausmaß gebildet.  Ein sichtbarer Schimmelpilzbefall bedeutet nicht automatisch das Vorhandensein von Mykotoxinen. Andererseits kann man aber auch nicht davon ausgehen, dass unverändert aussehende Pflanzenteile von Mykotoxinen unbelastet sind. Auch mehrere verschiedene Mykotoxine können nebeneinander vorkommen. Aufgrund ihres zum Teil hohen Toxizitätspotentials stellen sie weltweit ein ernsthaftes Problem sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Lebensmittelindustrie dar. Laut einer Schätzung der Food and Agriculture Organisation (FAO) der Vereinten Nationen sind 25% des weltweiten Getreidevorkommens mit Mykotoxinen belastet.

Welche relevanten Mykotoxine gibt es?

Mykotoxine gehören zu einer großen Gruppe von chemisch sehr unterschiedlichen Stoffen. Bisher wurden mehr als 300 verschiedene Mykotoxine identifiziert. Um es anschaulicher zu halten, wird im Folgenden nur auf diejenigen Mykotoxine eingegangen, welche die größte Bedeutung für die Landwirtschaft, insbesondere aber für Milchkühe haben. Bei der Pilzflora von Futtermitteln unterscheidet man zwischen Feld- und Lagerpilzen. Fusarien werden zu den Feldpilzen gerechnet, hier setzt die Toxinbildung bereits vor der Ernte z.B. bei ungünstigen Witterungsbedingungen ein. Aspergillus- und Penicillium-Arten zählen zu den sogenannten Lagerpilzen, bei welchen die Toxinbildung in aller Regel erst nach der Ernte einsetzt. Über das Vorhandensein von Mykotoxinen kann die Futtermittelanalyse Aufschluss geben. Dabei sollte man bedenken, dass immer nur das gefunden werden kann, wonach auch gezielt gesucht wird. Die Probennahme muss sehr sorgfältig und für das jeweilige Futtermittel repräsentativ erfolgen, da die Schimmelpilzbildung oft in Nestern auftritt.

Aflatoxine stellen hauptsächlich ein Problem bei Futtermitteln aus wärmeren Regionen dar. Sie betreffen vor allem Importfuttermittel wie beispielsweise Sojaextraktionsschrot, Palmkern- oder Kokosexpeller. Sie wirken stark leberschädigend, immunsuppressiv und krebserregend. Aufgrund seiner Häufigkeit und extrem hohen krebserregenden Eigenschaften  hat das Aflatoxin B1 (AFB1) die größte Bedeutung. Wird AFB1 von Milchkühen aufgenommen, wird es zum Teil als Aflatoxin M1 (AFM1) in die Milch abgegeben und gelangt so in die menschliche Ernährung.
Obwohl Aflatoxin-produzierende Aspergillusarten üblicherweise zu den Lagerpilzen gerechnet werden, können sie auch bei entsprechenden Bedingungen  auf dem Feld auftreten (wiederum eher in wärmeren Regionen). Maispflanzen werden während des Wachstums durch Sporen infiziert, insbesondere bei Schäden durch einen hohen Insektenbefall. Der Schimmelpilz befällt den Kolben und dringt dann in die Kerne vor, wo die Bildung von Aflatoxinen in einem engen Rahmen von Wassergehalt und Temperatur einsetzen kann.

Deoxynivalenol (DON), Zearalenon (ZEA) und Fumonisine werden von Fusarien gebildet. Die Infektion der Ähren bzw. Kolben findet zur Blütezeit statt. Eine feuchte Witterung während der Blüte kombiniert mit einem hohen Infektionsdruck (insbesondere bei Mais als Vorfrucht) kann zu einem erhöhten Vorkommen dieser Mykotoxine führen.
Die Aufnahme von DON beeinflusst die Futteraufnahme negativ, es wirkt hemmend auf den Eiweißstoffwechsel und beeinträchtigt das Immunsystem. Daraus können eine erhöhte Krankheitsanfälligkeit und eine verminderte Fruchtbarkeit resultieren. Bei hohen Konzentrationen werden unter anderem Entzündungserscheinungen im Magen-Darm-Bereich ausgelöst.
ZEA ähnelt in seiner chemischen Struktur dem Östrogen, woraus seine direkte Wirkung auf die Fruchtbarkeit zu erklären ist. Mögliche Auswirkungen sind beispielsweise Aborte, Ovarialzysten oder Zyklusveränderungen. Neben der Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit verursacht ZEA auch eine geringere Milchproduktion.
Bei den Fumonisinen ist das Fumonisin B1 die häufigste und toxischste Form. Es wird als krebserregend eingestuft. Es kommt fast ausschließlich in Mais vor. Wiederkäuer können diese Mykotoxine im Pansen entgiften und sind daher relativ unempfindlich. Allerdings ist der Übergang in die Milch noch nicht vollständig geklärt, weshalb in diesem Bereich noch Forschungsbedarf besteht.

Ochratoxin A (OTA) ist ein Mykotoxin, welches hauptsächlich in Konzentratfutter vorkommt und weniger in Grünfutter. Daraus resultiert auch das höhere Kontaminationspotential bei steigenden Kraftfuttermengen in der Ration. Unter unseren klimatischen Bedingungen wird es hauptsächlich von Penicillium-Arten gebildet. Es beeinträchtigt die Funktionen von Niere, Leber  und Immunsystem. Weiterhin ist es fruchtschädigend und wurde als krebserregend eingestuft.  Wiederkäuer reagieren weniger empfindlich auf OTA, da es durch die Vormagenflora in viel weniger toxisch wirkende Bestandteile abgebaut wird.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die häufigsten in Silagen vorkommenden Mykotoxine:

Mykotoxin-Gruppe Haupttoxine Schimmelpilz-
Spezies
Vorkommen
Aflatoxine Aflatoxin B1 (M1), B2, G1, G2 Aspergillus flavus, A. parasiticus Mais
Trichothecene Typ A: T2, Diacetoxyscirpenol

 

Typ B: Deoxynivalenol, Nivalenol

Fusarium langsethiae, F. poae, F. sporotrichioides

F. graminearum, F. culmorum

Mais, Weizen, Triticale, Roggen, Gerste

 

Mais, Gras,
Weizen, Triticale, Roggen, Gerste

Fumonisine Fumonisin B1, B2 F. verticillioides, F. proliferatum Mais
Resorcylsäure-Lactone Zearalenon F. graminearum, F. culmorum Mais, Weizen, Triticale, Roggen, Gerste
Ochratoxine Ochratoxin A A. ochraceus, Penicillium verrucosum Weizen, Triticale, Roggen, Gerste
Ergotalkaloide Ergotamine, Clavine, Lysergsäureamide Claviceps purpurea Weizen, Triticale, Roggen, Gerste
P. roqueforti Toxine Roquefortine C, Mycophenolsäure P. roqueforti, P. paneum Alle Arten von Silagen
A. fumigatus Toxine Gliotoxin, Fumigaclavine A. fumigatus Alle Arten von Silagen
M. ruber Toxine Monacolin K, Citrinin Monascus ruber Alle Arten von Silagen

                                                                                              (modifiziert nach Driehuis, 2013)

Normalerweise können sich Schimmelpilze unter den anaeroben (sauerstofffreien) Bedingungen einer Silage nicht entwickeln, aber naturgemäß sind Silagen auch nicht komplett anaerob (vor allem die oberen Bereiche unter der Folie oder an den Anschnittflächen). Der Schimmelpilz Penicillium roqueforti kommt am häufigsten in Silagen vor. Er bildet oft weiße bis graue Flecken oder Schichten auf der Oberfläche. Manchmal werden auch grün bis blau gefärbte Silageklumpen 50 bis 100 cm unter der Oberfläche gefunden. Unter Laborbedingungen können von dieser Art eine große Anzahl von Mykotoxinen gebildet werden. In Silagen entstehen aber wahrscheinlich nicht alle davon oder sind unter den vorherrschenden Bedingungen nicht stabil. Ihre toxische Wirkung auf Wiederkäuer ist oftmals noch unbekannt, während ihre Giftigkeit bei anderen Tierarten bereits nachgewiesen wurde.

Bei Kühen spielt Maissilage eine große Rolle bei der Aufnahme von Mykotoxinen. Im Durchschnitt beträgt der Maisanteil in der Ration 30% der täglichen Futteraufnahme, trägt aber zu 80% der Aufnahme von DON und ZEA und sogar zu mehr als 95% der Aufnahme von Roquefortine C und Mycophenolsäure bei. In einer in Italien durchgeführten Studie konnten hohe Zearalenon-Konzentrationen in aeroben Randbereichen von Maissilagen festgestellt werden. Die Konzentrationen in diesen Bereichen war bis zu 40 mal höher als die in den unverdorbenen Bereichen in der Mitte der Silage, wo die Konzentrationen denen vor dem Einsilieren entsprachen.

Sind Wiederkäuer nicht generell unempfindlich gegenüber Mykotoxinen?

Diese Frage kann man nicht pauschal beantworten. Zum einen hängt es von der Art des Giftes ab und natürlich von der Dosis. Im Vergleich zu Tieren mit einem einhöhligen Magen (Monogastrier) reagieren gesunde Wiederkäuer oft unempfindlicher auf Mykotoxine im Futter. Im Vormagensystem können einige Mykotoxine wie zum Beispiel Deoxynivalenol oder Ochratoxin A durch Pansenmikroben zu weniger toxischen Substanzen abgebaut werden. Zearalenon allerdings wird im Pansen zu Alpha- und Beta-Zearalenol umgesetzt, deren Toxizität weitaus höher ist als das des Ausgangstoxins.

Weiterhin reicht die entgiftende Wirkung der Pansenflora oftmals nicht für die aufgenommene Menge an Mykotoxinen aus. Zum einen, weil die Mykotoxine selbst mit ihrer zelltoxischen Wirkung die Mikroorganismen beeinträchtigen (an anderer Stelle ist ja diese „antibiotische“ Wirkung durchaus bei bakteriellen Infektionen erwünscht; Antibiotika sind unter anderem Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen). Zum anderen kommt es bei laktierenden Hochleistungskühen durch die hohe Futteraufnahme zu einer schnelleren Pansenpassage. Die kürzere Verweildauer des Futters im Pansen lässt den Mikroorganismen viel weniger Zeit, die Mykotoxine abzubauen. Anschließend werden die Myktoxine dann im Dünndarm resorbiert. Außerdem kann sich die Pansenflora bei einer konzentratreichen Fütterung nachteilig verändern, in deren Folge abbauende Mikroorgansimen fehlen. Ein weiterer Punkt für die besondere Gefährdung von hochleistenden Tieren ist der pH-Wert im Pansen: in der Transitphase ist er oftmals durch die steigenden Kraftfuttermengen erniedrigt (Tendenz zur Pansenazidose). Ochratoxin A beispielsweise, welches chemisch gesehen eine schwache Säure ist, kann nun vermehrt durch passive Diffusion ins Blut aufgenommen werden, da ein größerer Anteil in der nicht-dissozierten Form vorliegt.

ProbenentnahmeDie Diagnose einer Mykotoxikose ist nicht einfach, da vor allem unspezifische Symptome auftreten, die häufig auch bei anderen Erkrankungen vorkommen oder mit ihnen vergesellschaftet sind.
Verschimmelte Futtermittel sind im Allgemeinen weniger schmackhaft und senken so die Futteraufnahme. Dies wiederum führt zu einer verminderten Nährstoffaufnahme, geringeren Zunahmen oder geringeren Milchleistung.
Akute Intoxikationen sind selten, gewöhnlich sind die Tiere über einen längeren Zeitraum niedrigen Konzentrationen von verschiedenen Mykotoxinen ausgesetzt. Deshalb sind hauptsächlich chronische Leistungsminderungen und eine erhöhte Krankheitsanfälligkeit ohne offensichtliche Symptome eines spezifischen Mykotoxins zu beobachten. So kommt es häufig zu einem erhöhten Auftreten von Stoffwechselstörungen wie Labmagenverlagerungen und Ketosen, Fruchtbarkeitsproblemen und Eutererkrankungen.
Bei unlösbaren Bestandsproblemen sollte immer an Mykotoxine gedacht werden. Schwierig aber möglich sind der Nachweis von Mykotoxin-Rückständen im Tier und die Analyse von Futtermittel. Die Entnahme einer repräsentativen Futtermittelprobe ist von großer Bedeutung, da Schimmelpilze in Nestern wachsen und die entstehenden Mykotoxine nicht gleichmäßig im Futter verteilt sind.

Die Regeln der guten landwirtschaftlichen Praxis und einwandfreien Lagerung sollten stets eingehalten werden, um die Konzentration von Mykotoxinen so gering wie möglich zu halten. Am sinnvollsten ist es, die Bildung von Schimmelpilze sowohl auf dem Feld (Senkung des Infektionsdrucks, Erhöhung der Widerstandskraft der Futterpflanzen gegenüber Schimmelpilzen) als auch im Silo zu minimieren (hauptsächlich durch die Vermeidung von Sauerstoffeintritt). Deutlich sichtbar verschimmelte Futterpartien dürfen nicht verfüttert werden. Der Einsatz von Mykotoxinbindern ist eine Möglichkeit, die toxischen Effekte von Mykotoxinen zu vermindern, wenn auf den Einsatz eines kontaminierten Futtermittels nicht verzichtet werden kann. Oftmals bestehen mykotoxinbindende Futterzusatzstoffe aus einer Kombination verschiedener Stoffe wie beispielsweise organischen Hefezellwandbestandteilen und mineralische Komponenten.

Rechtliche Bestimmungen und Übergang in die Milch (Carry over)
Wenn Rinder myktotoxinhaltiges Futter fressen, können einige Mykotoxine oder ihre Zwischenprodukte in Milch oder Fleisch übergehen. Dieser Vorgang wird als „Carry over“ bezeichnet. Futtermittelrechtlich sind „Mykotoxine als unerwünschte Stoffe geregelt, die in oder auf Futtermitteln enthalten sind und die Gesundheit von Tieren, die Leistung von Nutztieren oder als Rückstände die Qualität der von Nutztieren gewonnenen Erzeugnisse, insbesondere im Hinblick auf ihre Unbedenklichkeit für die menschliche Gesundheit, nachteilig beeinflussen können.“
Aflatoxin B1 (AFB1) ist das einzige Mykotoxin mit einer signifikanten Carry over – Rate, zwischen 1-6% gelangen als Aflatoxin M1 (AFM1) in die Milch. Deshalb gibt es bisher nur für dieses Mykotoxin rechtlich festgelegte Grenzwerte für Futtermittel. Die derzeit gültigen Höchstgehalte für AFB1 in Futtermitteln sind im Anhang I der Richtlinie 2002/32/EG geregelt. Grenzwerte von 0,005 mg/kg für Alleinfuttermittel für Milchvieh dürfen nicht überschritten werden. Im QS-System gelten noch niedrigere Richtwerte für Milchviehfutter (0,001 mg/kg). Aflatoxine besitzen ein hohes krebserregendes Potenzial. AFM1 in der Milch ist hitzebeständig und wird daher bei der Pasteurisation oder Sterilisation nicht vollständig inaktiviert. Da Milch ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung ist, insbesondere für Kinder, ist die Kontrolle und Einhaltung der Höchstwerte von großer Bedeutung. Es wurde nachgewiesen, dass –obwohl die Höchstwerte von 0,005 mg /kg AFB1 im Futtermittel eingehalten wurden- der Gehalt von AFM1 in der Milch über dem Höchstwert von 0,05 mg/L Milch liegen kann. Die Einhaltung der Grenzwerte in den Futtermitteln ist also keine Garantie für die Unbedenklichkeit der produzierten Milch.

Die Carry over – Raten für Ochratoxin A, Zearalenon, Deoxynivalenol sowie Fumonisin B1 plus B2 scheinen ca. 100fach niedriger zu sein als für Aflatoxin B1/bzw M1. Für diese Mykotoxine hat die EU Orientierungswerte aufgestellt (Empfehlung 2006/576/EG). Dabei sollte bei der Anwendung darauf geachtet werden, dass diese Werte bei Getreide und Getreideerzeugnissen für die Tierarten mit der größten Toleranz festgelegt wurden und daher als obere Richtwerte anzusehen sind. Beispielsweise reagieren Kälber, deren Pansen noch nicht vollständig ausgebildet ist, empfindlicher, da die abbauende Pansenflora noch nicht ihre volle Kapazität erreicht hat.


Fazit

Insgesamt gesehen stellen Mykotoxine für Wiederkäuer ein geringeres Problem als für Monogastrier dar. Mit steigender Leistung und damit erhöhter Belastung der Kühe kann allerdings die natürliche Entgiftungsfunktion des Pansens nicht mehr ausreichen, um das Tier vor den schädigenden Einflüssen von Mykotoxinen zu schützen. Im Hinblick auf das Wohlergehen der Kühe und die Produktion von einwandfreien Lebensmitteln sollte also immer daran gedacht werden, die Entstehung und Verfütterung von Mykotoxinen soweit wie möglich zu minimieren und bei unklaren Bestandsproblemen Mykotoxine als mögliche Ursache in Betracht zu ziehen.

Autorin:
Dr. med. vet. Katharina Traulsen
mediet-kontor
traulsen@medvet-kontor.de