Als oxidativen Stress wird ein Zustand im Stoffwechsel bezeichnet, bei dem durch Oxidation Schäden an Zellen oder deren Funktionen entstehen. Ein Ungleichgewicht zwischen oxidativen und antioxidativen Prozessen führt u.a. zu einer physiologischen Dysfunktion des Darms.
Durchfall bei neugeborenen Kälbern kann für mehr als 50 % der Verluste, Unterernährung der Kälber, Verdauungsstörungen sowie verminderte Wachstums- und Produktionsleistung verantwortlich sein, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führt. Neugeborenen-Kälberdurchfall ist ein multifaktorielles Geschehen, das in der Regel durch eine Infektion mit Bakterien oder Viren verursacht wird oder durch Fehlernährung und andere Umweltfaktoren. Studien haben gezeigt, dass der oxidative Stress auftritt, wenn Tiere in Nagetiermodellen an Durchfall leiden. Unterdessen kann die Unterdrückung von oxidativem Stress möglicherweise dazu beitragen, Durchfall bei Nagetieren zu lindern. Bisher ist der direkte Zusammenhang zwischen dem Auftreten von oxidativem Stress und Kälberdurchfall jedoch nicht genau geklärt.
Diese Studie* untersuchte die Entwicklung von systemischem (Serum) und lokalem (fäkalen) oxidativen Stresslevel, wenn Kälber entweder auf natürliche Weise Durchfall entwickelten oder sich auf natürliche Weise erholten.
Gesunde männliche Kälber (n=64) wurden im Alter von 18 Tagen in die Studie aufgenommen und ihr Gesundheitszustand wurde ab der Aufnahme überwacht. Basierend auf ihrem Darm- Gesundheitszustand am 21. und 28. Tag wurden die Kälber in vier Gruppen eingeteilt:
• die vom 21. bis zum 28. Tag durchgehend Durchfall hatten (n = 14),
• die am 21. Tag Durchfall hatten, sich jedoch am 28. Tag erholten (DH-Gruppe, n = 19)
• die am 21. gesund waren, jedoch am 28. Tag Durchfall entwickelten (HD-Gruppe, n = 15) und
• die während der gesamten Studie gesund waren (HH-Gruppe, n = 16).
Serum- und Kotproben wurden am Tag 21 und 28 von allen Kälbern am Morgen, 2 Stunden nach der Fütterung, entnommen. Der Redoxstatus spielt eine wichtige Rolle bei der Auslösung von Immunantworten. In dieser Studie wurde die Hypothese aufgestellt, dass sich der Redox- und Entzündungsstatus ändern würde, wenn die Kälber Durchfall entwickelten oder sich erholten. Daher untersuchten die Forscher*innen die Marker für oxidativen Stress im Serum (ROS = reaktive Sauerstoffspezies, MDA = Malondialdehyd, 8-OHDG = 8-Hydroxy-2′-desoxyguanosin und antioxidative Enzyme) und im Stuhl (ROS und MDA) sowie die Zytokinprofile im Serum während der dritten Lebenswoche (Tag 21–28) von Kälbern. Weitere Indikatoren für oxidativen Stress wie H2O2 (Wasserstoffperoxid), Superoxiddismutase, Katalase (CAT) und die Entzündungsindikatoren TNF-α, IL-1β, IL-4, IL-6, IL-10 und IFN-γ wurden anhand von Serumproben bewertet.
Serum-ROS, MDA, 8-OHDG sowie fäkale ROS und MDA waren höher, wohingegen Serum-CAT und H2O2 bei durchfallkranken Kälbern niedriger waren als bei gesunden Kälbern. Serum-ROS, MDA und 8OHDG sowie fäkale ROS und MDA stiegen in der HD-Gruppe vom 21. bis zum 28. Tag an, als sie Durchfall entwickelten. Im Gegensatz dazu nahmen alle diese Marker für oxidativen Stress in der DH-Gruppe vom 21. bis zum 28. Tag ab, als sie sich erholten. Der H2O2-Wert im Serum wies jedoch einen entgegengesetzten Änderungstrend auf, der in der HD-Gruppe niedriger und in der DH-Gruppe am Tag 28 höher wurde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich sowohl systemische als auch lokale Marker für oxidativen Stress und Zytokinprofile veränderten, als die Kälber von gesund zu Durchfall übergingen oder umgekehrt. Die Forscher*innen schlussfolgern, dass Serum-ROS, MDA und 8-OHDG zur Entwicklung von Biomarkern zum Screening von Kälbern verwendet werden können, die während der Zeit vor dem Absetzen anfällig für Darminfektionen sind.
*Studie: FU, Z.L. et al (2024): Dynamics of oxidative stress and immune responses in neonatal calves during diarrhea. Journal of Dairy Science Volume 107, ISSUE 2, P1286-1298, February 2024
Quelle: Dr. Heike Engels, Der Hoftierarzt
