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4.6 Einfluss der mikrobiellen Besiedelung
Mit Hilfe der herkömmlichen Methoden der
Mikro biologie konnten eine Vielzahl im Pansen vorkommender
Mikroorganismen identifiziert werden.
Die notwendige Kultivierung unter anaeroben Bedingungen
ist jedoch sehr aufwendig. Da eine Reihe
von Mikroorganismen auf Grund ihrer Ansprüche an
Substrate und Lebensbedingungen nicht kultivierbar
sind, konnte nur ein Bruchteil aller vorkommenden
Arten und Stämme erfasst werden. Mit der Einführung
molekularbiologischer Methoden in die Taxonomie
wurde dies eindrucksvoll bestätigt. Es wird
geschätzt, dass die Zahl der in natürlichen Habitaten
vorkommenden Bakterien 10 bis 100mal höher ist,
als die der kultivierbaren (Krause and Russell 1996).
Von Whitford et al. (2001) wurden zum Beispiel
bisher nicht identifizierte methanogene Archaea im
Pansen von Kühen der Rasse Holstein gefunden. Die
Betrachtung der ruminalen Mikroflora als Summe
der einzelnen Spezies mit einer bestimmten Stoffwechselleistung
sowie auch die selektive Untersuchung
einer oder weniger predominanter Spezies ist
unzureichend. Die in vielfältigen Abhängigkeiten und
Wechselwirkungen zueinander stehenden Arten und
Stämme bilden eine Gemeinschaft, welche wiederum
durch das Wirtstier beeinflusst wird (Wiederkauaktivität,
Höhe der Speichelproduktion und N-Gehalt,
Resorption von Produkten der mikrobiellen Tätigkeit
durch die Pansenwand, Regulation der Fermentationstemperatur,
Durchmischung des Panseninhaltes).
Zur Charakterisierung einer derartigen Gemeinschaft
ist ein möglichst umfassendes Bild ihrer qualitativen
und quantitativen Zusammensetzung notwendig. Mit
Hilfe kultivierungsunabhängiger, molekularbiologischer
Methoden, wie der Polymerase-Kettenreaktion
(PCR) und des Einzelstrang-Konformationspolymorphismus
(SSCP, Schwieger und Tebbe 1998) oder
der Denaturierenden Gradienten Gelelektrophorese
(DGGE, Muyzer et al. 1993) ist es möglich, genetische
Profile zu erstellen, welche ohne aufwendige anaerobe
Kultivierungstechniken einen Überblick über
die Gesamtheit der mikrobiologischen Vielfalt geben
und einer bildanalytischen Auswertung zugänglich
sind. Damit ergibt sich die Möglichkeit, bei genügendem
Stichprobenumfang Einflüsse der Fütterung auf
die ruminale Mikrobenpopulation vergleichend zu
untersuchen. Derartige mit der SSCP-Technik erstellte
Profile für die Gesamtheit der Bakterien zeigten
wenige, sehr breite Banden (Strobel et al. 2004). Es ist
anzunehmen, dass die hohe Artenvielfalt die Kapazität
der elektrophoretischen Trennung überstieg. Dargestellt
wurden somit nur die dominant auftretenden
Spezies. Die Verwendung spezifischer Primersysteme,
welche eine Auswahl der darzustellenden Bakteriengruppen
erlaubt, ergab klar differenzierte Strukturen.
In Abbildung 11 wurden Bakterienfraktionen aus Pansensaftproben
von jeweils drei fistulierten Milchkühen
sowie Hammeln verglichen. Dargestellt wurde die
Gruppe der -Proteobakterien. Gewonnen wurden
von allen Tieren drei Proben aus unterschiedlichen
Pansenregionen. Trotz identischer Fütterung der Tiere
jeder Art und Haltung am gleichen Standort wiesen
die Bandenmuster individuelle Unterschiede auf,
die bei den Milchkühen noch deutlicher als bei den
Hammeln ausgeprägt waren. Mit Hilfe der Bildanalyse
wurde eine strikte Differenzierung der -Proteobakterien-Populationen
für Hammel und Milchkühe
bestätigt. Am ähnlichsten waren sich die jeweils von
einem Tier wiederholt gewonnenen Proben. Die
ruminale Bakteriengemeinschaft erscheint somit
wirtsspezifisch. Dies könnte zur Erklärung auftretender
individueller Unterschiede bei der Bestimmung
ruminaler Stoffwechselleistungen (z. B. Bakterienproteinsynthese)
beitragen. Bei in vitro-Methoden, wie
zum Beispiel dem Rusitec-Verfahren kann diese Problematik
umgangen werden, da die entsprechenden
Fermenter mit dem Panseninhalt eines Spendertieres
befüllt werden können. Die Adaptation des Inhaltes
von 6 Fermentern an eine einheitliche Mikrobenpopulation
konnte bestätigt werden. Die darauf folgende
Fütterung von jeweils drei Fermentern mit einer
unterschiedlich zusammengesetzten TMR führte zu
Veränderungen der genetischen Profile als Folge von
Verschiebungen der Zusammensetzung der mikrobiellen
Gemeinschaft. Darüber hinaus konnte gezeigt
werden, dass sich die Bandenmuster auch mit der
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