Fermented products of Bacillus velezensis improve growth, intestinal health and immune functions of crucian carp (Carassius auratus) by regulating its intestinal core microbiota

Im Bauch eines jeden Fisches liegt eine geschäftige, unsichtbare Stadt. Dies ist das Darmmikrobiom, eine komplexe Gemeinschaft von Bakterien, die als zweites Immunsystem und als primärer Motor für die Verdauung fungiert. In einem gesunden Tier ist diese Gemeinschaft ein ausgewogenes Ökosystem, in dem hilfreiche Bakterien neben neutralen arbeiten und schädliche Eindringlinge in Schach halten. Wenn jedoch dieses Gleichgewicht gestört wird – durch Stress, schlechte Ernährung oder den übermäßigen Gebrauch von Medikamenten – kann die Stadt in Chaos versinken, was zu Krankheiten und Wachstumsstörungen führt. Seit Jahrzehnten verlassen sich Landwirte auf Antibiotika, um diese Ausbrüche zu verhindern und Nutztiere schnell wachsen zu lassen. Doch der intensive Einsatz dieser Medikamente hat eine gefährliche Nebenwirkung erzeugt: Die Bakterien lernen, gegen sie resistent zu werden, und Spuren der Medikamente finden ihren Weg in die Lebensmittel, die wir essen. Während Regierungen damit beginnen, Antibiotika als routinemäßige Wachstumsförderer zu verbieten, läuft die Suche nach einem natürlichen Ersatz auf Hochtouren, der Tiere gesund halten kann, ohne die damit verbundenen Risiken.

Forscher in China haben ihre Aufmerksamkeit auf eine bestimmte Art von Bakterium namens Bacillus velezensis gerichtet. Dieser Mikroorganismus ist ein natürlicher Überlebenskünstler, der in der Lage ist, zähe, ruhende Sporen zu bilden, die es ihm ermöglichen, harten Bedingungen standzuhalten, und er produziert Substanzen, die andere schädliche Bakterien bekämpfen. Während Wissenschaftler schon lange wissen, dass die Zugabe lebender Bacillus-Bakterien zum Futter helfen kann, legt eine neue Studie nahe, dass die wahre Kraft nicht in den lebenden Bakterien selbst liegt, sondern in der fermentierten Flüssigkeit, die sie produzieren. Durch die Fütterung von Kreuzkarpfen, einem in Asien beliebten Süßwasserfisch, mit einer Diät, die mit der fermentierten Kultur von Bacillus velezensis angereichert ist, entdeckten die Forscher einen Weg, das Wachstum und die Immunität effektiver zu steigern als durch die Verwendung der lebenden Bakterien allein oder sogar herkömmlicher Antibiotika.

Die Studie begann mit einer einfachen Frage: Welche Form dieses nützlichen Mikroorganismus funktioniert am besten? Das Team führte ein Experiment mit Hunderten von jungen Kreuzkarpfen durch und teilte sie in vier Gruppen ein. Eine Gruppe erhielt eine Standarddiät als Kontrollgruppe. Eine zweite Gruppe wurde mit den lebenden Bacillus-Bakterien gefütet. Eine dritte Gruppe erhielt die fermentierte Kultur, die die Bakterien zusammen mit allen während der Fermentation erzeugten Stoffwechselnebenprodukten enthält, wie etwa Enzyme und antimikrobielle Verbindungen. Die letzte Gruppe erhielt eine Diät, die Standardantibiotika enthielt. Über einen Zeitraum von fast zwei Monaten beobachteten die Forscher, wie die Fische wuchsen, wie gut sie Nahrung verdauten und wie ihre Immunsysteme reagierten.

Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Die Fische, die mit der fermentierten Kultur gefütet wurden, wuchsen schneller und verwandelten ihre Nahrung effizienter in Körpermasse als jede andere Gruppe, einschließlich derer, die Antibiotika erhielten. Sie zeigten auch stärkere Immunabwehren und bessere antioxidative Fähigkeiten, was bedeutete, dass ihr Körper besser in der Lage war, Stress und Schäden zu bewältigen. Überraschenderweise zeigte die Gruppe, die nur die lebenden Bakterien erhielt, nicht die gleichen signifikanten Verbesserungen bei Wachstum oder Immunität. Dies deutet darauf hin, dass die Magie der Behandlung nicht darin lag, dass die Bakterien den Darm der Fische besiedelten, sondern in dem Cocktail aus nützlichen Substanzen, die sie während der Fermentation produzierten. Die fermentierte Kultur wirkte wie ein starkes Präbiotikum, das das interne Milieu so umgestaltete, dass es die Gesundheit der Fische begünstigte.

Um zu verstehen, warum dies geschah, blickten die Wissenschaftler in die Därme der Fische. Sie fanden heraus, dass die fermentierte Kultur die Zusammensetzung der Darmbakterien drastisch veränderte. Sie reduzierte die Vielfalt der gesamten Bakteriengemeinschaft, was negativ klingen mag, aber in diesem Fall bedeutete es, dass der Darm fokussierter und effizienter wurde. Die Behandlung steigerte gezielt die Anzahl eines nützlichen Bakteriums namens Cetobacterium, das dafür bekannt ist, Vitamin B12 zu produzieren und zu einem gesunden Darmmilieu beizutragen. Gleichzeitig unterdrückte sie schädliche Bakterien, die oft Krankheiten bei Fischen verursachen. Die Forscher beobachteten auch, dass die Darmwände der Fische, die mit der fermentierten Kultur gefütet wurden, gesünder waren, mit höheren, fingerartigen Ausstülpungen, sogenannten Villi, die Nährstoffe absorbieren, und mehr Schleimzellen, die die Darmwand schützen. Diese physischen Veränderungen erklärten, warum die Fische Nahrung besser verdauen und schneller wachsen konnten.

Die Studie enthüllte auch, wie diese internen Veränderungen mit der allgemeinen Gesundheit der Fische zusammenhingen. Der Anstieg von Cetobacterium war direkt mit besseren Wachstumsraten und einer stärkeren Immunaktivität verbunden. Die fermentierte Kultur fungierte im Wesentlichen als ein Schalter, der die natürlichen Abwehrkräfte und Stoffwechselprozesse der Fische aktivierte, während sie die Pfade ausschaltete, die zu Krankheiten führen. Im Gegensatz zu Antibiotika, die oft eine breite Palette von Bakterien wahllos auslöschen, schien die fermentierte Kultur das Darm-Ökosystem zu einem stabileren und vorteilhafteren Zustand zu führen. Sie verbesserte die Fähigkeit der Fische, Infektionen zu bekämpfen, und reduzierte die Fettansammlung in Leber und Muskeln, was zu einem gesünderen, magereren Fisch führte.

Diese Forschung bietet einen vielversprechenden Weg für eine nachhaltige Aquakultur. Sie zeigt, dass ein fermentiertes Produkt, das aus einem einzelnen Bakterienstamm gewonnen wurde, sowohl die lebenden Bakterien als auch traditionelle Antibiotika bei der Förderung der Tiergesundheit übertreffen kann. Die entscheidende Erkenntnis ist, dass die Nebenprodukte der Fermentation, statt der lebenden Mikroben selbst, die primären Treiber dieser Vorteile sind. Durch die Verwendung dieser fermentierten Kultur könnten Landwirte potenziell Antibiotika durch ein natürliches, multifunktionales Futtermittelzusatzmittel ersetzen, das das Wachstum unterstützt, die Immunität stärkt und das Darmmikrobiom stabilisiert. Dieser Ansatz adressiert nicht nur die dringende Notwendigkeit, den Einsatz von Antibiotika zu reduzieren, sondern bietet auch einen sichereren und effektiveren Weg, Fische zu züchten, um sicherzustellen, dass die Lebensmittel auf unseren Tellern im Einklang mit der natürlichen Biologie des Tieres produziert werden.