DE60220503T2

DE60220503T2 - Autoinducer-verbindungen und ihre verwendung

Info

Publication number: DE60220503T2
Application number: DE60220503T
Authority: DE
Inventors: Jan Jonker
Original assignee: Pathway Intermediates Ltd
Current assignee: Pathway Intermediates Ltd
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: DK1361801T3; JP2008079623A; JP2004525617A; US20040115245A1; ES2288550T3; JP4499355B2; CA2434117A1; ATE363839T1; US7651699B2; CA2434117C; WO2002052949A1; AU2002219348B2; DE60220503D1; EP1361801B1; EP1361801A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Autoinduktorverbindungen, die auch als Quorumerkennende Moleküle ("quorum sensing molecules") bezeichnet werden, und deren Verwendung, insbesondere als Tierfutterzusätze zur Verbesserung der Leistung von Tieren.
Hintergrund der Erfindung
Es wurde beobachtet, dass die Wahrscheinlichkeit besteht, dass Bakterien sowohl in Einzellkulturen als auch in Mischkulturen deutlich von ihrer Fähigkeit profitieren, ihre Populationsdynamik zu koordinieren (Shapiro (1988)). Bei diesem Mechanismus, der als "Quorum-erkennend" bekannt ist, handelt es sich um die Fähigkeit von Bakterien, die Genexpression mit der Populationsdichte zu verknüpfen. Signale, die durch den Organismus erzeugt werden, werden in ihrer Umwelt dargestellt, und bei Vorliegen von kritischen Quorum-Signalen wird ein Response-Regulator aktiviert. Das ermöglicht, dass einzelne Zellen mit anderen Zellen derselben oder einer anderen Spezies Wechselwirken. Auf diese Weise können die Bakterien ihre Produktion von Abwehrchemikalien, Differenzierung, Reproduktion und Migration koordinieren.
Bisher ist die bei weitem am häufigsten untersuchte Anwendung von Quorumerkennenden Signalverbindungen die Herstellung von Diagnostika und die In-vitro-Stimulation von sonst nur kurzzeitig verfügbaren Antibiotika-Verbindungen. Es ist nun anerkannt, dass viele Bakterien-Spezies diesen Signalübertragungsprozess nutzen, der durch eine geringe Anzahl von einfachen Molekülen funktioniert, die als Autoinduktoren für Virulenz und andere Eigenschaften dienen. Das Molekül, das als erstes 1981 als Induktor von Biolumineszenz in Vibrio fisheri identifiziert wurde, war N-(3-Oxohexanoyl)homoserinlacton (OHHL) (Eberhard et al. (1981)).
In Vibrio-Spezies beruht die OHHL-Produktion auf Dichte-abhängiger -lux-Gen-Transkription, die durch ein Protein, LuxR, aktiviert wird. Das Produkt Lux1 bindet mit LuxR und OHHL, um aktiviert zu werden. Dabei handelt es sich um den allgemeinen Modellprozess für die Koordinierung der Expression verschiedener Phänotypen. In der Folge wurde festgestellt, dass OHHL Teil einer Gruppe von Verbindungen ist, der Acylhomoserinlactone (AHL), wobei viele davon (sowohl natürliche als auch synthetische) eine Signalgebungs-Fähigkeit aufweisen. Andere Moleküle, die als Quorumerkennende Signale oder Autoinduktoren bekannt sind, umfassen verschiedene Peptide, wie z.B. das "Kompentenz-signalisierende Peptid" in Bacillus subtilis und Streptococcus pneumoniae.
Es wurde ebenfalls gezeigt, dass von den AHL N-(3-Hydroxybutanoyl)homoserinlacton; N-Hexanoylhomoserinlacton; N-Butanoylhomoserinlacton; N-(3-Oxooctanyl)homoserinlacton; N-Octanoylhomoserinlacton; N-(3-Oxodecanoyl)homoserinlacton; N-Octanoylhomoserinlacton; 7,8-cis-N-(3-Hydroxytetradecanoyl)homoserinlacton und andere Analoga auch aktiv sind. Es ist bekannt, dass weitere Quorumerkennende Signale, wie z.B. 3-Hydroxypalmitinsäuremethylester, von bestimmten Organismen eingesetzt werden.
Es scheint, als würden die AHL nur in Gram-negativen Bakterien eingesetzt werden, während Gram-positive Bakterien anscheinend Thiolactonpeptid-Signalgebungsmoleküle und andere Oligopeptid-Fragmente für die Zell/Zell-Information nutzen.
Die Manipulation von Pansen- und Darmmikrobiologie erfolgte bisher unter Einsatz von Antibiotika, wie z.B. Virginiamycin. In der Vergangenheit wurden verschiedene Arten von natürlichen und künstlichen Verbindungen eingesetzt, wie z.B. Sulfonamide, Tetrazykline und Penicillin. Deren Hauptfunktion bestand darin, die Pansenmikroben-Population so zu modifizieren, dass die unerwünschten Bakterien reduziert und die nützlichen Bakterien gefördert werden.
Es besteht jedoch immer größere Besorgnis in Bezug auf die Langzeitfolgen des Einsatzes dieser Verbindungen in sub-therapeutischen Konzentrationen, wobei befürchtet wird, dass die Resistenz in Bezug auf diese Arzneimittel weitverbreitet wird.
Die komplexen Prozesse im Pansen-Reticulum zur Umwandlung von Cellulose, Hemicellulose und Ligninen in verfügbare Energie, während dem Wirttier gleichzeitig eine kontinuierliche Proteinquelle bereitgestellt wird, erfolgen durch eine Gemeinschaft von Bakterien-Spezies. In dieser Gemeinschaft herrscht starke Konkurrenz. Pansen-Systeme, die wenig Methan und gute Mengen an Propionaten produzieren, stellen für das Tier bessere Energielieferanten dar. Die Optimierung des Pansen in dieser Hinsicht war ein lange bestehendes Ziel bei der Intervention unter Einsatz von Arzneimitteln und Nährstoffen. Das Hauptziel besteht demnach darin, die Proteinproduktion durch Mikroben und den Abbau von Verbindungen des Cellulose-/Lignin-Typs zu maximieren und gleichzeitig die negativen Aspekte unerwünschten Mikrobenwachstums zu minimieren. Die Organismen, die Protein verbrauchen oder abbauen und die (energieverbrauchende) Methanproduktion steigern, sind in ihrer Beziehung zu dem Wirt nicht mutualistisch und entziehen dem Tier verfügbare Stärke, weshalb man sie als für die optimale Pansen-Fermentation schädlich betrachtet.
Die Schwierigkeit bei der Verwendung von Futterzusätzen oder anderen bioaktiven Behandlungen besteht in der Spezifizität, da viele Substanzen zahlreiche Wirkungen auf die Mikrobengemeinschaft haben. Die Reduzierung von Proteolyse- und Desaminierungsaktivität ist teilweise für die gesteigerte Leistung eines Tiers verantwortlich. Die Steuerung der Mikrobenpopulation kann die Produktion von flüchtigen Fettsäuren positiv beeinflussen und die Methanproduktion senken. Die kombinierte Manipulation dieser Parameter führt zu einer verbesserten Leistung von Tieren, teilweise in beachtlichem Ausmaß.
WO97/27851 (The Johns-Hopkins University) offenbart, dass das Wachstum von Mycobakterien durch die Verabreichung von Homoserin oder einem Homoserinlacton gehemmt werden kann. Die Anwendung schlägt vor, dass diese Verbindungen zur Diagnose und Behandlung von M.-tuberculosis-Infektionen bei Menschen eingesetzt werden.
US-Patent-Nr. 5.591.872 (University of Iowa) offenbart, dass N-(3-Oxododecanoyl)homoserinlacton ein Autoinduktor ist, der die Genexpression in Pseudomonas ae ruginosa reguliert, und dass Analoga oder Hemmer dieses Autoinduktors zur Behandlung oder Prävention einer Infektion durch diesen Mikroorganismus eingesetzt werden können.
WO01/74801 (Universtiy of Nottingham) offenbart eine Familie von N-Acylhomoserinlactonen und deren Verwendung als Immunsuppressoren.
Zusammenfassung der Erfindung
Im weitesten Sinn betrifft die vorliegende Erfindung die Synthese und den Einsatz von Quorum-erkennenden Molekülen oder Autoinduktoren in der Tierernährung, insbesondere in Futter für Wiederkäuer und monogastrische Tiere. Durch kürzliche Veränderungen in der Gesetzgebung wurde die Verwendung der meisten Antibiotika in vielen westlichen Staaten illegal, und es werden neue Lösungen gesucht, um die Fermentation unter Einsatz von natürlicheren antimikrobiellen Mitteln zu verbessern. Viele dieser natürlichen Produkte weisen jedoch unzuverlässige Wirksamkeitsbilanzen auf, und es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sie selbst durch die Kontrollbehörden geprüft werden. Deshalb ist ein gänzlich neuer Ansatz zur Optimierung der Fermentation wünschenswert. Die Verwendung von Autoinduktorverbindungen oder Quorum-erkennenden Verbindungen in Tierfutter stellt, wie in der vorliegenden Erfindung offenbart, eine neue Möglichkeit dar, die Dynamik der Pansen-Flora unter Einsatz der Verbindungen, die die natürliche Mikrobenpopulation selbst produziert, zu steuern.
In der vorliegenden Erfindung werden die Bezeichnungen "Quorum-erkennendes Molekül" und "Autoinduktorverbindung" synonym verwendet. Beispiele für diese Verbindungen sind untenstehend angeführt.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Tierfutterzusatz bereit, der eine oder mehrere Autoinduktorverbindungen umfasst. Gegebenenfalls wird die Autoinduktorverbindung mit einem inerten Träger gemischt, um sie vor dem Mischen mit den Tierfutterinhaltsstoffen zu verdicken, wird als Lösung zur Verabreichung als Arzneitrank oder zum Aufsprühen auf Tierfutter bereitgestellt oder in Tablettenform, wiederum mit einem inerten Träger, formuliert. Beispiele für inerte Träger umfassen Siliciumdioxidtalk und Wasser.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Tierfutter bereit, das eine Tierfutterkomponente und eine oder mehrere Autoinduktorverbindungen umfasst. Beispiele für Tierfutterkomponenten umfassen Proteine, Zucker, Fette und Fasern einzeln oder in Kombination. Typischerweise stammen Tierfutterkomponenten von Getreide und anderem Pflanzenmaterial.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein nicht-therapeutisches Verfahren zur Verbesserung der Tierleistung bereit, das die Verabreichung einer Autoinduktorverbindung an das Tier umfasst.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Autoinduktorverbindung zur Verabreichung an ein Tier zur Verbesserung der Leistung des Tiers bereit.
Beispiele für eine Autoinduktorverbindung oder Autoinduktorverbindungen umfassen Acylhomoserinlactone, Acylhomocysteinlactone, Acylthiolactone, Signalpeptide und Signalfuranone und -chinoline, wie z.B. 2-Heptyl-3-hydroxy-4-chinolin. Vorzugsweise handelt es sich bei den Acyllactonen um C_1-20-Acyllactone.
Beispiele für bevorzugte Acylhomoserinlactone umfassen Verbindungen, wie z.B. N-Oxobutanoylhomoserinlacton, N-Oxopentanoylhomoserinlacton, N-Oxohexanoylhomoserinlacton, N-Oxoheptanoylhomoserinlacton, N-Oxooctanoylhomoserinlacton, N-Oxononanoylhomoserinlacton, N-Oxodecanoylhomoserinlacton, N-Butanoylhomoserinlacton, N-Pentanoylhomoserinlacton, N-Hexanoylhomoserinlacton, N-Heptanoylhomoserinlacton, N-Octanoylhomoserinlacton, N-Nonanoylhomoserinlacton, N-decanoylhomoserinlacton und 7,8-cis-N-(3-Hydroxytetradecanoyl)homoserinlacton. N-Oxoacylhomoserinlactone sind vorzugsweise N-(3-Oxoacyl)homoserinlactone. Die Synthese von weiteren Beispielen von Acylhomoserinlactonen ist in WO01/74801 beschrieben.
Beispiele für bevorzugte Acylhomocysteinlactone umfassen Verbindungen, wie z.B. N-Oxobutanoylhomocysteinlacton, N-Oxopentanoylhomocysteinlacton, N-Oxohexanoylhomocysteinlacton, N-Oxoheptanoylhomocysteinlacton N-Oxooctanoylhomocysteinlacton, N-Oxononanoylhomocysteinlacton, N-Oxodecanoylhomocysteinlacton, N-Butanoylhomocysteinlacton, N-Pentanoylhomocysteinlacton, N-Hexanoylhomocysteinlacton, N-Heptanoylhomocysteinlacton, N-Octanoylhomocysteinlacton, N-Nonanoylhomocysteinlacton und N-Decanoylhomocysteinlacton.
Beispiele für bevorzugte Acylthiolactone umfassen Verbindungen, wie z.B. N-Oxobutanoylthiolacton, N-Oxopentanoylthiolacton, N-Oxohexanoylthiolacton, N-Oxoheptanoylthiolacton, N-Oxooctanoylthiolacton, N-Oxononanoylthiolacton, N-Oxodecanoylthiolacton, N-Butanoylthiolacton, N-Pentanoylthiolacton, N-Hexanoylthiolacton, N-Heptanoylthiolacton, N-Octanoylthiolacton, N-Nonanoylthiolacton und N-Decanoylthiolacton.
In anderen Ausführungsformen werden die Autoinduktorverbindungen durch eine der folgenden Formeln dargestellt:
worin X und Y unabhängig voneinander aus O, S oder NH ausgewählt sind und Z eine subsituierte oder unsubstituierte C₁- bis C₂₀-Acylkette ist. Die Acylkette kann verzweigt oder unverzweigt, ungesättigt, teilweise gesättigt oder gesättigt sein. Beispiele für Acylkettensubstituenten umfassen Keto-, Hydroxy-, Alkenyl- oder Phenylsubstituenten. Die Autoinduktorverbindung kann teilweise oder vollständig halogeniert sein.
In Ausführungsformen, in denen die Autoinduktorverbindung chiral ist, kann diese als einzelnes Enantiomer oder ein beliebiges Gemisch optischer Isomere vorhanden sein.
Zusätzlich zu der Autoinduktorverbindung kann der Tierfutterzusatz oder das Tierfutter andere Inhaltsstoffe enthalten, wie z.B. Antibiotika, wie z.B. Tylsin, Tetrazyklin, Gentamycin, Bacitracinmethylendisalicylat und Valnemulin, oder Kokzidiostatika, wie z.B. Salinomycin.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Bezeichnung "Verbesserung der Leistung des Tiers" die Verbesserung der Wachstumsrate des Tiers, die Verbesserung des Gewichts des Tiers in einem bestimmten Alter, die Verbesserung der Futterverwertungsgeschwindigkeit, die Verbesserung der Ausbeute oder Qualität eines Produkts, das vom Tier produziert wird oder von diesem stammt (z.B. Fleisch (z.B. von Vieh, Geflügel oder Fisch), Milch von Milchvieh oder Eier von Geflügel), wobei diese Faktoren in Bezug auf Kontrolltiere bestimmt werden, die nicht mit der Autoinduktorverbindung behandelt werden. Diese Vergleiche können leicht von Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung angestellt werden. So kann die Futterverwertungsgeschwindigkeit beispielsweise basierend auf dem verbrauchten Futter/Gesamtgewicht der Tiere in einer Probe bestimmt werden.
Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, sind die Anmelder der Meinung, dass die Aufnahme von Autoinduktorverbindungen in Tiernahrung eine vorteilhafte Wirkung auf die Bakterienpopulationen im Verdauungstrakt von Tieren hat. Diese Wirkung kann in der Regulierung der Genexpression in Tierdarmbakterien in vivo, in der Förderung der Tensidproduktion durch die Darmflora, da Tenside das Emulgieren des Fett- oder Lipidgehalts des Futters unterstützen können, wodurch dieser für das Tier leichter verfügbar wird, in der Förderung der Virulenz von bestimmten Pansenflüssigkeitsbakterien oder in der Produktion von Antibiotika durch monogastrische Darmbakterien bestehen.
Die Autoinduktorverbindungen können Tieren, wie z.B. Vögeln, Nutzvieh, Seetieren oder Haus- oder Begleittieren, verabreicht werden. Beispiele für diese Tiere umfassen Geflügel, Rinder, Schweine, Schafe, Kaninchen, Pferde, Hunde und Katzen und Fische, z.B. im Bereich der Fischereiwirtschaft.
Vorzugsweise wird der Autoinduktor einem Tier direkt oder indirekt in einer Dosis verabreicht, die 1 bis 100.000 Nanomol pro Tonne Futter, noch bevorzugter 100 bis 10.000 Nanomol pro Tonne Futter und besonders bevorzugt etwa 1.000 Nanomol pro Tonne Futter, entspricht.
Die Autoinduktorverbindung kann dem Tier über viele verschiedene Wege verabreicht werden. Als Tierfutterzusatz kann sie als trockenes Pulver (z.B. zum Mischen mit Tierfuttern), eine Flüssigkeit (z.B. zum Aufsprühen auf Tierfutter oder in Tiertrinkwasser) oder zur direkten Anwendung in Tierfuttern formuliert sein. Alternativ dazu kann die Autoinduktorverbindung mit einem Tierfutter vorgemischt oder dem Tier direkt als Ergänzungsmittel verabreicht werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Zusammensetzung, die die Autoinduktorverbindung umfasst, in Form einer Kapsel oder Tablette, als Arzneitrank oder in Form eines Bolus für die Aufnahme durch ein Tier formuliert sein. In diesen Ausführungsformen kann die Autoinduktorverbindung formuliert sein, indem diese mit einem inerten Träger, z.B. einem Lösungsmittel, wie z.B. Wasser, oder einem festen Träger, wie z.B. Siliciumdioxidtalk, gemischt ist, um die Dosierung bei der Anwendung zu vereinfachen.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters bereit, wobei das Verfahren das Mischen einer oder mehrerer Tierfutterkomponenten mit einer oder mehreren Autoinduktorverbindungen umfasst. Das Verfahren kann zusätzliche Schritte zur Verarbeitung des Futters, z.B. Pelletisierung, umfassen.
In manchen Ausführungsformen können die Autoinduktorverbindungen durch- synthetische chemische Verfahren hergestellt werden. Alternativ dazu können die Verbindungen aus Extrakten oder Konzentraten von Pflanzen-, Algen-, Pilz- oder Bakteri enmaterial gewonnen werden. Als weitere Alternative können die Autoinduktorverbindungen von genetisch veränderten Organismen abstammen, die die Autoinduktorverbindungen überexprimieren, entweder natürlich oder da sie transformiert wurden. Beispiele für transformierte Organismen umfassen Bakterien oder Pflanzenzellen, die mit Nucleinsäuren, die für Autoinduktorverbindungen kodieren, wie z.B. Acylhomoserin-, Homocystein- oder Thiolactonlacton-Synthase-Gen oder -Gencluster, oder mit Nucleinsäuren, die für ein Signalpeptid kodieren, transformiert wurden. Die transformierten Wirtszellen können dann induziert werden, um die Autoinduktorverbindung zu exprimieren, die dann gegebenenfalls aus der Zellkultur gereinigt und wie oben beschrieben formuliert werden kann. Alternativ dazu kann ein Tierfutter oder ein Tierfutterzusatz direkt aus den Bakterien- oder Pflanzenzellen hergestellt werden, beispielsweise indem ein Tierfutter aus einer Pflanze hergestellt wird, die genetisch verändert wurde, um eine oder mehrere Autoinduktorverbindungen zu überexprimieren.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Acylhomoserinlactonverbindungen bereit, wobei das Verfahren das Rückflusserhitzen von Aminobutyrolacton mit einer Acetatverbindung zur Herstellung von Acylhomoserinlacton umfasst. In diesem Verfahren wird vorzugsweise Toluol, Xylol oder Ethylbenzol, und noch bevorzugter Toluol, als Lösungsmittel eingesetzt. Bevorzugte Reaktionsbedingungen bestehen im Rückflusserhitzen des Reaktionsgemischs unter atmosphärischem Druck.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Acetatverbindung um Ethylbutanoat, Ethylpentanoat, Ethylhexanoat, Ethylheptanoat, Ethyloctanoat, Ethylnonanoat, Ethyldecanoat, Ethyl-3-oxobutanoat, Ethyl-3-oxopentanoat, Ethyl-3-oxohexanoat, Ethyl-3-oxoheptanoat, Ethyl-3-oxooctanoat, Ethyl-3-oxononanoat oder Ethyl-3-oxodecanoat.
Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt der Reinigung des durch die Reaktion hergestellten Acylhomoserinlactons umfassen. In einer Ausführungsform erfolgt dies durch Verdampfen des Produkts, erneutes Lösen in 5 % Methanol in Dichlormethan und Reinigung mittels Säulenchromatographie.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun zur Veranschaulichung, und nicht als Einschränkung, detaillierter beschrieben.
Detaillierte Beschreibung
Beispiel 1: Wirkung von Futterlactonen auf die Verdauung von Grassilage durch Pansenflüssigkeitskulturen von gesunden, gefistelten, mit Gras gefütterten Kühen
Autoinduktorverbindungen, wie z.B. Acylhomoserinlactone, können signifikante Wirkungen auf Bakterienkulturen haben. Sie können beispielsweise eingesetzt werden, um die Expression von Antibiotika und extrazellulären Enzymen zu induzieren. Hexanoylhomoserinlacton (OHHL) ist das Signalmolekül für die Antibiotikaproduktion in Chromobacterium violaceum; Butanoylhomoserinlacton löst verschiedene Phänotypen in Pseudomonas aeruginosa aus, wie z.B. die Produktion von verschiedenen Enzymen und Lectinen. Es ist bekannt, dass OHHL verschiedenen Wirkungen auf verschiedene Spezies hat. In Erwinia stewartii induziert es beispielsweise die Produktion von Exopolysacchariden, während es in Vibrio-Spezies Biolumineszenz fördert. In einer komplexen Mischkultur, die viele Spezies, wie z.B. Ruminobacter-Spezies, Prevotella-Spezies, Ruminococcus-Spezies, umfasst, ist es demnach schwierig, die spezifischen Phänotypen vorherzusagen, die durch das Zuführen von nur einer Autoinduktorverbindung induziert werden. Die Gesamtwirkung auf die Pansenmischkultur-Fermentation kann jedoch anhand der Effizienz der Futterfermentation gemessen werden. In dem folgenden Beispiel zeigt ein In-vitro-Modell von Tierpanseneffizienz die Nutzwirkung auf die Verdauung von Futter unter Einsatz von frischer Pansenflüssigkeit. Eine Kontrollprobe, die mit Wasser behandelt wurde, und vier Testproben, die mit OHHL-Konzentrationen im Nanomol-Bereich behandelt wurden, werden untersucht.
Pansenflüssigkeit wurde von einer gesunden, gefistelten, mit Gras gefütterten Kuh gewonnen und unmittelbar in 75-ml-Flaschen abgefüllt. Diese Falschen wurden bei 37 °C gelagert. In jeder dieser Kulturen wurde etwa 1 g zuvor abgewogene und ge trocknete Grassilage in Säckchen aus Nylongaze suspendiert. Signal-AHL [OHHL] wurde zu diesem Zeitpunkt in Konzentrationen zugeführt, die in der Pansenflüssigkeit Endkonzentrationen von 0, 200, 500 und 1000 Nanomol ergaben. Diese wurden dann 10 h lang inkubiert. Die Futterproben wurden dann entfernt, erneut getrocknet und erneut gewogen. Jede Behandlung wurde dreifach durchgeführt.
Die Ergebnisse der Experimente zeigten, dass eine Steigerung der vorhandenen OHHL-Menge den mittleren prozentuellen Gewichtverlust bei jeder Behandlung steigerte, was darauf hindeutet, dass das Vorhandensein von Autoinduktorverbindungen zu einer verbesserten Effizienz bei der Verdauung von Tierfutter führt.
Bei Zusatz zum Futter sollte das Maß, das zugeführt wird, höher sein als die oben angeführten Mengen, um Verluste während des Futterextrusionsprozesses wettzumachen. Aus diesem Grund ist eine Menge von 5–5000 Nanomol gewöhnlicherweise ausreichend.
Beispiel 2: Synthese einer Autoinduktorverbindung
Sehr wenige AHL-Verbindungen sind im Handel erhältlich, und Syntheseprotokolle in der Literatur umfassen viele Schritte und liefern geringe Ausbeuten. Es war demnach wichtig, dass ein kostengünstiger Syntheseweg perfektioniert wurde, der als Modellweg für alle AHL-Verbindungen herangezogen werden kann. Laut NMR reines OHHL wurde wie folgt hergestellt.
Zu einem gerührten Gemisch aus α-Amino-γ-butyrolacton (1,0 Äqu.) in Toluol (~ 5 ml/mmol) wurde Triethylamin (1,0 Äqu.) zugetropft. Das Gemisch wurde dann 10 min lang gerührt. Ethylbutyrylacetat (1,0 Äqu.) wurde zugetropft, und das Gemisch wurde dann 2 h lang rückflusserhitzt. Das Gemisch wurde dann abkühlen gelassen und danach filtriert und verdampft. Eine Säulenchromatographie mit 5 % Methanol in Dichlormethan liefert die Verbindung in einer Gesamtausbeute von > 30 %.
NMR-Analyse bestätigte das Vorhandensein von OHHL:
Sondenkopf 5 mm H¹; AQ 1,9923444 s; TE 300,0 K; 1D-NMR-Diagrammparameter: cx 40,0 cm; F1P 10,5 ppm; F2P – 0,500 ppm; 110,03576 Hz/cm.
NMR-δ-Werte für OHHL:
7,609 ppm; 4,525 ppm; 4,412 ppm; 4,20 ppm; 3,402 ppm; 2,677 ppm; 2,45 ppm; 2,16 ppm; 1,56 ppm; 0,844 ppm.
Es ist bekannt, dass AHL im Pansen vorhanden sind (Erickson et al. (2000)). Eine Umkehrphasendünnschichtchromatographie von Pansenflüssigkeit zeigte, dass "mehrfache" Signale vorhanden waren.
Es ist demnach klar, dass viele Bakterienspezies bereits aus Quorum-erkennenden Mechanismen einen Konkurrenz-Vorteil beziehen.
Wie beschrieben können synthetische Signalverbindungen in den Pansen in kleinen Dosierungen über das Tierfutter eingeführt werden, um die Panseneffizienz und somit die Leistung des Tiers zu verbessern. Es ist bekannt, dass zahlreiche Lacton-Signale in Spezies, wie z.B. Pseudomonas-Spezies, die Virulenz regulieren. Chinolone, wie z.B. 2-Heptyl-3-hydroxy-4-chinolin, sind auch aktive Signalmoleküle und können auch zur Verbesserung von Tierernährung und Tiergesundheit eingesetzt werden.
Kombinationen von AHL-Verbindungen können eingesetzt werden, um Pansenvorgänge weiter zu beeinflussen, wobei jedoch die genaue Formulierung im Futter notwendigerweise von der Spezies und dem jeweiligen Futter abhängt. Signalbeobachten stellt eine weitere Option dar, wobei ein optimierter Kuhpansen in Bezug auf Signale analysiert wird, die dann künstlich reproduziert und dann eingeführt werden. Auf ähnliche Weise können in monogastrischen Tieren Quorum-erkennende Signale eingesetzt werden, um die Produktion von Antibiotika durch die nützliche Darmflora zu stimulieren. Zusätzlich dazu können unter Einsatz dieses Verfahrens weitere nützliche bakterielle Produkte, wie z.B. Enzyme und Tenside, eingeführt werden.
Inaktive Analoga von Signalmolekülen können eingesetzt werden, um den Signalprozess durch Konkurrenz zu beeinflussen ("Signalstörung"). Bei diesem Szenario kann der Transkription, beispielsweise von Virulenzgenen schädlicher Darmbakterien, vorgebeugt werden, und pathogene Schäden können gemildert werden. Die folgende Verbesserung der Tiergesundheit trägt dann zu einer Verbesserung der Leistung des Tiers insgesamt bei. Es kann möglich sein, Signalmoleküle aus Kulturen in In-vitro-Fermentation zu ernten, und Signalpeptide (typischerweise Quorum-erkennende Signale für Gram-positive Bakterien) könnten durch genetische Veränderung hergestellt werden, um beispielsweise die Überexpression von Peptiden, wie z.B. Oligopeptiden, die durch Enterococcus faecilis genutzt werden, zu ermöglichen.
Beispiel 3: Wirkung von Futterlactonen auf Wachstumsleistung und Sterblichkeit von in Bodenhaltung aufgezogenen Masthühnern
Materialien und Verfahren
Durch dieses Experiment wurde die Wirkung von N-(3-Oxohexanoyl)-L-homoserinlacton (OHHL) (CAS Nr.: 143537626, Summenformel: C₁₀H₁₅NO₄, Molekulargewicht: 213) auf die Wachstumsleistung und die Sterblichkeit von Masthühnern untersucht.
Eine Stammlösung aus 1 mM OHHL (0,213 g/l) wurde wie folgt hergestellt. Etwa 50 % des erforderlichen Volumens an destilliertem Wasser wurden auf etwa 30–40 °C erwärmt und eingesetzt, um die erforderliche Menge an OHHL-Pulver zu lösen. Das Volumen der Lösung wurde unter Einsatz von bei Raumtemperatur gelagertem, destilliertem Wasser aufgefüllt. OHHL-Lösung (0,213 g/l) wurde auf behandeltes zermahlenes Futter in einer Menge von 3 kg pro Tonne angewandt. Kontrollfutter wurde mit destilliertem Wasser in einer Menge von 3 kg pro Tonne behandelt. Die OHHL-Lösung wurde weniger als 2 Tage lang gelagert, bevor sie auf das Futter angewandt wurde.
Das Antibiotikum BMD^®110 wurde als positive Kontrolle in dieser Studie eingesetzt. Der Wirkstoff ist Bacitracinmethylendisalicylat. Das Produkt enthält 110 g Bacitraci naktivität pro kg und ist zur Prävention von nekrotischer Enteritis bei Masthühnern zugelassen, wenn es in einer Dosierung von 55 ppm in Futter (500 g BMD^®110/Tonne Futter) verabreicht wird.
Coxistac^®-6%-Vormischung wurde in allen Studienernährungen als lonophor als Hilfe zur Prävention von Kokzidiose eingesetzt. Das Produkt enthielt 60 g Salinomycin pro kg und wurde in einer Dosierung von 60 ppm in Futter (1 kg Coxistac^®-6%-Vormischung pro Tonne Futter) verabreicht.
Das Experiment dauerte 35 Tage, wobei der Tag, an dem die Küken in dem Stall platziert wurden, als Tag Null bezeichnet wird. Insgesamt wurden 1.200 männliche, 1 Tag alte Masthühner (Cobb × Cobb) an Tag 0 der Behandlung zugewiesen. Die Vögel wurden am Brutplatz gegen die Mareksche Krankheit geimpft. 24 Verschläge, jeweils mit 45 Quadratfuß Bodenfläche, wurden den Behandlungsgruppen zugewiesen. Jeder Verschlag hatte einen Betonboden und eine 12 Zoll hohe Betonbarriere an der Vorder- und an der Rückseite. Benachbarte Verschläge wurden durch eine feste 12 Zoll hohe Kunststoffbarriere auf Höhe der Vögel voneinander getrennt. Auf allen Barrieren befand sich ein geschweißter Drahtzaun mit quadratischen 1-Zoll-Öffnungen. Jeder Verschlag wurde mit einer Zahl bezeichnet und enthielt am Tag 0 50 Vögel. Jeder Verschlag enthielt vier Trinkvorrichtungen mit Saugern, die nach Belieben sauberes Trinkwasser bereitstellten. Trockenfutter wurde nach Belieben in Futterzufuhrröhren (1 pro Verschlag) mit 20 kg Fassungsvermögen bereitgestellt.
Der Stall wurde durch fünf Erdgasheizvorrichtungen beheizt, die gleichmäßig beabstandet und so angeordnet waren, um die an der Nordwand des Gebäudes eindringende Luft zu erwärmen. Die Luft wurde durch Ventilatoren an der südseitigen Wand des Gebäudes nach draußen abgegeben. Das Beleuchtungsprogramm, die Stalltemperatur und andere Managementpraktiken waren für die kommerzielle Produktion von Masthühnern in Nordamerika typisch. Sterbende Vögel, die nicht in der Lage waren, Futter oder Wasser zu erreichen, wurden aussortiert und unter Einsatz von Kohlendioxidgas euthanasiert.
Körpergewicht, Verschlagnummer und Todestag wurden für jeden Vogel, der aussortiert oder tot gefunden wurde, aufgezeichnet. Die toten Vögel wurden einem Pathologen zur Bestimmung der Todesursache vorgelegt.
Eine zufällige vollständige Blockanordnung wurde eingesetzt, um die Hauptwirkung und die interaktiven Wirkungen von OHHL (0 bzw. 0,639 g/t) und eines Futterantibiotikums (0 bzw. 55 ppm BMD^®110) in einer 2 × 2 Kombinationsanordnung zu untersuchen. Die Futterbehandlung erfolgte folgendermaßen:

Behandlungscode OHHL, g/t BMD^®110, g/t

A 0 0

B 0,639 0

C 0 500

D 0,639 500

* Jedes Futter enthielt 60 ppm Salinomycin (Coxistac®).
Pro Block gab es 4 Verschläge und 6 Wiederholungsblocks, insgesamt also 24 Verschläge.
Das Futterprogramm in der Studie setzte an den Tagen 0 bis 20 ein Starterfutter ein und an den Tagen 21 bis 35 ein Wachstumsfutter. Die Nahrungsformulierung war für handelsübliche Futter in Nordamerika typisch.
Ein Starterfutter wurde unter Einsatz eines Grundgemischs eines Starterfutters mit 0 oder 55 ppm BMD hergestellt, pelletisiert und zerbröckelt. In Säcken abgepacktes Starterfutter wurden entweder mit destilliertem Wasser (0 g OHHL pro l) oder OHHL-Lösung (0,213 g OHHL pro l) unter Einsatz eines Horizontaldoppelbandmischers mit einer Kapazität von 100 kg behandelt. Destilliertes Wasser oder OHHL-Lösung (0,213 g pro l) wurden auf das zerbröckelte Futter in einer Menge von 3 kg pro Tonne Futter angewandt. Wachstumsfutter wurde wie für das Starterfutter beschrieben hergestellt.
Futterprobenentnahme und -test: mindestens 10 repräsentative Proben wurden jeder Charge zerbröckeltem Basisstarter- und Wachstumsfutter entnommen. Die 10 Proben wurden gemischt und in zwei Proben geteilt, jeweils eine für den Nährstofftest und eine zur Aufbewahrung. Eine repräsentative Mischprobe jedes Kontrollfutters und jedes mit OHHL behandelten Futters wurde entnommen. Doppelte Proben (zur Analyse und zur Aufbewahrung) wurden gefroren bei –20 °C für den retrospektiven OHHL-Test gelagert. Eine Probe jedes zerbröckelten Basisfutters wurde in Bezug auf trockenen Anteil, rohes Protein, Calcium, Phosphor und Mangan untersucht.
Die gesammelten Daten bestanden aus:

1. Körpergewicht an den Tagen 0, 21 und 35.
2. Menge des verbrauchten Futters (Starterfutter und Wachstumsfutter).
3. Körpergewicht zum Todeszeitpunkt bei Vögeln, die aussortiert wurden oder starben.
4. Die Futterverwertungsgeschwindigkeit wurde auf Basis der Verschläge berechnet als verbrauchtes Futter/[Gesamtgewicht der lebenden Vögel + Gesamtgewicht der toten und aussortierten Vögel + Gesamtgewicht der getöteten Vögel].
5. Das mittlere Körpergewicht wurde für jeden Verschlag als Gesamtgewicht der lebenden Vögel zum Zeitpunkt des Wiegens/die Anzahl der lebenden Vögel zum Zeitpunkt des Wiegens berechnet.
6. Die tägliche Nahrungsaufnahme pro Vogel wurde für jeden Verschlag für die Starter- und Wachstumsphasen als Gesamtfutterverbrauch dividiert durch die Anzahl der lebenden Vögel und die Tage in dem jeweiligen Zeitraum berechnet.
7. Todesursachen wurden für alle Vögel aufgezeichnet, die starben oder aussortiert wurden.
8. Vögel wurden in der Schar zumindest einmal täglich beobachtet und die Beobachtungen aufgezeichnet.
9. Todesursache.

Statistische Analyse
Der Verschlag diente als experimentelle Einheit für die statistische Analyse. Sterblichkeitsdaten wurden unter Einsatz einer Arcussinus-Umwandlung (Steel und Torrie (1980)) vor der Varianzanalyse umgewandelt. Alle Daten wurden mittels Varianzanalyse unter Einsatz des folgenden Modells analysiert:

Quelle Freiheitsgrade

OHHL 1

Antibiotikum 1

OHHL × Antibiotikum 1

Block 5

Restfehler 15

Insgesamt 23
Mittelwerte wurden unter Einsatz eines geeigneten Mehrfachbereich-Tests (Stelle und Torrie, Principles and procedures of statistics, a biometrical approach, McGraw Hill Book Co., NY (1980)) verglichen.
Ergebnisse und Diskussion
Die Verabreichung von OHHL im Futter verbesserte das Gewicht an Tag 21 von Masthühnern signifikant (P = 0,024) (Tabelle 1). Es gab keine signifikante Wirkung von BMD im Futter auf das Körpergewicht.
Die Verabreichung von OHHL verbesserte die Futtereffizient von Masthühnern an Tag 21 (P = 0,012) und insgesamt für den Zeitraum der Tage 0–35 (P = 0,055). BMD im Futter verbesserte die Futtereffizienz für den Zeitraum der Tage 21–35 (P < 0,001) und die gesamte Wachstumsphase (P = 0,014) ebenfalls.
Es bestand eine signifikante Wechselwirkung OHHL × BMD in Bezug auf Futtereffizienz in der Starterphase. Dies ist jedoch auf die mangelhafte Futtereffizienz bei Vögeln zurückzuführen, die in der Starterphase nur BMD erhielten (Futtereffizienz = 1,422). Die Futtereffizienzreaktion auf OHHL in Kombination mit BMD war etwas größer als die Reaktion auf OHHL allein.
Morbidität und Mortalität
In der vorliegenden Studie wurde in dem Versuch, eine wesentliche Erkrankungsherausforderung zu schaffen, altes Bodenstreu eingesetzt. Die Gesamtmortalität war verglichen mit im Handel üblichen Normen von 4 bis 5 % jedoch sehr gering. Bei fehlendem BMD senkte OHHL die Mortalität von 2,0 % auf 1,7 %. In Gegenwart von BMD senkte OHHL die Mortalität von 3,3 % auf 2,7 % (Tabelle 2). Diese numerischen Veränderungen bei der Mortalität sind statistisch nicht signifikant, stellen aber einen ersten Hinweis darauf dar, dass die kontinuierliche Verabreichung von OHHL keine nachteilige Wirkung auf das Überleben der Vögel hat.
Die Endgewichte und die Futtereffizienzdaten deuten auch auf eine herausragende Wachstumsleistung und geringe Scharmorbidität hin.
Alle toten Vögel wurden obduziert, und es bestand kein Hinweis auf ungewöhnliche oder schädliche Arzneimittelauswirkungen in der Studie.
Schlussfolgerungen
Die kontinuierliche Verabreichung von OHHL an Masthühner verbesserte das Körpergewicht an Tag 21 (P = 0,024) und die Futtereffizienz insgesamt (P = 0,055).
Die Mortalität von mit OHHL behandelten Masthühnern war numerisch niedriger als die von Kontrolltieren, die nicht mit OHHL behandelt wurden, jeweils in der Gegenwart von bzw. ohne BMD im Futter.
Es gab keinen Hinweis auf eine schädliche Wirkung von OHHL auf die Gesundheit der Vögel.
Beispiel 4: Wirkung von Futterlactonen auf das Verschwinden von Trockensubstanz im Pansen bei Schafen
Materialien und Verfahren
Bei diesem Experiment wurde die Wirkung von N-(3-Oxohexanoyl)-L-homoserinlacton (OHHL) (CAS Nr.: 143537626, Summenformel: C₁₀H₁₅NO₄, Molekulargewicht: 213) auf das Verschwinden von Trockensubstanz im Pansen bei Schafen in vivo untersucht.
Eine Stammlösung aus OHHL (0,639 g/l) wurde wie folgt hergestellt. Etwa 50 % des erforderlichen Volumens an destilliertem Wasser wurden auf etwa 30–40 °C erwärmt und eingesetzt, um die erforderliche Menge an OHHL-Pulver zu lösen. Der Messkolben wurde unter Einsatz von bei Raumtemperatur gelagertem, destilliertem Wasser aufgefüllt. OHHL-Lösung wurde auf pelletiertes Schaffutter in einer Menge von 3 kg pro Tonne angewandt. Kontrollfutter wurde mit destilliertem Wasser in einer Menge von 3 kg pro Tonne behandelt.
Ein Chargenmischer und eine geeignete Sprühvorrichtung wurden eingesetzt, um das einheitliche Aufbringen der Flüssigkeit auf das Futter sicherzustellen. Das Kontrollfutter wurde zuerst hergestellt, um eine Verunreinigung durch OHHL zu vermeiden. Es wurde angenommen, dass Schaffutter etwa ein Drittel der gesamten Trockensubstanzaufnahme durch Studientiere umfassen würde, bezogen auf eine geschätzte Trockensubstanzaufnahme von 2 % des Körpergewichts.
Anfängliche Versuche, OHHL nur durch die Anwendung einer wässrigen Lösung auf die Außenseite des pelletisierten Futters zu verabreichen, wurden modifiziert, da die Schafe nach einigen Tagen weniger behandeltes Futter aufnahmen. Stattdessen wurde OHHL als oraler Arzneitrank zwei Mal pro Tag beginnend mit dem Nachmittag von Tag 11 jeder Phase verabreicht.
Die Tiere wurden einzeln gehalten, um das Risiko möglicher Beschädigungen der Kanülen zu minimieren und individuelles Füttern zu ermöglichen. Frisches Trinkwasser wurde nach Belieben bereitgestellt.
Eine beschränkte Menge an pelletisiertem Futter wurde in einer Menge von etwa 0,5 kg/Tag (0,25 kg am Vormittag und 0,25 kg am Nachmittag) bereitgestellt. Zugang zu Heu wurde nach Bedarf eingeschränkt, um sicherzustellen, dass das Schaffutter verbraucht wurde.
An den Tagen 12 und 13 wurde das pelletisierte Futter (0,25 kg pro Tier) den Tieren etwa 1 h vor dem Einführen von Säcken in den Pansen gegeben und dann nach der Entfernung des 8-h-Sacks aus jedem Tier.
Eine frische Probe Maissilage wurde auf konstantes Gewicht getrocknet und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Eine repräsentative Sub-Probe wurde zur Bestimmung der Trockensubstanz entnommen. Die Probe wurde gemahlen, um durch ein 1-mm-Filtersieb zu passen, gemischt, und ein Teil wurde für den Troekensubstanztest entnommen. Die verbleibende Probe wurde zur In-situ-Bestimmung des Verschwindens von Trockensubstanz aus dem Pansen kanülierter Schafe gelagert.
In der Studie wurden Ankom-Pansenprobesäcke eingesetzt. Jeder Sack war etwa 5 cm × 10 cm groß und für eine 1-g-Probe geeignet. Die Porengröße betrug 53 ± 10 μm. Getrocknete, gemahlene Maissilage wurde in Säcke gewogen (1,00 ± 0,01 g) und versiegelt. Ein Satz von vier Säcken wurde pro Tier pro Tag hergestellt, und diese wurden an einem Faden befestigt, um das Platzieren im Pansen und das Entfernen daraus zu erleichtern. Ein fünfter Sack diente als Blindprobe für jeden Satz von vier Säcken. Die Blindprobe wurde nicht im Pansen platziert, sondern gewaschen, verarbeitet und getrocknet.
Eine Pansenkanüle wurde chirurgisch in jedes der fünf voll entwickelten (etwa 3 Jahre alten) Mutterschafe platziert. Nachdem sie sich von dem Eingriff erholt hatten, wurden vier dieser Tiere zur Verwendung in der Studie ausgewählt. Das fünfte Tier diente als Reserve im Fall von postoperativen Komplikationen bei einem der Studientiere.
Das Verschwinden von Trockensubstanz wurde durch die Entfernung der Säcke aus dem Pansen nach 4, 8, 12 bzw. 24 h und nach dem Waschen der Säcke unter kaltem Leitungswasser gemeinsam mit einem entsprechenden Blindprobensack gemessen. Die Säcke wurden dann auf ein konstantes Gewicht getrocknet. Die Messung des Verschwindens von Trockensubstanz wurde bei jedem Tier beginnend in der Früh von Tag 12 und Tag 13 jeder Phase abgeschlossen.
Um die Wirkung der beiden Behandlungen zu untersuchen, wurde eine Lateinisches-Quadrat-Anordnung eingesetzt:

A: Kontrolle: 0 g OHHL/t Futter
B: Behandelt mit dem Äquivalent von 1,917 g OHHL/t Futter.

Jede Phase dauerte 14 Tage. Insgesamt wurden vier Studientiere basierend auf ihrem Körpergewicht in Blöcke eingeteilt (2 Blöcke). Die Tiere eines Blocks wurden zufällig Folge 1 oder Folge 2 zugewiesen:

Folge 1 Folge 2

Phase 1 Behandlung A Behandlung B

Phase 2 Behandlung B Behandlung A
Statistische Analyse
Daten wurden mittels multipler Regressionsanalyse analysiert, die die Wirkungen der Behandlung, Tier, Phase, Studientag und Zeit umfasste.
Tiergesundheit
In Phase 1 wurde ein OHHL-behandeltes Schaf vor der Messung des Verschwindens von Trockensubstanz in situ aus der Studie entfernt, weil es mangelnden Appetit aufwies, und wurde durch ein Reservetier ersetzt. Das entfernte Tier wurde getötet, obduziert, und es wurde festgestellt, dass es schon vor dem Experiment ein Leberabszess entwickelt hatte.
Verschwinden von Trockensubstanzen
Es wurde, wie erwartet, eine deutlich signifikante (P < 0,0001) Wirkung der Panseninkubationszeit auf das Verschwinden von Trockensubstanz festgestellt. Nach 4 und 24 h Inkubationszeit waren etwa 50 % bzw. 75 % der Trockensubstanz aus den Ankom-Säcken verschwunden (Tabelle 1). Das Verschwinden von Trockensubstanz wurde an zwei aufeinander folgenden Tagen in jeder Phase gemessen, aber der Tag hatte keine signifikante (P = 0,97) Wirkung auf diese Variable.
Die Behandlungsmittel sind in den Tabellen 3 und 4 zusammengefasst. OHHL verbesserte (P = 0,105, Tabelle 2) das mittlere Maß des Verschwindens von Trockensubstanz um 1,77 Prozentpunkte. Das Reaktionsmaß variierte deutlich in Abhängigkeit von den Inkubationszeiten, aber das spiegelt im Wesentlichen die Variation wieder, die für solche Messungen typisch ist.
Schlussfolgerungen
Das Experiment zeigt, dass die Verabreichung von OHHL das Verschwinden von Trockensubstanz in Maissilage im Pansen von Schafen verbesserte (P = 0,105).

Tabelle 3: Wirkung von OHHL auf das Verschwinden von Trockensubstanz, %

Stunden

Behandlung 4 8 12 24 Durchschnitt

Kontrolle 48,8 58,4 62,3 74,4 61,0

OHHL 53,0 57,8 65,7 74,5 62,7

OHHL – Kontrolle 4,16 –0,60 3,36 0,15 1,77

Tabelle 4: Signifikanz von unabhängigen Variablen für die Vorhersage des Verschwindens von Trockensubstanz

Variable P-Wert

Behandlung 0,105

Schaf 0,000

Phase 0,023

Studientag 0,947

Inkubationszeit, h 0,000
Literaturverzeichnis:
Die folgenden Literaturstellen sind alle ausdrücklich durch Verweis hierin aufgenommen.

1. Shapiro, Bacteria as multicellular organisms, Scientific American 246, 82–89 (1988).
2. Eberhard et al., Structural identification of autoinducer of photobacterium fisheri luciferase, Biochemistry 20, 244–2449 (1981).
3. Reprod. Nutr. Dev. 40, 189–202 (2000).
4. Erickson et al., Reprod. Nutr. Dev., 189–202 (2000).
5. WO01/74801 (University of Nottingham).

Claims

Tierfutterzusatz, umfassend ein oder mehrere Autoinduktorverbindungen, worin die Autoinduktorverbindung ein Acylhomoserinlacton, ein Acylhomocysteinlacton, ein Acylthiolacton oder ein Signalpeptid ist.
Tierfutterzusatz nach Anspruch 1, worin die Autoinduktorverbindung mit einem inerten Träger gemischt ist.
Tierfutter, umfassend eine Tierfutterkomponente und eine oder mehrere Autoinduktorverbindungen, worin die Autoinduktorverbindung ein Acylhomoserinlacton, ein Acylhomocysteinlacton, ein Acylthiolacton oder ein Signalpeptid ist.
Tierfutter nach Anspruch 3, worin die Tierfutterkomponente eines oder mehrere von Proteinen, Zuckern, Fetten oder Fasern umfasst.
Tierfutter nach Anspruch 3 oder 4, worin die Tierfutterkomponenten aus Getreide- oder anderen Pflanzenmaterialien stammen.
Tierfutter oder Tierfutterzusatz nach Anspruch 6, worin die Autoinduktorverbindung N-Oxobutanoylhomoserinlacton, N-Oxopentanoylhomoserinlacton, N-Oxohexanoylhomoserinlacton, N-Oxoheptanoylhomoserinlacton, N-Oxooctanoylhomoserinlacton, N-Oxononanoyihomoserinlacton, N-Oxodecanoylhomoserinlacton, N-Butanoylhomoserinlacton, N-Pentanoylhomoserinlacton, N-Hexanoylhomoserinlacton, N-Heptanoylhomoserinlacton, N-Octanoylhomoserinlacton, N-Nonanoylhomoserinlacton, N-decanoylhomoserinlacton, N-Oxobutanoylhomocysteinlacton, N-Oxopentanoyihomocysteinlacton, N-Oxohexanoylhomocysteinlacton, N-Oxoheptanoylhomocysteinlacton N-Oxooctanoylhomocysteinlacton, N-Oxononanoylhomocysteinlacton, N-Oxodecanoylhomocysteinlacton, N-Butanoylhomocysteinlacton, N-Pentanoylhomocysteinlacton, N-Hexanoylhomocysteiniacton, N-Heptanoylhomocysteinlacton, N-Octanoylhromocysteinlacton, N-Nonanoylhomocysteinlacton, N-Decanoylhomocysteinlacton, 7,8-cis-N-(3-Hydroxytetradecanoyl)homoserinlacton, N-Oxobutanoylthiolacton, N-Oxopentano ylthiolacton, N-Oxohexanoylthiolacton, N-Oxoheptanoylthiolacton, N-Oxooctanoylthiolacton, N-Oxononanoylthiolacton, N-Oxodecanoylthiolacton, N-Butanoylthiolacton, N-Pentanoylthiolacton, N-Hexanoylthiolacton, N-Heptanoylthiolacton, N-Octanoylthiolacton, N-Nonanoylthiolacton oder N-Decanoylthiolacton ist.
Tierfutter oder Tierfutterzusatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Autoinduktorverbindungen durch eine der folgenden Formeln dargestellt ist:
worin X und Y unabhängig voneinander aus O, S oder NH ausgewählt sind und Z eine substituierte oder unsubstituierte C₁- bis C₂₀-Acylkette ist.
Nicht-therapeutisches Verfahren zur Verbesserung der Leistung des Tiers, worin das Verfahren die Verabreichung von Tierfutter oder Tierfutterzusatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an das Tier umfasst.
Verwendung von Tierfutter oder Tierfutterzusatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verabreichung an ein Tier, um die Leistung des Tiers zu verbessern.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, worin die Verbesserung der Leistung des Tiers die Verbesserung der Wachstumsrate des Tiers, die Verbesserung des Gewichts des Tiers in einem bestimmten Alter, die Verbesserung der Futterverwertungsgeschwindigkeit, die Verbesserung der Ausbeute oder Qualität eines Produkts umfasst, das vom Tier produziert wird oder von ihm stammt.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 10, worin das Produkt, das vom Tier produziert wird oder von ihm stammt, Eier, Milch oder Fleisch ist.
Verfahren oder Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin das Tierfutter oder der Tierfutterzusatz an Vögel, Nutzvieh, Haus- oder Begleittiere oder Seetiere verabreicht wird.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 12, worin die Tiere Geflügel, Rinder, Schweine, Schafe, Kaninchen, Pferde, Hunde, Katzen oder Fische sind.
Verfahren oder Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, worin der Autoinduktor in einer Dosis an das Tier verabreicht wird, die 1 bis 100.000 Nanomol pro Tonne Futter entspricht.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 14, worin der Autoinduktor in einer Dosis an das Tier verabreicht wird, die 100 bis 10.000 Nanomol pro Tonne Futter entspricht.
Verfahren oder Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, worin die Autoinduktorverbindung als Pulver, Flüssigkeit, Kapsel oder Tablette, Arzneitrank oder Bolus formuliert wird.
Verfahren oder Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, worin die Autoinduktorverbindung aus Pflanzen-, Algen-, Pilz- oder Bakterienmaterial erhalten wird.
Verfahren oder Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, worin die Autoinduktorverbindung durch Transformation eines Mikroorganismus oder einer Pflanzenzelle erhalten wird, sodass sie die Autoinduktorverbindung überexprimiert.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 18, worin die Autoinduktorverbindung in einer transformierten Pflanze produziert wird, die an das Tier verfüttert wird oder zur Herstellung von Tierfutter oder Tierfutterzusatz verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung von Tierfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, worin das Verfahren die Mischung einer oder mehrerer Tierfutterkomponenten mit einer oder mehreren Autoinduktorverbindungen umfasst, worin die Autoinduktorverbindung ein Acylhomoserinlacton, ein Acylhomocysteinlacton, ein Acylthiolacton oder ein Signalpeptid ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, worin das Verfahren weiters die Pelletisierung des Tierfutters umfasst.
Verfahren zur Produktion einer Acylhomoserinlactonverbindung, worin das Verfahren das Rückflusserhitzen eines Aminobutyrolactons mit einer Acetatverbindung umfasst, um das Acylhomoserinlacton zu produzieren.
Verfahren nach Anspruch 22, worin das Lösungsmittel Toluol, Xylol oder Ethylbenzol ist.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die Reaktion durch Rückflusserhitzen des Reaktionsgemisches unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, worin die Acetatverbindung Ethylbutanoat, Ethylpentanoat, Ethylhexanoat, Ethylheptanoat, Ethyloctanoat, Ethylnonanoat, Ethyldecanoat, Ethyl-3-Oxobutanoat, Ethyl-3-Oxopentanoat, Ethyl-3-Oxohexanoat, Ethyl-3-Oxoheptanoat, Ethyl-3-Oxooctanoat, Ethyl-3-Oxononanoat oder Ethyl-3-Oxodecanoat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 25, worin das Verfahren weiters den zusätzlichen Schritt der Reinigung des Acylhomoserinlactons umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, worin das Acylhomoserinlacton durch Verdampfung des Produkts, erneutes Lösen in 5 % Methanol in Dichlormethan und -Reinigen durch Säulenchromatographie gereinigt wird.