Vergiftungen von Pferden durch Gräsergifte: Deutsches Weidelgras und Rohrschwingel im Fokus

Seit Ende der 1970er Jahre ist bekannt, warum unsere wichtigsten Wirtschaftsgräser weltweit, also das Deutsche Weidelgras (Lolium perenne) und der ebenfalls heimische Rohrschwingel (Festuca arundinacea), für Weidetiere extrem giftig werden können. Die Ursache der giftigen, rein natürlichen Wirkstoffe ist eine Infektion mit einem Pilzpartner (Symbiont). Die Wirkstoffe sind wichtig für die Widerstandskraft (Resistenz) der Gräser zum Beispiel gegen Überweidung, Parasiten oder Dürre. Pferde reagieren empfindlicher auf die Gifte als Wiederkäuer (Vanselow 2011 a,b).

Bisher galten die günstigen Wachstumsbedingungen in Deutschland als Garant dafür, dass hier nicht mit Vergiftungen zu rechnen sei (Paul 2000). Pferdehalter beobachten jedoch seit Jahren zunehmend Probleme mit ihren Pferden, die sich mit den beschriebenen Vergiftungssymptomen weltweit decken.

Endophyten – verborgene Dienstleister der Gräser

Unserer Futtergräser bedienen sich sogenannter Endophyten, um besondere Fähigkeiten zu erwerben. „Endo“ ist griechisch und bedeutet innerhalb, das ebenfalls griechische „phytos“ bedeutet Pflanze. Endophyten sind also Organismen, die innerhalb einer Pflanze leben, hier pilzliche Mikroorganismen. Die von außen völlig unsichtbaren Partner unserer Wirtschaftsgräser gehören zur Pilzgattung Neotyphodium, die den Mutterkornpilzen sehr nahe verwandt ist. Sie leben zwischen den Pflanzenzellen im Graskörper. Die Pilze dringen in die Samenkörner ihrer Wirtspflanze ein, um sich mit dem Wirt zusammen zu verbreiten, denn sie haben eine Vermehrung ohne ihren Wirt vollständig aufgegeben und können sich nicht selbständig über Pilzsporen vermehren. Daher werden sie mit dem (Zucht-) Saatgut ausgebracht. Zudem können Pflanzensaft saugende Insekten wie Getreide-Blattläuse die Endophyten der Gräser beim Saugakt verbreiten (Dobrindt et al. 2009). Keineswegs sind alle Endophyten in der Lage, Gifte zu produzieren (Reinholz 2000).

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Endophyten können völlig harmlos sein. Entscheidend ist vielmehr, ob eine Selektion auf widerstandsfähige Gräser mit besonderen Eigenschaften stattgefunden hat (Müller & Krauss 2005), beispielsweise unbeabsichtigt durch rücksichtslose Überweidung oder durch gezielte züchterische Selektion. Endophyten, die Gifte bilden können, tun dies nur zu bestimmten Zeiten, insbesondere wenn ihr Wirtsgras unter Stress (u.a. Fraß, Dürre, Nährstoffmangel) leidet. Beweidung steigert nachweislich den Infektionsgrad von Gräsern mit giftigen Endophyten (Dahl Jensen & Roulund 2004, McCluskey et al. 1999). Das Ökosystem Graslandschaft zwingt so die großen Herden zur Abwanderung und Schonung ihrer Futtergrundlage (Ball et al. 1991, Vanselow 2010). Zäune sind in der Natur nicht vorgesehen. 
Die Gifte stellen eine natürliche Form der Geburtenkontrolle und der Kontrolle der Herdengrößen dar (Putnam et al. 1991, Vanselow 2011 a). Zudem sind große Raubtiere als natürliche Gesundheitspolizei dafür zuständig, dass alle kranken Tiere herausgefangen und an der Fortpflanzung gehindert werden.

Pflanzliche Halbparasiten wie der Klappertopf (Rhinanthus) können dagegen den Infektionsgrad mit gefährlichen Endophyten zurückdrängen (Cheplick & Faeth 2009). Sie stellen somit in artenreichen, naturnahen Weidelandschaften einen Schutz der Futtergrundlage vor giftigen Gräsern dar. Klappertöpfe klauen ihren Wirtsgräsern über das Wurzelwerk Wasser, Nährstoffe, Assimilate und die wertvollen Wirkstoffe gegen Stress. Man findet in ihnen andere Wirkstoffe als in den Gräsern, sie gelten als wenig giftig. Klappertopf wird weder frisch noch im Heu gefressen.

Endophyten der Pilzgattung Neotyphodium bilden ein reiches Sortiment unterschiedlichster, dem Mutterkorngift verwandter Substanzen, das je nach Stresssituation äußerst variabel ist. Je nach Witterung, Nutzung und Pflege kann also ein und dieselbe Futtergrasfläche ein hochwertiges Futter geben oder aber unterschiedliche schwere Vergiftungen verursachen. Dieser variable Cocktail führt zu sehr unterschiedlichen Symptomen, deren Ursache zumeist nicht erkannt wird. Bisher unterscheidet man vor allem folgende Vergiftungen:

Mutterkornvergiftung („Antoniusfeuer“)

u.a. durch das Endophytengift Ergovalin (Weidelgräser, Schwingel): Diese Vergiftung ist derart vielgestaltig, dass Strickland 2011 ausdrücklich darauf hinweist, dass sie nur selten erkannt wird. Nutztiere zeigen u.a. Schwellungen an Fesselgelenken und Kronsäumen, Durchblutungsstörungen und Entzündungen bis hin zum Absterben von Gliedmaßen, Laminitis bis zum kompletten Ausschuhen der Hornkapseln, vermehrtes Schwitzen und Atmen sowie „Konditionsverlust“, „Schwerfuttrigkeit“, massives Speicheln, ggf. Kolik durch Darmschäden, raues Fell, gestörter Mineral- und Hormonhaushalt und dadurch allgemein gestörte Körperfunktionen. Beim Rind gelten Hirsutismus (Hoveland 2003), Abmagerung und Laminitis (Yoder & Fournier 2002) als Symptome der (chronischen) Ergovalinvergiftung.

Lezica konnte 2009 Vergiftungen bei englischen Vollblut-Zuchtpferden auf eine Verunreinigung der Weiden mit infiziertem Deutschem Weidelgras zurückführen. Die Zuchtstuten zeigten eine verlängerte Tragzeit, Embryonalverluste, schwerste Geburtskomplikationen, schwache Euterentwicklung, geringe Milchleistung, schlechte Kolostralqualität, verzögerte Uterusinvolution, unterdrückte ovarielle Aktivität. Die geborenen Fohlen zeigten u.a. fehlenden initialen Atemreflex, Haut- und Nabelveränderungen, Sehnenverkürzungen, Fehlstellungen, Blindheit, Entwicklungsstörungen, testikuläre Atrophie und reduzierte Serum- Immunglobulingehalte. Mutterkorngifte sind stark haluzinogen und unterliegen dem Drogengesetz. Ihr Abbauprodukt, die Lysergsäure, ist dem LSD (Lysergsäure-diäthylamid) direkt verwandt und wird über den Urin ausgeschieden. Mutterkorngifte werden in (Fett-) Geweben gespeichert bzw. gepuffert, was speziell bei auf Diät gestellten Tieren bei giftfreiem Futter zur Selbstvergiftung führen kann (Realini et al. 2005).

Weidegras-Taumelkrankheit (ryegrass staggers)

durch Lolitrem B (Weidelgräser): u.a. Lähmungen und Nervenstörungen von Zittern der Vorderhand und nicht enden wollendem „Fliegen-Abwehr-Schütteln“ an der Schulter, auch Headshaking (Bohnert & Merill 2006, Bhusari 2006)) über Krämpfe bis hin zu totaler Tetanie mit muskuloskeletalem Kollaps. Nach Abdecken der Augen des Pferdes durch ein dunkles Tuch treten die Lähmungen in der Bewegung sichtbarer hervor (Johnstone et al. 2012). Extreme Schreckhaftigkeit und Desorientierung werden beobachtet (Munday et al. 1985). Koliken können durch eine drastische und mit Medikamenten kaum ansprechbare Lähmung des Verdauungstraktes auftreten (Reed 2002). Die Leberwerte können verändert sein. Die Erholung bei Futterumstellung tritt zumeist innerhalb von zwei bis drei Tagen ein.

Equines Schwingelödem

durch Lolin (Schwingel und Weidelgräser): Diese Vergiftung, verursacht durch patentierte Zucht-Endophyten für Futtergräser, wurde erstmals 2009 von Bourke beschrieben. Sie äußert sich u.a. in Benommenheit und deutlich sichtbare Ödeme vor allem am Kopf des Pferdes, insbesondere an Nüstern, Lippen, Augenliedern, Ganaschen und Ohrspeicheldrüsen, aber auch an der Scheide, am Hals und am Rumpf. Im Blutbild fällt kurz (Minuten bis Stunden!) nach der Vergiftung ein dramatisch erniedrigter Gesamteiweißgehalt auf, wobei speziell das Albumin extrem erniedrigt ist. Tödliche Koliken sind möglich durch von außen nicht sichtbare Ödeme am Darm mit Darmverschluß. Unfruchtbarkeit von Stuten ist möglich durch Ödeme an der Gebärmutter.

Leberschäden

durch ungesättigte Pyrrolizidinalkaloide (Schwingel, Weidelgräser): Allgemein Vergiftungssymptome mit deutlich veränderten Leberwerten (Arthur 2002).

Auf was für Konzentrationen reagieren Weidetiere mit Vergiftungssymptomen?

Die folgende Tabelle gibt die Schwellenwerte für Vergiftungen von Pferden, Rindern und Schafen durch die Gräsergifte Ergovalin und Lolitrem B an. Die Messeinheit ppb bedeutet parts per billion, also billionstel Teil Verdünnung oder anschaulich Milligramm Gift pro Tonne Futter.

Gift	Schwellenwert Symptome Pferd		Schwellenwert    Symptome Rind   (klinisch)	Schwellenwert    Symptome Schaf   (klinisch)
	Subklinisch	Klinisch
Lolitrem B         [ppb]	> 800	> 1.200	1.800 – 2.000	1.800 – 2.000
Ergovalin           [ppb]	> 150*	> 300*	400 – 750	500 – 800

Tab. 1: Schwellenwerte der Gifte Ergovalin und Lolitrem B für verschiedene Weidetiere, aus VANSELOW 2011. * Bei trächtigen Stuten sollte nach amerikanischer Literatur der Schwellenwert 60-90 Tage vor dem Geburtstermin 0 ppb betragen. Aus ökologischer Sicht ist das nicht realistisch.

Was für Gift-Konzentrationen sind in Gräsern in Deutschland zu erwarten?

Im Jahr 2000 wurde die Doktorarbeit von Johannes Reinholz über Lolitrem B in Deutschem Weidelgras an der Universität Paderborn veröffentlicht. Er fasst zusammen: „Die Ergebnisse der Freilandversuche belegen, dass es in Deutschland zum Ausbruch der Weidetiererkrankung „ryegrass staggers“ kommen kann. Die gefundenen Lolitrem B-Gehalte reichen aus, um die neuromuskuläre Tiererkrankung auszulösen. Zudem ist davon  auszugehen, dass auch geringere Alkaloidgehalte zu einer Beeinträchtigung der tierischen Leistung der Weidetiere führen. Momentan ist in Deutschland nur selten mit dem Ausbruch der Weidetiererkrankung „ryegrass staggers“ zu rechnen, da, wie die Untersuchungen zum Auftreten des Pilzes in L. perenne-Sorten zeigen, die europäischen Sorten nur selten und gering mit dem Pilz N. lolii besiedelt sind.

Jedoch ist bei der zur Zeit vollzogenen Globalisierung der Märkte und Unternehmen damit zu rechnen, dass höher besiedelte L. perenne-Sorten auf den deutschen Markt gelangen und auch angebaut werden. Somit kann es auch in Deutschland zum toxikologischen Problem der neotyphodiumbesiedelten Gräser kommen.“

Unerwartet hohe Ergovalin-Gehalte von bis zu 21200 ppb ergaben Messungen an dänischen Rohrschwingeln. Die Autoren (Dahl Jensen et al. 2007) äußerten im Jahr 2007 ihr Erstaunen über die extrem hohen Giftgehalte und wunderten sich, dass in Dänemark schwerste Vergiftungen nicht bekannt seien. Wie jedoch sollen Tierärzte Vergiftungen diagnostizieren, die ihnen nicht bekannt sind? Mit den Mutterkorngiften in deutschen Futtergräsern durch echtes Mutterkorn und durch Endophyten der Gattung Neotyphodium setzte sich Jasmin Riemel in ihrer Doktorarbeit auseinander. Die folgende Tabelle fasst die Messergebnisse dieser Arbeit aus dem Jahr 2012 übersichtlich zusammen:

Gesamt-Ergotalkaloidgehalt		Deutsches Weidelgras		Rohrschwingel
Mittelwert [ppb]		500		100
Minimum [ppb]		40		40
Maximum [ppb]		28600		7500

Tab. 2: Mutterkorngiftgehalte (Ergotalkaloide) in deutschen Futtergräsern, überwiegend aus dem Raum NRW. Messergebnisse aus der Doktorarbeit von Jasmin Riemel an der Uni Gießen im Jahr 2012.

Am Lehrstuhl für Milchwissenschaften am Institut für Tiermedizin und Tierernährung der Justus- Liebig- Universität in Gießen kann neben dem Gesamt-Ergotalkaloidgehalt seit 2013 auch speziell auf Ergovalin untersucht werden. Die Messergebnisse von Frau Riemel zeigen, dass ein Vielfaches dessen gefunden wurde, was zu schweren Vergiftungen bei Weidetieren führen kann: Beim Pferd war wie oben beschrieben ab 150 ppb Ergovalin im Futter mit Vergiftungen, insbesondere mit Auswirkungen auf die Fruchtbarkeit zu rechnen (Smith et al. 2009). Fütterungsversuche mit dreijährigen Quarter Horses die 2012 veröffentlicht wurden (Douthit et al. 2012), zeigten, dass 280 ppb Ergovalin nach wenigen Wochen zu Fühligkeit und Lahmheit an den Vorderbeinen führt. Die Autoren empfehlen Pferde auf Flächen mit erhöhten Giftgehalten täglich nur stundenweise grasen zu lassen, da das Ausmaß der Lahmheit deutlich war.

Wollen wir wirklioch das „Supergras“?

Wollen wir wirklich unkaputtbares, immer grünes Gras, das um jeden Preis vital und widerstandsfähig ist? Das ist der Traum jedes Zierrasen- Liebhabers. Ein Supergras? Oder doch eher ein Super-Ungras? Was ist, wenn Weidetiere in dieses Gras beißen? 
Das Endophyte Service Laboratory in Corvallis, USA, beschreibt in einer im Internet veröffentlichten Präsentation die drei gefährlichsten Giftpflanzen auf Grasländern des pazifischen Nordwestens der USA. Sie stellen dabei das Jakobs-Kreuzkraut (Senecio jacobaea, Tansy Ragwort) in seiner Giftigkeit auf eine Stufe mit dem Rohrschwingel (Festuca arundinacea, Tall Fescue) und dem Deutschen Weidelgras (Lolium perenne, Perennial Ryegrass). Ist das ein Zuchtfortschritt?

Das deutsche Tierschutzgesetz besagt in § 3: „Es ist verboten (…) 10. einem Tier Futter darzureichen, das dem Tier erhebliche Schmerzen, Leiden oder Schäden bereitet, (…).“ Können wir auf Giftigkeit gezüchtete Endophyten und infizierte Gräser kontrollieren und Schäden für unsere Landwirtschaft verhindern?
 Pferde sind Grasfresser. Eine artgerechte Pferdehaltung ohne Gras, frisch oder wie auch immer konserviert, ist schwer vorstellbar. Wer Pferde artgerecht halten will, muss die Futtergrundlage dieser Tiere verteidigen!

Wie wirkungsvoll Endophyten ihre Gräser gegen Fraßfeinde verteidigen können, demonstriert anschaulich die neueste Züchtung für den Einsatz auf internationalen Flughäfen: AvanexTM aus Rohrschwingel oder Deutschem Weidelgras konnte im Vergleich zu Gräsern, die mit Endophyten im Wildtyp infiziert waren, im Mittel über 12 Monate die Vogelzahl um 87% reduzieren, die oberirdische Anzahl an Insekten um 69 % reduzieren und unterirdisch sogar um 88%. Eine Tatsache, die nicht nur Flughafenbetreiber, sondern auch Sportrasenbesitzer aufhorchen lassen dürfte, auf deren Flächen Maulwurfshaufen unerwünscht sind. Aus Sicht von Pflanzensaft saugenden Insekten wie Getreideblattläusen, die Endophyten übertragen (Dobrindt et al. 2009), sind Flughäfen das Tor zur Welt: Der Weg ins Flugzeug, um als blinder Passagier an andere Orte und sogar auf andere Kontinente zu gelangen, ist nicht weit.

Zucht von widerstandfähigen Tieren läuft bereits

In den USA wird längst auf Nutztierlinien (Rinder, Schafe) gezüchtet, die gegenüber den steigenden Gehalten an Gräsergiften besonders widerstandsfähig sind (Arthur 2002). Dazu bedient man sich einer Substanz, die zum Einschläfern von Tieren verwendet wird, denn der Abbau dieses Giftes, des Barbiturats, geht einher mit der Fähigkeit, hohe Gehalte an Gräsergiften abbauen zu können. Die Master-These von Kimberly Arthur aus dem Jahr 2002 stellt die Selektion der Nutztiere dar und zeigt die Abbauwege und Wirkungen der Gifte in den Tieren auf. 
Müssen die nicht angepassten Sportpferde in Zukunft ganz runter vom Gras? Statt den wachsenden Handel mit Giftbindemitteln weiter anzukurbeln wird es Zeit, dass wir Pferdehalter die Futtergrundlage unserer Tiere verteidigen und schützen, wenn wir auch in Zukunft Pferde noch artgerecht im Freien als Grasfresser halten wollen.

Aus den großen Steppen kennt man Steppengräser, die dafür bekannt sind, Pferde zu betäuben. Die Rede ist vom Sleepy Grass (Achnatherum robustum, Nord-Amerika) und dem Drunken Horse Grass (Achnatherum inebrians, Asien) bzw. dem Dronk Gras (Melica decumbens, Süd-Afrika). Hier sind Endophyten der Gattung Neotyphodium Schuld, die einen Wirkstoff namens Ergin, bekannter unter seinem Namen Lysergsäureamid, bilden. Schon geringe Mengen Aufnahme dieses Wirkstoffes können beim Pferd zu einem bis zu drei Tage anhaltenden Schlaf führen. Erfahrene Pferde rühren Gräser mit diesem Fraßabwehrstoff gar nicht erst an. Lysergsäureamid ist eine berühmte Substanz: Der Ethnobotaniker Richard Schultes berichtete Ende der 1930er aus Zentralamerika über Samen von (Prunk-) Windengewächsen, die von den Indianern zum ritualisierten Rausch verwendet wurden.

Heute wissen wir: Diese Windengewächse leben zusammen mit Endophyten der Gattung Periglandula. Genau wie Neotyphodium gehören diese Endophyten zur Verwandtschaft der Mutterkornpilze und produzieren entsprechende Gifte. Zwei Jahrzehnte später beschäftigte sich Albert Hofmann mit diesen Ritualpflanzen der Indianer aus medizinischen Gründen und konnte daraus Lysergsäureamid isolieren. Dann versuchte er diese Substanz synthetisch herzustellen. Es entstand Lysergsäurediäthylamid – uns besser bekannt unter seiner Abkürzung LSD. Tatsächlich können auch die Endophyten, die das Deutsche Weidelgras (Lolium perenne) infizieren, Lysergsäureamid produzieren (Potter et al. 2008). Wenn Sie Ihr Pferd also bekifft von der Weide holen, dann hat es vielleicht einfach nur ins Gras gebissen.

Blick in die Zukunft

Wir sollten bedenken, dass es sich bei diesen Substanzen um Fraßabwehrstoffe handelt. Wie erfolgreich diese Stoffe im Vergraulen weidender Gänse sind, die im Gegensatz zu eingezäunten Pferden einfach auf eine andere Fläche fliegen können, sowie im Abschrecken aller anderen Mitbewohner wie Kaninchen, Insekten, Mäusen, Singvögeln oder Raubtieren, haben wir beim Zuchtgras „Avanex“ für Flughäfen gesehen.

Es geht aber auch noch deutlicher: Die Futterpflanzen von Antilopen in Süd-Afrika sind Akazien. Zäunt man die Antilopen ein und hindert sie ggf. an der Abwanderung, dann bringt die Futterpflanze die Antilopen um, bis die Besiedlungsdichte wieder stimmt (Hughes 1990). Die Futterpflanzen skandinavischer Lemminge (hamsterähnlicher Nagetiere) sind wilde Wollgräser und Seggen. Werden diese Gräser ständig intensiv verbissen, dann bringen sie die Lemminge um (Seldal et al. 1994) bzw. erzwingen eine massenhafte Abwanderung der Tiere, die oft in einen Massenselbstmord führt, weil sich die verhungernden, aggressiven Lemminge zu Tausenden in Flüsse oder von Klippen stürzen.

Unsere Vorfahren haben sorgsam Nutzpflanzen gezüchtet, die geringe Mengen an Fraßabwehrstoffen enthielten. Im Vergleich zur wilden Wegwarte ist ihre Zuchtform, der Chicorée, fade, da arm an (fraßabwehrenden) Bitterstoffen. Nun wollen wir bewusst das Gegenteil tun.