06.01.2020
Пробиотики работают, несмотря на присутствие антибиотиков
Кормовые добавки, содержащие антибиотики, в том числе ионофоры, эффективны для цыплят-бройлеров, но существует ряд опасений по поводу развития устойчивости бактерий к антибиотикам и наличия остатков препаратов в мясе птицы. Одновременно растет интерес к использованию пробиотиков (живых споровых культур) в производстве бройлеров. Известно, что положительное влияние пробиотиков на организм птицы обусловлено их действием через различные механизмы на модулирование микробного сообщества без негативных эффектов, сопутствующих применению антибиотиков.
Регулярно проводятся дискуссии о том, следует ли использовать пробиотики только для производственных систем «Выращено без антибиотиков» (Raised Without Antibiotics — RWA), которые включают в себя органическое производство и выпуск продукции «Всегда без антибиотиков» (No Antibiotics Ever — NAE). Одним из МИФОВ является утверждение, что антибиотики обеспечивают эффект повышения продуктивности благодаря их чистому антимикробному действию и, следовательно, совместное использование пробиотиков и антибиотиков не дает никаких дополнительных преимуществ. Заблуждение состоит в том, что способ действия для каждого из продуктов одинаков и пробиотики не нужны, когда используются антибактериальные препараты.
Второй МИФ заключается в том, что одновременное использование двух продуктов приведет к разрушению пробиотиков антимикробной активностью антибиотиков. Это, по сути, является неправильным восприятием или чрезмерным упрощением восприимчивости пробиотических бактерий к антибиотику. В частности, спорообразующие пробиотики естественным образом защищены от химических агрессоров (кислот) или термического стресса. Пробиотики, не образующие спор, такие как пробиотики на основе Lactobacillus, могут быть чувствительными. Дальнейшая проверка чувствительности проросших пробиотических бактерий может быть проанализирована с помощью исследований минимальной концентрации ингибирования (MIC) (табл. 1).
РЕАЛЬНОСТЬ заключается в том, что компания Chr. Hansen основательно изучила этот вопрос еще несколько лет назад. За последние 10 лет компания Chr. Hansen провела множество исследований, в которых анализировалась добавочная ценность от комбинированного использования пробиотиков на основе Bacillus и кормовых антибиотиков. Полученные результаты демонстрируют, что препараты на основе живых споровых культур от Chr. Hansen обеспечивают надлежащие показатели продуктивности как при одновременном применении с антибиотиками, так и без них, независимо от вида антибиотиков (табл. 2).
РЕАЛЬНОЕ объяснение заключается в различных и уникальных способах действия пробиотиков на основе Bacillus. Механизмы действия, которые, как доказано, связаны с этими продуктами: конкурентное исключение (прямое и/или косвенное), иммуномодуляция, выработка бактериозина и ферментов.
Конкурентное исключение
Конкурентное исключение — это механизм действия пробиотиков, который может проявляться несколькими способами. Прямой способ — это пространственное воздействие пробиотика на клетки кишечника. В результате патогенные бактерии имеют меньше места для заполнения кишечника. Косвенным способом действия является выработка вторичных метаболитов, которые влияют на непосредственное окружение пробиотических бактерий. Эти метаболиты приводят к размножению молочнокислых бактерий, которые проникают в кишечник.
Выработка бактериоцина или антимикробного пептида
Эффективные пробиотики на основе Bacillus продуцируют антимикробные вещества, которые ингибируют рост патогенных микроорганизмов. На основе анализа in vitro ряда пробиотических бактерий были описаны ингибирующие и/или бактериоцидные эффекты против определенных патогенов домашней птицы. Пробиотические штаммы Bacillus spp. были особенно эффективны (Svetoch et al., 2005; Teo and Tan, 2005; Latorre et al., 2016; Poormontaseri et al., 2017).
Тематическое исследование: Bacillus licheniformis и бактериоциновый эффект
Bacillus licheniformis вырабатывают лихенизин (антимикробный пептид). Однако известно, что другие виды Bacillus продуцируют бактериоцины или бактериоциноподобные вещества, такие как субтилин и коагулин.
Бактериоцины представляют собой катионные (положительно заряженные) пептиды, которые проявляют гидрофобные или амфифильные свойства, и в большинстве случаев бактериальная мембрана является целью их активности. Было предложено несколько моделей, демонстрирующих механизм действия этих катионных пептидов. Суть этого действия заключается в образовании каналов, через которые могут проходить ионы, и (или) разрушении бактериальных цитоплазматических мембран. Это оказывает смертельное воздействие на бактерии за счет образования пор в бактериальных мембранах. Для этого необходимы три основных этапа:
1) связывание пептидов с бактериальной мембраной;
2) агрегация пептидов внутри мембраны;
3) образование каналов.
Бактериоцины должны пересекать отрицательно заряженную внешнюю стенку грамотрицательных бактерий, которая содержит липополисахариды (LPS), или внешнюю клеточную стенку грамположительных бактерий, которая содержит кислые полисахариды.
В Chr. Hansen обнаружили комбинацию штаммов Bacillus, впервые продемонстрировавшую ингибирование грамотрицательных бактерий, таких как Salmonella spp. и кишечная палочка (см. рисунок).
Выработка ферментов
Пробиотики на основе Bacillus могут быть своеобразной «фабрикой» пищеварительных ферментов. Эти ферменты высвобождаются в кишечнике проросшими пробиотиками. После освобождения они будут продолжать действовать локально, превращая непереваримые питательные вещества в усвояемые.
Практические различия между антибиотиками и пробиотиками
Пробиотики обладают универсальным и динамичным действием
Антибиотики — это химические молекулы, эффективно действующие на определенные виды бактерий. В зависимости от терапевтического класса антибиотики влияют на клеточную стенку бактерий, синтез клеточного белка или синтез ДНК бактерий. Пробиотики имеют сходный механизм действия (например лихенизин Bacillus licheniformis). Тем не менее другие полезные воздействия на здоровье кишечника, связанные с пробиотиками, отсутствуют у антибиотиков. Например, антибиотики не модулируют кишечную иммунную систему, антибиотики не продуцируют ферменты, способные улучшать пищеварение. Антибиотики не занимают место на клетках кишечника, тем самым естественным образом исключая прикрепление патогенных микроорганизмов.
Нет необходимости в пробиотической ротации
Длительное использование антибиотиков может привести к устойчивости патогенных микроорганизмов к антибиотикам. Это усложняет выбор для специалистов по птицеводству и приводит к частой ротации препаратов. Chr. Hansen постоянно оценивает эффективность своих штаммов с помощью анализа ингибирования патогенов. До настоящего времени патогенные бактерии не вырабатывают или не приобретают гены резистентности в отношении пробиотиков, используемых в качестве кормовых добавок.
Доказано, что пробиотики Chr. Hansen оказывают комплементарное воздействие на антибиотики. За 10 лет работы компания Chr. Hansen провела множество исследований по совместному использованию пробиотиков с часто применяемыми антибиотиками (табл. 3).
Исследования продемонстрировали, что действие пробиотиков при их совместном использовании с антибиотиками усиливается. Анализ MIC (минимальной ингибирующей концентрации) показывает совместимость антибиотиков и пробиотиков от компании Chr. Hansen. Эти эффективные пробиотики могут быть использованы в производственных системах «Выращено без антибиотиков» (RWA) или при выпуске продукции «Всегда без антибиотиков» (NAE), а также в традиционных производственных системах, в которых применяются кормовые добавки с антибиотиками, включая ионофоры.
Литература
Chandra Roy, B. et al., 2015. Effects of feeding Bacillus subtilis to heat stressed broiler chickens with or without an antibiotic growth promoter. Asian J Med Biol Res. 1:80–88.
Chr. Hansen Innovation Laboratories: CD News M1006 / Trial 80078 / Customer Experience Brazil / Trial 80068 / Trial 80062 / Trial 80164 / Trial 80352.
Latorre, J.D., et al., 2016. Evaluation and selection of Bacillus species based on enzyme production, antimicrobial activity, and biofilm synthesis as direct-fed microbial candidates for poultry. Front Vet Sci. 3:95.
Li, X. et al., 2018. Simultaneous supplementation of Bacillus subtilis and antibiotic growth promoters by stages improved intestinal function of pullets by altering gut microbiota. Front. Microbiol. 9:2328.
Piewngam, P. et al., 2018. Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signaling interference. Nature 562:532–537.
Poormontaseri, M. et al., 2017. The effects of probiotic Bacillus subtilis on the cytotoxicity of Clostridium perfringens type a in Caco-2 cell culture. BMC Microbiol. 17:150.
Sumi, C.D., et al., 2014. Antimicrobial peptides of the genus Bacillus: A new era for antibiotics. Can J Microbiol. 61:93–103.
Svetoch, E.A., et al., 2005. Isolation of Bacillus circulans and Paenibacillus polymyxa strains inhibitory to Campylobacter jejuni and characterization of associated bacteriocins. J Food Prot 68:11–17.
Teo, A.Y., and H.M. Tan. 2005. Inhibition of Clostridium perfringens by a novel strain of Bacillus subtilis isolated from the gastrointestinal tracts of healthy chickens. Appl Environ Microbiol 71:4185–4190.
Количество показов: 1441
Автор: Chr. Bostvironnois, доктор вет. медицины, генеральный менеджер по птицеводству, Chr. Hansen J. Schleifer, доктор вет. медицины, менеджер по техническому обслуживанию, Chr. Hansen — Северная Америка
Компания: BIOCHEM / Биохем Рус
