Корма и кормовые добавки

15.01.2018

Роль пробиотиков в усвояемости питательных веществ и их влияние на здоровье кишечника у индейки

Введение

Из-за современных интенсивных методов управления в производстве индейки птицы предрасположены к кишечному дисбалансу микрофлоры или дисбактериозу, что приводит к снижению продуктивности. Для того чтобы смягчить эффект дисбактериоза в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), в рацион обычно добавляются антибиотики, чем достигается эффективное снижение расстройств пищеварения и последующее улучшение показателей. Однако растущие ограничения на использование антибиотиков мотивируют птицеводов к использованию в рационах для индейки стабилизаторов микрофлоры, таких как пробиотики. Таким образом, пробиотические препараты на основе Bacillus могут рассматриваться как кормовые добавки для улучшения усвояемости питательных веществ и создания адекватной кишечной микрофлоры, способствующей получению оптимальной продуктивности индейки.

Сложность микрофлоры в ЖКТ индейки

В желудочно-кишечном тракте индейки находится активное микробное сообщество, состоящее из большого количества бактерий, которые играют фундаментальную роль в общем здоровье и продуктивности птицы. Бактерии желудочно-кишечного тракта можно приблизительно классифицировать на патогенные и полезные бактерии. Патогенные бактерии могут активно размножаться в организме хозяина, вызывая местные или системные заболевания, а также поражения кишечника, в то время как полезные бактерии могут помочь хозяину, поставляя ему питательные вещества, биологически функциональные молекулы и обеспечивая конкурентное замещение патогенов. Кишечная микрофлора обычно характеризуется отождествлением отдельных групп бактерий, которые представляют лишь часть этой сложной и динамической микробиологической системы. Недавно Wei et al. (2016) филогенетически охарактеризовали бактерии в содержимом слепой кишки и слизистой оболочки подвздошной кишки индеек. В подвздошной кишке восстановленные OTU^* были разделены на классы phyla Firmicutes, Proteobacteria и Bacteroidetes (что составляет 59,3; 25,0 и 6,3% от общего числа бактериальных последовательностей), из которых соответственно идентифицировано двенадцать родов бактерий. Авторы сообщили, что охват видов бактериального разнообразия в бактериальной оболочке слизистой подвздошной кишки индейки далек от завершения и, следовательно, нуждается в

дальнейших исследованиях. Однако те же авторы добились высокого уровня охвата бактериального разнообразия фекальных бактерий индейки (>95%). OTU классифицировали на восемь бактериальных фил (Firmicutes, Bacteroides, Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Synergistetes, Elusimicrobia и Lentisphaerae) и 85 известных родов. Этот сложный профиль кишечной микрофлоры индейки, несомненно, коррелирует с питательной ценностью рациона. Соответственно, Apajalahti et al. (2012) сообщили о значительной корреляции между микробным составом слепой кишки и уровнем энергии рациона. Более того, избыток белка в рационе может смещать микрофлору в более протеолитическую популяцию, особенно если источник белка не является легкоусвояемым. Как рассмотрено Qaisrani et al. (2015), протеолитическое микробное сбраживание в слепой кишке может усилить пролиферацию патогенной микрофлоры в ЖКТ (например Clostridium perfringens). Кроме того, белковая ферментация приводит к образованию токсичных соединений, таких как амины и аммиак, и может вызвать снижение продуктивности индейки. Таким образом, улучшение усвоения белка сокращает приток непереваренного белка в слепую кишку и уменьшает потенциал белковой ферментации, а затем и риск кишечных расстройств.

Пробиотики Bacillus

Среди видов микроорганизмов, используемых в качестве пробиотиков, некоторые виды бактерий из рода Bacillus получают особое внимание благодаря усилению переваривания питательных веществ и контролю роста энтеропатогенов, таких как Clostridium perfringens, в ЖКТ индеек (Blanch and Rouault, 2016). Кроме того, род Bacillus обладает исключительной способностью образовывать споры, которые устойчивы к высоким температурам, используемым при производстве кормов (гранулирование), экстремальному pH, обезвоживанию, высокому давлению и контакту с каустическими химическими веществами (Menconi et al., 2013). Эти превосходные свойства делают споры Bacillus подходящими для применения в кормах из-за длительного срока хранения и стабильности.

Имеются данные, подтверждающие прорастание спор Bacillus в ЖКТ у птицы, которые превращаются в метаболически активные вегетативные клетки. Кроме того, споры, проходящие через ЖКТ, могут потенциально пройти полный жизненный цикл прорастания и повторного спорообразования, о чем свидетельствуют несколько авторов (Barbosa et al., 2005; Cartman et al., 2008; Latorre, 2016). Кроме того, некоторые виды Bacillus обладают способностью продуцировать различные экзогенные ферменты, включая протеазы, ксиланазу, липазу и целлюлазу и др. (Hendricks et al., 1995; Mazzotto et al., 2011; Blanch and Rouault, 2016). Эти ферменты помогают разрушать сложные молекулы кормов, улучшают усвоение питательных веществ, снижают вязкость кишечника в не содержащих крахмал полисахаридных диетах (NSP) и уменьшают количество субстратов, доступных для роста патогенных бактерий. Другими словами, некоторые виды Bacillus spp. способны улучшить усвояемость белка у домашней птицы, уменьшая тем самым поступление непереваренного белка в толстую кишку, а также уменьшить потенциал для белковой ферментации и пролиферации патогенных протеолитических бактерий.

Кроме того, несколько опубликованных исследований подтверждают тот факт, что некоторые штаммы Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis обладают способностью снижать персистенцию C. perfringens, Eimeria spp. и Salmonella spp. в ЖКТ домашней птицы (Knap et al., 2010, 2011; Lourenco et al., 2012; Blanch et al., 2017). Способность улучшать усвояемость рациона и таким образом снижать количество белка, доступного для определенных патогенных бактерий, а также способность ингибировать рост последних делает эти споровые пробиотики наиболее подходящими при выращивании индейки и других видов домашней птицы с потребностями в высоком содержании белка в рационе и в то же время очень восприимчивых к дисбалансу кишечника.

B. subtilis и B. licheniformis выделяют метаболическую энергию и аминокислоты

БиоПлюс YC является микробным продуктом, содержащим споры Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis, которые разрешены в ЕС в качестве зоотехнической кормовой добавки для откорма индейки (регистрация ЕС № E1700). Недавно в Варминьско-Мазурском университете (Ольштын, Польша) было проведено исследование на индейках для определения пробиотической эффективности БиоПлюс YC в рационе со сниженным по сравнению с контрольной группой уровнем энергии (–60 ккал/кг корма), сырого протеина (–0,6% СП) и аминокислот (пропорциональное сокращение СП). Шестьсот здоровых самцов индейки Hybrid Converter были приобретены у коммерческого инкубатория (Grelavi in Kętrzyn) и случайным образом распределены в 40 вольеров по 15 голов на вольер. Каждую группу повторяли 10 раз. Из процесса отбора были исключены особи с признаками заболевания, травмы или в плохом состоянии. Клетки были идентифицированы по номеру. Птицы не прививались. БиоПлюс YC был включен в корм в дозировке, указанной в табл. 1.

Таблица 1. Экспериментальное лечение

Группа	Биоплюс YC (г/т корма)	Средняя метаболическая энергия и содержание сырого протеина (CП)
T1	0	Стандарт (100%)
T2	400	Стандарт (100%)
T3	0	–60 ккал/кг и –0,6 ед. CП*
T4	400	–60 ккал/кг и –0,6 ед. CП*

* Уровень аминокислот был пропорционально снижен, поддерживалось одинаковое соотношение аминокислот к белку.

Группы были одинаково распределены, чтобы минимизировать эффект помещения. Вода (индивидуальное поение, по три поилки на вольер), корм (одна кормушка на вольер) были в свободном доступе. Корпус был оснащен программируемым освещением и микроклиматом, системой центрального отопления и принудительной вентиляцией. Температура содержания поддерживалась выше (+3°С) по сравнению с рекомендуемыми в каждой фазе, чтобы предрасполагать животных к определенному дисбактериозу. Программа освещения соответствовала рекомендациям заводчика Hybrid Converter (Hybrid Inc., 2014). В качестве подстилочного материала использовались опилки. При необходимости подстилку обновляли. Рационы составляли без пробиотиков (кроме Bioplus YC), ферментов, кокцидиостатиков, терапевтических антибиотиков или альтернатив антибиотическим стимуляторам роста (таких как органические кислоты или соли с высоким содержанием Cu/Zn и т.д.). Все питательные вещества поставлялись в обычных концентрациях, не превышающих максимально допустимые концентрации в ЕС для микроэлементов или витаминов. Основной рацион был рассчитан на удовлетворение или превышение требований к питательным веществам, рекомендованных для индейки (T1 и T2). Птица из групп T3 и T4 получала рационы с низким содержанием средней метаболической энергии (–60 ккал/кг), CП (–0,6 ед.) и аминокислот (пропорционально сокращению CП). Средняя живая масса, потребление корма, средний привес, конверсия корма оценивались для следующих периодов: 1–28-й, 29–56-й, 1–56-й, 57–84-й, 85–112-й, 1–112-й, 113–140-й и 1–140-й дни. В табл. 2 и 3 приведены данные по среднесуточным привесам и коэффициенту конверсии корма (FCR).

Таблица 2. Среднесуточные привесы индеек, г

Период, сутки	Группы				S*	P**
	T1	T2	T3	T4
1–28	43,2±1,6	43,7±2,0	42,4±1,2	43,4±1,3	0,247	0,274
29–56	128,5±5,7	128,2±4,3	124,6±6,6	127,2±5,3	0,876	0,404
1–56	85,8±3,4	85,9±2,9	83,5±3,5	85,3±2,7	0,503	0,287
57–84	177,9±4,7	178,8±7,4	177,4±4,9	180,0±5,6	0,889	0,757
1–84	116,5±2,6	116,9±2,7	114,8±2,8	116,9±1,9	0,410	0,220
85–112	242,4±14,3	242,3±11,8	240,1±11,2	244,2±11,4	1,877	0,907
1–112	148,0±4,1	148,3±3,7	146,1±2,7	148,7±3,1	0,547	0,370
113–140	173,5±8,8	173,1±17,0	171,4±8,7	170,2±10,3	1,791	0,915
1–140	153,1±4,4	153,2±3,2	151,2±2,8	153,0±3,2	0,543	0,516

S^* — стандартное отклонение  

P** — уровень достоверности

 

Таблица 3. Коэффициент конверсии корма (FCR) для экспериментальных периодов

Период, сутки	Группы				S	P
	T1	T2	T3	T4
1–28	1,400b±0,038	1,366a±0,036	1,399b±0,029	1,376ab±0,022	0,005	0,046
29–56	1,623x±0,025	1,624x±0,051	1,664y±0,048	1,656xy±0,027	0,007	0,051
1–56	1,566a±0,020	1,556a±0,038	1,594b±0,031	1,583ab±0,021	0,005	0,023
57–84	2,253±0,098	2,246±0,083	2,320±0,135	2,247±0,054	0,016	0,267
1–84	1,906a±0,036	1,900a±0,031	1,956b±0,049	1,916a±0,036	0,007	0,011
85–112	2,656±0,116	2,656±0,067	2,700±0,094	2,657±0,078	0,014	0,656
1–112	2,202a±0,056	2,201a±0,026	2,251b±0,020	2,205a±0,038	0,007	0,014
113–140	3,821±0,190	3,827±0,209	3,907±0,110	3,863±0,135	0,026	0,641
1–140	2,553a±0,057	2,549a±0,036	2,612b±0,030	2,555a±0,022	0,007	0,002

В ходе опыта не отмечено различий в массе и приросте между группами (табл. 2). Среднесуточный прирост за весь эксперимент: T1 — 153,1 г/сут., T2 — 153,2 г/сут.,  T3 — 151,2 г/сут., T4 — 153,0 г/сут. Основываясь на полученных результатах, можно сделать вывод, что БиоПлюс YC может численно компенсировать более низкий привес, получаемый в результате снижения содержания питательных веществ в рационе (T4 против T3).

Статистических различий в ежедневном потреблении корма между опытными группами в течение всех периодов не наблюдалось. Однако между периодами были существенные различия в конверсии корма (FCR) (табл. 3). Птицы из группы T2 значительно лучше усваивали корм по сравнению с птицами групп T1 и T3. В течение следующего экспериментального периода (29–56 дней) выявлена тенденция (Р=0,051), и птицы T1 и T2 характеризовались лучшей конверсией, чем птицы T3. Это привело к существенным различиям в коэффициенте конверсии корма между T1 и T2 по сравнению с T3 (1,566 и 1,556 против 1,594) в периоде 1–56 дней. В течение экспериментального периода 1–84 дней были получены такие же значения, как и в предыдущем (T1 и T2 против T3), однако добавление БиоПлюс YC к рационам с более низким содержанием энергии и сырого протеина привело также к значительно лучшему показателю конверсии корма: 1,916 (Т4) против 1,956 (Т3). Та же тенденция в различиях (значения между T1, T2 и T4 против T3) наблюдалась до конца эксперимента (в течение периода 1–112 и 1–140 дней). Анализируя FCR за весь экспериментальный период (1–140 дней), была определена лучшая конверсия корма для T2 (2,549) и самая высокая для T3 (2,612). Не было обнаружено существенной разницы между T1 (стандартная диета без пробиотика) и T4 (рацион с низким содержанием энергии, СП и аминокислот, с пробиотиком), что указывает на то, что добавление питательного рациона с использованием БиоПлюс YC может компенсировать снижение метаболической энергии, белка и аминокислот (2,553 против 2,555). На момент написания этой статьи были получены результаты гистологии из образцов кишечного эпителия (подвздошной кишки) индеек из группы Т1 и Т2 (табл. 4), а образцы эпителия из Т3 и Т4

находятся в процессе анализа.

Таблица 4. Длина кишечных ворсинок, глубина крипты Либеркюна и количество бокаловидных клеток в подвздошной кишке

Прказатели	Группы		S	P
	T1	T2
Длина ворсинок (µm)	1566±319	1639±136	39,540	0,363
Глубина крипты (µm)	140,5±78,5	117,6±15,3	9,236	0,220
Соотношение ворсинки/крипта	11,15	13,94
Бокаловидные клетки (количество на 100 мкм в разрезе эпителиальных ворсинок)	5,37±0,66	5,01±0,98	0,135	0,185

С точки зрения гистологических параметров никаких существенных различий между двумя экспериментальными группами не наблюдалось. Однако стоит отметить, что соотношение ворсинки/крипты было численно выше у индеек, которых кормили рационом, содержащим БиоПлюс YC. Положительный эффект В. licheniformis на поверхности ворсинок эпителия у индейки ранее сообщался Лефером (Loeffler, 2014). Это влияние на площадь поверхности абсорбции кишечника означает улучшение усвоения питательных веществ и, следовательно, продуктивности птицы.

В заключение надо отметить, что помимо контроля колонизации патогенами ЖКТ с помощью нескольких механизмов действия бактерии B. licheniformis и B. subtilis из БиоПлюс YC обладают способностью продуцировать вариабельный набор ферментов, которые могут способствовать повышению продуктивности птицы за счет улучшения усвояемости, уменьшения кишечной непроходимости, в то же время снижая приток непереваренного белка в толстую кишку, а следовательно, способствуя здоровой целостности кишечника у коммерческой индейки.

OTU^* — операционная таксономическая единица. OTU обычно относится к кластерам организмов, сгруппированных по подобию последовательности ДНК определенного таксономического маркерного гена.

 

Литература

Apajalahti, J., Rinttilä, T. and Kettunen, A., 2012. Does the composition of intestinal microbiota determine or reflect feed conversion efficiency? Proceedings of the 23^rd Australian Poultry Science Symposium, Sydney, pp. 32–39.

Blanch, A. and Rouault, M., 2016. Use of probiotics in poultry nutrition. Proceedings of the 10^th Turkey Science and Production Conference, Chester, UK, pp. 73–78.

Blanch, A., Jin, F., Kling, H., Rouault, M., Lerner, S., McNaughton, J. and Roberts, M., 2017. Assessment of the effect of a Bacillus licheniformis DFM and a Lactobacillus animalis DFM, alone or together, on the performance of broiler chickens under Eimeria and Clostridium perfringens challenge conditions. Abstracts of the International Poultry Scientific Forum, Atlanta (USA), January 30–31, 2017: 39.

Hendricks, C.W., Doyle, J.D. and Hugley, B., 1995. A new solid medium for enumerating cellulose-utilizing bacteria in soil. Appl. Environ. Microbiol. 61: 2016–2019.

Hybrid Inc., 2014. Commercial management guide. http://www.hybridturkeys.com

Knap, I., Lund, B., Kehlet, A.B., Hofacre, C. and Mathis, G., 2010. Bacillus licheniformis prevents necrotic enteritis in broiler chickens. Av. Diseases. 54: 931–935.

Knap, I., Kehlet, A.B., Bennedsen, M., Mathis, G.F., Hofrace, C.L., Lumpkins, B.S., Jensen, M.M., Raum, M. and Lay, A., 2011. Bacillus subtillis (DSM17299) significantly reduces Salmonella in broilers. Poult. Sci. 90: 1690–1694.

Latorre, J., 2016. Evaluation and Selection of a Bacillus based Direct-Fed Microbial Candidate for In situ Enzyme Production to Improve Gut Health Integrity, Bone Quality and Growth Performance in Poultry. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy in Poultry Science, University of Arkansas (USA).

Loeffler, S., 2014. Effects of Probiotic and Prebiotic Supplementation in Turkey Poults on Intestinal Morphology and MUC2 Gene Expression. Thesis for the Degree Master of Science in the Graduate School of The Ohio State University (USA).

Lourenco, M.C., Kuritza, L.N., Westphal, P., Muniz, E., Pickler, L. and Santin, E., 2012. Effects of Bacillus subtilis in dynamics of infiltration of immunological cells in the intestinal mucosa of chickens challenged with Salmonella Minnesota. Int. J. Poult. Sci. 11: 630–634.

Mazotto, A.M., Coelho, R.R.R., Cedrola, S.M.L., de Lima, M.F., Couri, S., Paraguai de Souza, E. and Vermelho, A.B, 2011. Keratinase production by three Bacillus spp. using feather meal and whole feather as substrate in a submerged fermentation. Enzyme Res. 2011: 1–7.

Menconi, A., Morgan, M.J., Pumford, N.R., Hargis, B.M. and Tellez, G., 2013. Physiological properties and Salmonella growth inhibition of probiotic Bacillus strains isolated from environmental and poultry sources. Int. J. Bacteriol. 2013.

Qaisrani, S.N., van Krimpen, M.M., Kwakkel, R.P., Verstegen, M.W., and Hendriks, W.H., 2015. Diet structure, butyric acid, and fermentable carbohydrates influence growth performance, gut morphology, and cecal fermentation characteristics in broilers. Poult Sci. 94(9):2152–64.

Wei, S., Lilburn, M. and Yu, Z., 2016. The bacteriomes of ileal mucosa and cecal content of broiler chickens and turkeys as revealed by metagenomic analysis. http://dx.doi.org/10.1155/2016/4320412

Количество показов: 2599
Автор:  А. Бланч, Ф. Рюдо, компания Chr. Hansen, Хёрсхольм, Дания; К. Козловски, Варминьско-Мазурский университет, Ольштын, Польша.
Источник:  "Ценовик" Январь 2018
Компания:  BIOCHEM / Биохем Рус