Корма и кормовые добавки

15.10.2020

«БИОТРОФ» — лидер рынка пробиотиков

Научно-производственная компания «БИОТРОФ» — лидер в области создания и производства пробиотиков, энтеросорбентов и силосных заквасок. Это не просто компания, а уникальный разработчик и производитель, возможно, единственный в России. В ее деятельности тесно сплетается фундаментальная наука и практика, проведение экспериментов и выпуск коммерческих продуктов.

Специалисты компании уделяют пристальное внимание всем параметрам, которые имеют решающее значение для производства биопрепаратов с высоким уровнем эффективности. Глубокие научные исследования привели к разработке и коммерциализации линейки пробиотических препаратов с уникальными свойствами, не обнаруженными у других родственных видов бактерий.

ДЕТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МИКРОФЛОРЫ СТАДА

Для создания по-настоящему эффективных пробиотиков необходимо четко представлять все микробиологические процессы, происходящие в желудочно-кишечном тракте животных и птицы. В результате появления молекулярно-биологических методов исследования мировое научное сообщество признало существование гораздо большего числа микроорганизмов, чем предполагалось ранее: число известных бактерий составляет лишь 1–50% от общего. Остальные микробы принадлежат к категории некультивируемых. Таким образом, оказывается, что многие наши представления о микрофлоре, в том числе о микробиоме желудочно-кишечного такта, мягко говоря, неточны. Именно по этой причине в 2010 году компания ООО «БИОТРОФ» закупила современное оборудование для проведения целого комплекса молекулярно-биологических исследований (рис.1).

Ученые молекулярно-генетического центра разработали инновационный метод, который позволяет измерять и наблюдать, как меняется состояние микробиома сельскохозяйственных животных и птицы, а значит, может помочь в его «лечении». Использование подобных методов позволяет осуществлять глубокий анализ микробиома стада, чего не может предложить ни одна из компаний, занимающихся продвижением пробиотиков в России.

Одна из наиболее сложных и дорогостоящих технологий, используемых в ООО «БИОТРОФ», — это NGS-секвенирование, которое позволяет выявить полный видовой состав всех 100% микробных сообществ кишечника и других экосистем. На рис. 2 представлены результаты изучения микробиома слепых отростков кишечника птицы родительского стада бройлеров методом NGS. Было сформировано 3 группы: первая группа получала пробиотик Профорт, вторая — пробиотик иностранного производства, в рацион контрольной группы пробиотики не вводили.

Как видно из рис. 2, в варианте с пробиотиком иностранного производства и в контроле без добавок наблюдалось присутствие значительного количества патогенных форм, превышающего нормы для здоровой птицы. В отличие от групп с Профортом, в кишечнике птиц, не получавших добавки, а также получавших пробиотик иностранного производства, были детектированы следующие опасные виды, способные вызывать серьезные заболевания эпизоотического характера: Enterococcus cecorum — возбудитель энтерита, в ассоциации с бактериями семейства Burkholderiaceae вызывает у птиц воспалительные заболевания суставов; Campylobacter coli и Pasteurella pneumotropica — возбудители энтерита; Helicobacter pullorum — возбудитель воспалительных заболеваний желудочно-кишечного тракта и др. Применение пробиотика Профорт способствовало нормализации состава микробиома за счет вытеснения условно-патогенных и патогенных форм из кишечника птицы.

 

ПОЛНОГЕНОМНОЕ СЕКВЕНИРОВАНИЕ

В современных условиях штаммы бактерий в составе пробиотиков должны обладать целым комплексом полезных биотерапевтических свойств. Использование возможностей молекулярно-биологических технологий компании ООО «БИОТРОФ» сделало работу по селекции и изучению механизмов действия штаммов бактерий в составе пробиотиков еще более результативной. Был разработан ряд инновационных пробиотических препаратов, каждый из которых имеет масштабное научное досье, обосновывающее дифференцированное управление микробными представителями нормофлоры и другие полезные свойства.

Яркий пример — многокомпонентный пробиотик Профорт на основе двух штаммов микроорганизмов Bacillus sp. и Enterococcus sp. Для детального изучения всех свойств штаммов бактерий в составе препарата был применен инновационный метод полногеномного секвенирования, который позволил оценить функцию каждого гена в составе генома и описать все механизмы действия и биологический потенциал на молекулярном уровне. Проведенный филогенетический анализ штаммов бактерий в составе пробиотика Профорт выявил уникальность метаболических возможностей данных микроорганизмов по сравнению с аналогичными видами бактерий.

Так, на рис. 3 в качестве примера показана степень филогенетической близости штамма Bacillus sp. в составе Профорта к геномам родственных микроорганизмов. Видно, что между штаммом бактерии в составе биопрепарата и другими микроорганизмами того же вида были обнаружены значительные различия в составе геномов, что говорит об уникальности путей метаболизма.

В клетках Bacillus sp. и Enterococcus sp. в составе пробиотика Профорт имеется ряд ферментов, участвующих в биосинтезе важнейших соединений: аминокислот (в том числе незаменимых), витаминов, органических кислот, бактериоцинов и др.

Так, например, цистеин и метионин, образуемые Enterococcus sp., являются лимитирующими для птиц, а лизин — для коров и свиней, и в то же время в составе рационов наиболее часто наблюдается дефицит этих аминокислот.

Особое значение имеет непротеиногенная g-аминомасляная кислота, продуцируемая Bacillus sp., которая принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах. В промышленном птицеводстве, например, ее активно применяют в качестве адаптогена, в том числе для профилактики каннибализма, повышения резистентности организма, нормализации нейрогуморального статуса.

Одними из важнейших продуктов бактериального синтеза являются такие соединения, как органические кислоты, значение которых для организма животных и птицы трудно переоценить. Так, например, бутират, образуемый Bacillus sp., стимулирует обновление клеток слизистой кишечника — рост и пролиферацию энтероцитов, крипт, влияет на кровоток в слизистой и является основным энергетическим субстратом для клеток кишечника, обеспечивая до 70% потребности в энергии, а также участвует в регуляции многих метаболических и сигнальных процессов в ЖКТ.

Интересно, что полученные результаты были подтверждены методом газожидкостной хромато-масс-спектрометрии. В культуральной жидкости штаммов бактерий (рис. 4) были обнаружены масляная кислота и ее производные, пропионовая, ацетоуксусная кислоты, аминокислоты, витамины (например, В² и др.), активные пептиды (ферменты) и другие биологически активные вещества.

Количество продуцируемых метаболитов было значительным. Так, например, Bacillus sp. Способна продуцировать 26 мг/мл масляной кислоты. Оказалось, что штаммы бактерий в составе Профорта обладают крайне высоким потенциалом в биодеградации токсичных соединений, что объясняет их активную способность разрушать микотоксины кормов.

На рис. 5 представлены результаты опыта, проведенного в условиях in vitro, по установлению уровня истинной биодеструкции микотоксинов штаммами бактерий Bacillus sp., который определяли как разницу между биодеструкцией живыми бактериальными клетками и сорбцией инактивированными клетками.

Проверка жизнеспособности пробиотических бактерий при прохождении желудка показала, что сохранность Enterococcus sp. была на достаточно высоком для достижения пробиотического эффекта уровне, сохранность же штамма Bacillus sp. Составляла 100%. Позитивные результаты связаны с тем, что бактерии Bacillus sp. и Enterococcus sp. обладают механизмами выживаемости в неблагоприятных условиях окружающей среды, толерантность Bacillus sp. Усилена способностью формировать споры, имеющие многослойную защитную оболочку. Интересно, что условия, имитирующие кишечник, не только не оказали ингибирующего влияния на рост бактерий Bacillus sp. и Enterococcus sp., но даже стимулировали его! Этот результат закономерен, поскольку данные микроорганизмы — это представители индигенной (собственной) микрофлоры животных и птицы. Их метаболизм в процессе эволюции был адаптирован для существования в подобных условиях, а широкие ферментативные возможности позволяют использовать разнообразные питательные вещества для роста и развития.

В то же время известно (Дармов и др., 2011), что для бактерий рода Lactobacillus, инкубируемых на модельной среде, имитирующей прохождение желудка и кишечника, характерно колоссальное падение титра жизнеспособных клеток (на 4–7 порядков!). Дело в том, что бактерии рода Lactobacillus, в отличие от бацилл и энтерококков, имеют слабые механизмы выживания в агрессивных условиях желудочно-кишечного тракта и очень требовательны к питательным веществам, их рост может быть легко ингибирован многими веществами, присутствующими в ЖКТ.

ПРАКТИКА ПОДТВЕРДИЛА

Внутренняя поверхность кишечника, его слизистая оболочка, — не гладкая, это сложный рельеф из выростов (ворсинок) и углублений — крипт. Активность всасывания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте животных и птицы возрастает при увеличении размеров ворсинок кишечника. Известно, что нарушения микробиома кишечника запускают серию изменений, ведущих в том числе к ухудшению архитектуры кишечника, что проявляется уменьшением длины ворсинок. При проведении опыта на бройлерах выявлено, что применение пробиотика Профорт стимулировало рост и регенерацию ворсинок кишечника в сравнении с контролем без добавок (рис. 6).

Относительная длина ворсинок двенадцатиперстной кишки опытной группы была на 20% выше, чем в контрольной группе у бройлеров 15-суточного возраста, и на 26,6% выше, чем у бройлеров 38-суточного возраста. Подобный эффект связан с возможностью продуцирования штаммами бактерий в составе Профорта органических кислот, прежде всего масляной. Возрастание площади поверхности кишечника за счет увеличения высоты ворсинок в варианте с применением Профорта ведет к более интенсивному всасыванию питательных веществ.

Эффективность пробиотика Профорт была многократно подтверждена в условиях производства (рис. 7).

Так, за 20 недель применения Профорта падеж молодняка кур-несушек снизился с 4,7 до 1,2% (в 3,9 раза). За счет комплекса свойств, прежде всего целлюлозолитических, введение в рацион Профорта может способствовать удешевлению рациона до 8%. При этом наблюдается значительное снижение в кишечнике птиц патогенных форм, с которыми не смогли справиться даже кормовые антибиотики.

ПОДВОДЯ ИТОГ, следует подчеркнуть, что на сегодняшний день ООО «БИОТРОФ» остается единственной компанией, где регулярно проводятся сложные молекулярно-биологические исследования микробиома кишечника сельскохозяйственных животных и птицы. Эта уникальная для нашей страны работа позволила решить многие проблемы ветеринарии и зоотехнии, причина которых кроется в нарушении состава микробиома желудочно-кишечного тракта. Благодаря деятельности ученых центра молекулярно-генетических исследований компании был разработан инновационный метод полногеномного секвенирования штаммов бактерий в составе биопрепаратов, который позволяет на молекулярном уровне определить их свойства, механизмы действия и биологический потенциал. Это позволило повысить эффективность селекции и задействовать весь спектр возможностей и конкурентоспособность пробиотических бактерий при попадании в кишечник хозяина. Поэтому продукты производства ООО «БИОТРОФ» действительно эффективнее многих отечественных и зарубежных аналогов.

Количество показов: 1741
Автор:  Е. Йылдырым, Л. Ильина, А. Дубровин, В. Филиппова, Н. Новикова, Д. Тюрина, Г. Лаптев, В. Меликиди, ООО «БИОТРОФ»
Компания:  БИОТРОФ