Корма и кормовые добавки

Как отличить качественные пробиотики? 05.07.2024

Как отличить качественные пробиотики?

Организм животных и птиц в индустриальных хозяйствах поставлен в очень жесткие условия: генетика, селекция и состав рационов нацелены на сверхпродуктивность, а всевозможные стрессы буквально являются неотъемлемой частью производства. В условиях целого комплекса негативных факторов возможности пробиотиков обязательно должны реализовываться на самых разных уровнях воздействия, не ограничиваясь одним-двумя параметрами. Однако, несмотря на длительный опыт применения пробиотиков в практике птицеводства, обоснование их применения и критерии выбора остаются предметом дискуссий.

Нередко российские производители продукции сельского хозяйства не доверяют отечественным биопрепаратам. Принято считать, что наши пробиотики «не работают», они некачественные и вообще «импортное лучше». Откуда берутся самые распространенные заблуждения о российских препаратах и насколько они соответствуют действительности? Частично недоверие к пробиотикам могло иметь под собой основу, поскольку на рынке стали появляться откровенные аферисты.

Появление огромного количества непроверенных препаратов во многом дискредитировало производителей пробиотиков. В итоге препаратам, которые разработаны в результате многолетнего труда и производятся в соответствии с современными научными стандартами, нанесен гигантский репутационный урон. 

Золотой стандарт качества

Созданная 8 сентября 1999 года, компания «БИОТРОФ» сегодня является ведущей биотехнологической фирмой России с большим ассортиментом препаратов: это не только пробиотики, но и фитобиотики, метабиотики, биологические консерванты, комплексные энтеросорбенты токсинов. Гарантией качества пробиотиков НПК

«БИОТРОФ» является уникальность биопрепаратов собственной разработки, большинство из которых запатентованы и имеют свои товарные знаки. Идейный вдохновитель и создатель компании — доктор биологических наук, лауреат премии Правительства РФ Георгий Юрьевич Лаптев. Всю свою жизнь ученый занимался изучением микробиоты пищеварительной системы животных и кормов, начинал в 1977 году в аспирантуре, а затем с 1982 года работал в НИИ сельскохозяйственной микробиологии в группе зоотехнической микробиологии, созданной по инициативе академика Л.К. Эрнста.

Селекция  пробиотических  препаратов в  научно-производственной  компании «БИОТРОФ» с использованием метода полногеномного секвенирования позволила существенно расширить спектр возможностей пробиотиков, что является первостепенной задачей в условиях синергизма рисков, возникающих при ведении интенсивного животноводства и птицеводства.

Соответствие содержимого этикетке

Исследования,  документирующие пробиотические свойства конкретного штамма в тестируемой дозе, не являются доказательством аналогичных свойств штамма одноименного вида в этой же или других дозировках.

Однако, по мнению многих специалистов ферм и птицефабрик, существенных отличий в эффективности и безопасности между пробиотиками не должно быть — ведь создатели используют один и тот же вид бактерии. Тем не менее подобная взаимозаменяемость недопустима.

Многие из биопрепаратов не имеют государственной регистрации; более того, в самом законодательстве нашлись лазейки, пользуясь которыми, многие импортеры, а также некоторые отечественные производители стали активно применять способы так называемой недобросовестной конкуренции, чтобы занять место на рынке. При этом потребителя часто вводят в заблуждение относительно качества продукции.

По этой причине в лаборатории НПК «БИОТРОФ» регулярно проводится анализ соответствия реального видового состава и бактериального титра микроорганизмов, входящих в пробиотики, титру и видовому составу, заявленному производителем. Для этого используется совокупность молекулярно- генетических (включая высокопроизводительное NGS-секвенирование всех 100% микроорганизмов, полногеномное секвенирование) и классических методов микробиологии.

Так, с помощью NGS-секвенирования был проверен реальный видовой состав микроорганизмов, входящих в пробиотик, производимый зарубежной компанией (Китай) якобы на основе Bacillus subtilis. Как оказалось, реальный состав пробиотика лишь на 0,18% соответствовал заявленному производителем (рис. 1). Более того, в составе препарата выявлялись условно- патогенные и патогенные формы микроорганизмов! Например, доля энтеробактерий составляла 16,9%. В условиях сниженного адаптационного потенциала и иммуносупрессии высокопродуктивных животных и птицы одним из сценариев применения такого «пробиотика» может стать даже массовый падеж поголовья.


Рис. 1. Состав пробиотика зарубежного производства: А — состав согласно паспорту качества, Б — реальный состав, определенный методом NGS-секвенирования, %

Состав пробиотика зарубежного производства

В чем же причина несоответствия состава пробиотика? Дело в том, что в погоне за удовлетворением потребительского спроса практически никто из производителей пробиотиков не желает потратить время и понести колоссальные финансовые затраты, чтобы грамотно заниматься разработкой пробиотика с нуля до финального продукта — в таком случае это занимает 20 лет. Такие биопрепараты, возникшие ниоткуда, — это своего рода рулетка, и никогда нельзя знать наверняка, соответствует ли состав паспорту качества и какой ожидается эффект.

Ошибки могут быть не только на этапе разработки, но и в процессе производства. Дело в том, что эксплуатация ферментеров, необходимых при производстве пробиотических бактерий, связана со многими факторами риска.

С другой стороны, контролирующие инстанции всегда имеют возможность внезапно прийти на завод, расположенный в России, изъять образцы препарата, проверить их качество, условия, в которых препарат производится. В отношении зарубежных производителей такой возможности нет.

 Не сойти с дистанции

Чтобы понять, ожидать ли позитивный эффект от пробиотика, следует выяснить, будут ли штаммы в его составе выживать в условиях кишечника, а также образовывать там колонии, что позволит вступить в активную конкуренцию с представителями нежелательной микробиоты. К сожалению, исследования показали, что у бактерий в составе большинства имеющихся на рынке пробиотиков отсутствует свойство устойчивости к агрессивным факторам среды пищеварительной системы. Поэтому до кишечника, где они и призваны работать, бактерии часто не доходят живыми или доходят, но в ничтожном количестве.

Использование молекулярно-биологических возможностей компании НПК «БИОТРОФ» сделало работу по селекции и изучению механизмов действия штаммов бактерий в составе пробиотиков еще более результативной. Впервые в России получены «генетические паспорта» на кормовые пробиотики в результате проведения полногеномного секвенирования, которое позволяет оценить функцию каждого гена в составе генома и описать все механизмы действия и биологический потенциал на молекулярном уровне.

Применение таких методик позволило получить уникальные по составу пробиотики (Профорт, Профорт-Т, Пробиоцид-Ультра, Ликвипро, Провитол и др.) с целым набором специфических генов, благодаря которым они способны адаптироваться, выживать и эффективно увеличивать численность в условиях кишечника, вытесняя условно- патогенную и патогенную микробиоту. Выстилать и колонизировать поверхность слизистой кишечника штаммам позволяет способность формировать биопленки, устойчивые к агрессивным факторам внешней среды. Эта способность определяется выраженными свойствами к адгезии благодаря наличию различных поверхностных структур: жгутиков, пилей и белков наружной мембраны. После завершения адгезии бактерии начинают активно выделять экзополисахариды, заполняющие межклеточное пространство, что обеспечивает устойчивость к действию повреждающих физико- химических факторов.

Так, например,  была проведена экспериментальная оценка выживаемости штаммов бактерий Bacillus sрp. и Enterococcus faecium в составе пробиотика Профорт при имитации их продвижения по пищеварительному тракту. Изучение выживаемости микроорганизмов проводили согласно методическим рекомендациям МР «Оценка безопасности наноматериалов» (приказ

№ 280 от 12.10.2007 г.) и в соответствии с методикой Дармова и др. (2011). При этом учитывалось влияние совокупности повреждающих физико-химических факторов желудочно-кишечного тракта: соляная кислота желудка, пищеварительные ферменты. Проверка жизнеспособности пробиотических бактерий при прохождении различных отделов ЖКТ показала, что сохранность бактерии Bacillus sрp. составляла 100%, сохранность Enterococcus faecium также была на достаточно высоком для достижения пробиотического эффекта уровне — 80%.

 При тепловом стрессе

Как было отмечено, современные условия ведения интенсивного птицеводства выдвинули ряд серьезных требований к пробиотическим препаратам, которые должны не только изменять состав и функции микробиоты в просвете кишечника, но и оказывать комплексное воздействие на организм хозяина: активировать пищеварение и всасываемость питательных веществ, усиливать барьерную функцию эпителия, противостояние стрессам и токсинам, модулировать иммунный ответ и т.д.

Так, наступившая летняя пора привносит в жизнь не только положительные эмоции. В жаркое время года одной из серьезнейших проблем для производителей птицеводческой продукции является тепловой стресс у птицы, ухудшающий практически все ее продуктивные показатели.

Для снижения стрессов принято использовать добавки с селеном и ряд витаминов, однако биодоступность таких веществ в основном низкая. Что касается селена, то его токсическая доза крайне мала и сопоставима с минимальным терапевтическим эффектом. То есть даже незначительная передозировка, которая может возникнуть при его высоком содержании в кормах и в организме, вызывает побочные эффекты у животных и птицы.

Поэтому в настоящее время главным принципом борьбы с тепловыми стрессами должна стать естественная активация собственных резервов организма, преждевсеговосстановлениеиммунитета и улучшение здоровья кишечника путем регуляции микробиома. Эффективной антистрессовой защитой обладает метапробиотик нового поколения Пробиоцид-Ультра, объединяющий комбинацию естественных бактериальных метаболитов (фумаровой и лимонной кислот) и двух штаммов Bacillus sрp., действующих в синергизме. Пробиоцид-Ультра не только эффективно стимулирует рост нормобиоты кишечника, выполняя функции классического пробиотика, но и в несколько раз повышает способность подавлять рост патогенных бактерий благодаря подкисляющей способности органических кислот. Кроме того, биопрепарат позитивно действует непосредственно на организм хозяина.

В условиях вивария был проведен опыт по скармливанию метапробиотика Пробиоцид-Ультра цыплятам-бройлерам кросса «Росс 308».

Было сформировано две группы: контрольная, получавшая основной рацион (ОР), и опытная, получавшая в дополнение к ОР метапробиотик Пробиоцид-Ультра. Птица контрольной и опытной групп на протяжении выращивания подвергалась воздействию повышенных температур, не соответствующих рекомендациям (выше верхней границы нормы от 1 до 12°C в зависимости от периода содержания).

Применение метапробиотика Пробиоцид- Ультра позволило снизить негативные последствия теплового стресса, что выражалось в улучшении зоотехнических показателей: сохранности поголовья, живой массы и конверсии корма (рис. 2). Так, например, при применении метапробиотика удалось избежать 9,3% дополнительных потерь поголовья.


Рис. 2. Влияние метапробиотика на продуктивность бройлеров в условиях теплового стресса

Влияние метапробиотика на продуктивность


Иммунная система птицы на фоне теплового стресса требует особого внимания, поскольку она наиболее чувствительна к данному негативному фактору: резистентность к патогенам падает, а вакцинации становятся неэффективны. Наиболее разрушительные последствия стресса возникают в кишечнике, который является самой обширной областью тела, подвергающейся воздействию окружающей среды, и местом нахождения большинства иммунных клеток.

Введение в рацион птицы метапробиотика приводило к снижению в тканях слепых отростков кишечника экспрессии провоспалительных генов, таких как PTGS2, и гена апоптоза (клеточной гибели) Casp6 (рис. 3).

Рис. 3. Влияние метапробиотика в условиях теплового стресса на продуктивность бройлеров на 21-е сутки выращивания

Это важный вывод, поскольку тепловой стресс характеризуется иммуносупрессивным потенциалом. Одним из основных факторов, влияющих на снижение продуктивности птицы в условиях стресса, является стимуляция воспалительных процессов в кишечнике. Ключевой момент для запуска этих процессов — потеря целостности кишечного барьера, которая имеет связь с апоптозом. Нарушенный кишечный барьер — это ворота для проникновения в организм кишечных патогенов. Параллельно отмечено значительное стимулирующее влияние биопрепарата на гены β-дефензинов 9 и 10, имеющих защитное действие против патогенов. Так, уровень экспрессии Gal9 в опытной группе повышался в 181 раз по сравнению с контролем, Gal10 — в 131 раз.

Противостоять токсическому стрессу

Повсеместное использование гербицидов с начала их применения увеличилось в геометрической прогрессии. Глифосат — наиболее распространенный гербицид широкого спектра действия, входящий в состав препарата Roundup (Monsanto).

В 1990-е производитель создал устойчивые к нему генно-модифицированные сельскохозяйственные культуры — сою, кукурузу, хлопок. Зерновые, кукуруза и соя — основные компоненты кормов для сельскохозяйственной птицы. Устойчивые к данному гербициду культуры содержат глифосат и/или его метаболиты в широком диапазоне концентраций. Тем не менее глифосат считался малотоксичным для животных и человека. Процесс обрушения мифа о безопасности начался, когда ученые Международного агентства по исследованиям рака (IARC) в результате собственного исследования классифицировали это действующее вещество как «вероятно канцерогенное».

При поддержке проекта Российского научного фонда № 22-16-00128 (руководитель — д-р биол. наук Лаптев Г.Ю.) впервые в России мы получили уникальные результаты анализа дифференциальной экспрессии всех генов, присутствующих в геноме, в тканях кишечника у птицы с помощью высокопроизводительного RNA-seq на фоне различных дозировок глифосата.

Результаты наших исследований оказались достаточно тревожными: глифосат, содержащийся в кормах для птицы, даже в минимальных концентрациях, которые в несколько раз ниже уровней ПДК для кормов, при хроническом воздействии негативно влиял на экспрессию 11 тысяч генов. В частности, глифосат вызывал активацию (от десятков до тысяч раз и более) генов апоптоза, т.е. клеточной гибели (Casp1, Casp2, Casp6, Casp8, Casp9), провоспалительных интерлейкинов (IL1β, IL4, IL7, IL8, IL10, IL15, IL18, IL22). Одновременно глифосат резко ингибировал экспрессию генов, связанных с продуктивностью и репродуктивным долголетием. Это выражалось в снижении показателей иммунитета, изменении биохимических параметров крови, активности пищеварительных ферментов, снижении продуктивности птицы.

Несмотря на запреты, в программах профилактики бактериальных инфекций в практике птицеводства продолжают использовать антибиотики. В связи с этим мы провели эксперимент по совместному влиянию антибиотиков, глифосата и пробиотика на продуктивность бройлеров. Бройлеры I (контрольной) группы получали основной рацион (ОР) без добавок; II опытной — ОР с антибиотиками энрофлоксацином и колистином; III опытной — ОР с этими же антибиотиками и глифосатом на уровне 1 ПДК; IV опытной группы — ОР с антибиотиками, глифосатом и биопрепаратом Пробицид-Ультра. Динамика живой массы птицы на 28-е и 35-е сутки показана на рис. 4.

Рис. 4. Живая масса бройлеров в группах на 28-е (А) и на 35-е (Б) сутки


Антибиотики стимулировали увеличение продуктивности бройлеров, что является известным фактом. На 35-е сутки зафиксировано негативное влияние глифосата на этот показатель, выражавшееся в снижении ростостимулирующего эффекта антибиотиков. В связи с этим нами был изучен механизм изменения продуктивности на клеточном уровне. Наблюдая за РНК птицы, методом количественной ПЦР с обратной транскрипцией мы провели анализ экспрессии (работы) генов в грудных мышцах бройлеров, связанных с ростом и формированием мышечных волокон (lgf-1, MYOG, MYOZ2), на 35-е сутки (рис. 5).

Рис. 5. Уровень экспрессии генов в грудных мышцах бройлеров

Уровень экспрессии генов в грудных мышцах бройлеров


Повышенная активность гена MYOG во II и IV опытных группах (на фоне антибиотиков) явилась фактором, способствующим развитию мышц во время миогенеза, усилению митохондриальной функции и повышенному накоплению энергии у бройлеров. Безусловно, это играет определенную роль в наблюдаемом увеличении живой массы в вариантах с антибиотиками. Тем не менее в группе с добавлением в комбикорма глифосата на фоне антибиотика без введения биопрепарата (III группа) эффект активации экспрессии гена MYOG не отмечался по сравнению с контролем, что свидетельствует, с одной стороны, о негативном влиянии глифосата на экспрессию генов продуктивности птицы, с другой — о некотором сглаживании данного негативного эффекта при интродукции штамма микроорганизма.

Эффективность при кормовых стрессах

Не за горами пора уборки фуражных зерновых культур. Осенью из-за высокой стоимости зерна прошлогоднего урожая многие птицефабрики перейдут на использование для птицы свежесобранного зерна. Однако скармливание зерна нового урожая приводит к целому спектру проблем: гастроэнтеритам, снижению поедаемости и приростов. В зерне после сбора урожая длительное время продолжаются метаболические процессы

«дозревания» за счет активизации деятельности ферментов. Эти процессы подходят к завершению только через несколько месяцев хранения зерна. Минимально допустимое время созревания зерна — 60 суток.

Дело в том, что в свежесобранном зерне содержание растворимых некрахмалистых полисахаридов (НПС) в несколько раз превышает содержание нерастворимых НПС.

Растворимые НПС способны связывать большое количество воды. Это вызывает увеличение вязкости химуса (содержимого) кишечника и снижение переваримости углеводов, белков и жиров, а также скорости всасывания питательных веществ.

Большая гигроскопичность растворимых НПС влечет за собой нарушение водного режима кишечника и разжижение экскрементов. Это приводит к повышенному загрязнению яиц, увеличению влажности подстилки, повреждениям ног, ожогам костей.

Продуцирование ферментов пробиотическими бактериями — это один из самых результативных способов доставки энзимов в кишечник, а значит, наиболее эффективный метод преодоления негативного воздействия свежесобранного зерна на организм птицы.

Ферментные комплексы штамма бактерии в составе пробиотика Целлобактерин+, в отличие от чистых единичных ферментов, воздействуют на различные компоненты структурной клетчатки корма (целлюлозу, гемицеллюлозу и пр.), причем как на растворимые, так и на нерастворимые. Использование базы данных Cazy Французского национального центра научных исследований для биоинформатической обработки данных секвенирования позволило детально охарактеризовать у штамма весь спектр ферментов (гликозилгидролаз), активных в отношении НПС. Доказано, что сложные ферментные системы штамма бактерии в составе пробиотика Целлобактерин+ объединены в целлюлосомы — выступы, образующиеся на клеточной стенке целлюлозолитических бактерий. Эти выступы представляют собой стабильные ферментные комплексы, которые прочно связаны со стенкой бактериальной клетки, но при этом они достаточно гибкие, чтобы также прочно связываться с расщепляемыми субстратами — целлюлозой, гемицеллюлозой и другими НПС. Это значительно облегчает гидролиз НПС за счет механизма приближения каталитического домена (участка) к расщепляемому субстрату и дальнейшему связыванию с его поверхностью (рис. 6).

Рис. 6. Целлюлосома штамма бактерии в составе пробиотика Целлобактерин+

Целлобактерин+

В то же время преимущества биопрепарата выходят далеко за рамки простого улучшения переваривания               питательных  веществ. Целлобактерин+ оказывает многостороннее воздействие на желудочно-кишечный тракт птицы: на 25–30% увеличивает в кишечнике количество собственных целлюлозолитических бактерий, одновременно вытесняя и патогенную микробиоту: сальмонелл, пастерелл, золотистого стафилококка, энтеробактерий и др. Происходит восстановление баланса микробиоты, нарушенного погрешностями в кормлении.

Исследование, проведенное в ООО «Нижнетагильская птицефабрика» на поголовье яичной птицы, показало, что применение пробиотика Целлобактерин+ в несколько раз снизило негативный эффект от введения в рацион зерна нового урожая. В результате применения препарата увеличилось высвобождение питательных веществ корма, улучшилась их переваримость и всасываемость, уменьшилась вязкость химуса и количество патогенов.

Как отметили специалисты птицефабрики, в результате применения биопрепарата произошло снижение доли яиц с загрязненной скорлупой с 12% до 5% (рис. 7). На поголовье молодой птицы отмечено явное улучшение показателей по однородности стада. До применения биопрепарата однородность стада не превышала 92%, с биопрепаратом Целлобактерин+ этот показатель вырос до 97–98%. У взрослой птицы удавалось не только сдерживать снижение продуктивности, но даже повысить уровень яйценоскости на 1–2%.

Рис. 7. Эффективность использования пробиотика Целлобактерин+ на поголовье яичной птицы в период скармливания зерна нового урожая

Целлобактерин+


Не все одинаково полезны

На рынке представлено много препаратов, позиционируемых как пробиотики. Однако настоящими пробиотиками является лишь часть из них. От правильного выбора пробиотика зависит состояние всего организма, продуктивность и срок хозяйственного использования. Совершенно очевидно, что в качестве пробиотиков должны применяться штаммы бактерий, полученные в результате длительной селекционной работы, имеющие доказанный широкий спектр физиологических эффектов, в том числе свойства выживать в условиях агрессивной среды ЖКТ и колонизировать стенки кишечника. Состав бактерий в препаратах должен соответствовать заявленному в паспорте качества, пробиотики не должны содержать нежелательной микробиоты, тем более патогенной.

В условиях интенсивного животноводства и птицеводства многочисленные производственные стрессы — средовые, кормовые, токсические, технологические — изменяют микробиом кишечника и экспрессию генов организма в негативную сторону, поэтому во многих хозяйствах реализовать генетический потенциал поголовья в полной мере не удается.

Терапевтические возможности пробиотиков обязательно должны реализовываться на самых разных уровнях воздействия, не ограничиваясь одним-двумя параметрами.

Именно поэтому производство биопрепаратов для животных и птицы это прежде всего наукоемкий процесс, включающий многоэтапную селекцию высокоэффективных штаммов микроорганизмов с учетом комплекса проблем, встающих на пути ведения интенсивного производства продукции, всестороннее изучение механизмов действия, проверку свойств во множестве лабораторных и производственных экспериментов и, безусловно, постоянный контроль качества во время процесса производства.


Количество показов: 37
Автор:  Е. Йылдырым, Г. Лаптев, Д. Тюрина, Н. Новикова, Л. Ильина, А. Дубровин, В. Филиппова, К. Калиткина, Е. Пономарева, И. Ключникова, В. Заикин, НПК «БИОТРОФ»
Компания:  БИОТРОФ

Возврат к списку


Материалы по теме: