Корма и кормовые добавки

Пробиотики как альтернатива кормовым антибиотикам 28.11.2020

Пробиотики как альтернатива кормовым антибиотикам

Кормовые добавки и ветеринарные препараты на основе пробиотиков являются одной из альтернатив стимуляторам роста на основе антибиотиков и профилактикой заболеваний желудочно-кишечного тракта. В частности, они способны снижать риски размножения патогенных сальмонелл, бактерий группы кишечной палочки, кампилобактеров, клостридий и других возбудителей болезней животных и человека.

Коммерческие пробиотики для животных представляют собой специально подобранные культуры микроорганизмов, способствующие улучшению кишечной микробиоты, иммунного статуса и обменных процессов у животных и препятствующие размножению в желудочно-кишечном тракте патогенной микрофлоры. В животноводстве и птицеводстве они используются как в качестве кормовых добавок, так и лекарственных средств.

Благодаря включению в рационы пробиотиков возможно снизить конверсию корма на 5–10%, а также стимулировать привесы животных до 10%. Помимо защиты органов желудочно-кишечного тракта, пробиотики возможно применять в целях лечения и профилактики болезней органов размножения, дыхания, а также кожи. В частности, уже созданы препараты споровых форм пробиотиков наружного применения для лечения гнойно-некротических поражений кожных покровов и копыт животных, маститов, а также обработки пуповины новорожденных животных. Культуры микроорганизмов, обладающих бактериостатическим действием, также возможно использовать для санации помещений, в том числе боксов для новорожденных. Помимо бактериальных заболеваний, вред животным наносят вирусные болезни, которые осложняются бактериальной инфекцией. В этом случае применение пробиотиков наряду с иммунными препаратами способно снизить расход терапевтических антибиотиков. Кормовые добавки на основе пробиотиков являются одной из альтернатив кормовым антибиотикам, благодаря чему привлекают пристальное внимание животноводов и птицеводов во всем мире.

В составе коммерческих пробиотиков может присутствовать как один штамм микроорганизма, так и несколько. В последнем случае важно, чтобы выбранные культуры усиливали действие друг друга, а не конкурировали за питательные субстраты в кишечнике.

К штаммам микроорганизмов для производства кормовых добавок и ветеринарных препаратов сегодня предъявляется ряд требований:

1) антагонистическое действие в отношении болезнетворных агентов (благодаря методам генной инженерии и селекции можно добиться создания препаратов направленного действия);

2) отсутствие вирулентности (не размножаются в других органах и тканях при попадании в кровяное русло);

3) способность выдерживать агрессивную среду желудочного сока и высокие концентрации желчных кислот;

4) промышленный штамм должен хорошо переносить процессы производства, транспортировки, хранения и применения, сохраняя свою жизнеспособность и желательные характеристики;

5) желательной характеристикой является способность «прилипать» к кишечному эпителию, что позволяет пробиотическим микроорганизмам колонизировать кишечник;

6) низкие затраты при культивации;

7) отсутствие генов резистентности к антибиотикам.

В связи с особенностями производства кормов широкое распространение в промышленном выращивании скота и птицы сегодня получают споровые микроорганизмы рода Bacillus, способные выдерживать ультрафиолетовое излучение, высушивание и воздействие высоких температур и стимулирующие рост собственной полезной микрофлоры животных.

Эффективность применения пробиотиков повышается, если использовать их до возникновения риска болезни, то есть на постоянной основе в составе кормовых добавок, причем с юного возраста. Высокопродуктивные породы и кроссы животных первых 5–7 дней жизни характеризуются слабо развитым пищеварительным трактом и высоким риском инфекций пищеварительного тракта, поэтому нуждаются в пробиотиках и субстратах для их размножения. Чем раньше полезная флора заселит кишечник животного, тем меньше он будет подвержен воздействию патогенной микрофлоры. Фактором риска заболеваний желудочно-кишечного тракта является смена рациона (в том числе период отъема), перегруппировка, тепловой стресс, вакцинация и т.д.

Классификация пробиотиков

Согласно международной классификации FAO, кормовые пробиотики делятся на 4 обширные группы:

1. Бактериальные или небактериальные. Большинство используемых микроорганизмов являются бактериями. Примерами бактериальных пробиотиков являются культуры Lactobacillus, Bacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Pediococcus acidilactici.

Небактериальные (дрожжевые или грибковые) пробиотики включают культуры Aspergillus oryzae, Candida pintolopesii, Saccharomyces bourlardii и Saccharomyces cerevisiae.

2. Спорообразующие или неспорообразующие пробиотики. К неспорообразующим пробиотикам относятся бифидобактерии и лактобактерии. В промышленном животноводстве и птицеводстве широко используются спорообразующие бактерии, например, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и др.

3. Поливидовые средства или монопробиотики. Микробный состав пробиотических продуктов колеблется от одного штамма определенного вида до нескольких штаммов микроорганизмов нескольких видов.

4. Аллохтонные либо автохтонные пробиотики. Используемые в качестве пробиотиков микроорганизмы, которые обычно не присутствуют в ЖКТ животных (например, дрожжи), называются аллохтонными; микроорганизмы — коренные обитатели ЖКТ называются автохтонными пробиотиками (например, лактобациллы и бифидобактерии).

Механизм действия

Механизмы действия пробиотических микроорганизмов обусловлены их генетическим разнообразием и еще до конца не изучены. Известно, что пробиотики могут изменять динамику микробной популяции в ЖКТ, создавая более благоприятную микробную популяцию из-за сдвига баланса полезных и вредных микробов. Такие условия благоприятны для усвоения кормов и повышения естественной резистентности животных. Ожидается, что научный прогресс в молекулярных методах и секвенировании ДНК, используемых для изучения микробиомов, значительно облегчит наше понимание того, каким образом действуют те или иные элементы микрофлоры.

Известно, что пробиотические микроорганизмы могут вырабатывать пищеварительные ферменты. В частности, определенные штаммы спорообразующих бактерий способны продуцировать α-амилазу, целлюлазу, протеазы и металлопротеазы. В свою очередь, лактобациллы способны создавать условия для повышения активности амилаз. Существуют исследования, говорящие о том, что под действием кормовых пребиотиков у птиц и млекопитающих увеличивается высота кишечных ворсинок, таким образом, увеличивается площадь поверхности для всасывания питательных веществ. Уменьшение количества патогенных микроорганизмов в ЖКТ при вводе в рацион пробиотиков может быть связано с производством антимикробных веществ (бактериоцинов), ингибирующих развитие патогенов органических кислот и ферментов, адгезией пробиотических микробов к кишечному эпителию (тем самым осуществляется их конкуренция с патогенными микроорганизмами), а также с активированием иммунного ответа организмом.

Стимулирование развития собственной микрофлоры

В ряде исследований отмечено, что пробиотики способствуют увеличению популяции в кишечнике моногастричных лакто- и бифидобактерий. Лактобактерии и бифидобактерии продуцируют белки или полипептидные бактериоцины, которые уменьшают рост близкородственных видов бактерий, что может снизить количество вредных микроорганизмов в ЖКТ.

Конкурентное прикрепление к эпителию кишечника

Некоторые штаммы лактобактерий и бифидобактерий обладают гидрофобными белками поверхностного слоя, которые помогают бактериям неспецифически прикрепляться к поверхности клеток животных. Лактобациллы прилипают к эпителиальным клеткам кишечника, в том числе подвздошной кишки цыплят. Это может конкурентно исключать патогенные микроорганизмы из желудочно-кишечного тракта.

Ингибирование патогенной микрофлоры

Пробиотические бактерии являются природными конкурентами ряда возбудителей болезней животных. Благодаря выработке органических кислот (в том числе короткоцепочечных) они способны сдвигать pH, создавая неблагоприятные условия для размножения сальмонелл, клостридий, патогенных штаммов кишечных палочек и других возбудителей заболеваний.

Антибактериальные ферменты

Лизоцим обнаруживается в кишечнике, слюне, слезной жидкости, на слизистых органов дыхания и репродукции, в плазме крови, лейкоцитах, молозиве. Помимо собственной продукции организмом животного, лизоцим способны вырабатывать также пробиотическая микрофлора (в том числе лакто и бифидобактерии, а также энтерококки). Лизоцим частично или полностью расщепляет клеточные оболочки тех

микробов, состоящие из хитинов, мукопептидов и глюкозаминопептидов. Он активен в отношении грамположительных микроорганизмов, стимулирует выработку интерферонов в организме животного, а также регенерацию тканей.

В сельском хозяйстве кормовые добавки на основе лизоцима в чистом виде применяют, чтобы повысить иммунитет новорожденного, снизить количество случаев развития диареи и увеличить привес; также он эффективен для профилактики маститов.

Бактериоцины

Благодаря выработке защитных противовирусных, антибактериальных и антигрибковых соединений бактериальная клетка способна выживать в неблагоприятных условиях. Бактериоцинами называются специфические белки, вырабатываемые некоторыми бактериями и подавляющие жизнедеятельность клеток других штаммов того же вида или родственных видов бактерий. Уровень их продукции зависит от конкретного штамма микроорганизма.

Антибактериальные вещества широкого спектра действия вырабатывают молочнокислые бактерии, бифидобактерии и спорообразующие бактерии рода Bacillus.

Например, культуры Str. lactis, B. acidophilum, L. bulgaricum, L. casei способны подавлять развитие гемолитических стрептококков, протея, пневмококков, патогенных кишечных палочек, сальмонелл, коринобактерий, стрептококков, микрококков, микобактерий, стафилококков и других возбудителей.

Выработка специфических молекул позволяет бактериям конкурировать за субстрат между бактериями одного вида (колицины, вырабатываемые кишечными палочками нормальной микрофлоры кишечника животных, подавляют размножение своих патогенных сородичей).

Путем методов генной инженерии и селекции возможно выделить штаммы микроорганизмов, продуцирующих антигрибковые, противококцидийные и антибактериальные молекулы в повышенных концентрациях.

Активация иммунного ответа

Здоровый эпителий слизистой оболочки кишечника обладает защитной функцией, включающей анатомические структуры, иммунологические выделения, состоящие из слизи, иммуноглобулинов, например, IgA, противомикробных молекул, пептиды и комплекс адгезии эпителиальных соединений.

Пробиотики относятся к разнообразным видам микроорганизмов, поэтому механизмы воздействия их на иммунитет животных могут различаться. Некоторые из них способны повысить в сыворотке крови содержание отдельных иммуноглобулинов (IgA, IgM), другие активизируют выработку лимфоидной тканью кишечника цитокинов, Т-лимфоцитов.

Установлено, что пробиотики способны влиять как на врожденный, так и на приобретенный иммунитет. Во многом улучшение врожденного иммунитета кишечника осуществляется за счет восстановления барьерной функции кишечника. Патологические состояния, вызывающие иммунологические нарушения, разрушают этот барьер, тем самым провоцируют воспаление кишечной стенки и кишечные расстройства.

Разрушение чувства кворума

Одним из факторов защиты бактерий против негативных факторов среды (в том числе антибиотиков) является чувство кворума — способность к передаче химических сигналов внутри одного вида микроорганизмов. Это явление описано как для грамположительных, так и для грамотрицательных бактерий.

Благодаря такой коммуникации болезнетворные микроорганизмы биопленки защищаются от воздействия антибиотиков, а также синтезируют факторы вирулентности. Чем больше клеток находятся вместе, тем больше сигнальных молекул они производят, в результате клетки совместно концентрируются на выработке защитных белков.

Пробиотики способны нарушать передачу сигналов между бактериальными клетками, разрушая у них чувство кворума (групповой химической коммуникации) путем подавления экспрессии гена вирулентности и белков, необходимых для образования биопленки. Следовательно, они могут быть эффективным инструментом в борьбе с возникновением лекарственной резистентности и применяться не только для профилактики, но и в составе схем лечения бактериальных болезней животных.

Производители

На российском рынке обращаются как зарубежные, так и отечественные кормовые добавки на основе пробиотиков. Среди импортных производителей представлены товары Alltech, Adisseo, Biochem, DSM Nutritional Products, Danisco Animal Nutrition, Lallemand, Lesaffre, Leiber, AB Kauno Grudai, Kemin, Kaesler Nutrition, VLAND BIOTECH GROUP и др. Пробиотики в России изготавливают такие компании, как НПК «БИОТРОФ», НВП «БашИнком», ПК «КРОС Фарм», «СОЮЗСНАБ», НИИ Пробиотиков, «Алтбиотех» и др.






Количество показов: 1301
Автор:  В.Лавренова, маркетолог издательства «Сельскохозяйственные технологии»

Возврат к списку


Материалы по теме: