О применении пробиотиков в птицеводстве

Пробиотики и микронутриенты при интенсивном выращивании цыплят

1. Полезный эффект пробиотиков
2. Биологическая роль селена и йода в организме птицы
3. Применение пробиотиков, селена и йода в птицеводстве

1. Полезный эффект пробиотиков

Полезный эффект пробиотиков базируется на следующих фактах: безмикробные животные более чувствительны к заболеваниям, чем их cородичи с кишечной флорой (Сорокин и др., 1973; Душкин, 1983; Аликин и др., 1996, 1997; Алиев, 1998; Ноздрин и др., 2001, 2003, 2007; Панин и др., 1996, 2000, 2007).

У птицы повышенная выживаемость сальмонелл в кишечнике часто связана с введением в рационы антибактериальных ростовых стимуляторов. Устойчивость к заболеваниям можно повысить введением суспензий из фекалий. Так, носительство сальмонелл в кишечнике устраняли дачей суточным цыплятам суспензии из фекалий взрослых птиц (Fuller, 1989).

Таким образом, нормальная кишечная микрофлора животных предохраняет их от заболевания. Потребность в применении пробиотиков имеет большое значение при несоблюдении условий выращивания молодняка (ограничение контакта с матерями, нарушение кормления и содержания). При этом в микрофлоре кишечника развивается дефицит облигатных бактерий (Сорокин и др., 1973;  Сидоров, 1984; Сурков, 1987; Жданов, 1984; Панин, Малик, 2001).

Пробиотики успешно используют для стимуляции неспецифического иммунитета, профилактики и лечения смешанных желудочно-кишечных инфекций, расстройств пищеварения алиментарной этиологии (дисбактериозы, острые молочно-кислые ацидозы и др.), возникающих вследствие резкого изменения состава рациона, нарушения режимов кормления, технологических стрессов и других причин (Яковлев и др., 1990; Корочкин, 1994, 1996; Парфенов 1998; Ноздрин, 1996, 1997; Ноздрин и др., 2002, 2003).

Положительный эффект пробиотиков на основе живых микроорганизмов на организм хозяина осуществляется через нормализацию его микробной экологии за счет следующих факторов:

1. ингибирование роста потенциально вредных микро-организмов в результате продуцирования антимикробных субстанций, конкуренции с ними за рецепторы адгезии и питательные вещества, активации иммунокомпетентных клеток;
2. стимуляция роста представителей индигенной флоры в результате продукции витаминов и других ростостимулирующих факторов, нормализации рН, нейтрализации токсинов;
3. изменение микробного метаболизма, проявляющегося в повышении или снижении активности ферментов (Куваева, 1999; Шевелева, 1999; Смирнов и др., 1982.; Шендеров, Манвелова, 1997; Chauhan et al., 1997; De Simone et al., 1995; Fuller, 1989; Ichikawa et al., 1999; Kailasapathy, 2000; Kurmann, 1988; Lindgren, 1990; Rolfe, 2000; Rowland, 1995; Salminen, 1998; Von Wright, 1999).

Пробиотические препараты безвредны для макроорганизма даже в концентрациях, значительно превышающих рекомендуемые для применения, а некоторые штаммы способны существенно повышать неспецифическую резистентность макроорганизма (Бессарабов, 1983, 1988; Белов и др., 1991; Антипов и др., 1980, 1995; Белоусов, 1998; Коршунов и др., 1996, 1999; Ноздрин, Иванова, 2007). Для различных штаммов пробиотических бактетрий характерны следующие свойства: антагонистическая активность ко многим патогенным и условно-патогенным микроорганизмам; высокая ферментативная активность, позволяющая существенно регулировать и стимулировать пищеварение; противоаллергенное и антитоксическое действие (Муллакаева, 1991,1995; Ноздрин, 2001, 2002, 2003, 2007, 2008; Панин и др., 2000).

Спектр показаний для применения пробиотиков широк: их используют для стимуляции клеточных и гуморальных факторов иммунитета, активизации обменных процессов и нормализации пищеварения, лечения и профилактики дисбактериоза, желудочно-кишечных заболеваний инфекционной и алиментарной этиологии, нормализации микрофлоры пищеварительного тракта после лечения антибиотиками и другими антибактери­­­­­альными химиотерапевти­ческими средствами, для стимуляции роста молодняка, ускорения адаптации животных к высокоэнергетическим рационам и небелковым азотистым веществам, повышения эффективности использования кормов.

Установлено, что спектр применения пробиотиков в клиниче­ской практике может быть существенно расширен. Их используют для стимуляции неспецифического иммунитета, профилактики и лечения смешанных желудочно-кишечных инфекций, расстройств пи­щеварения алиментарной этиологии (дисбактериозы, острые мо­лочно-кислые ацидозы и др.), возникающих вследствие резкого из­менения состава рациона, нарушений режимов кормления, техноло­гических стрессов и других причин; для переустановления микрофлоры пищеварительного тракта после лечения антибиотиками и другими антибактериальными химиотерапевтическими средствами; замены антибиотиков в комбикормах для молодняка животных, улучшения процессов пищеварения; ускорения адаптации животных к высокоэнергетическим рационам и небелковым азотистым веществам; повышения эффективности использования корма и продуктивности животных. Так, выявлены позитивные эффекты пробиотиков при лечении ревматоидного артрита, некоторых инфекций мочеполовых путей, гнойно-воспалительных осложнений в хирургической практике, а также при гинекологических заболеваниях инфекционной природы и многих других (Тараканов, 1999, 2000).

В последнее время в терапии и профилактике инфекционных заболеваний и стресса широко используются пробиотики – препараты, в состав которых входят живые микроорганизмы – естественные обитатели кишечного тракта теплокровных или сапрофиты, обитающие во внешней среде. Они могут служить альтернативой антибиотикам, в отличие от которых безвредны, экологически чисты и не имеют противопоказаний для применения. Повышенный интерес к пробиотикам вызван, с одной стороны, ростом контингента животных, требующих коррекции аутофлоры, а с другой – прогрессом микробиологии в изучении микрофлоры. В настоящее время биопрепараты на основе живых микробных культур широко применяются в медицине и ветеринарии для коррекции микрофлоры желудочно-кишечного тракта (Парникова, 2002).

К штаммам для пробиотических препаратов предъявляются следующие основные требования (Reid, 1999; Tuomola et al., 2001):

• антагонистические свойства производственных штаммов в условиях in vitro должны быть обусловлены способностью продуцировать антибиотические и другие биологически активные вещества антимикробной направленности. Продуцирование биологически активных субстанций – не только органических кислот, но и бактериоцинов, ингибиторов адгезии для других микроорганизмов и некоторых антимикробных субстанций – важный селекционный  критерий. Однако необходимо учитывать, что продукция многих из этих субстанций показана на лабораторных средах in vitro, a эффективность in vivo остается неопределенной:
• пробиотики должны быть неинвазивны, неканцерогенны и непатогенны, не обладать антагонистической активностью к организмам нормальной флоры человека;
• пробиотические штаммы должны сохранять жизне-способность и свои свойства в продукте и различных видах пищи, ради которых его создавали (Tuomoda et al., 2001);
• штаммы, предназначенные для пробиотиков, должны быть устойчивы к желчи, фенолу, основным антибиотикам;
• штаммы, не являющиеся представителями нормальной флоры, должны проходить транзитом через желудок и тонкий кишечник.

При отборе культур для приготовления пробиотиков необходимо соблюдать следующие требования (Тараканов, 2000):

• пробиотики должны быть нормальными обитателями желудочно-кишечного тракта здоровых животных, непатогенными и нетоксичными, так как использование других бактерий может привести к непредвиденным эффектам;
• должны быть метаболически активными в системе рубца (в случае приготовления для жвачных), переносить пассаж через желудок и метаболизировать в кишечнике моногастальных животных и птицы, увеличивая их рост или резистентность к заболеванию;
• обладать способностью к адгезии на эпителии и приживлению в пищеварительном тракте, где ферментативная активность, связанная с перевариванием корма, высокая, а среда агрессивная;
• должны быть стабильными и способными длительное время оставаться жизнеспособными при хранении в производствен­ных условиях.

Пробиотики на основе микроорганизмов нормофлоры человека должны обладать способностью колонизировать кишечник (Tuomoda et al., 2001), обладать выраженными адгезивными свойствами к клеткам млекопитающих. Способность к адгезии на слизистой кишечника является одним из важных селекционных критериев для пробиотиков на основе штаммов нормальной микрофлоры (Ouwehand et al., 2003). Адгезия важна не только для создания колонизационной резистентности  макроорганизма, но и для стимуляции иммунной системы.

Производственные штаммы должны быть стабильными по биологической активности и удовлетворять технологическим требованиям (Бондаренко, 2007).

Для наиболее полного удовлетворения требований в состав пробиотического препарата целесообразно включать несколько штаммов, свойства которых дополняют друг друга, и которые не проявляют взаимного антагонизма (Сидоров и др., 2000; Парников, 2002).

Долговременное промышленное использование стартовых культур для производственных целей может изменить функциональные свойства бактерий, поэтому важно проверять эти характеристики во время производства и хранения (Парников, 2002).

При разработке новых препаратов-пробиотиков необходимо учитывать наличие у селекционируемых штаммов нежелательных свойств, в том числе повышенной метаболической активности, способности синтезировать промежуточные биополимеры, выраженной способности к транслокации из кишечника во внутренние органы, а также индукцию молекулярной мимикрии и другие факторы (Dunne et al., 2001; Гатауллин и др., 2004; Кашперова, 2005).

Начальный скрининг должен включать (Tuomoda et al., 2001): стабильность фенотипа и генотипа, включая плазмидную стабильность,  показатели углеводной и белковой утилизации,  устойчивость, выживаемость и рост в кислотах и желчи,  метаболизм желчи,  способность к адгезии к кишечному эпителию, продукцию биологически активных веществ (антимикробных субстанций и др.), устойчивость к антибиотикам, способность ингибировать рост патогенов, иммуногенность.

До настоящего времени спорным является вопрос о возможной патогенной роли  микроорганизмов нормофлоры. Однако есть сведения о возможной транслокации и регистрации бактериемии (Алмагамбетов и др., 1991). Описана бактериемия, вызванная бифидобактериями у новорожденных, и способность этих бактерий вызывать гнойно-воспалительные процессы. Описан случай менингита, обусловленный Bifidobacterium adolescentis. Настораживающим является сообщение о глюкозидазной активности бифидобактерий, способствующей при изменении диеты развитию опухолей толстой кишки (Кашперова, 2005).

Полагают, что метаболиты некоторых бактерий в кишечнике адсорбируются на слизистой, вызывая ответ путем простой или индуцируемой молекулярной мимикрии, что ведет к увеличению проницаемости слизистой, нарушению ее барьерной функции  в отношении  различных молекул и токсинов. Артропатогенная активность, широко изученная на стрептококках различных групп, описана для интактных бакериальных клеток и пептидогликановых-полисахаридных полимеров, изолированных из Enterococcus faecium, Peptostreptococcus productus, biobacillus casei, Eubacterium contortum, Bifidobacterium и др. (Парникова, 2002).

По данным ряда авторов, некоторые виды Bacillus также могут использоваться в качестве вектора доставки и экспрессии белков с фармакологической или иммунологической активностью и являются важным арсеналом совершенствования биопрепаратов (Веlуаvskауа et al., 1996; Ouwehand et al., 2003; Sanders et al., 2003; Ferreira et al., 2005; Сорокулова, 1997). Они являются неотъемлемым компонентом микрофлоры человека и отличаются от других ее представителей (молочно-кислые бактерии, бифидобактерии и др.) своим спектром преимуществ.

Механизм действия пробиотиков в достаточно полной форме был обоснован многими авторами (Семенихина, 1970; Сизова, 1974; Тимошко, 1973, 1990; Тимошко и др., 1981; Платонов, 1985; Ракова, 1985; Слабоспицкая и др., 1990; Экпиньонг, 1990; Подберезный и др., 1996; Соколов и др., 1997; Субботин, 1996; Шендеров и др., 1997;  Шевченко, 2001; Беркольд, Иванова, 2006; Ноздрин и др., 2008).

Пробиотики при введении в организм ведут себя как своеобразный «биореактор», осуществляющий синтез биологически активных веществ с последующей их «доставкой» к сайтам-мишеням макро­­­организма.

При приеме препарата начинают выделяться биологически активные вещества и функционировать системы микробных клеток, оказывающие как прямое действие на патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, так и опосредованное – путем активации специфических и неспецифических систем защиты макроорганизма. В этот же период бактериальные клетки пробиотика, которые могут рассматриваться как биокатализаторы многих жизненно важных процессов в пищеварительном тракте, активно продуцируют ферменты, аминокислоты, антибиотические вещества и другие физиологически активные субстраты, дополняющие комплексное лечебно-профилактическое действие (Цион, 1977; Корочкин, 1997; Субботин и др., 1999).

Рост и развитие животных обеспечиваются их общим состоянием, и в первую очередь состоянием пищеварения и обмена веществ. Важнейшим рычагом, регулирующим эти процессы, являются специфические продукты физиологической микрофлоры желудочно-кишечного тракта (Егоров, 2007; Каблучеева, 2007; Лебедева, 2007; Лысенко, 2007; Тараканов, 2007; Субботин, 1996).

Микроорганизмы желудочно-кишечного тракта благодаря своим ферментативным свойствам перерабатывают значительное количество органических веществ, синтезируют высококачественный белок, аминокислоты, витамины, антибиотические вещества и другие ценные метаболиты. Кроме того, нормальная микрофлора выполняет защитные функции. В этом случае большое значение имеет способность микробов образовывать бактерицидные вещества и препятствовать проникновению и развитию посторонних нежелательных и патогенных бактерий  (Танами,  1966;   Муллакаева, 1991).

Способность микроорганизмов быстро расти и развиваться используется в промышленности микробиологического синтеза. Тысячи видов культур бактерий и дрожжей, грибов и актиномицетов, отличаясь разнообразием физиологических свойств, способны осуществлять превращения, недоступные для клеток высших растений и животных, а также утилизировать непищевое сырьё (Танами, 1966; Корнякова и др., 1998).

При применении микробных препаратов в животноводстве повышается качество и использование кормов, ускоряется рост животных, их продуктивность, а также снижается себестоимость продукции и резко уменьшается число случаев заболеваний и падежа (Андреева, 1990; Затула и др., 1973; Косых, Поляков, 1989; Иванова, 2002, 2005, 2006, 2007; Корочкин, 1994; Панин, Малик, 2007; Ноздрин, 1996, 2005, 2006, 2007; Соколов и др., 1996,  Шевченко, 2003; Елинов, 1971; Квасников и др., 1975, 1981; Канаян и др., 1986; Груздев, 1989; Герасименко и др., 1991, 2008; Тараканов и др., 2000, 2007). При этом никаких отклонений от общих закономерностей роста животного не наблюдается.

Анализ литературных данных свидетельствует о многогранном воздействии пробиотиков на микроэкологию пищеварительного тракта и организм животного в целом. Наиболее важными аспектами взаимодействия пробиотических штаммов с микрофлорой кишечника являются образование антибактериальных веществ, конкуренция за питательные вещества и места адгезии, изменение микробного метаболизма (увеличение или уменьшение ферментативной активности), противораковое и антихолестеринемическое действие. Размножаясь, бактерии выделяют в процессе жизнедеятельности ферменты-протеазы, лизирующие вещества, не свойственные организму животного. При этом нейтрализуются и уничтожаются бактериальные токсины, дефектные клетки, а также повышаются фагоцитарная активность лейкоцитов крови, иммунный статус и устойчивость организма к различным вирусным и бактериальным заболеваниям. Происходит стабилизация аллергической устойчивости организма, усиливаются регенеративные процессы в тканях, нормализуется обмен веществ. Также бактерии, входящие в состав пробиотиков, в процессе своей жизнедеятельности стимулируют выработку интерферона, который активизирует гуморальные факторы иммунного ответа….