Главная \ 3. Пробиотики в животноводстве \ Пробиотики в системах животноводства \ Микробиологические препараты прямого скармливания

Direct-fed microbials (probiotics) - микробные препараты прямого скармливания

Микробиологические препараты прямого скармливания (DFM)

Direct-fed microbials (probiotics)

Последствия и проблемы использования микробных добавок прямого скармливания для улучшения продуктивности и здоровья жвачных животных

Прим. ред.:

Микробные препараты прямого скармливания (Direct-fed microbials) - это пробиотики для сельскохозяйственных животных и птиц, которые потребляются ими отдельно, либо с питьевой водой, либо с основным и/или дополнительным рационом, и которые специально не используются для ферментации кормов (в т.ч. концентратов, добавок и т.п.). | .... Это определение дано редактором нашего сайта для лучшего понимания вопроса, т.к. само определение "пробиотиков" и их полезного действия по отношению к здоровью хозяина давно известно и широко представлено в литературе. При этом обычно используется следующее определение:

Микробиологические препараты прямого скармливания (DFM) - это кормовые добавки, содержащие живые природные микробы, которые могут принести пользу здоровью животных и их продуктивности. / Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в своем Руководстве (CPG Sec. 689.100 Direct-Fed) определяет микробные препараты прямого скармливания как «…продукты, которые предположительно содержат живые (жизнеспособные) микроорганизмы (бактерии и/или дрожжи)». В Руководстве не рассматриваются продукты, продаваемые исключительно как добавки для силоса, предназначенные только для силоса. Микробные продукты прямого кормления продаются в различных формах (например, в носителях для смешивания с кормом или питьевой водой, в пастах для перорального применения и в болюсах). В целях регулирования микробные продукты прямого скармливания считаются подклассом продуктов ферментации, поскольку они производятся аналогичным образом.

Из вышесказанного следует, что к микробным препаратам не прямого скармливания можно отнести закваски для ферментации кормов, в частности, для силосования. Силос - это сочный корм с уровнем сухого вещества до 40 %, приготовленный из свежескошенной или провяленной зеленой массы, законсервированной в анаэробных условиях химическими консервантами или органическими кислотами, образующимися в результате жизнедеятельности молочнокислых (и часто пропионовокислых) бактерий. Силосование – один из распространенных способов консервирования кормов – зеленых растений, влажного зерна, корнеклубнеплодов, бахчевых культур, отходов овощеводства и полеводства, свекловичного жома, барды, соломы. Силосованные корма используют для кормления животных, как правило, в зимний стойловый период, когда скармливание зелеными кормами невозможно.

Резюме

Микробиологические препараты прямого скармливания (DFM, Direct-fed microbials) - это кормовые добавки, содержащие живые природные микробы, которые могут благотворно влиять на здоровье и продуктивность животных. В связи с запретом или строгим ограничением профилактического и стимулирующего рост использования антибиотиков, DFM рассматриваются как одна из альтернатив противомикробным препаратам в животноводстве. Микроорганизмы, используемые в качестве DFM для жвачных животных, обычно состоят из бактерий, включая молочнокислые бактерии, бактерии, использующие молочную кислоту, и другие группы бактерий, а также грибов, содержащих Saccharomyces и Aspergillus. На сегодняшний день доступные DFM для жвачных животных в основном основываются на их влиянии на повышение эффективности усвоения корма и продуктивности жвачных животных за счет улучшения функционировании рубца, например, стабилизации рН, стимулирования ферментации в рубце и переваривания корма. Недавние исследования показали, что DFM могут улучшать производительность и здоровье молодых жвачных животных, однако эти положительные результаты не были согласованы между исследованиями, а способы действия не были четко определены. В данном обзоре обобщены исследования DFM, проведенные на жвачных животных за последнее десятилетие, с целью получения новых знаний о стратегиях добавок DFM на различных стадиях выращивания жвачных животных, а также определения потенциальных барьеров и проблем, с которыми сталкивается современная промышленность при внедрении DFM в животноводстве. Общие исследования литературы показывают, что DFM обладают потенциалом смягчения ацидоза рубца, улучшения иммунного ответа и здоровья кишечника, повышения продуктивности (роста и производства молока), а также снижения выбросов метана или выделения патогенов с фекалиями. Необходимы дополнительные исследования для изучения механизма действия конкретных DFM в кишечнике жвачных животных, а также оптимальных стратегий приема добавок для содействия разработке и эффективности продуктов DFM для жвачных животных.

Введение

В условиях возросшего спроса на продукты животного происхождения и обеспокоенности общественности по поводу негативных последствий животноводства отрасль столкнулась с необходимостью улучшить животноводство и здоровье, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и повысить безопасность продуктов животного происхождения. В настоящее время для достижения этих целей в рационы животных добавляются кормовые добавки, в том числе противомикробные стимуляторы роста, ферменты, пробиотики, пребиотики и т. д. Использование антибиотиков (например, авопарцина, тилозина и хлортетрациклина для свиноводства и птицеводства, тетрациклинов и моненсина для выращивания жвачных животных) в качестве стимуляторов роста в кормах для животных является широко применяемой практикой в животноводстве, поскольку антибиотики могут улучшить общее состояние здоровья скота, что может привести к в увеличении прироста живой массы (BW) и эффективности корма. Однако это вызвало большую озабоченность общественности из-за потенциального риска загрязнения остатками антибиотиков продуктов питания животного происхождения (молока или мяса), развития устойчивости к антибиотикам у микробов, связанных с болезнями животных или человека, а также передачи остатков антибиотиков и устойчивости к ним в окружающую среду [1, 2]. Учитывая эти факторы, а также запрет или готовящийся запрет на использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста и/или профилактического лечения во многих странах крайне важно разработать альтернативные стратегии для замены антибиотиков в животноводстве.

Применение пробиотиков стало популярным в качестве одной из альтернатив антибиотикам с целью поддержания и улучшения продуктивности скота, а также здоровья животных. Пробиотики" определяются Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (FAO) и Всемирной организацией здравоохранения (WHO) как "живые микроорганизмы, которые при введении в достаточном количестве приносят пользу здоровью хозяина" [3]. Термины "пробиотики" и "микроорганизмы прямого вскармливания" используются как взаимозаменяемые, но на практике они не являются синонимами. По данным Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США, микроорганизмы прямого вскармливания (DFM) определяются как кормовые продукты, содержащие только источник живых природных микробов [4], в то время как пробиотики могут содержать ферменты или сырые экстракты [5]. За последние два десятилетия DFM использовались во всех секторах животноводства, включая свиноводство [6, 7], птицеводство [8, 9], крупный рогатый скот [10, 11], ягнятину [12, 13] и молодняк жвачных животных [14, 15]. На сегодняшний день широко изучен принцип действия DFM у свиней и птицы, который заключается в изменении микробной экологии в пищеварительном тракте и, таким образом, улучшении усвоения питательных веществ и/или иммунных функций, и эти результаты подробно рассмотрены [16-18]. Однако исследования DFM у жвачных животных не столь обширны, как у моногастричных животных. Большинство из них посвящено влиянию добавок DFM на ферментацию рубца и производственные показатели [19, 20], но меньше исследований было проведено для оценки их влияния на нижний отдел желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Кроме того, в исследованиях, посвященных жвачным животным, были получены противоречивые результаты: в одних исследованиях были отмечены положительные результаты [21, 22] использования DFM, а в других - отсутствие эффекта [23, 24]. Кроме того, некоторые практические проблемы DFM, такие как микробная характеристика DFMs, их жизнеспособность in vivo, взаимодействие с эндогенной микробиотой кишечника и хозяином, не были четко определены у жвачных животных, что препятствует их применению в животноводстве. Поэтому данный обзор посвящен последним исследованиям по применению DFM у жвачных животных. Следует отметить, что влияние DFM на жвачных животных было рассмотрено McAllister et al. [25] в 2011 году с предложенными механистическими действиями DFM. Таким образом, в данном обзоре критически рассмотрены и обобщены имеющиеся DFM и исследования, проведенные за последние 10 лет, с целью выяснить, какие новые знания были получены и каковы основные барьеры и проблемы следующего десятилетия для применения DFM в жвачном животноводстве.

Микробиологические препараты прямого скармливания (DFM) для жвачных животных

Типы DFM

Микроорганизмы, которые могут быть использованы в качестве DFM для улучшения продуктивности и здоровья жвачных животных, изучаются уже более 25 лет. При выборе штаммов микроорганизмов для использования в качестве DFM обычно используются следующие критерии → DFM должны: (1) приносить пользу здоровью животного-хозяина [26]; (2) быть способными к адгезии и колонизации эпителия кишечника [27]; (3) быть конкурентоспособными с патогенами за колонизацию слизистой и/или за питательные вещества в кишечнике и стимулировать желаемую микробную ферментацию [28, 29]; (4) производить антимикробные вещества (напр, органические кислоты, бактериоцины, перекись водорода) и вырабатывать или стимулировать секрецию ферментов [29, 30]. Как показано в таблице 1, многие бактерии и грибы были исследованы и применены в качестве DFM для жвачных животных, а коммерческие продукты DFM могут состоять из одного или нескольких видов микробов. Среди них большинство бактериальных DFMs классифицируются как бактерии, вырабатывающие или использующие молочную кислоту, включая виды Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus, Megasphaera и Propionibacterium, которые являются микроорганизмами, подобными DFM, используемыми для человека и моногастричных животных [17, 53]. Кроме того, грибы родов Saccharomyces и Aspergillus также применяются в качестве DFM в рационах жвачных животных. В следующем разделе обсуждаются предлагаемые способы действия для различных источников DFM.

Таблица 1. Микроорганизмы, используемые в качестве микроорганизмов прямого скармливания (DFM) для жвачных животных

Микроорганизм (род)	Виды	Ref
Бактерии, вырабатывающие молочную кислоту
Lactobacillus	L. acidophilus	[10, 31]
	L. casei	[32, 33]
	L. gallinarum	[29]
	L. plantarum	[15, 34]
	L. reuteri	[35, 36]
	L. bulgaricus	[29]
	L. delbrueckii	[37]
	L. rhamnosus	[20]
Bifidobacterium	B. pseudolongum	[29]
	B. thermophilium	[29]
	B. longum	[38, 39]
	B. lactis	[29]
	B. animalis	[38]
Streptococcus	S. bovis	[29]
	S. faecium	[29]
Enterococcus	E. faecium	[10, 40]
	E. faecalis	[29]
Бактерии, утилизирующие молочную кислоту
Megasphaera	M. elsdenii	[41, 42]
Propionibacterium	P. shermanii	[29]
	P. freudenreichii	[29]
	P. acidipropionici	[43]
	P. jensenii	[43]
Другие бактерии
Prevotella	P. bryantii	[44]
Bacillus	B. subtilis	[45, 46]
	B. amyloliquefaciens	[47]
	B. toyonensis	[48]
	B. licheniformis	[49]
	B. coagulans	[50]
Дрожжи
Saccharomyces	S. cerevisiae	[11, 51]
	S. boulardii	[14]
Другие грибы
Aspergillus	A. oryzae	[52]

Предлагаемый способ действия в рубце

Что касается жвачных животных, поскольку рубец является первым местом инокуляции, DFM могут влиять на микробную экологию рубца, микробную ферментацию и синтез микробного белка (рис. 1). Поскольку производство и утилизация молочной кислоты в рубце тесно связаны со здоровьем рубца и эффективностью переваривания корма [54, 55], было продемонстрировано, что DFM, которые могут производить или использовать лактат, благотворно влияют на ферментацию рубца и предотвращают рубцовый ацидоз [11, 20].

Рис. 1. Способ действия предлагаемых DFM в рубце. Роль молочнокислых бактерий (МКБ), бактерий, утилизирующих молочную кислоту (LUB), других бактерий, способных утилизировать крахмал (крахмал-утилизаторы), и дрожжей в ферментации рубца показана в отношении ферментации углеводов и микробного синтеза белка

Бактериальные DFM, продуцирующие и утилизирующие молочную кислоту

Ацидоз рубца (руминальный ацидоз) является основным метаболическим заболеванием у жвачных животных, когда они потребляют большое количество легкоферментируемых углеводов (т.е. крахмала) или их рацион быстро меняется с рациона с высоким содержанием грубых кормов на рацион с высоким содержанием концентратов [56]. Когда рН в рубце падает ниже 5,5, в рубце могут накапливаться высокие концентрации летучих жирных кислот (ЛЖК или англ. VFA) или молочной кислоты, что приводит к подострому или острому ацидозу [57]. В рубце основными молочнокислыми бактериями (МКБ) являются S. bovis, Lactobacillus spp. и S. ruminantium, которые могут быстро размножаться в условиях низкого pH [58]. Чрезмерный рост S. bovis связан с легким подострым руминальным ацидозом (SARA), а обилие E. coli - с тяжелым SARA и воспалением [59]. Поэтому МКБ, такие как Lactobacillus и Enterococcus, были предложены в качестве DFM из-за их потенциала в усилении микробов, адаптирующихся к присутствию молочной кислоты в рубце [5] и стимулирующих бактерии, использующие молочную кислоту (LUB) [29]. В дополнение к этим предполагаемым механизмам, мы предполагаем, что эти МКБ могут конкурировать с S. bovis, а продуцируемые ими бактериоцины могут подавлять рост E. coli в рубце, как показано в исследованиях in vitro [53, 60]. Однако в этих исследованиях не проверялось, могут ли эти МКБ подавлять эти потенциальные бактерии, ассоциированные с руминальным ацидозом, in vivo.

В рубце LUB, такие как S. ruminantium и M. elsdenii, могут утилизировать молочную кислоту для производства ЛЖК [29], поэтому ожидается, что DFM на основе LUB будут способствовать предотвращению накопления лактата в рубце и поддержанию более высокого уровня pH в рубце, а также увеличению производства ЛЖК. M. elsdenii является одним из видов, предотвращающих развитие руминального ацидоза у молочных коров, получающих высококонцентрированный рацион, особенно в послеродовой период [41, 61]. Этот вид, по-видимому, является основным утилизатором молочной кислоты в рубце, когда животных кормят легко ферментируемыми углеводами, поскольку другие лактатферментирующие бактерии (S. ruminantium) подвергаются катаболитной репрессии [62, 63]. Кроме того, сообщалось, что M. elsdenii использует лактат, глюкозу и мальтозу, таким образом, конкурируя с МКБ за субстрат, что приводит к снижению концентрации лактата и тем самым увеличивает продукцию ЛЖК [41, 64]. Также предполагается, что эффективность M. elsdenii в профилактике SARA может зависеть от типа зерна в рационе и эндогенной микробиоты рубца, а добавка этого вида бактерий может изменить микрофлору рубца, снизив количество S. bovis и увеличив количество простейших [42]. Однако в предыдущих исследованиях не учитывался индивидуальный микробиом рубца, который по-разному реагирует на этот тип DFM. Такие ограничения могут стать препятствием для применения M. elsdenii в качестве DFM в различных производственных системах.

Propionibacterium - еще один потенциальный тип DFM и яркий представитель LUB, благодаря своей функции утилизации лактата для производства пропионата, основного предшественника для глюконеогенеза в печени жвачных животных [65]. Сообщалось, что добавка пропионибактерий обеспечивает больше субстрата для синтеза лактозы, повышает энергетическую эффективность и потенциально снижает кетоз у молочных коров в начале лактации [65]. Кроме того, увеличение количества пропионата может уменьшить количество водорода, доступного для энтеральной выработки метана в рубце [66]. Однако добавление Propionibacterium spp. не повлияло на общее производство ЛЖК или выработку энтерального метана у мясных телок, получавших рационы с высоким содержанием грубого корма [43, 67] и откормочного (доращиваемого) скота, получавшего рационы с высоким содержанием концентратов [68]. В этих исследованиях наблюдался неизмененный пропионат в рубце откормочного крупного рогатого скота из-за умеренной персистенции инокулированных штаммов в микробиоме рубца и/или ранее существовавшего высокого производства пропионата в результате высокой ферментации крахмала [43, 68]. В целом, Propionibacterium может проявлять свое действие по-разному в рационах крупного рогатого скота, которых кормят ячменем или кукурузой, что позволяет предположить, что способ действия добавок Propionibacterium может зависеть от диеты.

Прим. ред.: В ряде не упомянутых исследований также изучалась влияние видов Propionibacterium на деградацию корма, надои молока и выбросы метана. Так было показано, что у телок, содержащихся в отдельных боксах, которым добавляли штаммы Propionibacterium потребление кормов было выше из-за снижения стресса, что привело к снижению выбросов CH₄на единицу DMI. В другом исследовании было показано, что скармливание комбикорма с добавлением пропионибактерий высокопродуктивным дойным коровам способствует увеличению среднесуточного надоя молока натуральной жирности на 2,35% по сравнению с контролем при одновременном повышении жирности молока на 0,21 п.п. Более того, было показано, что добавки пропионибактерий способствуют среднему увеличению деградации корма на 6-8% по сравнению с контролем. Благотворное влияние молочных пропионовокислых бактери на деградацию корма в рубце изучено недостаточно. Вероятно этот эффект связан с благотворным влиянием ПКБ на другие полезные микроорганизмы. Предполагается, что пропионибактерии могут стимулировать рост и активность микроорганизмов в рубце за счет факторов роста, например, 1,4-дигидрокси-2-нафтойной кислоты.

Потребление сухого вещества (DMI) относится к потреблению корма без учета содержания в нем воды. Определение DMI может быть полезно для низкоэнергетических кормов с высоким содержанием воды для обеспечения адекватного потребления энергии. Лактирующие молочные коровы должны потреблять большое количество сухого вещества (DM), чтобы обеспечить себя питательными веществами, необходимыми для поддержания высокого уровня производства молока. Последствиями низкого DMI являются более низкие пиковые удои, более низкий общий объем молока, чрезмерная потеря массы тела и плохие репродуктивные показатели. Исследования показали, что на каждый фунт увеличения DMI приходится два фунта увеличения производства молока. Поскольку производство молока продолжает расти, управление DMI становится все более критичным.

Другие бактериальные DFM

Некоторые бактерии рубца (например, P. bryantii) рассматривались как потенциальные DFM, поскольку они могут утилизировать крахмал для производства сукцината и пропионата [69]. Prevotella bryanti снижает концентрацию лактата в рубце и увеличивает количество продуктов ферментации (например, ацетата, бутирата), однако она не может эффективно регулировать рН в рубце и предотвращать SARA [44]. Кроме того, несколько видов Bacillus (например, B. subtilis) в настоящее время используются в качестве DFM-добавок, поскольку они способны улучшать расщепление пищевых углеводов и белка, увеличивать популяции амилолитических и протеолитических бактерий в рубце, способствовать размножению Lactobacilli, изменять ферментацию в рубце и повышать общую концентрацию ЛЖК [45, 70]. Однако предыдущие исследования касались только изменений состава микробиоты рубца и продуктов ферментации, на которые влияют добавки Bacillus у молочных коров, с ограниченной информацией о их влиянии на активную микробиоту и функции рубца. Необходимы дальнейшие исследования для изучения роли вводимых бацилл в регуляции микробиома рубца как на композиционном, так и на функциональном уровнях, а также у различных видов жвачных животных.

Грибковые DFM

Грибковые DFM, особенно дрожжевые продукты (например, S. cerevisiae, S. boulardii), интенсивно используются в животноводстве. Способы их действия в рубце [40, 71-75] можно резюмировать следующим образом: (1) стимуляция роста микроорганизмов в рубце; (2) увеличение деградации клетчатки и поступления микробного белка в тонкий кишечник; (3) изменение ферментации в рубце и выработки ЛЖК.

Сообщалось, что добавление S. cerevisiae увеличивает потребление сухого вещества (DMI), рН рубца, ЛЖК и снижает концентрацию лактата в рубце у молочных коров [11, 40]. Хотя S. cerevisiae может метаболизировать лактат, его прямое влияние на изменение концентрации лактата в рубце минимально [25]. В дополнение к своей потенциальной функции по поглощению кислорода [71], было доказано, что S. cerevisiae способствует росту целлюлозолитических микробов (например, F. succinogenes, R. albus), LUB (например, S. ruminantium) и амилолитических бактерий (например, Ruminobacter, Bifidobacterium), что потенциально приводит к повышению концентрации ЛЖК в рубце после введения добавки [72, 73]. Этот стимулирующий эффект может быть объяснен тем фактом, что S. cerevisiae может обеспечивать факторы роста, такие как органические кислоты, витамины или аминокислоты, для стимуляции популяции бактерий в рубце [74]. Добавление S. cerevisiae в рацион также может привести к улучшению микробного азотистого метаболизма, тем самым увеличивая поступление микробного белка в кишечник и уменьшая потерю азота [75]. С другой стороны, конкуренция с МКБ за доступный сахар может способствовать потенциальному снижению SARA [74]. Однако, как сообщается, персистенция и жизнеспособность живых дрожжевых клеток в рубце низкая, поскольку некоторые штаммы не могут колонизировать рубец в течение длительного периода времени [76]. Таким образом, отбор штаммов, которые хорошо приживаются в рубце в качестве дрожжевых DFM, жизненно важен для повышения эффективности добавок.

Aspergillus oryzae и Aspergillus niger - два вида грибов, используемых в рационах животных обычно в виде культуры, экстракта культуры или сырых ферментных экстрактов [52, 77-79]. В предыдущих обзорах все они рассматривались как DFM, поскольку эти сырые экстракты содержат живые клетки [5, 29, 80]. Однако, исходя из текущего определения, что сырой экстракт культуры или ферментные экстракты не должны рассматриваться как истинные DFM, в данном обзоре представлен только нитчатый гриб Aspergillus oryzae. Sun et al. [52] сообщили о влиянии культуры A. oryzae на ферментацию рубца in vitro, основываясь на наблюдении стимулированного роста руминальных грибов (например, Neocallimastix frontalis EB 188) и целлюлолитических микробов (например, F. succinogenes, R. flavefaciens). На сегодняшний день имеется мало информации о механизмах действия живой добавки A. oryzae в рубце жвачных животных.

Предполагаемый способ действия в нижнем отделе пищеварительного тракта

Прим. ред.: В данной статье используется термин «lower gut», который может переводиться как «нижний отдел кишечника» или «нижний кишечник» и т.п. Однако мы используем перевод «нижний отдел пищеварительного тракта» или «нижний отдел ЖКТ» (допускается и множ. число, «отделы»). Это связано с тем, что к «lower gut» относят как сычуг, так и тонкую, слепую и толстую кишку, в то время как к верхнему отделу относят рубец и книжку. При этом эпителий в верхнем отделе многослойный плоский, а в нижнем - столбчатый.

Хотя способы действия DFM в нижнем отделе ЖКТ у жвачных животных еще не до конца определены, общепризнано, что они могут улучшать микробный баланс, снижать концентрацию патогенов, влиять на усвоение питательных веществ хозяином и иммунные реакции в нижнем отделе ЖКТ, как это определено у моногастричных животных [8]. Основные предполагаемые антагонистические роли DFM (рис. 2), связанные с иммунной функцией и манипуляцией микробной экосистемой кишечника, следующие [57, 81-85]: (1) снижение рН в кишечнике для подавления роста патогенов; (2) конкуренция с патогенами за места адгезии и/или за питательные вещества; (3) секреция антимикробных соединений; (4) усиление барьерной функции кишечника; (5) стимуляция иммунного ответа хозяина; и/или (6) модуляция связи кишечника и мозга и тем самым снижение стресса и улучшение поведения животных.

Рис. 2 Способ действия предлагаемых DFM в нижнем отделе пищеварительного тракта жвачных животных. A Усиление барьерной функции кишечника; B Снижение рН просвета путем выработки молочной кислоты; C Выработка антимикробных соединений (например, органических кислот, перекиси водорода, бактериоцинов); D Адгезия и конкуренция за питательные вещества; E Стимуляция иммунного ответа хозяина; F Стимуляция экспрессии и оборота нейротрансмиттеров (например, серотонина).

Модуляция микробного состава и колонизации патогенов

Предыдущие исследования показали, что DFM могут изменять микробный состав кишечника, увеличивая количество полезных бактерий (например, Fecalibacterium) и подавляя условно-патогенные микроорганизмы [14, 81]. Эффективные бактериальные DFM должны обладать способностью прикрепляться к стенке кишечника и конкурировать с патогенами за места прикрепления и колонизации [82]. Молочнокислые бактерии продемонстрировали ингибирующую активность против патогенов, вырабатывая антимикробные соединения, включая органические кислоты (например, лактат, ацетат), перекись водорода (H₂O₂) и бактериоцины [83]. Помимо молочной кислоты, H₂O₂, вырабатываемая L. lactis, может окислять сульфгидрильные группы белков и мембранных липидов и подавлять патогенные бактерии без каталазы [86], однако эффективность такого подавления в кишечнике сомнительна, поскольку для этого необходим кислород [87]. Кроме того, бактериоцины, продуцируемые МКБ, могут ингибировать близкородственные штаммы и более широкий спектр видов бактерий. McAllister et al. [25] провели обзор предыдущих исследований бактериоцинов, продуцируемых бактериями рубца, и предположили, что производство бактериоцинов является одним из ключевых способов действия большинства бактериальных DFM. Однако эта информация не была хорошо изучена в нижнем отделе ЖКТ жвачных животных. В недавних исследованиях сообщалось о лактобациллах, колонизирующих кишечник телят в раннем возрасте [35, 88], и вопрос о том, могут ли эти МКБ продуцировать бактериоцины, требует дальнейшего изучения для определения их потенциала в качестве DFM для ингибирования колонизации патогенов.

Укрепление иммунитета и барьерной функции кишечника

Еще один предполагаемый механизм, с помощью которого DFM могут улучшить продуктивность животных, - это их влияние на толщину структуры кишечника. Поражения, вызванные энтеропатогенами в нижних отделах ЖКТ жвачных животных, вызывают воспаление и, следовательно, могут привести к утолщению кишечной стенки [89]. Elam et al. [90] обнаружили, что собственная пластинка была тоньше в подвздошной области у бычков, получавших DFM, по сравнению с контрольными бычками, что позволяет предположить, что при снижении воспаления с помощью DFM большая часть энергии идет на рост. Бактериальные DFM могут также вызывать иммуномодуляцию хозяина посредством механизмов, включающих регуляцию экспрессии генов и сигнальных путей в иммунных клетках хозяина [91]. Инокулированные DFM могут поглощаться эпителиальными клетками кишечника посредством трансцитоза, а затем макрофаги или дендритные клетки могут поглощать их, чтобы стимулировать иммунный ответ. Krehbiel et al. [57] обобщили исследования бактериального DFM на иммунитет хозяина у человека и домашнего скота и пришли к выводу, что бактериальные DFM могут влиять на выработку цитокинов и реакции Т- и В-клеток, в зависимости от штаммов, дозы и стратегии питания DFM, а также типов тканей хозяина. Raabis et al. [91] недавно рассмотрели исследования пробиотиков с использованием различных моделей животных и клеток и указали, что идентифицированные гены-кандидаты в геноме штаммов DFM могут участвовать в секреции бактериоцинов и модуляции цитокинового ответа хозяина. Кроме того, они заявили, что иммуномодулирующие эффекты штаммов DFM могут различаться в разных отделах желудочно-кишечного тракта хозяина. На сегодняшний день множество исследований DFM и их роли в иммунных функциях хозяина было проведено на людях и животных с однокамерным желудком, однако меньшее количество исследований DFM сообщало об их потенциале в индуцированных иммунных реакциях у жвачных животных. Хотя врожденные иммунные реакции (например, повышение фагоцитоза и активности естественных клеток-киллеров) и повышение иммуноглобулина А (IgA), а также снижение иммуноглобулина Е наблюдались у человека [92], добавление различных штаммов L. acidophilus и P. freudenreichii не оказало влияния на концентрацию IgA в сыворотке крови крупного рогатого скота [90]. Кроме того, введение Lactobacillus spp. новорожденным телятам не изменило экспрессию цитокинов и уровень IgA [36]. Необходимы дальнейшие исследования для определения специфических иммунных реакций, вызываемых инокуляцией различных видов DFM жвачным животным, чтобы найти эффективные стратегии добавок для здоровья пищеварительного тракта.

Изменение микробных метаболитов, влияющее на поведение животных

Совсем недавно внимание привлекло изучение роли DFM на поведение животных посредством оси микробиота-кишечник-мозг, через которую метаболиты, полученные микробиотой кишечника, могут связываться с центральной нервной системой и мозгом через нейроны, эндокринные и иммунные медиаторы [93]. Благодаря большому и растущему числу исследований, посвященных двунаправленной коммуникации и взаимодействию микробиоты кишечника и нервных систем (энтеральной нервной системы и центральной нервной системы) на моделях грызунов без микробов, было продемонстрировано, что бактериальная колонизация кишечника играет центральную роль в развитии как энтеральной, так и центральной нервной системы [94]. Бактерии кишечника могут продуцировать нейротрансмиттеры (например, γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), серотонин), которые могут побуждать эпителиальные клетки кишечника выделять молекулы, модулирующие нейронную сигнализацию в энтеральной нервной системе и, таким образом, влияющие на работу мозга и поведение хозяина [84]. Кроме того, Kraimi et al. [85] показали, что DFM, скармливаемые сельскохозяйственным животным, могут изменять микробный состав пищеварительного тракта и высвобождение микробных метаболитов (например, короткоцепочечных жирных кислот, нейротрансмиттеров, катехоламинов) и, следовательно, могут влиять на тревожно-подобное поведение, способности памяти, социальное поведение и пищевое поведение животных с однокамерным желудком. Однако о таком же эффекте DFM сообщалось и в отношении пищевого поведения жвачных животных, получавших дрожжи S. cerevisiae [95].

Эффект дрожжевой добавки обычно рассматривается в рубце, но дрожжевые клетки могут оставаться живыми при переходе в нижние отделы пищеварительного тракта [96]. Способ действия дрожжей в нижнем отделе ЖКТ жвачных животных до конца не выяснен, и нет четких доказательств, свидетельствующих о благотворном влиянии дрожжей на переваривание корма. Учитывая функции дрожжевых клеток по усилению микробного синтеза белка и целлюлолитических бактерий в рубце, они могут иметь потенциал для улучшения переваривания белков и углеводов в нижнем отделе пищеварительного тракта жвачных, но механизмы должны быть дополнительно изучены. В целом считается, что бактериальные и грибковые DFM имеют различные способы действия в рубце и нижнем отделе ЖКТ жвачных животных. Необходимы дальнейшие исследования, направленные на изучение влияния DFM на нижний отдел пищеварительного тракта жвачных животных.

Влияние DFM на здоровье и производительность жвачных животных

DFM рассматривались как потенциальная альтернатива антибиотикам для новорожденных и молодых жвачных животных, молочных коров переходного возраста и лактирующих коров, мясного скота на откорме и мелкого жвачного скота с целью улучшения здоровья животных, суточного прироста, производства молока и/или эффективности кормления. Многочисленные исследования были направлены на изучение влияния одно- или многоштаммовых DFM на здоровье и производительность животных. Для оценки их влияния на здоровье или иммунные реакции животных использовались модели с патогенным вызовом (инокуляция живыми патогенами) и естественным вызовом (естественное воздействие патогенов в условиях, аналогичных практическим производственным условиям, или стрессовый вызов). В этом разделе на основе исследований, проведенных за последние 10 лет, обсуждаются реакции, связанные со здоровьем и производительностью, на различные добавки DFM (например, различные типы DFM, уровни дозировки, методы доставки) на различных стадиях роста и производства животных.

Влияние DFM на жвачных животных до отъема и при подготовке к отъему

В большинстве современных исследований эффективности DFM особое внимание уделяется новорожденным и предварительно отлученным от вымени жвачным животным, структура и функции кишечника которых аналогичны таковым у моногастричных животных (т.е. животных с онокамерным желудком). В частности, их иммунные функции развиты не полностью, и они находятся в условиях сильного стресса из-за изменений окружающей среды и питания, удаления рогов, вакцинации и отлучения от вымени. В результате повышается вероятность колонизации патогенными бактериями [97] и снижается защитный потенциал полезной кишечной микробиоты [98]. Кроме того, поскольку рубец не развит и не функционирует, молодым жвачным животным приходится переваривать корм в нижних отделах кишечника, следовательно, риск размножения вредных микроорганизмов в кишечнике выше по сравнению со взрослыми животными [29]. Ожидается, что добавление DFM поможет молодым животным создать и поддерживать кишечную микробиоту, предотвратить дисбактериоз и восстановить функции кишечника [99]. Таким образом, различные штаммы и дозы DFM были протестированы на молодняке жвачных животных на разных этапах жизни - от новорожденности до периода после отлучения от вымени (отъема) (таблица 2).

Таблица 2 Влияние различных добавок DFM на здоровье и продуктивность молодняка жвачных животных до и после отъема

DFM	Доза	Способ доставки	Животное	Здоровье	Производитель-ность	Ref
L. plantarum GB LP-1	4 г: 4.8 × 10⁹ КОЕ/д 8 г: 9.6 × 10⁹ КОЕ/день	В заменителе молока	Новорожденные молочные телята	Показатели кала улучшились с увеличением уровня включения	Увеличенные прирост веса и эффективность кормления; аналогичное потребление стартера; наибольшая эффективность кормления при 4 г/сутки	[15]
L. casei DSPV 318 T L. salivarius DSPV 315 T P. acidilactici DSPV 006 T	3 × 10⁹ КОЕ/кг массы тела	Суспендирован в 0,15 моль /л NaCl	Молочные телята перед отъемом	Более низкий индекс консистенции кала	Более высокие среднесуточные приросты; более раннее потребление стартера и более раннее развитие рубца	[32]
L. animalis SB310 L. paracasei SB137 B. coagulans SB117	30:35:35: 1.8 × 10¹⁰ КОЕ/день	В заменителе молока	Молочные телята первого месяца жизни	Более низкая частота диареи	Увеличение массы тела, общего потребления концентратов, обхвата сердца.	[50]
B. subtilis	3 × 10⁹ КОЕ/день	В электролите	Предотъемные молочные телята с поносом	Способствует развитию подмножеств Т-клеток, облегчает воспаление	–	[100]
S. cerevisiae boulardii	0.5 г/день	В молоке и/или зерне	Новорожденные молочные телята с нарушением *пассивного переноса антител	Добавки в зерно: сокращение дней диареи	Добавка в зерно: большее потребление стартера и более быстрый рост до отъема	[101]
S. cerevisiae boulardii CNCM I-1079	10 × 10⁹ КОЕ/день	В заменителе молока	Молочные телята перед отъемом	Облегчает диарею и поддерживает здоровое бактериальное сообщество с преобладающим родом Fecalibacterium	Не влияет на потребление корма; ADG телят, страдающих диареей, и телят, не страдающих диареей, схожи.	[14]
S. cerevisiae boulardii	1 × 10¹⁰ КОЕ/день	В заменителе молока	Молочные телята перед отъемом	Не влияет на показатели здоровья, фекальные биомаркеры здоровья кишечника.	Не влияет на потребление корма, потребление метаболизируемой энергии, ADG, эффективность кормления	[102]
C. tropicalis	5 × 10⁹ КОЕ/день	В базовом рационе	Молочные телята перед отъемом, зараженных E. coli K99	Снижение количества копий E. coli K99 в пищеварительном тракте тощей кишки; сокращение дней диареи	Отсутствие влияния на ADG и DMI	[103]
D. hansenii CBS 8339	0.7 г/кг массы тела/день	В молоке	Новорожденные козлята, зараженные кишечной палочкой	Усиление респираторного взрыва, активности каталазы, активности супероксиддисмутазы после заражения на 15-й день; повышение активности пероксидазы, продукции оксида азота, активности каталазы после заражения на 30-й день; повышенная экспрессия генов TLR (2, 4, 6), генов-модуляторов Raf 1, Syk и Myd88, гена транскрипционного фактора AP-1 и генов цитокинов IL-1β и TNF-α на 15-й день.	–	[104]
S. cerevisiae boulardii или L. acidophilus	SCB: 7.5 × 10⁸ КОЕ/литр заменителя молока + 3 × 10⁹ КОЕ/кг закваски; LA: .5 × 10⁸ КОЕ/ литр заменителя молока + 1 × 10⁹ КОЕ/кг закваски	В заменителях молока и стартерных кормах	Отъем молочных телят	SCB и LA уменьшают количество потенциально патогенных Streptococcus и Tyzzerella_4, увеличивают количество полезных бактерий.	–	[105]
B. subtilis	13 г/день	В стартерном рационе	Отнятые бычки голштинской породы, зараженные сальмонеллой	Снижение концентрации сальмонеллы в тощей, подвздошной и толстой кишке через 48 часов после заражения, но никаких различий через 96 часов после заражения; увеличение количества лейкоцитов и лимфоцитов	Увеличенное потребление корма до и после испытания	[46]
M. elsdenii NCIMB 41125	5 × 10⁹ КОЕ/день	25 мл суспензии	Молочные телята до и после отъема	–	Не оказывает влияния на ферментацию в рубце, метаболиты крови, связанные с бутиратом	[106]

ADG (Average Daily Gain) - Среднесуточный прирост живой массы, DMI - Потребление сухого вещества.

*Нарушение пассивной передачи материнских антител - один из наиболее распространенных примеров приобретенного иммунодефицита в ветеринарии, который является главной причиной неонатальной инфекции и ранней смертности преимущественно у жеребят, телят, козлят, ягнят и поросят.

Высокая смертность и заболеваемость часто наблюдается у новорожденных и молодых жвачных животных, что обычно связано с диареей. Широко распространено мнение, что МКБ, в первую очередь Lactobacillus, могут подавлять диарею и улучшать рост молодых или подвергшихся стрессу телят. Добавление штамма L. plantarum (GB LP-1) новорожденным молочным телятам в двух различных дозах (4 или 8 г/сутки, при кормлении заменителем молока) улучшило прирост массы тела и эффективность кормления, а также улучшило показатели фекалий при более высокой дозе добавки [15]. Аналогичным образом, у телят до отъема, которых кормили комбинацией Lactobacillus и Pediococcus, были выше среднесуточный прирост (ADG), потребление стартера и ниже индекс консистенции кала [32]. В другом исследовании также сообщалось, что добавка комбинации Lactobacillus и Bacillus уменьшила частоту диареи, увеличила потребление концентратов и рост (BW, обхват сердца) у телят в течение первого месяца жизни [50]. Обладая способностью вырабатывать ацетат и лактат и образовывать биопленку [107], другие МКБ, бифидобактерии, были выделены от телят и протестированы в качестве кандидатов на DFM для снижения диареи у телят [38], или дополнены другими видами бактерий [108]. Однако из-за предполагаемого низкого уровня выживаемости бифидобактерий у телят [39], необходимы дальнейшие исследования для выявления подходящих штаммов или штаммов из разных источников для создания DFM на основе бифидобактерий с лучшей персистенцией. В отличие от бифидобактерий, спорообразующие Bacillus spp. считаются более жизнеспособными в ЖКТ. У телят, принимавших перорально электролит с добавлением Bacillus subtili (3 × 10⁹ КОЕ/доза), наблюдалось усиление иммунитета (большее количество CD8 - CD25⁺, CD8 - CD45RO⁺, CD8 - TCR1⁺) и ослабление воспаления по сравнению с телятами, получавшими только электролит, и телятами, не получавшими его [100]. Кроме того, живые дрожжевые продукты интенсивно изучались на молочных телятах и показали преимущества для здоровья и роста телят. Предыдущее исследование показало, что S. cerevisiae boulardii (0,5 г/сутки) может способствовать потреблению стартера и росту неонатальных голштинских телят с нарушением пассивной передачи материнских антител и в то же время облегчать диарею, когда живые дрожжи добавляли к зерновому корму [101]. Недавнее исследование показало, что S. cerevisiae boulardii CNCM I-1079 поддерживает ADG у телят, страдающих диареей, по сравнению с телятами, не страдающими диареей [14]. Другой вид грибов C. tropicalis, добавленный к основному рациону, уменьшал количество дней диареи у телят до отъема при заражении E. coli K99, но ADG и потребление сухого вещества (DMI) телят не изменялись [103]. Эти результаты исследований на животных свидетельствуют о том, что добавка DFM в рацион новорожденных телят может благотворно влиять на работу желудочно-кишечного тракта и способствовать укреплению здоровья кишечника и иммунитета хозяина, а также увеличению массы тела у телят до отъема.

Мелкие жвачные животные играют важную роль в небольших фермерских хозяйствах и сельскохозяйственной экономике многих стран Европы, Азии и Океании в связи со спросом на молоко и мясо коз и овец. На сегодняшний день большинство исследований было сосредоточено на выращивании и лактации мелких жвачных животных, и лишь в нескольких исследованиях сообщалось о благоприятном воздействии DFM на этих новорожденных в период до отъема. В недавнем исследовании морской дрожжевой штамм D. hansenii CBS 8339 вводили непосредственно новорожденным козлятам, зараженным кишечной палочкой, и не обнаружили эффективной защиты от кишечной палочки [104]. Однако введение дрожжей улучшило дыхательный взрыв, активность каталазы и супероксиддисмутазы, а также повысило экспрессию TLR (2, 4, 6), генов-модуляторов Raf-1, Syk и MyD88, гена транскрипционного фактора AP-1, генов цитокинов IL-1β и TNF-α на 15-м дне жизни. Это предполагает короткое эффективное время (15 дней) добавления D. hansenii CBS 8339 неонатальным козлятам для стимулирования врожденных иммунных и антиоксидантных реакций. Однако необходимы дополнительные исследования для изучения потенциальных преимуществ DFM для роста и здоровья новорожденных мелких жвачных животных.

Отъем - еще один сложный и важный период для молодых жвачных животных, поэтому правильное развитие, ферментация в рубце и здоровье кишечника являются основными целями для плавного и менее стрессового перехода. DFM могут стимулировать иммунные реакции хозяина (увеличение количества лейкоцитов и лимфоцитов) и способствовать потреблению стартера, а также росту молодых жвачных животных при отъеме. Добавление S. cerevisiae boulardii CNCM I-1079 (SCB) и L. acidophilus BT1386 (LA), соответственно, молочным телятам во время отъема показало, что и SCB, и LA снижали количество потенциально патогенных стрептококков (в слизистой оболочке толстой кишки) и Tyzzerella_4 (в слизистой оболочке подвздошной кишки) до отъема и увеличивали количество полезных бактерий, таких как Fibrobacter (в слизистой оболочке подвздошной кишки) [105]. Аналогично, добавка B. subtilis снизила концентрацию сальмонелл в кишечном пищеводе отнятых от матери телят, зараженных сальмонеллами, и увеличила потребление корма [46]. Однако предыдущие исследования показали, что добавка DFM неэффективна для телят, находящихся в здоровом состоянии во время перехода от предотъемного периода к отъемному [36, 102, 109]. В целом, эти исследования свидетельствуют о положительных результатах применения добавки DFM для телят-отъемышей в условиях проблем со здоровьем. Однако в будущих исследованиях необходимо учитывать возраст, воздействие микроорганизмов окружающей среды, рацион и эндогенный микробиом кишечника, чтобы получить более надежные результаты применения DFM для молодых жвачных животных.

Влияние DFM на растущих или откармливаемых (доращиваемых) жвачных животных

Транспортировка, голодание, кастрация, переход на высокозерновой рацион, перегруппировка и скученность являются потенциальными стрессовыми факторами для растущих жвачных животных при поступлении на фидлот (откормочную площадку) и после него, что обычно приводит к снижению роста и повышению заболеваемости и смертности. Кроме того, респираторная болезнь крупного рогатого скота (BRD) является одним из наиболее сложных заболеваний в мясном скотоводстве Северной Америки, ежегодный экономический ущерб от которого оценивается примерно в 600 миллионов долларов США, при этом большинство случаев заболевания приходится на период приема (обычно первые 28 дней) на откормочных площадках [81]. Жвачные животные на откормочных площадках сталкиваются с переходом на новый рацион (с высокопродуктивных кормов на высокозерновые) и новую среду (от пастбищного к групповому выращиванию), когда их переводят на интенсивные сельскохозяйственные операции. DFM были изучены на предмет улучшения показателей роста, свойств туши, здоровья жвачных животных на этапах выращивания и откорма, а также снижения выделения патогенов (табл. 3).

Таблица 3. Влияние различных добавок DFM на здоровье и производительность растущих и откармливаемых (доращиваемых) жвачных животных

DFM	Доза	Способ доставки	Животное	Здоровье	Производительность	Ref
S. cerevisiae	5 г/день	В рационе	Мясной скот с LPS-вызовом	Не влияет на концентрацию кортизола в крови	Улучшение совокупного DMI	[110]
S. cerevisiae CNCM I-1077	8 × 10⁹ КОЕ/день	Гранулированный и смешанный в рационах с монензином	Приемка и подготовка мясного скота	–	Увеличение BW, ADG, G:F на 47-й день; не влияет на кумулятивный ADG, DMI, G:F в течение 1-77 дней.	[111]
L. acidophilus E. faecium	10⁹ КОЕ/день	Добавление сверху в рацион	Приемка мясного скота	Никакого влияния на заболеваемость, гуморальный иммунный ответ.	Не влияет на DMI, эффективность кормления; поддерживает pH фекалий между 7 и 14 днями; реакция на производительность может быть связана с уровнем разлагаемого потребляемого белка	[10]
S. cerevisiae	Нижняя доза: 3 × 10¹⁰ КОЕ/день Верхняя доза: 6 × 10¹⁰ КОЕ/день	В рационе на основе пропаренной кукурузы	Откорм мясного скота (доращивание)	–	Отсутствие влияния на суточный рацион, ADG, G:F, поведение при кормлении; повышение качества туши при увеличении количества дрожжей; увеличение общей перевариваемости DM, OM, CP, EE, и клетчатки в ЖКТ	[51]
S. cerevisiae	1.7 × 10¹⁰ КОЕ/г	В рубцово-защищенных и/или незащищенных формах и с добавлением к рациону.	Откорм мясного скота	Более высокая концентрация белка, связывающего ЛПС; уменьшение абсцесса печени	Никакого влияния на DMI, окончательную массу тела, ADG, G:F, характеристики туши, NEFA; имеет тенденцию уменьшать выделение кишечной палочки с фекалиями у крупного рогатого скота, обработанного инкапсулированными дрожжами.	[112]
S. cerevisiae Sc47 CNCM I-4407	2.5, 5, или 10 г: 1 × 10¹⁰ КОЕ/г	В рационе	Откорм мясного скота	–	Эффект дозы зависел от типа рациона; есть влияние на переваримость DM, клетчатки	[113]
S. cerevisiae	2 or 4 г/день: 2 × 10¹⁰ КОЕ/г	В рационе	Откорм мясного скота	–	Повышение ADG и концентрации пропионата в рубце; добавка в количестве 4 г/день изменила микробный состав рубца	[114]
S. cerevisiae	1.5 г/день	Добавление сверху в рацион	Откорм мясного скота при тепловом стрессе	–	Не влияет на BW, ADG, потребление воды в термонейтральных условиях, общий анализ крови, глюкозу, NEFA; потребление воды выше при тепловом стрессе, тенденция к снижению скорости дыхания при тепловом стрессе	[115]
K. marximanus NRRL3234 S. cerevisiae NCDC42 S. uvarum ATCC9080	Один штамм или смешанная культура (1:1:1): 1,5-2,0 × 10⁹ живых клеток/кг массы тела	В рационе	Ягнята на откормочной площадке	–	Не влияет на потребление, потребление азота и содержание азота в кале и моче; улучшает микробный синтез CP и эффективность корма; NCDC42 и смешанный DFM увеличивают прирост массы тела	[109]
S. cerevisiae L. sporogenes	1.5% концентрата: SC: 1.3 × 10¹¹ КОЕ/г; SC 1.5 × 10¹¹ КОЕ/г и LS 5 × 10¹⁰ КОЕ/г	В рационе	Отъемные растущие ягнята	–	Никакого влияния на массу тела, ADG, переваримость всех питательных веществ (кроме перевариваемости клетчатки с более высоким содержанием кислотных детергентов в обработанных группах); схожие характеристики туши	[12]
S. cerevisiae	5 × 10⁸ КОЕ/день	В рационе	Ягнята на доращивании	–	Не влияет на MDI, конверсию корма, прирост массы, размер реберных костей, толщину подкожного жира туши; увеличивает массу и длину туши; увеличивает время руминации (пережевывания)	[116]
L. acidophilus NP51	10⁹ КОЕ/день	В рационе	Откорм мясного скота	–	Не влияет на прирост, потребление, эффективность кормления; снижает выделение E.coli O158:H7 с фекалиями	[31]
L. acidophilus L. casei	1 × 10⁹ КОЕ/день	В рационе	Откорм мясного скота	–	Отсутствие влияния на распространенность кишечной палочки в фекалиях или на распространенность ее сверхвыделений	[33]
R. flavefaciens	5,6 × 10¹³порошок/день; 1,1 × 10¹⁴ жидкости/день	Порошок или жидкость в виде концентрата в кормовой смеси	Выращивание ягнят	–	Повышение переваримости, утилизации азота, общего количества VFA, объема рубца, микробного синтеза азота, газообразования и ADG; снижение концентрации аммиака, ацетата, метана in vitro, количества протозоозов	[117]
L. fermentum и L. plantarum (FP) S. cerevisiae (SC) + FP (SCFP) M. elsdenii + SCFP (MSCFP)	FP: 4,5 × 10⁸ КОЕ/сут; SCFP: 4,5 × 10⁸ КОЕ/сут FP + 1,4 × 10¹⁰ КОЕ/сут SC; MSCFP: 4,5 × 10⁸ КОЕ/сутки FP + 1,4 × 10¹⁰ КОЕ/сутки SC + 4,5 × 10⁸ КОЕ/сутки ME	Пероральная дача 50 мл микробной суспензии перед утренним кормлением	Выращивание ягнят	Более высокие популяции R. albus и R. flavefaciens в MSCFP и SCFP по сравнению с контролем и FP; самая высокая численность M. elsdenii и самая низкая численность метаногенов	Отсутствие влияния на потребление корма, BW; увеличение ADG, эффективности кормления через 21 день; самая высокая обеспеченность протеином у ягнят при приеме MSCFP	[34]

ADG Среднесуточный прирост, BW Масса тела, CP Сырой протеин, DM Сухое вещество, DMI Потребление сухого вещества, EE Эфирный экстракт, G:F G:F Соотношение привеса к корму, или коэффициент конверсии корма, LPS Липополисахарид, NEFA Свободные жирные кислоты, или неэтерифицированные жирные кислоты, OM Органическое вещество, VFA Летучие жирные кислоты

В различных исследованиях изучалось влияние добавок дрожжей на получение бычков мясной породы. Finck и соавт. [110] провели исследование по введению живых дрожжей (S. cerevisiae) в рацион только что отнятых от вымени бычков после обработки липополисахаридами (LPS) и сообщили об увеличении кумулятивного DMI. Недавнее исследование показало, что скармливание бычкам S. cerevisiae может улучшить их массу, ADG и эффективность кормления (соотношение привеса к корму, G: F) в период кормления (от 1 до 47 дней), но не может улучшить совокупные показатели роста в течение всего периода кормления и доращивания (от 1 до 77 дней). [111].

При откорме крупного рогатого скота добавки S. cerevisiae могут улучшить качество туши и общую перевариваемость в желудочно-кишечном тракте сухого вещества (DM), органического вещества (OM), сырого протеина (CP), эфирного экстракта (EE) и клетчатки, но влияние на DMI, ADG и G:F не является значительным [51, 112, 113]. Напротив, Liu et al. [114] обнаружили повышенную концентрацию ADG и пропионата в рубце у мясного скота на откорме с добавлением живых дрожжей, что позволяет предположить, что доза активных сухих дрожжей в 4 г на голову в сутки (8 × 10¹⁰ КОЕ/день) обеспечивает аналогичный вес туши при низкой питательности по сравнению с высокой. Неодинаковые результаты в отношении роста могут быть вызваны различными источниками и дозами дрожжевых продуктов, а также различиями в основных рационах, использованных в этих испытаниях. Недавно в другом исследовании оценивалось влияние добавок дрожжей на откорм крупного рогатого скота в условиях теплового стресса и сообщалось об отсутствии положительного влияния на массу тела, ADG, общий анализ крови, уровень глюкозы и свободных жирных кислот, хотя потребление воды было выше, а частота дыхания при тепловом стрессе, как правило, снижалась [115]. Эта минимальная польза может быть обусловлена неизвестным штаммом и количеством живых клеток, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить биологический механизм влияния добавки дрожжей на снижение теплового стресса.

Положительное влияние дрожжевых DFM-добавок на потребление корма, прирост массы тела и эффективность корма также было отмечено при выращивании ягнят на откормочных площадках [109], в то время как другие исследователи указали на аналогичную или сниженную скорость роста или эффективность роста [12, 116]. Трипати и Карим [109] сообщили об улучшении синтеза микробного белка и эффективности корма у ягнят-отъемышей на откормочной площадке при добавлении трех живых культур дрожжей (Kluyveromyces marximanus NRRL3234, Saccharomyces cerevisiae NCDC42, Saccharomyces uvarum ATCC9080) как по отдельности, так и в виде смешанной культуры (1:1:1). Однако при введении S. cerevisiae и L. sporogenes (доза: 1,5% концентрата) ягнята не получили положительного влияния на массу тела, рост или характеристики туши [12]. Текущие данные о грибковых добавках DFM показывают, что их влияние на растущих ягнят может быть связано с рационом животных, штаммами добавок и дозами.

Кроме того, бактериальные DFM также были протестированы на приемных и откормочных площадках жвачных животных. Kenney et al. [10] заметили, что добавление бактериальных DFM, содержащих L. acidophilus и E. faecium, к рациону бычков не оказывало влияния на их здоровье, такое как заболеваемость и гуморальный иммунный ответ, а также на продуктивность (DMI, эффективность кормления). Недавно появились сообщения о том, что бактериальные продукты DFM потенциально снижают выделение патогенов у жвачных животных. Исследования были сосредоточены на исключении патогенов и влиянии DFM на выделение E. coli O157:H7 у мясного скота на откормочных площадках, что потенциально может предотвратить передачу пищевого патогена E. coli. Анаэробный микроб L. acidophilus интенсивно изучался для снижения распространения E. coli у крупного рогатого скота на откорме. Wisener et al. [118] проанализировали предыдущие исследования, посвященные L. acidophilus, и пришли к выводу, что комбинация L. acidophilus (NP51) и P. freudenreichii (NP24) была более эффективной, когда дозировка добавок превышала 10⁹ КОЕ/животное в сутки. Позже Peterson et al. [31] продемонстрировали, что фекальное выделение E. coli значительно снизилось у 448 голов крупного рогатого скота, получавших L. acidophilus штамм NP51 в течение 2 лет, а вероятность выделения E. coli O157:H7 у бычков после двухлетнего лечения была на 35% ниже. Однако недавнее исследование показало, что комбинированный продукт DFM, содержащий L. acidophilus и L. casei, не может эффективно снизить фекальное выделение E. coli O157:H7 у крупного рогатого скота на откормочных площадках [33]. Было высказано предположение, что бактериальные DFM могут быть более эффективными на ранней стадии финишного периода, когда скот только вводится в фидлот (на откормочную площадку) [119]. Заметно, что после адаптации животных к бактериальным DFM добавки могут быть менее эффективными. Это может потребовать проведения более сложных исследований, оценивающих эффективность штаммов и доз бактериальных DFM в зависимости от адаптации микроорганизмов. Кроме того, Hassan et al. [117] сообщили, что добавление R. flavefaciens в корм растущим ягнятам улучшило переваримость, ферментацию в рубце и рост, а также снизило концентрацию метана in vitro. Мультиштаммовая DFM-добавка, состоящая из молочнокислых бактерий (МКБ), бактерий, утилизирующих молочную кислоту (LUB) и дрожжей (M. elsdenii плюс лактобациллы и S. cerevisiae), показала преимущество перед другими комбинациями (лактобациллы или лактобациллы плюс дрожжи) в улучшении переваримости DM, потребления, поглощения и удержания азота у растущих ягнят, хотя у всех обработанных ягнят наблюдалось улучшение ADG и эффективности корма [34, 120]. Такое улучшение роста можно объяснить увеличением микробного синтеза белка и регулированием микробных популяций рубца (например, увеличением количества бактерий, разлагающих клетчатку, снижением количества метаногенов). Независимо от этого, важно, чтобы будущие исследования были направлены на поиск оптимального сочетания различных штаммов DFM для достижения наилучших результатов при выращивании мелких жвачных животных.

В целом, добавление DFM вновь полученному мясному скоту показало вариабельность положительных результатов в соответствии с предыдущими исследованиями, что может быть результатом различий между животными, различий в содержании крупного рогатого скота до прибытия на откормочные площадки (животные, приобретенные у разных покупателей), различий в получаемых рационах, или стратегии приема добавок (различные виды или дозировки DFM, прием добавок до или по прибытии) [121]. Для жвачных животных на откормочных площадках DFM могут быть функциональной альтернативой для стимулирования роста, величины и качества туш, но механизмы воздействия различных типов и дозировок DFM на рубец и нижние отделы желудочно-кишечного тракта все еще остаются под вопросом. Необходимо провести дальнейшие исследования по выбору потенциальных DFM-продуктов со стабильными и долгосрочными эффективными положительными результатами. Кроме того, стратегии приема добавок (например, оптимальный период приема, типы диеты, дозировки, способы доставки) также требуют дальнейшего изучения, чтобы обеспечить стандарт для промышленного применения.

Влияние DFM на транзитных или лактирующих жвачных животных

Исследования DFM, проведенные на молочных жвачных животных, были сосредоточены на их влиянии на продуктивность и здоровье в переходный период и в период лактации (Таблица 4). Обычно молочные жвачные животные подвергаются высокому риску в эти периоды из-за стресса, вызванного отелом, изменением рациона с кормового типа на высококонцентрированный, лактацией, а также отрицательным энергетическим балансом и потенциальными воспалениями или метаболическими нарушениями. В некоторых исследованиях сообщалось, что DFM (в основном комбинация МКБ, LUB или дрожжей) могут улучшить надои молока, эффективность кормления и показатели здоровья молочных коров [40, 42], однако эффективность не была постоянной [122].

Таблица 4. Влияние различных добавок DFM на здоровье и продуктивность тразитных или лактирующих жвачных животных

DFM	Доза	Способ доставки	Животное	Здоровье	Производительность	Ref
S. cerevisiae E. faecium	5 × 10⁹ КОЕ/день 2 × 10⁹ КОЕ/день	Смешивают с 0,5 кг молотой кукурузы и посыпают сверху.	Молочные коровы в транзитный период	–	Не влияет на DMI, надои молока, массу тела, уровень BHBA в плазме, NEFA, глюкозу, гаптоглобин	[24]
S. cerevisiae E. faecium	5 × 10⁹ КОЕ/день 2 × 10⁹ КОЕ/день	Смешивают с 0,5 кг молотой кукурузы и посыпают сверху.	Лактирующие молочные коровы (60-70 дней раздоя)	–	Не влияет на DMI, удой, показатели молока и крови; более низкое содержание крахмала в фекалиях, более высокая усвояемость крахмала в ЖКТ	[24]
S. cerevisiae	2 × 10¹⁰ КОЕ/день	В рационе	Первородящие лактирующие молочные коровы с проблемой SARA	Как правило, это облегчало симптомы SARA	Не влияет на DMI и надои молока	[122]
S. cerevisiae	8 × 10¹⁰ КОЕ/день	Смешивают с молотой кукурузой	Многоплодные лактирующие молочные коровы	Улучшенный рН в рубце	Повышены DMI, надои молока, общее производство VFA, более высокое содержание пропионата	[40]
S. cerevisiae CNCM I-1077	1 × 10¹⁰ КОЕ/день	В рационе	Лактирующие дойные коровы	–	Не влияет на DMI, время приема пищи, надои молока, эффективность производства; как правило, улучшает пережевывание, температуру в рубце и выработку молочного жира.	[95]
S. cerevisiae CNCM I-4407	5 × 10¹⁰ КОЕ/день	Добавлено в рацион сверху	Лактирующие дойные коровы	Снижение уровня лактата в рубце, сывороточных NEFA и BHBA, активности печеночных ферментов	Повышение удоев, рН рубца через 4 часа после утреннего кормления, общей концентрации VFA и ацетата; отсутствие влияния на концентрацию пропионата и бутирата; повышение уровня глюкозы на пике лактации	[11]
S. cerevisiae	4 × 10⁹ КОЕ/день	Добавляется в виноградный субпродукт и смешивается с основной пищей	Ранние лактирующие дойные козы	Сходные метаболиты плазмы и ферменты печени; снижение содержания кишечной палочки в фекалиях и увеличение количества лактобактерий (большая стабильность кишечной экосистемы)	Увеличение DMI и производства молока	[123]
S. cerevisiae	2 × 10¹⁰ КОЕ/день	В рационе	Первородящие и многоплодные овцы в переходный период и молочные овцы с ранней лактацией	Подавленная экспрессия провоспалительных генов в перипартальный период	Увеличение надоев молока; тенденция к увеличению выработки молочного жира; повышение эффективности использования энергии	[124]
Propionibacterium P63 L. plantarum 115 L. rhamnosus 32	P63 или P63 + Lp или P63 + Lr (10¹⁰ КОЕ/день каждого штамма)	В диете с высоким или низким содержанием крахмала	Лактирующие дойные коровы	–	Повышение pH в рубце; отсутствие влияния на VFA в рубце; P63 + Lr снижали выделение CH₄при использовании низкокрахмальной диеты	[20]
M. elsdenii	4.8 × 10¹² КОЕ/день	Инокуляция через руминальную канюлю в течение 2 дней	Лактирующие молочные коровы, пораженные SARA	Увеличение количества простейших, уменьшение количества S. bovis	Увеличение общей концентрации VFA в группе корма на основе кукурузы; снижение концентрации VFA в группе корма на основе пшеницы	[42]
P. bryantii 25A	2 × 10¹¹ клеток/доза	В рационе	Молочные коровы в середине лактации, подвергшиеся воздействию SARA	Не влияет на симптомы SARA	Не влияет на pH рубца.	[44]
L. casei Zhang L. plantarum P-8	1:1: 6.5 × 10¹⁰ КОЕ/день	В рационе в течение 30 дней	Первотелые лактирующие молочные коровы	Не влияет на богатство и разнообразие фекальных бактерий; усиление ферментативных и полезных бактерий в рубце; подавляются потенциальные патогены	Не влияет на содержание молочного жира, белка и лактозы; увеличение молочной продуктивности, молочный иммуноглобулин G, лактоферрин, лизоцим, лактопероксидаза; снижение количества соматических клеток	[125]
S. cerevisiae Lactococcal	L: 1,6 × 10¹⁰ КОЕ/сут; Sc + L: дрожжи 8 × 10¹⁰ КОЕ/сут и L 8 × 10⁹ КОЕ/сут.	В рационе	Здоровые или маститные лактирующие молочные коровы	Облегчает течение мастита, снимая воспаление молочной железы, снижая количество соматических клеток в молоке, уменьшая численность возбудителей мастита (Enterococcus и Streptococcus)	–	[126]
B. licheniformis B. subtilis	2,56 × 10⁹ жизнеспособных спор/день в корме для овец	Смешано с кукурузой	Овцы поздней беременности, молодые ягнята	Отсутствие значительной разницы в смертности (в основном из-за диареи)	Повышенный удой у овец и повышенное содержание жира и белка в молоке	[127]
L. reuteri DDL 19 L. alimentarius DDL 48 E. faecium DDE 39 B. bifidum spp.	10¹⁰ КОЕ/день	В рационе	Дойные козы в середине лактации	Более консервативные морфологические структуры в кишечнике	Повышение концентрации ненасыщенных жирных кислот в молоке, выработка в рубце конъюгированной линолевой кислоты	[128]

BHBA бета-гидроксибутират, BW масса тела, DMI потребление сухого вещества, NEFA свободные жирные кислоты, или неэтерифицированные жирные кислоты, SARA - подострый руминальный ацидоз, VFA летучие жирные кислоты

Добавка комбинации S. cerevisiae и E. faecium (дрожжи: 5 × 10⁹ КОЕ/день; E. faecium: 5 × 10⁹ КОЕ/день) была протестирована на молочных коровах в транзитный период. Хотя в предыдущих исследованиях сообщалось о положительном влиянии на производство молока и отрицательный энергетический баланс в послеродовой период [21-23], при изменении дозы E. faecium до 2 × 10⁹ КОЕ/день у коров в транзитный период не наблюдалось положительного влияния на DMI, удой, глюкозу в плазме, бета-гидроксибутират (BHBA) или свободные жирные кислоты (NEFA) [24]. По данным того же исследования, этот DFM не влиял на показатели продуктивности в период лактации (60-70 дней раздоя), но наблюдалось более низкое содержание крахмала в фекалиях, что свидетельствует об улучшении переваримости крахмала в ЖКТ. Влияние дрожжей S. cerevisiae на ослабление ацидоза в рубце было изучено на молочных коровах в транзитный и лактационный периоды. У первотелых лактирующих молочных коров, которым скармливали S cerevisiae (2 × 10¹⁰ КОЕ/день), хотя эта добавка не улучшала DMI и удой, она продемонстрировала тенденцию к облегчению симптомов SARA [122]. Однако многоплодные (повторнородящие) лактирующие молочные коровы положительно реагировали на добавку S. cerevisiae (8 × 10¹⁰ КОЕ/день), увеличивая DMI, удой, общее производство VFA, более высокий уровень пропионата и улучшая рН в рубце [40]. DeVries и Chevaux [95] оценили влияние S. cerevisiae (1 × 10¹⁰ КОЕ/день) на поведение при кормлении лактирующих молочных коров, выявив тенденцию к улучшению руминации, средней температуры рубца и выработки молочного жира, хотя на DMI, время поедания и производство молока это не повлияло. В другом исследовании лактирующим молочным коровам давали более высокую дозу S. cerevisiae (5 × 10¹⁰ КОЕ/день) и отметили снижение активности ферментов печени, снижение уровня NEFA и BHBA в крови, а также повышение уровня глюкозы в пик лактации, что свидетельствует о положительном влиянии дрожжевой добавки на отрицательный энергетический баланс в ранний период лактации [11].

В качестве еще одного важного экономического сектора в отрасли мелкого жвачного животноводства, молочные козы также изучаются на предмет эффекта от добавления в рацион S. cerevisiae в период ранней лактации. Хотя предыдущее исследование показало, что введение S. cerevisiae в начале лактации может повысить DMI и производство молока у молочных коз [123], недавнее исследование, в котором S. cerevisiae добавляли молочным овцам в переходный период и в начале лактации, показало благоприятное воздействие на здоровье и использование энергии, но не повлияло на показатели производства молока [124]. На сегодняшний день очевидно, что добавки дрожжей оказывают положительное влияние на регуляцию pH в рубце и энергообеспечение молочных жвачных, однако в предыдущих исследованиях не были определены эффективные стратегии добавок (т.е. дозировка, выбор штамма, периоды добавок) для транзитного и лактационного периодов, а также остается неизвестным их влияние на здоровье нижнего отдела пищеварительного тракта. Поскольку молочные жвачные подвержены высокому риску естественной иммуносупрессии в переходный (транзитный) период (между поздней беременностью и ранней лактацией) из-за высокой потребности в энергии, но низкого DMI, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять механизм повышения энергообеспечения и подавления экспрессии провоспалительных генов в кишечнике или молочной железе у лактирующих жвачных, получающих добавки с дрожжевыми DFM.

Как описано в предыдущем разделе, помимо грибковых DFM, бактериальные DFM, как сообщалось, улучшают рН в рубце, но их влияние на облегчение ацидоза в рубце у молочных коров не совпадает [20, 42, 44]. Кроме того, Arik et al. [42] сообщили о повышении общей концентрации VFA у телок, которых кормили рационом на основе кукурузы и о снижении концентрации VFA в группе рациона на основе пшеницы, что указывает на влияние зернового рациона на эффективность бактериальных DFM. Также было продемонстрировано, что добавка МКБ, таких как Lactobacillus spp., может значительно улучшить качество и количество молока у лактирующих молочных коров [125] и потенциально способствовать борьбе с маститом [126]. Kritas et al. [127] вводили овцам на поздних сроках беременности DFM-препарат, содержащий B. licheniformis и B. subtilis, и наблюдали повышение удоев, молочного жира и молочного белка. Однако эта добавка не улучшила смертность, вызванную диареей у новорожденных ягнят. Кроме того, бактериальный продукт DFM, добавляемый к молочным козам в середине лактации, продемонстрировал потенциал для повышения концентрации ненасыщенных жирных кислот в козьем молоке [128].

В целом, скармливание молочному скоту продуктов DFM, состоящих из бактериальных или грибковых DFM, может быть эффективным для повышения продуктивности и здоровья в транзитный и лактационный периоды. Необходимо провести дополнительные исследования для выбора оптимальных штаммов или доз на разных этапах производства для конкретных видов жвачных животных.

Проблемы стратегий применения DFM в животноводстве

Несмотря на то, что в ходе многих исследований на жвачных животных было выявлено потенциальное положительное влияние DFM, существует множество препятствий для их внедрения в более широком контексте на фермах (рис. 3). В целом, существует шесть основных проблем, связанных с применением DFM в животноводстве: (1) отсутствие эффективных методов определения микробиологических характеристик DFM; (2) подходы к поддержанию стабильности и жизнеспособности DFM; (3) ограниченное понимание взаимодействия DFM с эндогенным микробиомом; (4) отсутствие знаний о взаимодействиях между DFM и животным-хозяином; (5) потенциальное взаимодействие добавок DFM и рациона; (6) отсутствие долгосрочного и/или стойкого эффекта. Эти барьеры необходимо преодолеть для разработки унифицированных и эффективных стратегий применения для различных видов жвачных животных на различных этапах производства.

Рис. 3. Обзор положительного воздействия DFM на жвачных животных и текущих проблем, связанных с разработкой и внедрением DFM.

Микробная характеристика DFM

Одним из самых больших препятствий для разработки эффективных DFM является идентификация микроорганизмов, которые могут колонизировать (и стать автохтонными) и быть функциональными in vivo. В исследованиях пробиотиков на человеке и мышах было показано, что колонизация в кишечнике зависит от штаммов, полученных от генетически родственных видов хозяев. Бифидобактерии, являющиеся одними из первых и преобладающих колонизаторов пищеварительного тракта новорожденных [129], привлекают большое внимание и применяются в качестве пробиотиков для человека и животных. Факторы их колонизации были подробно рассмотрены и обобщены в последнее десятилетие [130, 131], включая устойчивость к пищеварительным ферментам, низкому рН и желчным солям, утилизацию углеводов, адгезию к поверхности кишечника, пили, производство поверхностного экзополисахарида (EPS) и поверхностных белков. Среди них EPS бифидобактерий может влиять на взаимодействие хозяина и бифидобактерий, усиливая адгезию к эпителию кишечника за счет образования биопленки, модулируя иммунные реакции хозяина или потенциально снижая колонизацию кишечных патогенов [132]. Более того, поверхностные белки, кодируемые бифидобактериями, позволяют им прилипать к кишечной слизи (например, липопротеин BopA у B. bifidum) и закрепляться в кишечнике [133]. Эти факторы необходимо учитывать при выборе штамма-кандидата DFM. В настоящее время большинство DFM, используемых для жвачных животных, не выделены из жвачных видов. Поскольку микробы, выделенные из среды рубца, обычно не проявляли положительного эффекта при введении жвачным животным, McAllister et al. [25] предположили, что штаммы DFM, полученные из рубца, могут легко интегрироваться в микробную среду после введения, или же культивируемые рубцовые микробы могут быть неспособны интегрироваться или конкурировать в экологии рубца in vivo из-за их морфологических и метаболических изменений после повторного культивирования.

Кроме того, необходимо учитывать потенциальные риски безопасности DFM в отношении их факторов вирулентности (например, бактериоцинов) и генов устойчивости к антибиотикам (ARG) [26]. Устойчивость к антибиотикам может возникать естественным путем или приобретаться путем горизонтального переноса генов [134]. Передача ARG молочнокислыми бактериями хорошо документирована, что может представлять риск передачи ARG человеку, особенно это верно для Lactobacillus, широко используемого DFM в кормлении животных. Учитывая вышеупомянутые факторы, необходимо провести микробную геномику DFM для скрининга потенциальной функциональности, включая активные в отношении углеводов ферменты (CAZymes), образование биопленки, бактериоцины, гены устойчивости к антибиотикам и другие факторы вирулентности, а также их метаболические пути при анаэробном и/или силосном производстве для кандидатов в DFM, чтобы определить наиболее эффективные и безопасные виды и штаммы для жвачных животных.

Стабильность и жизнеспособность DFM

Добавление продуктов DFM в рацион является самым простым и практичным методом, а существующие способы доставки в основном включают пероральное введение жвачным животным путем смешивания с кормом или в виде инкапсулированного болюса [25]. Однако выращивание и приготовление DFM, включая анаэробные микробы, может быть сложным и непомерно дорогим. Приготовление и доставка продуктов DFM строго требуют стабильности и жизнеспособности в пищеварительном тракте [29], и многие факторы могут влиять на стабильность и жизнеспособность DFM в кормах и/или in vivo. Не все штаммы одного и того же вида могут выжить во время обработки корма (например, термическая обработка при гранулировании) или в кишечнике, поэтому крайне важно обеспечить жизнеспособность добавленных DFM перед кормлением и после введения. Образование спор позволяет бактериям противостоять изменяющимся условиям во время обработки и хранения, а также более высокой устойчивости к кишечной среде [135]. Учитывая это, спорообразующие бактерии, такие как Bacillus spp., могут иметь преимущества в качестве кандидатов на DFM [29]. Кроме того, факторы питания и окружающей среды могут модулировать микробиоту рубца и нижних отделов ЖКТ и их активность, что, в свою очередь, может влиять на стабильность и жизнеспособность DFM.

Стоит отметить, что на стабильность и жизнеспособность одних и тех же DFM также влияют биологические и физиологические вариации хозяина, а также микробные мутации и адаптация в ЖКТ [136, 137]. Необходимы дальнейшие исследования, направленные на микробную характеристику штаммов DFM для отбора штаммов с большей стабильностью и жизнеспособностью в пищеварительном тракте жвачных животных. Разработка методов мониторинга и отслеживания также необходима для обеспечения успешной колонизации и эффективности DFM в ЖКТ.

Понимание взаимодействия между DFM и эндогенным микробиомом

Хотя во многих исследованиях сообщалось, что добавки DFM модулируют микробиоту кишечника, взаимодействие между DFM и эндогенным микробиомом кишечника неясно, что является еще одним ключевым барьером на пути разработки эффективных DFM. Недавние исследования, посвященные микробиому рубца и нижнего отдела пищеварительного тракта у жвачных животных, улучшили наше понимание потенциальных взаимодействий DFM и «локального» микробиома. Было высказано предположение, что для молодняка жвачных животных лечение DFM может быть более эффективным, когда микробиота кишечника не полностью сформирована, и в основном воздействует на нижние отделы кишечника [138], что помогает объяснить тот факт, что более благоприятные результаты наблюдаются у животных до отъема, когда им добавляют DFM. Между тем, DFM, такие как дрожжи, обладают потенциальной способностью способствовать созреванию микробной флоры рубца и поддержанию микробного баланса кишечника у молодняка жвачных [97, 139]. Однако понимание формирования микробиома кишечника у молодняка жвачных все еще ограничено. Хотя все больше и больше исследований выявляют таксономический состав микробиома рубца и нижнего отдела ЖКТ молодняка жвачных животных [88, 140], влияние DFM на композиционные и функциональные изменения полностью не изучено.

По сравнению с молодыми жвачными животными было предпринято больше усилий для оценки влияния DFM на микробиом пищеварительного тракта у взрослых животных с упором на микробиом рубца. Как указано в разделе о механизме действия, бактериальные DFM могут изменять рубцовые МКБ и LUB, тогда как дрожжевые DFM стимулируют рубцовые бактерии, включая фибролитические бактерии, LUB и амилолитические бактерии [72, 73]. Помимо бактерий рубца, DFM также могут влиять на метаногены рубца [141], но не выявлено, как добавление DFM влияет на простейших и грибы рубца. По сравнению с рубцом исследования влияния DFM на микробиоту нижних отделов ЖКТ очень ограничены. Тем не менее, в большинстве исследований сообщалось только об изменениях в микробном составе, при этом мало информации о том, могут ли такие изменения привести к функциональным изменениям. Кроме того, во многих исследованиях DFM были сделаны выводы, основанные на сравнении групп лечения, в которых не принимались во внимание различия в исходном эндогенном микробиоме. В последнее время появляется все больше и больше данных, указывающих на индивидуализированный микробиом кишечника, и такие вариации могут существенно влиять на их реакции и взаимодействие с экзогенными DFM. Метагеномный анализ выявил высокую индивидуальность микробиома и функциональности подвздошной кишки у предварительно отнятых телят, и такая вариативность связана с иммунными функциями хозяина [142]. Кроме того, исследование, проведенное Maldonado-Gómez et al., показало, что у некоторых людей B. longum сохранялся дольше, а у других - нет, и различные реакции зависели от эндогенного микробиома кишечника [136]. Таким образом, эффективность DFM может быть замаскирована из-за отказа или отсутствия способности поддерживать эндогенный микробиом кишечника у некоторых людей.

На индивидуальный эндогенный микробиом в кишечнике молодняка жвачных могут влиять многие факторы, включая способы родов, материнские факторы, среду рождения и выращивания, стратегии первого кормления, ведение, использование антибиотиков и факторы хозяина. Среди этих факторов внимание привлекает генетика хозяина, поскольку, как сообщается, кишечные микробы передаются по наследству у крупного рогатого скота [143]. Это говорит о том, что у отдельного хозяина могут быть разные механизмы выбора автохтонных и аллохтонных микроорганизмов для установления «предпочтительного» кишечного микробиома. На сегодняшний день исследования, изучающие генетическое и физиологическое влияние хозяина на микробиом кишечника жвачных, а также механизмы, лежащие в его основе, все еще находятся в зачаточном состоянии, и дальнейшее понимание регуляторной роли хозяина на микробиом кишечника является еще одним необходимым аспектом для будущих исследований DFM. Передовые технологии, такие как метагеномика и транскриптомика, необходимо применять для характеристики индивидуального микробиома кишечника у жвачных видов на разных стадиях жизни, а также для изучения того, как DFM устанавливаются и сохраняются во всем пищеварительном тракте для их потенциального полезного воздействия на хозяина.

Понимание взаимодействия между DFM и животным-хозяином

Как упоминалось выше, DFM обладают способностью взаимодействовать с животным-хозяином посредством прямого взаимодействия с эпителием кишечника и модуляции иммунных реакций. Широко распространено мнение, что DFM должны сохраняться в экосистеме кишечника, чтобы быть эффективными, однако исследование взаимодействия DFM с клетками/тканями кишечника в сложной кишечной среде жвачных животных только началось (разрабатываются методы мета-омики). Было проведено несколько исследований для изучения взаимодействия DFM и хозяина, некоторые из которых были сосредоточены на иммуномодулирующем эффекте, а другие - на модуляции поведения через ось микробиота-кишечник-мозг.

В соответствии с иммуномодулирующим эффектом DFM, выявленным на мышиных моделях, было отмечено, что биогеография кишечных симбионтов разнообразна, так же как и пространственное распределение DFM по тракту (например, просвет кишечника, слои слизи, крипты). Например, дополненный B. adolescentis L2–32 прикрепляется к эпителию подвздошной кишки [144], в то время как L. farciminis предпочитает слизистую оболочку подвздошной кишки по сравнению с толстой кишкой [145]. Это позволяет предположить, что различные региональные условия в кишечнике (физические, химические и биологические) могут непосредственно влиять на колонизацию привитых (инокулированных) DFM. Однако в большинстве предыдущих исследований DFM на жвачных животных не изучались физиологические и метаболические изменения организма на молекулярном уровне. С использованием микробиологических моделей и современных молекулярных методов было показано, что взаимодействие DFM и клеток хозяина (эпителиальных клеток кишечника и дендритных клеток) происходит между рецепторами хозяина и микробными лигандами [146]. Однако прямое воздействие дополненного DFM на клетки жвачных животных-хозяев полностью не изучено из-за отсутствия моделей жвачных животных, не содержащих микробов. Более того, недавние исследования выявили потенциальную роль DFM в поведении хозяина и снижении стресса посредством модуляции по оси микробиота-кишечник-мозг. Согласно результатам исследований на людях и грызунах, кишечная микробиота может влиять на поведение животного-хозяина посредством микробных метаболитов и компонентов клеточных стенок посредством различных путей взаимодействия, включая иммунные и энтероэндокринные пути, кишечную нервную систему и блуждающий нерв [85]. И наоборот, мозг может регулировать микрофлору кишечника посредством модуляции физиологии кишечника и кишечных иммунных реакций.

В целом, необходимы дальнейшие исследования того, как DFM модулируют индивидуальный микробиом пищеварительного тракта. Впоследствии могут потребоваться исследования потенциальных изменений экспрессии генов хозяина, стимулируемых добавлением DFM, чтобы дать нам новое представление о взаимодействии инокулированных микробов и хозяина. При определении стратегии применения DFM важно учитывать различия в дозах, частоте введения, жизнеспособности штаммов, генотипе, возрасте и физиологическом состоянии хозяина (например, стресс или активность).

Понимание взаимосвязи между DFM и рационом питания

Примечательно, что на эффективность DFM может влиять питательный состав и компоненты рациона, например, тип зерна, пропорция концентрации и/или кормовые добавки [42, 114, 147, 148]. Jeyanathan et al. [149] сообщили, что три продукта DFM (P. freudenreichii 53-W, L. pentosus D31 и L. bulgaricus D1) не улучшали ферментацию в рубце у первородящих молочных коров в период лактации при использовании рациона с высоким содержанием крахмала на основе кукурузного силоса или травяного силоса с высоким содержанием клетчатки. Кроме того, другие кормовые добавки (например, монензин, эфирные масла) могут влиять на продуктивность животных. Было показано, что монензин, широко применяемый ионофор в животноводстве Северной Америки, изменяет ферментацию в рубце и повышает эффективность кормов за счет ингибирования бактерий, продуцирующих водород и аммиак [150, 151]. В исследовании in vitro оценивалось влияние добавок DFM на ферментацию в рубце в рационе на основе фуража в присутствии и в отсутствие монензина и выявлена тенденция (Р = 0,06), согласно которой DFM увеличивал общую концентрацию VFA только в отсутствие монензина, что свидетельствует о влиянии взаимодействия DFM и монензина на общую концентрацию VFA [147]. Кочигит и соавт. [152] предложили скармливать DFM с экзогенными кормовыми ферментами отъемным и послеотъемным помесным телятам для усиления положительного влияния на показатели роста. Поэтому важно учитывать состав рациона питания, чтобы оптимизировать стратегии приема пищевых добавок DFM. Кроме того, в различных исследованиях способы доставки продуктов DFM варьировались (например, в виде молока или закваски, в порошкообразной или жидкой форме, в виде заправки или в смеси с рационами), и остается неясным, может ли способ доставки повлиять на эффективность и какой способ доставки является лучшим или оптимальным для тех или иных продуктов DFM. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить эффективные методы доставки пищевых добавок для различных типов DFM и стадий животноводства.

Отсутствие долговременного эффекта

На сегодняшний день не так много исследований проверяли долгосрочный эффект добавок DFM у различных видов домашнего скота. Краткосрочный эффект может быть связан со способностью DFM к персистенции и колонизации в пищеварительном тракте взрослых жвачных животных. Некоторые недавние исследования продемонстрировали потенциал манипулирования микробиотой рубца с помощью диетических вмешательств в раннем возрасте для получения долгосрочного эффекта (например, снижения кишечных выбросов метана) [153, 154]. Таким образом, добавление DFM молодняку жвачных животных в раннем возрасте может дать нам потенциальную возможность получить устойчивую пользу, но необходимы дальнейшие исследования в этой области. Другой возможной причиной может быть связь с рационом животных. Поскольку диеты могут изменить микробную экологию рубца [155], изменения в диетах в разные периоды животноводства могут привести к отсутствию долгосрочного эффекта от добавок DFM или к необходимости повторного приема добавок. Другим предположением может быть специфический отбор адаптированных к хозяину штаммов у жвачных животных. Кроме того, вышеупомянутые факторы, связанные с хозяином и эндогенным микробиомом, могут влиять на долгосрочный эффект добавок DFM. Для устранения этого барьера необходимы длительные испытания in vitro или in vivo, которые должны включать в себя изучение стабильности и жизнеспособности, взаимодействия с хозяином и микробиомом, а также функциональных изменений микробиоты хозяина и пищеварительного тракта у жвачных животных.

Заключительные замечания и перспективы на будущее

Таким образом, очевидно, что кормление бактериальными и/или грибковыми DFM обладает значительным потенциалом для уменьшения диареи у новорожденных жвачных животных, снятия стрессовой реакции при отъеме, приемке и отеле, увеличения молочной продуктивности у лактирующих жвачных животных и ускорения роста растущих и откормочных животных. Кроме того, некоторые DFM показали благотворное влияние на снижение выбросов метана и уменьшение выделения с фекалиями E. coli O157:H7 у жвачных животных на откормочных площадках. Было показано, что как бактериальные, так и грибковые DFM регулируют ферментацию в рубце, рН рубца и микробную экосистему в рубце. Сообщается, что некоторые виды бактерий или их комбинации увеличивают производство пропионата, использование энергии, повышают эффективность кормления и снижают выбросы кишечного метана. Среди прочего, дрожжевые продукты интенсивно изучаются и в настоящее время широко применяются в животноводстве из-за их функциональных и экономически эффективных характеристик. Однако механизмы действия предполагаемых видов дрожжей до конца не изучены, особенно в нижних отделах пищеварительного тракта жвачных животных. А коммерческие дрожжевые продукты обычно содержат не только один штамм, но и могут сочетаться с другими веществами (например, экстрактом культуры, клеточной стенкой, бактериальными штаммами DFM). Всестороннее понимание механизма действия и потенциальных взаимодействий дрожжей и бактериальных штаммов DFM в комбинированном продукте будет способствовать разработке эффективных дрожжевых продуктов на рынке, а также их применению. В отличие от грибковых DFM, некоторые опасения возникают в отношении применения бактериальных DFM. Учитывая наличие бактериоцинов и существующую проблему устойчивости к бактериоцинам, будущая разработка бактериальных DFM и их применение могут столкнуться с препятствиями и давлением со стороны нормативных вопросов.

В целом, выбор эффективных стратегий добавок DFM для различных видов жвачных животных из различных производственных систем остается сложной задачей из-за недостатка знаний в области микробной характеристики продуктов DFM, их стабильности и жизнеспособности при хранении и в желудочно-кишечном тракте, их взаимодействий с эндогенной микробиотой и хозяином, а также потенциального долгосрочного влияния на здоровье и продуктивность животных. Поэтому предлагается использовать передовые технологии системной биологии для выявления способа действия штаммов, которые могут быть выбраны в качестве потенциальных DFM, а также взаимодействия хозяин-микроб, микроб-микроб. В то же время изучение потенциальных негативных эффектов микроорганизмов с точки зрения выделения антимикробных соединений и устойчивости к антимикробным препаратам может способствовать будущему развитию DFM. Для разработки оптимальных стратегий применения DFM следует также учитывать факторы хозяина, рациона питания и окружающей среды.

Дополнительная информация:

Литература

Sapkota AR, Lefferts LY, McKenzie S, Walker P. What do we feed to food- production animals? A review of animal feed ingredients and their potential impacts on human health. Environ Health Persp. 2007;115(5):663–70. https:// doi.org/10.1289/ehp.9760.
Howard SJ, Catchpole M, Watson J, Davies SC. Antibiotic resistance: global response needed. Lancet Infect Dis. 2013;13:1001–3. https://doi.org/10.1016/ S1473-3099(13)70195-6.
Food and Agriculture Organization and World Health Organization. Report of a joint FAO/WHO expert consultation on evaluation of health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. 2001. http://www.fao.org/3/a0512e/a0512e.pdf
Brashears MM, Amezquita A, Jaroni D. Lactic acid bacteria and their uses in animal feeding to improve food safety. Adv Food Nutrition Res. 2005;50:1–31. https://doi.org/10.1016/S1043-4526(05)50001-9.
Yoon IK, Stern MD. Influence of direct-fed microbials on ruminal microbial fermentation and performance of ruminants - a review. Asian Austral J Anim. 1995;8(6):533–55. https://doi.org/10.5713/ajas.1995.553.
Davis ME, Parrott T, Brown DC, De Rodas BZ, Johnson ZB, Maxwell CV, et al. Effect of a Bacillus-based direct-fed microbial feed supplement on growth performance and pen cleaning characteristics of growing-finishing pigs. J Anim Sci. 2008;86(6):1459–67. https://doi.org/10.2527/jas.2007-0603.
Zhao PY, Kim IH. Effect of direct-fed microbial on growth performance, nutrient digestibility, fecal noxious gas emission, fecal microbial flora and diarrhea score in weanling pigs. Anim Feed Sci Tech. 2015;200:86–92. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2014.12.010.
Chichlowski M, Croom J, McBride BW, Havenstein GB, Koci MD. Metabolic and physiological impact of probiotics or direct-fed-microbials on poultry: a brief review of current knowledge. Int J Poult Sci. 2007;6(10):694–704. https://doi.org/10.3923/ijps.2007.694.704.
Shivaramaiah S, Pumford NR, Morgan MJ, Wolfenden RE, Wolfenden AD, Torres-Rodríguez A, et al. Evaluation of Bacillus species as potential candidates for direct-fed microbials in commercial poultry. Poultry Sci. 2011; 90(7):1574–80. https://doi.org/10.3382/ps.2010-00745.
Kenney NM, Vanzant ES, Harmon DL, McLeod KR. Direct-fed microbials containing lactate-producing bacteria influence ruminal fermentation but not lactate utilization in steers fed a high-concentrate diet. J Anim Sci. 2015; 93(5):2336–48. https://doi.org/10.2527/jas.2014-8570.
Kumprechtová D, Illek J, Julien C, Homolka P, Jančík F, Auclair E. Effect of live yeast (Saccharomyces cerevisiae) supplementation on rumen fermentation and metabolic profile of dairy cows in early lactation. J Anim Physiol An N. 2019;103(2):447–55. https://doi.org/1 0.1111/jpn.13048.
Soren NM, Tripathi MK, Bhatt RS, Karim SA. Effect of yeast supplementation on the growth performance of Malpura lambs. Trop Anim Health Pro. 2013; 45(2):547–54. https://doi.org/10.1007/s11250-012-0257-3.
Antwi C, Mensa PA, Arthur FKN, Frimpong YO, Baah J. Feeding differing direct-fed microbials and its influence on growth and haematological parameters of growing lambs. Transl Animal Sci. 2019;3(4):1112–8. https:// doi.org/10.1093/tas/txz053.
Villot C, Ma T, Renaud DL, Ghaffari MH, Gibson DJ, Skidmore A, et al. Saccharomyces cerevisiae boulardii CNCM I-1079 affects health, growth, and fecal microbiota in milk-fed veal calves. J Dairy Sci. 2019;102(8):7011–25. https://doi.org/10.3168/jds.2018-16149.
Casper DP, Hultquist KM, Acharya IP. Lactobacillus plantarum GB LP-1 as a direct-fed microbial for neonatal calves. J Dairy Sci. 2021;104(5):5557–68. https://doi.org/10.3168/jds.2020-19438.
Lee K, Lillehoj HS, Siragusa GR. Direct-fed microbials and their impact on the intestinal microflora and immune system of chickens. J Poult Sci. 2010; 47(2):106–14. https://doi.org/10.2141/jpsa.009096.
Yang F, Hou C, Zeng X, Qiao S. The use of lactic acid bacteria as a probiotic in swine diets. Pathogens. 2015;4(1):34–45. https://doi.org/10.3390/pa thogens4010034.
Jha R, Das R, Oak S, Mishra P. Probiotics (direct-fed microbials) in poultry nutrition and their effects on nutrient utilization, growth and laying performance, and gut health: a systematic review. Animals. 2020;10(10):1863. https://doi.org/10.3390/ani10101863.
Boyd J, West JW, Bernard JK. Effects of the addition of direct-fed microbials and glycerol to the diet of lactating dairy cows on milk yield and apparent efficiency of yield. J Dairy Sci. 2011;94(9):4616–22. https://doi.org/10.3168/ jds.2010-3984.
Philippeau C, Lettat A, Martin C, Silberberg M, Morgavi DP, Ferlay A, et al. Effects of bacterial direct-fed microbials on ruminal characteristics, methane emission, and milk fatty acid composition in cows fed high- or low-starch diets. J Dairy Sci. 2017;100(4):2637–50. https://doi.org/10.3168/jds.2016-11663.
Nocek JE, Kautz WP, Leedle JAZ, Block E. Direct-fed microbial supplementation on the performance of dairy cattle during the transition period1. J Dairy Sci. 2003;86(1):331–5. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302 (03)73610-8.
Nocek JE, Kautz WP. Direct-fed microbial supplementation on ruminal digestion, health, and performance of pre- and postpartum dairy cattle. J Dairy Sci. 2006;89(1):260–6. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72 090-2.
Oetzel GR, Emery KM, Kautz WP, Nocek JE. Direct-fed microbial supplementation and health and performance of pre- and postpartum dairy cattle: a field trial. J Dairy Sci. 2007;90(4):2058–68. https://doi.org/10.3168/ jds.2006-484.
AlZahal O, McGill H, Kleinberg A, Holliday JI, Hindrichsen IK, Duffield TF, et al. Use of a direct-fed microbial product as a supplement during the transition period in dairy cattle. J Dairy Sci. 2014;97(11):7102–14. https://doi. org/10.3168/jds.2014-8248.
McAllister TA, Beauchemin KA, Alazzeh AY, Baah J, Teather RM, Stanford K. Review: the use of direct fed microbials to mitigate pathogens and enhance production in cattle. Can J Anim Sci. 2011;91(2):193–211. https://doi.org/1 0.4141/cjas10047.
Bajagai, YS, Klieve, AV, Dart PJ, Bryden WL. Probiotics in animal nutrition: production, impact and regulation. FAO animal production and health paper. 2016. http://www.fao.org/3/i5933e/i5933e.pdf
Adjei-Fremah S, Ekwemalor K, Worku M, Ibrahim S. Probiotics and ruminant health. InTech. 2018. https://doi.org/10.5772/intechopen.72846.
Parvez S, Malik KA, Kang SA, Kim HY. Probiotics and their fermented food products are beneficial for health. J Appl Microbiol. 2006;100(6):1171–85. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2006.02963.x.
Seo J-K, Kim S-W, Kim M-H, Upadhaya SD, Kam D-K, Ha J-K. Direct-fed microbials for ruminant animals. Asian Austral J Anim. 2010;23(12):1657–67. https://doi.org/10.5713/ajas.2010.r.08.
Klaenhammer TR, Kullen MJ. Selection and design of probiotics. Int J Food Microbiol. 1999;50(1-2):45–57. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(99)00076-8.
Peterson RE, Klopfenstein TJ, Erickson GE, Folmer J, Hinkley S, Moxley RA, et al. Effect of Lactobacillus acidophilus strain NP51 on Escherichia coli O157: H7 fecal shedding and finishing performance in beef feedlot cattle. J Food Prot. 2007;70(2):287–91. https://doi.org/10.4315/0362-028X-70.2.287.
Frizzo LS, Soto LP, Zbrun MV, Bertozzi E, Sequeira G, Armesto RR, et al. Lactic acid bacteria to improve growth performance in young calves fed milk replacer and spray-dried whey powder. Anim Feed Sci Tech. 2010;157(3-4): 159–67. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2010.03.005.
Dewsbury DMA, Cernicchiaro N, Depenbusch B, Nagaraja TG, Renter DG. Effectiveness of a direct-fed microbial product containing Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei in reducing fecal shedding of Escherichia coli O157:H7 in commercial feedlot cattle. Foodborne Pathog Dis. 2021; 18(1):16–23. https://doi.org/10.1089/fpd.2020.2828.
Direkvandi E, Mohammadabadi T, Salem AZM. Effect of microbial feed additives on growth performance, microbial protein synthesis, and rumen microbial population in growing lambs. Transl Anim Sci. 2020;4:txaa203. https://doi.org/10.1093/tas/txaa203.
Fernández S, Fraga M, Silveyra E, Trombert AN, Rabaza A, Pla M, et al. Probiotic properties of native Lactobacillus spp. strains for dairy calves. Benef Microbes. 2018;9(4):613–24. https://doi.org/10.3920/BM2017.0131.
Fernández S, Fraga M, Castells M, Colina R, Zunino P. Effect of the administration of Lactobacillus spp. strains on neonatal diarrhoea, immune parameters and pathogen abundance in pre-weaned calves. Benef Microbes. 2020;11(5):477–88. https://doi.org/10.3920/BM2019.0167.
Bayatkouhsar J, Tahmasebi AM, Naserian AA, Mokarram RR, Valizadeh R. Effects of supplementation of lactic acid bacteria on growth performance, blood metabolites and fecal coliform and lactobacilli of young dairy calves. Anim Feed Sci Tech. 2013;186(1-2):1–11. https://doi.org/10.1016/j.a nifeedsci.2013.04.015.
Bunešová V, Domig KJ, Killer J, Vlková E, Kopečný J, Mrázek J, et al. Characterization of bifidobacteria suitable for probiotic use in calves. Anaerobe. 2012;18(1):166–8. https://doi.org/10.1016/j.anaerobe.2011.09.008.
Bunešová V, Vlková E, Geigerová M, Rada V. Effect of rearing systems and diets composition on the survival of probiotic bifidobacteria in the digestive tract of calves. Livest Sci. 2015;178:317–21. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2015.06.017.
AlZahal O, Dionissopoulos L, Laarman AH, Walker N, McBride BW. Active dry Saccharomyces cerevisiae can alleviate the effect of subacute ruminal acidosis in lactating dairy cows. J Dairy Sci. 2014;97(12):7751–63. https://doi. org/10.3168/jds.2014-8212.
Aikman PC, Henning PH, Humphries DJ, Horn CH. Rumen pH and fermentation characteristics in dairy cows supplemented with Megasphaera elsdenii NCIMB 41125 in early lactation. J Dairy Sci. 2011;94(6):2840–9. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3783.
Arik HD, Gulsen N, Hayirli A, Alatas MS. Efficacy of Megasphaera elsdenii inoculation in subacute ruminal acidosis in cattle. J Anim Physiol An N. 2019;103(2):416–26. https://doi.org/10.1111/jpn.13034.
Vyas D, McGeough EJ, Mohammed R, McGinn SM, McAllister TA, Beauchemin KA. Effects of Propionibacterium strains on ruminal fermentation, nutrient digestibility and methane emissions in beef cattle fed a corn grain finishing diet. Animal. 2014;8(11):1807–15. https://doi.org/10.1 017/S1751731114001657.
Chiquette J, Allison MJ, Rasmussen M. Use of Prevotella bryantii 25A and a commercial probiotic during subacute acidosis challenge in midlactation dairy cows. J Dairy Sci. 2012;95(10):5985–95. https://doi.org/10.3168/jds.2012-5511.
Sun P, Wang JQ, Deng LF. Effects of Bacillus subtilis natto on milk production, rumen fermentation and ruminal microbiome of dairy cows. Animal. 2013;7(2):216–22. https://doi.org/10.1017/S1751731112001188.
Broadway PR, Carroll JA, Sanchez NCB, Callaway TR, Lawhon SD, Gart EV, et al. Bacillus subtilis PB6 supplementation in weaned Holstein steers during an experimental Salmonella challenge. Foodborne Pathog Dis. 2020;17(8): 521–8. https://doi.org/10.1089/fpd.2019.2757.
Le OT, Dart PJ, Harper K, Zhang D, Schofield B, Callaghan MJ, et al. Effect of probiotic Bacillus amyloliquefaciens strain H57 on productivity and the incidence of diarrhoea in dairy calves. Anim Prod Sci. 2016;57(5):912. https://doi.org/10.1071/AN15776.
Santos FDS, Ferreira MRA, Maubrigades LR, Gonçalves VS, Lara APS, Moreira C, et al. Bacillus toyonensis BCT-7112^T transient supplementation improves vaccine efficacy in ewes vaccinated against Clostridium perfringens epsilon toxin. J Appl Microbiol. 2021;130(3):699–706. https://doi.org/10.1111/jam.14814.
Deng KD, Xiao Y, Ma T, Tu Y, Diao QY, Chen YH, et al. Ruminal fermentation, nutrient metabolism, and methane emissions of sheep in response to dietary supplementation with Bacillus licheniformis. Anim Feed Sci Tech. 2018;241:38–44. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.04.014.
Agazzi A, Tirloni E, Stella S, Maroccolo S, Ripamonti B, Bersani C, et al. Effects of species-specific probiotic addition to milk replacer on calf health and performance during the first month of life. Ann Anim Sci. 2014;14(1):101–15. https://doi.org/10.2478/aoas-2013-0089.
Ovinge LA, Sarturi JO, Galyean ML, Ballou MA, Trojan SJ, Campanili PRB, et al. Effects of a live yeast in natural-program finishing feedlot diets on growth performance, digestibility, carcass characteristics, and feeding behavior. J Anim Sci. 2018;96(2):684–93. https://doi.org/10.1093/jas/sky011.
Sun H, Wu YM, Wang YM, Liu JX, Myung KH. Effects of aspergillus oryzae culture and 2-Hydroxy-4-(Methylthio)-butanoic acid on in vitro rumen fermentation and microbial populations between different roughage sources. Asian Austral J Anim. 2014;27(9):1285–92. https://doi.org/10.5713/a jas.2013.13742.
Vieco-Saiz N, Belguesmia Y, Raspoet R, Auclair E, Gancel F, Kempf I, et al. Benefits and inputs from lactic acid bacteria and their bacteriocins as alternatives to antibiotic growth promoters during food-animal production. Front Microbiol. 2019;10:57. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00057.
Calsamiglia S, Blanch M, Ferret A, Moya D. Is subacute ruminal acidosis a pH related problem? Causes and tools for its control. Anim Feed Sci Tech. 2012; 172(1-2):42–50. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2011.12.007.
Artegoitia VM, Foote AP, Lewis RM, Freetly HC. Rumen fluid metabolomics analysis associated with feed efficiency on crossbred steers. Sci Rep. 2017; 7(1):2864. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02856-0.
Kleen JL, Hooijer GA, Rehage J, Noordhuizen JPTM. Subacute ruminal acidosis (SARA): a review. J Vet Medicine Ser. 2003;50(8):406–14. https://doi. org/10.1046/j.1439-0442.2003.00569.x.
Krehbiel CR, Rust SR, Zhang G, Gilliland SE. Bacterial direct-fed microbials in ruminant diets: performance response and mode of action. J Anim Sci. 2003;81:E120–32. https://doi.org/10.2527/2003.8114_suppl_2E120x.
Hernandez JD, Scott PT, Shephard RW, Jassim RAMA. The characterization of lactic acid producing bacteria from the rumen of dairy cattle grazing on improved pasture supplemented with wheat and barley grain. J Appl Microbiol. 2008;104(6):1754–63. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03696.x.
Khafipour E, Li S, Plaizier JC, Krause DO. Rumen microbiome composition determined using two nutritional models of subacute ruminal acidosis. Appl Environ Microb. 2009;75(22):7115–24. https://doi.org/10.1128/AEM.00739-09.
Bertin Y, Habouzit C, Dunière L, Laurier M, Durand A, Duchez D, et al. Lactobacillus reuteri suppresses E. coli O157:H7 in bovine ruminal fluid: toward a pre-slaughter strategy to improve food safety? PLoS One. 2017; 12(11):e0187229. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187229.
Mazon G, Campler MR, Holcomb C, Bewley JM, Costa JHC. Effects of a Megasphaera elsdenii oral drench on reticulorumen pH dynamics in lactating dairy cows under subacute ruminal acidosis challenge. Anim Feed Sci Tech. 2020;261:114404. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114404.
Russell JB, Baldwin RL. Substrate preferences in rumen bacteria: evidence of catabolite regulatory mechanisms. Appl Environ Microb. 1978;36(2):319–29. https://doi.org/10.1128/AEM.36.2.319-329.1978.
Counotte GHM, Prins RA, Janssen RHAM, de Bie MJA, et al. Appl Environ Microb. 1981;42(4):649–55. https://doi.org/10.1128/AEM.42.4.649-655.1981.
Kung L, Hession AO. Preventing in vitro lactate accumulation in ruminal fermentations by inoculation with Megasphaera elsdenii. J Anim Sci. 1995; 73(1):250–6. https://doi.org/10.2527/1995.731250x.
Weiss WP, Wyatt DJ, McKelvey TR. Effect of feeding propionibacteria on milk production by early lactation dairy cows. J Dairy Sci. 2008;91(2):646–52. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0693.
Vyas D, McGeough EJ, McGinn SM, McAllister TA, Beauchemin KA. Effect of Propionibacterium spp. on ruminal fermentation, nutrient digestibility, and methane emissions in beef heifers fed a high-forage diet. J Anim Sci. 2014; 92(5):2192–201. https://doi.org/10.2527/jas.2013-7492.
Vyas D, Alazzeh A, McGinn SM, McAllister TA, Harstad OM, Holo H, et al. Enteric methane emissions in response to ruminal inoculation of Propionibacterium strains in beef cattle fed a mixed diet. Anim Prod Sci. 2015;56(7):1035–40. https://doi.org/10.1071/AN14801.
Narvaez N, Alazzeh AY, Wang Y, McAllister TA. Effect of Propionibacterium acidipropionici P169 on growth performance and rumen metabolism of beef cattle fed a corn- and corn dried distillers’ grains with solubles-based finishing diet. Can J Anim Sci. 2014;94(2):363–9. https://doi.org/10.4141/cjas2 013-130.
Chiquette J, Allison MJ, Rasmussen MA. Prevotella bryantii 25A used as a probiotic in early-lactation dairy cows: effect on ruminal fermentation characteristics, milk production, and milk composition. J Dairy Sci. 2008; 91(9):3536–43. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0849.
Souza VL, Lopes NM, Zacaroni OF, Silveira VA, Pereira RAN, Freitas JA, et al. Lactation performance and diet digestibility of dairy cows in response to the supplementation of Bacillus subtilis spores. Livest Sci. 2017;200:35–9. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2017.03.023.
Chung Y-H, Walker ND, McGinn SM, Beauchemin KA. Differing effects of 2 active dried yeast (Saccharomyces cerevisiae) strains on ruminal acidosis and methane production in nonlactating dairy cows. J Dairy Sci. 2011;94(5): 2431–9. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3277.
Pinloche E, McEwan N, Marden J-P, Bayourthe C, Auclair E, Newbold CJ. The effects of a probiotic yeast on the bacterial diversity and population structure in the rumen of cattle. PLoS One. 2013;8(7):e67824. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0067824.
Jiang Y, Ogunade IM, Qi S, Hackmann TJ, Staples CR, Adesogan AT. Effects of the dose and viability of Saccharomyces cerevisiae. 1. Diversity of ruminal microbes as analyzed by Illumina MiSeq sequencing and quantitative PCR. J Dairy Sci. 2017;100(1):325–42. https://doi.org/10.3168/ jds.2016-11263.
Amin AB, Mao S. Influence of yeast on rumen fermentation, growth performance and quality of products in ruminants: a review. Anim Nutr. 2020;7(1):31–41. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2020.10.005.
Dias ALG, Freitas JA, Micai B, Azevedo RA, Greco LF, Santos JEP. Effect of supplemental yeast culture and dietary starch content on rumen fermentation and digestion in dairy cows. J Dairy Sci. 2018;101(1):201–21. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13241.
Chaucheyras-Durand F, Chevaux E, Martin C, Forano E. Use of yeast probiotics in ruminants: effects and mechanisms of action on rumen pH, fibre degradation, and microbiota according to the diet. Probiotic Anim. 2012:119–52. https://doi.org/10.5772/50192.
Francia AD, Masucci F, Rosa GD, Varricchio ML, Proto V. Effects of aspergillus oryzae extract and a Saccharomyces cerevisiae fermentation product on intake, body weight gain and digestibility in buffalo calves. Anim Feed Sci Tech. 2008;140(1-2):67–77. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2007.02.010.
Malik R, Bandla S. Effect of source and dose of probiotics and exogenous fibrolytic enzymes (EFE) on intake, feed efficiency, and growth of male buffalo (Bubalus bubalis) calves. Trop Anim Health Pro. 2010;42(6):1263–9. https://doi.org/10.1007/s11250-010-9559-5.
Sucu E, Moore C, VanBaale MJ, Jensen H, Sanz-Fernandez MV, Baumgard LH. Effects of feeding aspergillus oryzae fermentation product to transition Holstein cows on performance and health. Can J Anim Sci. 2018;99(2):237–43. https://doi.org/10.1139/cjas-2018-0037.
Buntyn JO, Schmidt TB, Nisbet DJ, Callaway TR. The role of direct-fed microbials in conventional livestock production. Annu Rev Anim Biosci. 2014;4(1):1–21. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-022114-111123.
Steele MA, Malmuthuge N, Guan LL. Opportunities to improve gut health in ruminant production systems. In proceedings of the Cornell nutrition conference for feed manufacturers 2015. https://ecommons.cornell.edu/ bitstream/handle/1813/41221/CNC2015_3-Steele_manu.pdf;sequence=2. Accessed 19 Oct 2015.
Villena J, Aso H, Rutten VPMG, Takahashi H, van Eden W, Kitazawa H. Immunobiotics for the bovine host: Their interaction with intestinal epithelial cells and their effect on antiviral immunity. Front Immunol. 2018;9:326. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00326.
Reis JA, Paula AT, Casarotti SN, Penna ALB. Lactic acid bacteria antimicrobial compounds: characteristics and applications. Food Eng Rev. 2012;4(2):124–40. https://doi.org/10.1007/s12393-012-9051-2.
Wall R, Cryan JF, Ross RP, Fitzgerald GF, Dinan TG, Stanton C. Microbial endocrinology: the microbiota-gut-brain axis in health and disease. Adv Exp Med Biol. 2014;817:221–39. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0897-4_10.
Kraimi N, Dawkins M, Gebhardt-Henrich SG, Velge P, Rychlik I, Volf J, et al. Influence of the microbiota-gut-brain axis on behavior and welfare in farm animals: a review. Physiol Behav. 2019;210:112658. https://doi.org/10.1016/j. physbeh.2019.112658.
O’Bryan CA, Crandall PG, Ricke SC, Ndahetuye JB. Handbook of natural antimicrobials for food safety and quality. Part One Types. 2015;44(2):117–36. https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-034-7.00006-2.
Servin AL. Antagonistic activities of lactobacilli and bifidobacteria against microbial pathogens. FEMS Microbiol Rev. 2004;28(4):405–40. https://doi. org/10.1016/j.femsre.2004.01.003.
Malmuthuge N, Griebel PJ, Guan LL. Taxonomic identification of commensal bacteria associated with the mucosa and digesta throughout the gastrointestinal tracts of preweaned calves. Appl Environ Microb. 2014;80(6): 2021–8. https://doi.org/10.1128/AEM.03864-13.
Phillips AD, Navabpour S, Hicks S, Dougan G, Wallis T, Frankel G. Enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7 target Peyer’s patches in humans and cause attaching/effacing lesions in both human and bovine intestine. Gut. 2000;47(3):377–81. https://doi.org/10.1136/gut.47.3.377.
Elam NA, Gleghorn JF, Rivera JD, Galyean ML, Defoor PJ, Brashears MM, et al. Effects of live cultures of Lactobacillus acidophilus (strains NP45 and NP51) and Propionibacterium freudenreichii on performance, carcass, and intestinal characteristics, and Escherichia coli strain O157 shedding of finishing beef steers. J Anim Sci. 2003;81(11):2686–98. https://doi.org/10.252 7/2003.81112686x.
Raabis S, Li W, Cersosimo L. Effects and immune responses of probiotic treatment in ruminants. Vet Immunol Immunop. 2019;208:58–66. https://doi. org/10.1016/j.vetimm.2018.12.006.
Erickson KL, Hubbard NE. Probiotic immunomodulation in health and disease. J Nutrition. 2000;130(2):403S–9S. https://doi.org/10.1093/jn/130.2.403S.
Martin CR, Osadchiy V, Kalani A, Mayer EA. The brain-gut-microbiome axis. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2018;6(2):133–48. https://doi.org/10.1016/j. jcmgh.2018.04.003.
Wiley NC, Dinan TG, Ross RP, Stanton C, Clarke G, Cryan JF. The microbiota- gut-brain axis as a key regulator of neural function and the stress response: implications for human and animal health. J Anim Sci. 2017;95(7):3225–46. https://doi.org/10.2527/jas2016.1256.
DeVries TJ, Chevaux E. Modification of the feeding behavior of dairy cows through live yeast supplementation. J Dairy Sci. 2014;97(10):6499–510. https://doi.org/10.3168/jds.2014-8226.
Durand-Chaucheyras F, Fonty G, Bertin G, Théveniot M, Gouet P. Fate of Levucell® SC I-1077 yeast additive during digestive transit in lambs. Reprod Nutr Dev. 1998;38(3):275–80. https://doi.org/10.1051/rnd:19980307.
Signorini ML, Soto LP, Zbrun MV, Sequeira GJ, Rosmini MR, Frizzo LS. Impact of probiotic administration on the health and fecal microbiota of young calves: a meta-analysis of randomized controlled trials of lactic acid bacteria. Res Vet Sci. 2012;93(1):250–8. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2011.05.001.
Cray WC, Casey TA, Bosworth BT, Rasmussen MA. Effect of dietary stress on fecal shedding of Escherichia coli O157:H7 in calves. Appl Environ Microb. 1998;64(5):1975–9. https://doi.org/10.1128/AEM.64.5.1975-1979.1998.
Azzaz HH, Morsy TA, Murad HA. Microbial feed supplements for ruminants performance enhancement. Asian J Agric Res. 2016;10(1):1–14. https://doi. org/10.3923/ajar.2016.1.14.
Novak KN, Davis E, Wehnes CA, Shields DR, Coalson JA, Smith AH, et al. Effect of supplementation with an electrolyte containing a Bacillus-based direct-fed microbial on immune development in dairy calves. Res Vet Sci. 2012;92(3):427–34. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2011.04.008
Galvão KN, Santos JEP, Coscioni A, Villaseñor M, Sischo WM, Berge ACB. Effect of feeding live yeast products to calves with failure of passive transfer on performance and patterns of antibiotic resistance in fecal Escherichia coli. Reprod Nutr Dev. 2005;45(4):427–40. https://doi.org/10.1 051/rnd:2005040.
He ZX, Ferlisi B, Eckert E, Brown HE, Aguilar A, Steele MA. Supplementing a yeast probiotic to pre-weaning Holstein calves: feed intake, growth and fecal biomarkers of gut health. Anim Feed Sci Tech. 2017;226:81–7. https:// doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.02.010.
Bi Y, Yang C, Diao Q, Tu Y. Effects of dietary supplementation with two alternatives to antibiotics on intestinal microbiota of preweaned calves challenged with Escherichia coli K99. Sci Rep. 2017;7(1):5439. https://doi. org/10.1038/s41598-017-05376-z.
Angulo M, Reyes-Becerril M, Cepeda-Palacios R, Tovar-Ramírez D, Esteban MÁ, Angulo C. Probiotic effects of marine Debaryomyces hansenii CBS 8339 on innate immune and antioxidant parameters in newborn goats. Appl Microbiol Biot. 2019;103:2339–52. https://doi.org/10.1007/s00253-019-09621-5.
Fomenky BE, Do DN, Talbot G, Chiquette J, Bissonnette N, Chouinard YP, et al. Direct-fed microbial supplementation influences the bacteria community composition of the gastrointestinal tract of pre- and post- weaned calves. Sci Rep. 2018;8(1):14147. https://doi.org/10.1038/s41598-01 8-32375-5.
Yohe TT, Enger BD, Wang L, Tucker HLM, Ceh CA, Parsons CLM, et al. Short communication: does early-life administration of a Megasphaera elsdenii probiotic affect long-term establishment of the organism in the rumen and alter rumen metabolism in the dairy calf? J Dairy Sci. 2018;101(2):1747–51. https://doi.org/10.3168/jds.2017-12551.
Kelly SM, Lanigan N, O’Neill IJ, Bottacini F, Lugli GA, Viappiani A, et al. Bifidobacterial biofilm formation is a multifactorial adaptive phenomenon in response to bile exposure. Sci Rep. 2020;10(1):11598. https://doi.org/10.103 8/s41598-020-68179-9.
Renaud DL, Kelton DF, Weese JS, Noble C, Duffield TF. Evaluation of a multispecies probiotic as a supportive treatment for diarrhea in dairy calves: a randomized clinical trial. J Dairy Sci. 2019;102(5):4498–505. https://doi. org/10.3168/jds.2018-15793.
Tripathi MK, Karim SA. Effect of individual and mixed live yeast culture feeding on growth performance, nutrient utilization and microbial crude protein synthesis in lambs. Anim Feed Sci Tech. 2010;155(2-4):163–71. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2009.11.007.
Finck DN, Ribeiro FRB, Burdick NC, Parr SL, Carroll JA, Young TR, et al. Yeast supplementation alters the performance and health status of receiving cattle. Prof Anim Sci. 2014;30(3):333–41. https://doi.org/10.15232/S1080-744 6(15)30125-X.
Smith ZK, Karges K, Aguilar A. Evaluation of an active live yeast (Levucell Saccharomyces cerevisiae, CNCM l-1077) on receiving and backgrounding period growth performance and efficiency of dietary net energy utilization in low health risk beef steers. Transl Animal Sci. 2020;4:txaa127. https://doi. org/10.1093/tas/txaa127.
Ran T, Shen Y, Saleem AM, AlZahal O, Beauchemin KA, Yang W. Using ruminally protected and nonprotected active dried yeast as alternatives to antibiotics in finishing beef steers: growth performance, carcass traits, blood metabolites, and fecal Escherichia coli. J Anim Sci. 2018;96(10):4385–97. https://doi.org/10.1093/jas/sky272.
Cagle CM, Fonseca MA, Callaway TR, Runyan CA, Cravey MD, Tedeschi LO. Evaluation of the effects of live yeast on rumen parameters and in situ digestibility of dry matter and neutral detergent fiber in beef cattle fed growing and finishing diets. Appl Animal Sci. 2020;36(1):36–47. https://doi. org/10.15232/aas.2019-01888.
Liu S, Shah AM, Yuan M, Kang K, Wang Z, Wang L, et al. Effects of dry yeast supplementation on growth performance, rumen fermentation characteristics, slaughter performance and microbial communities in beef cattle. Anim Biotechnol. 2021:1–11. https://doi.org/10.1080/10495398.2021.1 878204.
Broadway PR, Carroll JA, Sanchez NCB, Cravey MD, Corley JR. Some negative effects of heat stress in feedlot heifers may be mitigated via yeast probiotic supplementation. Frontiers Vet Sci. 2020;6:515. https://doi.org/10.3389/ fvets.2019.00515.
Issakowicz J, Bueno MS, Sampaio ACK, Duarte KMR. Effect of concentrate level and live yeast (Saccharomyces cerevisiae) supplementation on Texel lamb performance and carcass characteristics. Livest Sci. 2013;155(1):44–52. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2013.04.001.
Hassan A, Gado H, Anele UY, Berasain MAM, Salem AZM. Influence of dietary probiotic inclusion on growth performance, nutrient utilization, ruminal fermentation activities and methane production in growing lambs. Anim Biotechnol. 2019;31(4):365–72. https://doi.org/10.1080/10495398.2019.1604380.
Wisener LV, Sargeant JM, O’Connor AM, Faires MC, Glass-Kaastra SK. The use of direct-fed microbials to reduce shedding of Escherichia coli O157 in beef cattle: a systematic review and meta-analysis. Zoonoses Public Hlth. 2015; 62(2):75–89. https://doi.org/10.1111/zph.12112.
Beauchemin KA, Krehbiel CR, Newbold CJ. Chapter 7 enzymes, bacterial direct-fed microbials and yeast: principles for use in ruminant nutrition. Biol Grow Anim. 2006;4:251–84. https://doi.org/10.1016/S1877-1823(09)70094-3.
Direkvandi E, Mohammadabadi T, Salem AZM. Oral administration of lactate producing bacteria alone or combined with Saccharomyces cerevisiae and Megasphaera elsdenii on performance of fattening lambs. J Appl Anim Res. 2020;48(1):235–43. https://doi.org/10.1080/09712119.2020.1773830.
Duff GC, Galyean ML. Board-invited review: recent advances in management of highly stressed, newly received feedlot cattle. J Anim Sci. 2007;85(3):823–40. https://doi.org/10.2527/jas.2006-501.
Malekkhahi M, Tahmasbi AM, Naserian AA, Danesh-Mesgaran M, Kleen JL, AlZahal O, et al. Effects of supplementation of active dried yeast and malate during sub-acute ruminal acidosis on rumen fermentation, microbial population, selected blood metabolites, and milk production in dairy cows. Anim Feed Sci Tech. 2016;213:29–43. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.201 5.12.018.
Stella AV, Paratte R, Valnegri L, Cigalino G, Soncini G, Chevaux E, et al. Effect of administration of live Saccharomyces cerevisiae on milk production, milk composition, blood metabolites, and faecal flora in early lactating dairy goats. Small Ruminant Res. 2007;67(1):7–13. https://doi.org/10.1016/j.sma llrumres.2005.08.024.
Mavrommatis A, Mitsiopoulou C, Christodoulou C, Karabinas D, Nenov V, Zervas G, et al. Dietary supplementation of a live yeast product on dairy sheep milk performance, oxidative and immune status in peripartum period. J Fungi. 2020;6(4):334. https://doi.org/10.3390/jof6040334.
Xu H, Huang W, Hou Q, Kwok L, Sun Z, Ma H, et al. The effects of probiotics administration on the milk production, milk components and fecal bacteria microbiota of dairy cows. Sci Bull. 2017;62(11):767–74. https://doi.org/10.101 6/j.scib.2017.04.019.
Gao J, Liu Y-C, Wang Y, Li H, Wang X-M, Wu Y, et al. Impact of yeast and lactic acid bacteria on mastitis and milk microbiota composition of dairy cows. AMB Express. 2020;10(1):22. https://doi.org/10.1186/s13568-020-0953-8.
Kritas SK, Govaris A, Christodoulopoulos G, Burriel AR. Effect of Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis supplementation of ewe’s feed on sheep milk production and young lamb mortality. J Vet Medicine Ser. 2006;53(4): 170–3. https://doi.org/10.1111/j.1439-0442.2006.00815.x.
Apás AL, Arena ME, Colombo S, González SN. Probiotic administration modifies the milk fatty acid profile, intestinal morphology, and intestinal fatty acid profile of goats. J Dairy Sci. 2015;98(1):47–54. https://doi.org/10.31 68/jds.2013-7805.
Underwood MA, German JB, Lebrilla CB, Mills DA. Bifidobacteriumlongumsubspecies infantis: champion colonizer of the infant gut. Pediatr Res. 2015; 77(1-2):229–35. https://doi.org/10.1038/pr.2014.156.
González-Rodríguez I, Ruiz L, Gueimonde M, Margolles A, Sánchez B. Factors involved in the colonization and survival of bifidobacteria in the gastrointestinal tract. FEMS Microbiol Lett. 2013;340(1):1–10. https://doi.org/1 0.1111/1574-6968.12056.
Grimm V, Westermann C, Riedel CU. Bifidobacteria-host interactions: an update on colonisation factors. Biomed Res Int. 2014;2014:1–10. https://doi. org/10.1155/2014/960826.
Fanning S, Hall LJ, van Sinderen D. Bifidobacterium breve UCC2003 surface exopolysaccharide production is a beneficial trait mediating commensal- host interaction through immune modulation and pathogen protection. Gut Microbes. 2012;3(5):420–5. https://doi.org/10.4161/gmic.20630.
Turroni F, Duranti S, Bottacini F, Guglielmetti S, Sinderen DV, Ventura M. Bifidobacterium bifidum as an example of a specialized human gut commensal. Front Microbiol. 2014;5:437. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00437.
Guo H, Pan L, Li L, Lu J, Kwok L, Menghe B, et al. Characterization of antibiotic resistance genes from Lactobacillus isolated from traditional dairy products. J Food Sci. 2017;82(3):724–30. https://doi.org/10.1111/1750-3 841.13645.
Ripamonti B, Agazzi A, Baldi A, Balzaretti C, Bersani C, Pirani S, et al. Administration of Bacillus coagulans in calves: recovery from faecal samples and evaluation of functional aspects of spores. Vet Res Commun. 2009;33(8): 991–1001. https://doi.org/10.1007/s11259-009-9318-0.
Maldonado-Gómez MX, Martínez I, Bottacini F, O’Callaghan A, Ventura M, van Sinderen D, et al. Stable engraftment of Bifidobacterium longum AH1206 in the human gut depends on individualized features of the resident microbiome. Cell Host Microbe. 2016;20(4):515–26. https://doi.org/10.1016/j. chom.2016.09.001.
Scanlan PD. Microbial evolution and ecological opportunity in the gut environment. Proc Royal Soc B. 2019;286(1915):20191964. https://doi.org/1 0.1098/rspb.2019.1964.
Malmuthuge N, Griebel PJ, Guan LL. The gut microbiome and its potential role in the development and function of newborn calf gastrointestinal tract. Frontiers Vet Sci. 2015;2:36. https://doi.org/10.3389/fvets.2015.00036.
Chaucheyras-Durand F, Ameilbonne A, Auffret P, Bernard M, Mialon M-M, Dunière L, et al. Supplementation of live yeast based feed additive in early life promotes rumen microbial colonization and fibrolytic potential in lambs. Sci Rep. 2019;9(1):19216. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55825-0.
Li RW, Connor EE, Li C, Vi RLB, Sparks ME. Characterization of the rumen microbiota of pre-ruminant calves using metagenomic tools. Environ Microbiol. 2012;14(1):129–39. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2011.02543.x.
Doyle N, Mbandlwa P, Kelly WJ, Attwood G, Li Y, Ross RP, et al. Use of lactic acid bacteria to reduce methane production in ruminants: a critical review. Front Microbiol. 2019;10:2207. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02207.
Malmuthuge N, Liang G, Griebel PJ, Guan LL. Taxonomic and functional compositions of the small intestinal microbiome in neonatal calves provide a framework for understanding early life gut health. Appl Environ Microb. 2019;85(6):e02534–18. https://doi.org/10.1128/AEM.02534-18.
Li F, Li C, Chen Y, Liu J, Zhang C, Irving B, et al. Host genetics influence the rumen microbiota and heritable rumen microbial features associate with feed efficiency in cattle. Microbiome. 2019;7(1):92. https://doi.org/10.1186/s4 0168-019-0699-1.
Tan TG, Sefik E, Geva-Zatorsky N, Kua L, Naskar D, Teng F, et al. Identifying species of symbiont bacteria from the human gut that, alone, can induce intestinal Th17 cells in mice. Proc National Acad Sci. 2016;113(50):E8141–50. https://doi.org/10.1073/pnas.1617460113.
Silva SD, Robbe-Masselot C, Raymond A, Mercade-Loubière M, Salvador- Cartier C, Ringot B, et al. Spatial localization and binding of the probiotic Lactobacillus farciminis to the rat intestinal mucosa: influence of chronic stress. PLoS One. 2015;10(9):e0136048. https://doi.org/10.1371/journal.pone. 0136048.
Ajithdoss DK, Dowd SE, Suchodolski JS. Genomics of probiotic–host interactions. In: Callaway T, Ricke S, editors. Direct-fed microbials and prebiotics for animals. New York: Springer; 2012. p. 35–60. https://doi.org/1 0.1007/978-1-4614-1311-0_4.
Wingard SM, Vanzant ES, Harmon DL, McLeod KR. Effect of direct-fed microbials and monensin on in vitro fermentation of a high-forage diet. J Anim Sci Res. 2018;2(3):1–7. https://doi.org/10.16966/2576-6457.120.
Saliu EM, Ren H, Goodarzi Boroojeni F, Zentek J, Vahjen W. The impact of direct-fed microbials and phytogenic feed additives on prevalence and transfer of extended-spectrum beta-lactamase genes in broiler chicken. Microorganisms. 2020;8(3):322. https://doi.org/10.3390/microorganisms8030322.
Jeyanathan J, Martin C, Eugène M, Ferlay A, Popova M, Morgavi DP. Bacterial direct-fed microbials fail to reduce methane emissions in primiparous lactating dairy cows. J Anim Sci Biotechnol. 2019;10(1):1–9. https://doi.org/1 0.1186/s40104-019-0342-9.
Chen M, Wolin MJ. Effect of monensin and lasalocid-sodium on the growth of methanogenic and rumen saccharolytic bacteria. Appl Environ Microbiol. 1979;38(1):72–7. https://doi.org/10.1128/aem.38.1.72-77.1979.
Chen G, Russell JB. More monensin-sensitive, ammonia-producing bacteria from the rumen. Appl Environ Microbiol. 1989;55(5):1052–7. https://doi.org/1 0.1128/aem.55.5.1052-1057.1989.
Koçyiğit R, Aydın R, Yanar M, Diler A, Avcı M, Özyürek S. The effect of direct- fed microbials plus exogenous feed enzyme supplements on the growth, feed efficiency ratio and some behavioural traits of Brown Swiss x eastern Anatolian red F1 calves. Pak J Zool. 2016;48:1389–93.
Abecia L, Martín-García AI, Martínez G, Newbold CJ, Yáñez-Ruiz DR. Nutritional intervention in early life to manipulate rumen microbial colonization and methane output by kid goats postweaning. J Anim Sci. 2013;91:4832–40. https://doi.org/10.2527/jas.2012-6142.
Meale SJ, Popova M, Saro C, Martin C, Bernard A, Lagree M, et al. Early life dietary intervention in dairy calves results in a long-term reduction in methane emissions. Sci Rep. 2021;11(1):3003. https://doi.org/10.1038/s41598- 021-82084-9.
Loor JJ, Elolimy AA, McCann JC. Dietary impacts on rumen microbiota in beef and dairy production. Anim Front. 2016;6(3):22–9. https://doi.org/10.2 527/af.2016-0030.