Пробиотики в животноводстве (птицеводстве)

Пробиотики в животноводстве и кормопроизводстве

В связи с импортозамещением в настоящее время наблюдается интенсивное развитие отечественного животноводства. Основными задачами эффективного животноводства (птицеводства) являются:

• получение максимальной продуктивности  и высокой сохранности поголовья;
• производство высококачественных и безопасных для питания человека продуктов;
• снижение себестоимости продукции животноводства;
• обеспечение экологической безопасности производства.

Вместе с тем сельхозпроизводители сталкиваются с проблемами, связанными с сохранностью молодняка сельскохозяйственных животных, которые вызваны с заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Следует отметить, что болезни ЖКТ занимают второе место после вирусных и являются основной причиной гибели молодняка. Болезни ЖКТ связаны с нарушением кишечного микробиома и снижением резистентности, обусловленные ослаблением иммунной системы на которую оказывают влияние:

• высокая концентрация поголовья на ограниченных территориях;
• технологические стрессы;
• ухудшение технологии;
• широкое использование антибактериальных препаратов;
• дезинфекция и др.

Среди актуальных ветеринарных проблем в животноводстве является диарея у молодняка сельскохозяйственных животных. Участились случаи гибели молодняка, вызванные дисбактериозом. Дисбактериоз – это качественные и количественные изменения микробиома в результате изменения защитных механизмов, выполняющих барьерную функцию кишечника. Развитию дисбиотического процесса способствует загрязненность кормов ксенобиотиками микробного и химического происхождения, нарушение санитарных правил выращивания животных, несбалансированность их рациона, стрессы, вакцинации и лекарственная терапия.

В последнее десятилетие наблюдается устойчивая тенденция к снижению общего объема применяемых антибиотиков в сельском хозяйстве. Это связано со снижением эффективности ряда антибиотиков и образованием антибиотикоустойчивых форм патогенных бактерий, которые не инактивируются в процессе лечения животных, а инфекционные заболевания протекают тяжело и в отдельных случаях с летальным исходом.  В связи с этим, в последние годы альтернативой антибиотикам все чаще становятся пробиотики – препараты из жизнеспособных бактерий. Сегодня все чаще используется другое название - микробные препараты прямого скармливания (Direct-fed microbials, DFM).

---

Примечание редактора: Одним из примеров DFM от компании "Пропионикс" может являться специально разработанный для КРС комплексный биопрепарат, состоящий из бифидобактерий (Bifidobacterium animalis), выделенных из фекалий теленка и специально подобранного штамма пропионовокислых бактерий, обладающего  высокой антагонистической  активностью к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

Пропионовокислые бактерии являются естественной микрофлорой желудка (рубца) жвачных, и потому являются чрезвычайно полезными для животных: снижают избыточную кислотность силосов, вызывающих у животных ацидоз (кетоз); образующиеся при брожении пропионовая и уксусная кислоты хорошо утилизируются животными. Липолитическая и протеолитическая активность пропионовокислых бактерий способствуют перевариванию кормов. Бактерии образуют в больших количествах витамин В₂ и особенно В₁₂. Пропионовокислые бактерии устойчивы к пенициллину, хлортетрациклину, стрептомицину, эритромицину, грамицидину С и полимиксину, поэтому возможно совместное применение указанных антибиотиков и пропионовых бактерий при лечении некоторых заболеваний животных.

Лечебно-профилактическое действие биопрепарата:

Биопрепарат  обеспечивает животных витамином В12, компенсирует недостаток витаминов В1, В2, В3, помогает при желудочно-кишечных заболеваниях, сокращает потери от заболеваний и гибели, повышает привесы, сопротивляемость организма. Препарат обладает антимутагенными и антиоксидантными свойствами и защищает организм животных от окислительного стресса и мутаций, вызванных различными неблагоприятными факторами среды, в т.ч. микотоксинами.

Также нельзя не упомянуть разработанные биодобавки на основе Propionibacterium с йодом и селеном (йодпропионикс, селенпропионикс). Препараты можно производить в нужной концентарции и добавлять в питьевую воду. Сегодня уже не подлежит сомнению влияние микроэлементов (йода и селена) на интерьерные показатели сельскохозяйственных животных и птиц и на их продуктивность. Таким образом, применение данных эссенциальных микроэлементов в составе пробиотика дает гарантированный синергетически эффект (продуктивность + защита от патогенов) (см. на примере птиц + доп. - ред.).

---

Нашли свое применение пробиотики и в кормопроизводстве. Эта сфера весьма оширна и включает в себя такие направления как: консервирование (силосование) кормов путем внесения в зеленую массу пробиотических заквасок; консервирование кормов с использованитем органических кислот, полученных от пробиотических бактерий (напр., пропионовая кислота из Propionibacterium); производство кормового белка; получение витаминов (группы В, особенно В12), а также аминокислот и др. продуктов микробного синтеза.

Примечание редактора: Что касается силосования кормов, то следует особо выделить пропионовокислые бактерии, которые особо изучаются в компании "Пропионикс". Закваски данных микроорганизмов позволяют заготавливать уникальный "пропионовокислый" силос -антикетогенные свойства пропионовокислого силоса, его способность повышать кислотную емкость крови и стимулировать глюконеогенез позволяют рекомендовать указанный силос в качестве профилактического средства ацидозов и кетозов крупного рогатого скота (подробнее см. по ссылке →).

Если же говорить о получении биомассы и продуктов микробного синтеза для целей скармливания животным, то одними из эффективных продуцентов белков, витаминов и кислот здесь также могут служить виды Propionibacterium. Пропионовокислые бактерии (ПКБ) характеризуются высокой продукцией витамина В12, могут синтезировать все аминокислоты за счет ассимиляции азота (NH₄)₂SO₄. Биосинтез белков пропионовыми бактериями сопровождается созданием пула из 15 аминокислот: цистина, гистидина, аргинина, аспартата, глутаминовой кислоты, глицина, серина, треонина, β-аланина, тирозина, валина, метионина, пролина, фенилаланина и лейцина. При этом ПКБ могут расти на любой из 20 аминокислот, внесенной в среду в качестве единственного источника азота. Стоит отметить, что использование бактерий (вместо дрожжей) в качестве продуцентов белкового корма является более эффективным, так как бактерии образуют до 75% белка по массе, в то время как дрожжи - не более 60%. Для примера можно привести следующие преимущества использования молочных пропионибактерий в производстве кормового белка:

• снижение энергозатрат при приготовлении кормового белка, т.к ПКБ являются анаэробами и не требуют подачи воздуха;
• упрощение аппаратурного оснащения, т.к. пропионовокислые бактерии обладают широким спектром антимикробного действия, что исключает развитие посторонней микрофлоры в процессе биосинтеза белка (не требуется наличие специального оборудования для соблюдения условий стерильности);
• утилизация отходов производств, использующих природное сырье, при наращивании биомассы штаммов ПКБ с целью приготовления белкового корма (решаются экологические проблемы предприятий);
• повышение биологической ценности кормового белка за счет обеспечения возможности обогащать микрофлору кишечника животных живыми клетками пропионовокислых бактерий.

---

ПРОБИОТИКИ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ

Пробиотики или микроорганизмы прямого скармливания (Direct-fed microbials (DFM)) - это встречающиеся в природе и отобранные живые микроорганизмы, которые оказывают положительное влияние на физиологическое состояние хозяина. Часто это достигается за счет их способности изменять баланс микроорганизмов в ЖКТ в благоприятную сторону, что, в свою очередь, улучшает здоровье и самочувствие животных, птиц или людей. Желательными качествами для хорошего пробиотика являются: непатогенность, нетоксичность, симбионтность, и, что более важно, способность противостоять неблагоприятной среде желудочно-кишечного тракта. Кроме того, они должны быть способны прикрепляться к кишечному эпителию и быть совместимыми с другими кормовыми добавками.

Было установлено, что пробиотики, являясь стимуляторами роста, повышают эффективность конверсии корма, улучшают показатели роста и иммунные реакции у домашнего скота и птицы. Они способны также стимулировать иммунную систему животных и птиц для борьбы с инфекционными агентами и другими стрессовыми факторами. В настоящее время пробиотики успешно заменили антибиотические стимуляторы роста (antibiotic growth promoters (AGP)), которые раньше активно использовались для борьбы со стрессовыми факторами и вредными микробами. Использование антибиотиков в кормах для животных часто было спорным вопросом, поскольку их присутствие в виде остатков в продуктах животноводства и птицеводства было нежелательным, а их неконтролируемое применение способствовало эволюции устойчивых к лекарствам микробов.

БЕЗОПАСНОСТЬ	ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Человеческое или животное происхождение. Выделен из желудочно-кишечного тракта здоровых людей. История безопасного использования. Точная диагностическая идентификация (признаки фенотипа и генотипа). Отсутствие данных о связи с инфекционным заболеванием. Отсутствие способности расщеплять соли желчных кислот. Никаких побочных эффектов. Отсутствие генов, ответственных за устойчивость к антибиотикам, локализованных в нестационарных элементах.	Конкурентоспособность в отношении микроблотов, населяющих кишечную экосистему. Способность выживать и поддерживать метаболическую активность, а также расти в целевом участке. Устойчивость к солям желчных кислот и ферментам. Устойчивость к пониженному рН в желудке. Конкурентоспособность видов микробов, обитающих в экосистеме кишечника (в том числе близкородственных видов). Антагонистическая активность по отношению к патогенам (например, H. pylori, Salmonella sp., Listeria monocytogenes, Clostridium difficile). Устойчивость к бактериоцинам и кислотам, вырабатываемым эндогенной микрофлотой кишечника. Приверженность и способность колонизировать определенные участки организма-хозяина, а также соответствующая выживаемость в желудочно-кишечной системе.	Легкое производство культур с высокой биомассой и высокой продуктивностью. Жизнеспособность и стабильность желаемых свойств пробиотических бактерий в процессе фиксации (замораживание, сублимационная сушка), приготовления и реализации пробиотических продуктов. Высокая сохранность готовой продукции при хранении (в аэробных и микроаэрофильных условиях). Гарантия желаемых органолептических свойств готовой продукции (в пищевой промышленности). Генетическая стабильность. Устойчивость к бактериофагам.

ВЕТЕРИНАРНЫЕ И КОРМОВЫЕ ПРОБИОТИКИ

Увеличение потребительских предпочтений в пользу натуральных продуктов является основным фактором, влияющим на рост рынка. Растущие требования потребителей к содержанию и разведению животных с использованием биологически активных кормовых добавок, включая комплексные функциональные пробиотические продукты, стимулирует расширение рынка. Спрос на ветеринарные пробиотики увеличился также из-за глобального тренда борьбы с антибиотикорезистентностью и рационального применения антибактериальных препаратов, пестицидов и агрохимикатов. Всё более необходимым становится рациональное использование имеющихся антимикробных препаратов с учетом спектра их активности и профиля антибиотикорезистентности основных возбудителей, а также разработка комплексных программ лечения животных с использованием альтернативных продуктов. Во многих странах мира ученые рекомендуют использование пробиотиков для сохранения и коррекции кишечного биоценоза начиная с первых часов жизни животных. Расширились способы применения пробиотиков, их компонентный состав, виды целевых животных. Пробиотики применяют в качестве препаратов для ветеринарного применения, кормовых добавок для коррекции дисбиотических явлений у животных, восстановления индигенной микрофлоры животных, а также для улучшения различных производственных показателей.

Рынок пробиотиков сегментирован по типу продукта на пять групп:

1. лекарственные препараты для ветеринарного применения,
2. кормовые добавки,
3. лекарственные препараты для медицинского применения,
4. пробиотические продукты,
5. пищевые добавки.

Согласно отчету, опубликованному аналитическим агенством Research Dive, на мировом рынке пробиотиков к 2031 году выручка от их продажи достигнет 105 336,5 млн долларов, увеличившись на 7,6% по сравнению с текущим периодом.

Ожидается, что к 2028 году мировой рынок пробиотиков в кормах для животных будет стоить 7,1 миллиарда долларов США. Среднегодовой темп роста составит 9,1% в течение прогнозируемого периода.

---

Увеличение потребительских предпочтений в пользу натуральных продуктов является основным фактором, влияющим на рост рынка. Растущие требования потребителей к содержанию и разведению животных с использованием биологически активных кормовых добавок, включая комплексные функциональные пробиотические продукты, стимулирует расширение рынка.

Спрос на ветеринарные пробиотики увеличился не только из-за позитивных свойств этих продуктов, которые, помимо обеспечения кормления животных, обладают потенциалом для улучшения здоровья животных и коррекции биоценозов, но и из-за глобального тренда борьбы с антибиотикорезистентностью и рационального применения антибактериальных препаратов, пестицидов и агрохимикатов.

Всё более необходимым становится рациональное использование имеющихся антимикробных препаратов с учетом спектра их активности и профиля антибиотико-резистентности основных возбудителей, а также разработка комплексных программ лечения животных с использованием альтернативных продуктов, не содержащих антибиотики.

Две трети прогнозируемого прироста потребления ветеринарных препаратов в животноводстве связано в первую очередь с увеличением количества продуктивных животных на планете, причем для трети из них используют интенсивные методы выращивания и откорма, включая использование пробиотиков, которые заняли важную роль в мировой торговле, а объем продаж оценивается в миллиарды долларов в год.

Сегодня одним из условий интенсификации животноводства в России является применение концепции рационального кормления животных. Данная концепция предусматривает применение полнорационных кормов, обеспечивающих оптимальное использование генети- ческого потенциала продуктивности животных и получение от них качественной продукции, благополучной в ветеринарно-санитарном отношении. Организация рационального кормления должна обеспечивать условия для эффективного использования кормов и регуляции физиологических и микробиологических процессов пищеварения.

Нарушение кишечной нормофлоры ведет к уменьшению всасывания питательных веществ, раздражению кишечных стенок, вызывающему усиленную перистальтику, диарею и снижение переваримости корма. На этом фоне у животных формируются дисбиотические состояния, снижаются естественная резистентность и продуктивность. Оптимальным путем решения этой проблемы является включение в рацион функциональных кормовых добавок (например, пробиотиков).

Пробиотики представляют из себя продукты на основе живых микроорганизмов, которые улучшают баланс кишечной микробиоты, обменные и иммунные процессы организма животных и человека. Дефиниция «пробиотики» впервые была введена в 1965 г. Лилли и Стиллуэллом в противоположность антибиотикам. Пробиотики были описаны как микробные факторы, стимулирующие рост других микроорганизмов [1].

В 1981 году Torben Riise опубликовал обзор, в котором предложил под названием «пробиотик» понимать увеличение полезных микроорганизмов в пищеварительном тракте животного-хозяина путем дополнительного введения в организм большого количеств желательных бактерий. В 1989 году Рой Фуллер сформулировал понятие «пробиотик» как «живая микробная добавка, которая оказывает полезное действие на животное путем улучшения его кишечного микробного баланса» [2]. Это определение пробиотика укоренилось в научном сообществе и литературе. Так, по существующей классификации Б.А. Шендерова (1996) [3] препараты для коррекции микробиоценоза можно разделить на шесть групп:

I	препараты, содержащие монокультуры живых микроорганизмов представителей нормальной микрофлоры кишечника;
II	препараты, содержащие комплекс живых микроорганизмов;
III	препараты, содержащие вещества, которые при оральном введении стимулируют рост и размножение индигенной флоры, и прежде всего бифидо- и лактобактерий;
IV	препараты, содержащие монокультуры или комплекс микроорганизмов, а также вещества, стимулирующие их приживление, рост и размножение;
V	препараты, содержащие генно-инженерные штаммы микроорганизмов с заданными характеристиками;
VI	препараты, содержащие, помимо микроорганизмов или средств, стимулирующих их рост и размножение, другие соединения, влияющие на функции клеток органов и тканей макроорганизма.

---

Составы первых пробиотических препаратов, используемых в ветеринарной медицине с начала 1960-х годов, были в основном однокомпонентные и состояли из представителей нормофлоры млекопитающих Lactobacillus acidophillus, лишь значительно позже, в 1990-х, стали применяться бактерии рода Bifidobacterium, заняв свое постоянное место в классификаторе Берджи.

С развитием биотехнологий на рынке стали появляться поликомпонентные пробиотики в виде лекарственных средств для ветеринарного применения и кормовых добавок для животных.

Пробиотические продукты находят признание во многих странах мира с развитым животноводством, где ученые рекомендуют их использование для сохранения и коррекции кишечного биоценоза начиная с первых часов жизни животных. За последние годы (с 2005 г.) отрасль производства пробиотиков значительно выросла и увеличилась не только в объеме производства, но и в ассортиментном отношении. Расширились способы использования пробиотиков, их компонентный состав, а также виды целевых животных, которым их применяют.

Сегодня в Российской Федерации зарегистрировано достаточно большое количество пробиотических продуктов, которые в зависимости от своего компонентного состава, назначения и применения классифицируют либо как ветеринарный препарат, либо как кормовую добавку, либо как функциональный корм.

Пробиотики существенно различаются не только по способности влияния на кишечную микробиоту, но и по иммунотропной активности. На эти различия влияют прежде всего свойства используемых пробиотических микробов, степень их защиты от агрессивных гастроинтестинальных факторов и наличие дополнительных ингредиентов, обеспечивающих эффективную реализацию биологических эффектов потребляемыми симбионтами. Рациональные принципы выбора иммунотропного пробиотика освещены ранее [4].

К этим принципам можно добавить целесообразность использования только тех пробиотиков, которые соответствуют требованиям FAO/WHO, особенно по критериям безопасности [5].

Прогресс в знаниях микробной экологии гастроинтестинального тракта и механизмов действия пробиотиков вызвало появление новых пробиотиков, что привело к увеличение применения этих продуктов в целях защиты здоровья человека, здоровья животных и окружающей среды.

Применение пробиотиков в кормлении животных повышает их продуктивность (на 15–20%), эффективность лечения гастроинтестинальных болезней (на 30–40%) и сокращает заболеваемость молодняка (на 20–30%).

Комиссия Кодекса Алиментариус (CAC), первоначально созданная ФАО и ВОЗ для разработки руководящих принципов безопасности пищевых продуктов, определила кормовую добавку в Кодексе практики надлежащего кормления животных CAC/RCP 54-2004 как «любой преднамеренно добавляемый ингредиент, обычно не употребляемый в качестве корма сам по себе, независимо от того, имеет ли он пищевую ценность или нет, что влияет на характеристики корма или продуктов животного происхождения» (CAC, 2004), который включает микроорганизмы, ферменты, регуляторы кислотности, микроэлементы и витамины.

Пробиотики используют с лечебной или профилактической целью в качестве препаратов для ветеринарного применения, для коррекции дисбиотических явлений у животных, восстановления индигенной микрофлоры животных, а также для улучшения производственных показателей в качестве кормовых добавок.

При разработке лекарственной формы пробиотика оценивают соотношение его терапевтической и безопасной дозы, при проведении клинических исследований, определяют механизм действия; а также сохранение способности к продукции биологически активных веществ и наличия живых микробных клеток на протяжении срока годности пробиотика [6].

Рекомендуемый для производства пробиотических препаратов штамм должен быть депонирован в официальной национальной или международной коллекции с указанием источника и даты выделения, характеристики его биологических свойств [7].

СТАНДАРТИЗАИЯ И ГОСРЕГИСТРАЦИЯ

Рекомендуемая минимальная эффективная суточная доза пробиотиков должна составлять 10⁸–10⁹ колониеобразующих единиц (КОЕ), но при этом эффективная суточная доза может варьироваться в зависимости от вида штамма продуцента и его иммобилизации, вспомогательных веществ, а также лекарственной формы препарата. Определение дозировки должно быть научно обоснованно и базироваться на результатах доклинических и клинических исследований. Фактическое количество жизнеспособных микроорганизмов должно сохраняться до конца срока годности пробиотика, что определяет его эффективность. Скрининговыми исследованиями определения выживаемости штаммов пробионтов в агрессивной кислой среде верхних отделов гастроинтестинального тракта большинства животных служат тесты in vitro.

В скрининговых исследованиях воспроизводятся условия, приближенные к среде проксимальных отделов гастроинтестинального тракта. Помимо исследований in vitro, обязательное подтверждение эффективности и правильности выбранной дозы пробиотического лекарственного препарата или кормовой добавки проводят на лабораторных и целевых видах животных, изучая все параметры действия пробиотика на организм животных (токсичность, эффективность, переносимость и т. д.).

Регистрация пробиотиков в качестве лекарственных препаратов для ветеринарного применения

Пробиотики для ветеринарного применения подлежат обязательной государственной регистрации и должны быть зарегистрированы на территории Российской Федерации в качестве лекарственных препаратов для ветеринарного применения (далее — ЛПВП) или в качестве кормовых добавок для животных (далее — КД) в соответствии c нормативными правовыми актами Российской Федерации. Регистрацию ЛПВП и КД осуществляет Федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору согласно требованиям российского законодательства.

Пробиотик, зарегистрированный в качестве ЛПВП, идентифицируется как иммунобиологический лекарственный препарат, содержащий живые или инактивированные апатогенные штаммы — пробионты, обладающие антагонистической активностью в отношении патогенных и условно-патогенных бактерий. Такие пробиотики должны соответствовать фармакопейным требованиям, включенным в нормативный документ, а получение производственного штамма и его посевного материала для формирования производственной биомассы должно быть осуществлено в соответствии с требованиями надлежащей производственной практики (GMP). Зарегистрированный в качестве ЛПВП пробиотик должен быть отнесен к определенной фармакотерапевтической группе (пробиотик, противодиарейный препарат, иммуно-модулирующий или иммуно-корректирующий препарат). Зарегистрированные пробиотики вносятся в государственный реестр лекарственных препаратов для ветеринарного применения.

В соответствии с вышеуказанной законодательной нормой государственная регистрация лекарственного препарата осуществляется в срок, не превышающий 160 рабочих дней со дня принятия соответствующего заявления о государственной регистрации лекарственного препарата.

Регистрация пробиотиков в качестве кормовых добавок (КД)

Регистрация пробиотика в качестве КД осуществляется на основании отнесения функционального продукта к кормовой добавке и проводится согласно требованиям законодательства.

С 1 марта 2022 года регистрации подлежат КД, которые используются с целью обогащения рациона животных недостающими питательными веществами, улучшения усвоения питательных веществ, повышения продуктивности животных, улучшения потребительских свойств кормов и продуктов животноводства, нормализации обмена веществ животных (утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2021 года № 3920-р).

Государственная регистрация КД осуществляется в срок, не превышающий 45 рабочих дней со дня принятия федеральным органом исполнительной власти в области ветеринарного надзора документов и сведений, указанных в статье 11.5 закона Закон РФ "О ветеринарии". Кроме того, в 2022 году введены новые правила государственной регистрации КД, внесения изменений в документы, содержащиеся в регистрационном досье на зарегистрированную КД, приостановления, возобновления и отмены государственной регистрации КД (далее — Правила) и правила ведения государственного реестра зарегистрированных КД (далее — Реестр).

Пробиотики, входящие в состав КД, по факту являются парафармацевтиками с конкретными заданными свойствами, однако в настоящее время данная классификация законодательством не предусмотрена, ровно так же, как и определение пробиотических продуктов в качестве функциональных продуктов направленного действия.

С помощью методов геномики и протеомики выяснено, что штаммы пробионты могут радикально влиять на экспрессию генов как других бактериальных штаммов кишечника, так и самих клеток кишечного эпителия, включая и выключая сотни генов, имеющих отношение к реализации иммунного ответа и метаболических реакций. В частности, выяснено, что в зависимости от штамма пробиотика или от их консорциума начинают вырабатываться различные интерлейкины, что регулируется сигнальными белками эпителиальных клеток, которые первыми оповещают иммунную систему о вторжении патогена.

Предпочтительным критерием применения пробиотических продуктов является их использование при неоптимальных условиях содержания животных. Наиболее привлекательно то, что пробиотические КД зачастую дешевле своих лекарственных аналогов. Так как применение пробиотических продуктов, как правило, занимает довольно длительное время, ввиду того что требуются коррекция микробиоты кишечника и заселение ее штаммами, то в условиях животноводства стараются использовать лекарственные препаративные формы пробиотиков для более быстрого восстановления индигенной микрофлоры, что делает биотехнологические и лечебные мероприятия довольно затратными. Однако до настоящего времени так и не изучено, какое минимальное количество пробиотика необходимо для достижения эффекта колонизации кишечника нормофлорой, поэтому в корм животным дается заведомо большее количество препарата в соответствии с инструкцией по применению.

Вместе с тем в отечественном животноводстве по-прежнему используют большое количество пробиотических КД, которые не хуже своих лекарственных аналогов справляются с вопросами нормализации микробиоты кишечника жвачных, а также выступают как фактор, значительно улучшающий гастробилиарную рециркуляцию, увеличивающий конверсию корма и качественные показатели молока и мяса.

Литература

1. Lilly D.M., Stilwell R.H. Probiotics: growth promoting factors produced by microorganisms. Science. 1965; 147(3659): 747, 748. https://doi.org/10.1126/ science.147.3659.747
2. Fuller R. Probiotics in man and animals. Journal of Applied Bacteriology. 1989; 66(5): 365–378.
3. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. М.: Грантъ. 1998; 1: 288. ISBN 5-89135-002-5
4. Калюжин О.В. Пробиотики как современные средства укрепления противоинфекционной иммунной защиты: миф или реальность? Русский медицинский журнал «РМЖ». 2012; 20(28): 1395–1401. https://elibrary.ru/ pnglof
5. Wang H.H., Schaffner D.W. Antibiotic Resistance: How Much Do We Know and Where Do We Go from Here? Applied and Environmental Microbiology. 2011; 77(20): 7093–7095. https://doi.org/10.1128/AEM.06565-11
6. Чупандина Е.Е., Еригова О.А. Структурный анализ ассортимента пробиотиков, зарегистрированных в Российской Федерации. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2020; (4): 129–134. https://elibrary.ru/ebmapd
7. Осипова И.Г., Евлашкина В.Ф., Давыдов Д.С., Саканян Е.И. Общие фармакопейные статьи на препараты пробиотики для государственной фармакопеи РФ XIII издания — первый опыт в мировой фармакопейной практике. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; (6-2): 272–277. https://elibrary.ru/vwxgar

---

Дополнение к п.п. о механизме действия пробиотиков

Иммуномодулирующий потенциал пробиотиков: новая стратегия улучшения здоровья, иммунитета и продуктивности скота

В последние десятилетия были проведены некоторые исследования, чтобы проиллюстрировать новые возможности в области пробиотиков и обнаружить потенциальные пробиотические микробы. Согласно Sun et al., (2021) многовидовые пробиотики, состоящие из L. acidophilus, L. casei, B. thermophilum и E. faecium, были успешно использованы для уменьшения диареи, вызванной энтеротоксигенной E. coli (ETEC) F18⁺ у поросят-отъемышей [1]. Кроме того, многовидовые пробиотики были полезны для повышения показателей роста за счет уменьшения воспаления кишечника, окислительного стресса и морфологических повреждений. Sobrino et al. (2021) попытались изучить заменители антимикробных препаратов (АМ) в свиноводстве. Они использовали штамм Ligilactobacillus salivarius, полученный из молока свиноматок, и скармливали его беременным свиноматкам и поросятам. Результаты показали заметное снижение присутствия устойчивых к антибиотикам Lactobacillus, что стало очевидным в группе лечения [2]. В недавних исследованиях было высказано предположение, что Prevotella оказывает положительное влияние на свиноводство, улучшая показатели роста и иммунный ответ [3,4,5,6]. Lactobacillus, Escherichia, Shigella и Bacteroides доминируют в микробиоте тонкого кишечника, в то время как, с другой стороны, Prevotella доминирует в микробиоте толстого кишечника на стадии новорожденности. Кроме того, Prevotella доминирует в тонком и толстом кишечнике свиней после отъема [7]. Кроме того, сообщалось, что у поросят без диареи было обнаружено значительно более высокое содержание Prevotella в кишечнике, чем у поросят с диареей. Prevotellacea UCG-003 была ключевой бактерией в недиарейной микробиоте поросят, согласно корреляционному сетевому анализу [8]. Ngo et al. (2021) использовали новый пробиотик (B. amyloliquefaciens H57) в кормовых гранулах (с высоким содержанием концентрата), который снижает выработку летучих жирных кислот и предотвращает появление запаха в гранулированных кормах. Это способствует более высокому потреблению корма жвачными животными [9]. В недавних исследованиях анаэробных грибов было продемонстрировано, что они в основном способствуют утилизации клетчатки рубца путем деградации клеточных стенок растений двумя способами, т. е. ферментативно и механически [10,11]. Примечательно, что продолжающиеся исследования показали сродство грибковых углеводно-активных ферментов (КАЗимов или CAZymes) к трудноперевариваемой клетчатке, что может прояснить специфическое использование анаэробных грибов при скармливании кормов более низкого качества жвачным животным. Следовательно, грибки также можно использовать в качестве потенциальных пробиотиков в питании жвачных животных [12]. Исследования по использованию бактерии Bacillus subtilis в качестве спорообразующей пробиотической бактерии в питании домашнего скота не показали опасных воздействий и продемонстрировали жизнеспособность ее использования в качестве пробиотика, главным образом из-за антимикробного, ферментативного и иммуномодулирующего действия [13]. Исследование, проведенное Cai и др. (2021), показало, что S. cerevisiae и C. butyricum и их смесь улучшили условия в рубце за счет повышения рН и уменьшения окисления, а также улучшили способность к созреванию рубца за счет увеличения усвояемости добавок и дальнейшего развития производства летучих жирных кислот; с этого момента наблюдалось дальнейшее увеличение роста продуктивности коз, подвергшихся тепловому стрессу [14]. Debaryomyces hansenii также приобретает все большую привлекательность в качестве нового потенциального пробиотика как для наземных, так и для водных животных. Пероральное введение D. Hansenii было связано с пробиотическими свойствами, такими как иммуностимулирующие эффекты, регуляция микробиоты кишечника, увеличение клеточной пролиферации, дифференцировки и улучшение пищеварительной функции. Биоактивные молекулы этого вида дрожжевых грибков (включая компоненты клеточной стенки и полиамины) были идентифицированы и связаны с иммуномодулирующим действием [15]. Таким образом, существует множество потенциальных пробиотических микробов, которые еще предстоит открыть и которые могут сыграть эволюционную роль в животноводстве.

Способы полезного действия пробиотиков для домашнего скота

Существует множество предложенных способов действия пробиотиков для домашнего скота [16,17,18,19,20,21,22,23,24]. Однако основные механизмы действия, предложенные для пробиотиков, рассматриваются в следующих разделах (обобщенные на рисунке).

Рисунок. Предлагаемые способы действия пробиотиков для домашнего скота. Схематическая диаграмма, иллюстрирующая потенциальные механизмы, посредством которых пероральное введение пробиотиков может способствовать благотворному эффекту за счет изменения состава кишечной микробиоты, изменения барьерной функции кишечника, солей желчных кислот и продукции Th1-цитокинов. Кроме того, пробиотики, содержащие молочнокислые бактерии, могут подавлять экспрессию провоспалительных цитокинов и хемокинов. Снижение транслокации бактерий может происходить в результате способности пробиотиков укреплять слизистый барьер. Пробиотики препятствуют колонизации патогенными бактериями посредством конкуренции за питательные вещества, активизации иммунной системы и выработки антитоксинов. Эти механизмы включают ① Конкурентное исключение за сайты связывания, ② Адгезию к ЖКТ, ③ Усиление эпителиального барьера, ④ Увеличение переваривания и всасывания питательных веществ, ⑤ Конкуренцию с патогенными бактериями за питательные вещества в кишечнике, ⑥ Производство антимикробных веществ, ⑦ Изменение экспрессии генов у патогенных микроорганизмов, ⑧ Бактериальный антагонизм, ⑨ Биоконверсию и ⑩ Иммуномодуляцию. Сокращения: ↑, увеличение; ↓, уменьшение; IFN-γ - интерферон гамма; TNF-α - фактор некроза опухоли альфа; IL-1β, IL-4, IL-6, IL-13, IL-15

1. Модификация микробной популяции ЖКТ: пробиотики могут увеличивать популяцию полезных микробов, таких как Lactobacillus и Bifidobacterium, которые впоследствии ограничивают рост вредных бактерий, создавая ингибирующие химические вещества и конкурируя за сайты связывания [25,26].
2. Адгезия к стенке ЖКТ для предотвращения колонизации патогенными микроорганизмами: большинство кишечных патогенов могут колонизировать кишечный эпителий и в результате вызывать заболевание [27]. В результате Lactobacillus могут прикрепляться к эпителию кишечника и конкурировать с патогенами за рецепторы адгезии, такие как гликоконъюгаты [28]. Lactobacillus и Bifidobacterium имеют гидрофобные белки поверхностного слоя, которые неспецифически помогают бактериям, прикрепляясь к поверхности клеток животных [29].
3. Усиление эпителиального барьера: экспериментальные исследования на модельных животных показали, что пробиотики P. acidilactici улучшают функцию кишечного барьера за счет снижения проницаемости кишечного эпителия для транслокации энтеротоксигенных кишечных палочек (ETEC) в мезентериальные лимфатические узлы у поросят после отъема по сравнению с контрольной группой после заражения ETEC [30]. Текущие данные, например, свидетельствуют о том, что L. jensenii TL2937 снижает внутриклеточный поток Ca²⁺ в эпителиальных клетках кишечника свиньи, подверженных воздействию DSS (декстран сульфат натрия),увеличивая плотность плотного соединения [31].
4. Увеличение переваривания и усвоения питательных веществ: в этом случае спорообразующие бактерии усиливают выработку внеклеточных ферментов, которые облегчают переваривание питательных веществ [32,33].
5. Конкуренция с патогенными бактериями за питательные вещества в кишечнике: пробиотические бактерии могут конкурировать с патогенными бактериями за питательные вещества и места всасывания, быстро используя источники энергии, потенциально сокращая логарифмическую фазу развития бактерий [26].
6. Производство противомикробных веществ: пробиотические бактерии, которые вырабатывают молочную кислоту и короткоцепочечные жирные кислоты, обладают способностью подавлять вредные микроорганизмы [34,35].
7. Изменение экспрессии генов у патогенных микроорганизмов: пробиотики могут влиять на чувство кворума патогенных бактерий, тем самым изменяя их патогенность. Продукты ферментации L. acidophilus La-5 значительно подавляли внеклеточную продукцию химического сигнала (аутоиндуктора-2) энтерогеморрагической кишечной палочкой человека серотипа O157:H7, что приводило к ингибированию экспрессии вирулентного гена (LEE — локус поражения энтероцитов) in vitro [36].
8. Бактериальный антагонизм: Пробиотические микроорганизмы, однажды обосновавшись в кишечнике, могут продуцировать органические кислоты, перекись водорода, лактоферрин и бактериоцин, которые могут проявлять либо бактерицидные, либо бактериостатические свойства [37].
9. Бактерицидная активность / биоконверсия: Лактобациллы превращают лактозу в молочную кислоту, снижая рН до такой степени, что патогенные бактерии не могут выжить. Кроме того, живые дрожжи конкурируют с бактериями, продуцирующими молочную кислоту, за переваривание сахаров, полученных в результате расщепления крахмала, тем самым стабилизируя рН рубца и сводя к минимуму опасность ацидоза [38,39,40].
10. Иммуномодуляция: исследование показало, что пробиотические молочно-кислые бактерии (МКБ) с иммунорегуляторными функциями могут благотворно модулировать иммунный ответ в кишечнике, модулируя функции эпителиальных клеток кишечника свиньи [41,42,43]. Кроме того, доказано, что пробиотические МКБ способны действовать как иммуномодуляторы за счет усиления активности макрофагов [42], повышения местного уровня антител, индукции продукции противовоспалительных цитокинов (IL-10, IFN-γ, IFN-β, IL-1β, TGF-β), снижая IL-4, IL-6, IL-8, MCP-1 и активируя клетки-киллеры [11,32,54].

Иммуномодулирующие свойства, по-видимому, зависят от штамма, что означает, что разные пробиотики могут иметь параллельные механизмы действия, в то время как один штамм может иметь несколько механизмов действия. Например, довольно много пробиотических штаммов оказывают сопоставимое воздействие на микробное сообщество желудочно-кишечного тракта, хотя механизмы действия некоторых пробиотиков в основном неизвестны. Точный механизм действия пробиотиков недостаточно изучен в большинстве исследований, посвященных их влиянию на производительность. Следовательно, механизмы должны изучаться в каждом конкретном случае, поскольку тесно взаимосвязанные пробиотики, по-видимому, обладают различными способами действия. Пробиотические эффекты являются результатом взаимодействия между хозяином и пробиотическим микроорганизмом. В результате дополнительные исследования взаимодействия хозяина и микроба могли бы пролить свет на пробиотический способ действия.

Доп. информация:

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Пробиотики как средства биоконтроля Пробиотики в системах животноводства (FAO) Микробные препараты прямого скармливания (DFM)

ИНФОРМАЦИЯ С АКЦЕНТОМ НА ПКБ

Пропионовокислые бактерии и рубцовое пищеварение Продукт с P. freudenreichii для улучшения роста поросят Пропионибактерии в птицеводстве (подборка №1) Пропионибактерии в силосовании кормов