Кормові добавки, такі як пробіотики, пребіотики та зв'язувачі токсинів, можуть стати потужними «союзниками» у зміцненні здоров'я кишечника та підвищенні виробничих показників тварин. Вони підтримують корисні кишкові бактерії та створюють сприятливе для них середовище, а також можуть допомогти незворотно зв'язати шкідливі токсини та патогенні мікроби, забезпечуючи захист.
Таким чином, добавки можуть допомогти зменшити вплив патогенів чи шкідливи речовин, які можуть порушити здоров'я та роботу кишківника, і підтримати корисну мікрофлору, що допомагає травленню та імунній функції. Тому для збереження складної природи здоров'я кишківника корисним буде комплексний підхід.
Мікробні пробіотики
Пробіотики — це живі мікроорганізми, які у відповідних кількостях приносять користь для здоров'я господаря. Є три основні категорії пробіотиків у годівлі тварин: спороутворюючі і молочнокислі бактерії, а також живі дріжджі. Кожна з них має свої сильні та слабкі сторони.
Спороутворюючі бактерії є термостабільними і мають перевагу в гранульованих кормах. Ці бактерії застосовуються переважно для тварин з моногастричним типом травлення. Вони виробляють травні ферменти для покращення перетравлення корму і відомі тим, що пригнічують грампозитивні патогени.
Молочнокислі бактерії часто використовують у годівлі молодняку, оскільки вони стають активними в кишечнику швидше, ніж інші пробіотики. Ці бактерії виробляють молочну кислоту і, як відомо, зменшують кількість грамнегативних патогенів.
Ферментативна активність живих дріжджів сприяє розвитку позитивної мікробіоти рубця та кишечника, що призводить до стабілізації рН, а отже, до кращого травлення. У результаті покращується здоров'я та виробничі показники тварин.
Є один вид бактерій, який поєднує в собі найкраще з обох — Bacillus coagulans. Наразі це єдиний відомий пробіотик, який одночасно є термостабільним і виробляє велику кількість молочної кислоти. Це означає, що він витримує процес гранулювання і забезпечує пригнічення грампозитивних і грамнегативних бактерій, вироблення травних ферментів і загальне поліпшення кишкового середовища (рисунок 1).
Рисунок 1: Основні переваги пробіотиків на основі бактерій Bacillus, молочнокислих пробіотиків та B. coagulans
Інноваційна кормова добавка на основі пробіотичного штаму Bacillus coagulans DSM 32016 (єдиний штам, доступний для годівлі тварин), зареєстрована в ЄС наприкінці 2020-го року. Вона підтримує мікробний баланс і зменшує кількість шкідливих бактерій. Таким чином, є ефективною при кишкових розладах і проблемах з травленням. Покращує засвоєння білка і, таким чином, підтримує здоров'я та ріст м'язів. Сприяє зміцненню імунної системи організму і може позитивно впливати на здоров'я дихальних шляхів.
Кормова добавка на основі пробіотичного штаму Bacillus coagulans DSM 32016 підтримує здоров'я кишечника прямо та опосередковано, використовуючи кілька способів дії, включаючи конкурентне виключення, виробництво органічної кислоти для покращення середовища в кишечнику та пригнічення патогенів.
Тестування in vivo продемонструвало, що кормова добавка на основі пробіотичного штаму Bacillus coagulans DSM 32016:
- знижує падіж ;
- зменшує кількість C. perfringens у кишечнику та фекаліях;
- зменшує кількість кишкових уражень, спричинених патогеном;
- зменшує пошкодження кишкового епітелію, спричинені патогенами;
- покращує висоту ворсинок та співвідношення ворсинки/крипта для збільшення площі поглинання поживних речовин;
- стабілізує конверсію корму та покращує конверсію корму у хворих та здорових тварин;
- покращує масу та запобігає зниженню виробничих показників як хворих, так здорових тварин.
Функціональні пребіотики на основі дріжджів
Пребіотики — це неперетравлювані вуглеводи в їжі, які сприяють росту та активності корисних кишкових бактерій. Хоча пребіотики походять з різних продуктів харчування, одним з джерел високофункціональних пребіотиків є лізовані дріжджі, які можуть бути цілими дріжджами або лише їх частиною, наприклад, стінками клітин. Пребіотики, отримані з дріжджів, мають кращий ефект на організм, ніж «класичні». Крім того, вони зв'язують патогени і стимулюють імунітет, а у випадку спеціальних дріжджів підвищують смакові якості.
Дріжджі, які зазвичай застосовують у пребіотичних цілях, належать до виду Saccharomyces cerevisiae. Як функціональні кормові матеріали часто використовують або цілі дріжджі, або їхні частини, наприклад, стінки клітин. Основними функціональними інгредієнтами клітинної стінки дріжджів є маннаноолігосахариди (МОС) та β-1,3/1,6 глюкани. Склад продуктів з клітинної стінки дріжджів залежить, серед іншого, від способу переробки та походження дріжджів.
Маннанолігосахариди також мають відомий вплив на структуру і функцію кишечника, наприклад, значно збільшують і зміцнюють поверхню кишкового епітелію (збільшують довжину ворсинок), що призводить до поліпшення біодоступності поживних речовин в тонкому кишечнику і зміцнення кишкового бар'єру для захисту від патогенних мікроорганізмів.
Пребіотики на основі стінок клітин дріжджів Saccharomyces cerevisiae позитивно впливають на здоров'я кишківника, підтримуючи кишковий еубіоз (оптимальне співвідношення мікроорганізмів — представників нормальної кишкової мікробіоти). Високий рівень MOС в таких пребіотиках допомагає ефективно зв'язувати грамнегативні патогени, роблячи їх нешкідливими. Доведено, що β-1,3/1,6 глюкани підвищують функціональність імунної системи.
Крім того, дріжджові екстракти мають додаткові переваги. Одним з таких продуктів, що містить як екстракти дріжджів, так і клітинні стінки, є пребіотики, отримані з первинних культивованих дріжджів Kluyveromyces fragilis. Цей унікальний штам має специфічний молочно-умамі смак і містить багато функціональних інгредієнтів, які підтримують споживання корму, імунний статус і, зрештою, здоров'я кишечника.
Пребіотики на основі дріжджів Kluyveromyces fragilis забезпечують нуклеїнові кислоти, які є джерелом нуклеотидів, важливих для росту, імунної підтримки і здоров'я кишечника. Ці нуклеотиди також функціонують для підвищення смакових якостей продукту. Крім того, ці пребіотики є джерелом високо біодоступних білків, таких як незамінні амінокислоти (лізин, треонін і валін), а також смакових амінокислот (глутамінова кислота).
Споживання корму є ключовим фактором успішного вирощування молодняка. Насправді, є значна позитивна кореляція між розвитком кишечника (висота ворсинок) і споживанням сухої речовини у відлучених поросят (рисунок 2). Чим вище споживання корму, тим кращий розвиток кишечника, що призводить до кращого травлення та засвоєння поживних речовин.
Рисунок 2. Позитивна кореляція між споживанням корму та фізіологією кишечника (висота ворсинок) у відлучених поросят
Польові випробування застосування пребіотиків на основі дріжджів Kluyveromyces fragilis продемонстрували їх ефективність у зміцненні здоров'я кишківника та підвищенні продуктивності. Пребіотик значно підвищує привабливість корму та зменшує частоту виникнення діареї, що підтверджується покращеними показниками калу. Морфологічно пребіотик на основі дріжджів Kluyveromyces fragilis збільшує висоту ворсинок і покращує співвідношення ворсинок до крипт. Це сприяє покращенню коефіцієнту конверсії корму та збільшення маси тіла. Крім того, пребіотик стимулює імунну систему, включаючи збільшення секреторного IgA, який є першою «лінією захисту» від токсинів і патогенних мікроорганізмів у кишечнику.
Застосування пребіотиків на основі дріжджів Kluyveromyces fragilis має багато корисних ефектів, серед яких:
- покращене споживання корму;
- покращення імунного захисту;
- зменшення кількості грамнегативних патогенів;
- зміцнення кишкового епітелію та еубіозу;
- покращення конверсії корму;
- покращення приросту маси;
- покращення самопочуття тварин.
Управління токсинами
Хоча пробіотики і пребіотики часто є першими продуктами, які спадають на думку, коли розглядають кормові добавки для поліпшення здоров'я кишечника, вони не єдині. Іншим питанням у прагненні до здоров'я кишечника є токсикологічний контроль. Категорії токсинів, що мають відношення до здоров'я кишечника тварин, — це мікотоксини, вторинні метаболіти пліснявих грибів, і дві групи бактеріальних токсинів — ендотоксини та екзотоксини.
Мікотоксини можуть впливати на здоров'я кишечника на клітинному рівні. Трьома основними цитотоксичними ефектами мікотоксинів є пригнічення синтезу білка, зміна експресії генів і пошкодження мембран. Всі мікотоксини мають пероксидний ефект щодо ліпідів, спричиняючи посилення окислювального стресу на клітинному рівні.
Мікотоксини пригнічують біосинтез білка, що призводить до дефіциту основних білків, які включають як структурні, так і функціональні білки — ферменти. Крім того, мікотоксини можуть змінювати експресію генів, що призводить до зниження продуктивності клітин.
Хоча пошкодження клітин не є очевидним, його наслідки можуть проявлятися у вигляді хвороб і зниження продуктивності у міру накопичення пошкоджень клітин. Тканини з високим обміном білків і швидким ростом, такі як імунна система, особливо чутливі до впливу мікотоксинів. Це може призвести, наприклад, до підвищеної сприйнятливості до умовно-патогенних мікроорганізмів, що живуть у шлунково-кишковому тракті (рисунок 3).
Іншою тканиною, яка зазнає значного впливу мікотоксинів, є кишковий епітелій. Ця тканина товщиною лише в один клітинний шар відповідає за бар'єрну функцію між зовнішнім (просвітом кишечника) і внутрішнім «світом» організму. Кишковий епітелій — одна з найшвидших тканин, що самовідновлюється, оновлюючись кожні кілька днів або тиждень. Це робить його дуже чутливим до впливу мікотоксинів. Навіть за низьких концентрацій мікотоксину функціональні розлади можуть проявлятися у зниженні ефективності використання корму.
Інші епітеліальні структури, на які впливають мікотоксини, є важливою частиною бар'єрної функції кишечника. До них відносять келихоподібні клітини і щільні з'єднання (рисунок 4). Втрата бар'єрної функції призводить до посилення транслокації патогенів та інших токсичних речовин, які завжди присутні в просвіті кишечника, таких як бактеріальні ендотоксини.
Бактеріальні ендотоксини зв'язані з бактеріями, зокрема з грамнегативними бактеріями. Насправді, від 70 до 80% зовнішньої клітинної мембрани грамнегативних бактерій складається з цих ендотоксинів. Їх також називають ліпополісахаридами (ЛПС), оскільки вони складаються з ліпідної частини і декількох полісахаридних ланцюгів.
ЛПС — це просто будівельні блоки клітинної стінки грамнегативних бактерій, які значною мірою сприяють їхній структурній цілісності; вони є в кожному мікробіомі. Ліпополісахариди вивільняються у разі розриву клітинної мембрани, наприклад, під час загибелі клітин або під час проліферації грамнегативних бактерій. У вільному вигляді вони здійснюють свою дію.
Є кілька інших чинників, які визначають, наскільки шкідливою може бути дія ЛПС:
- Місцезнаходження: чи залишаються вони у просвіті кишечника, чи можуть перетинати шлунково-кишковий бар'єр і потрапляти в організм?
- Кількість: рівень впливу ЛПС.
- Вид: деякі види тварин, наприклад, птиця, менш чутливі до ЛПС, ніж інші, приміром, жуйні та свині.
Коли кишковий епітелій здоровий і має хорошу цілісність, поглинання ендотоксину контролюється, що призводить до обмеженої кількості ендотоксину в організмі. Вони транспортуються до печінки, де взаємодіють з імунною системою. Таким чином, імунна система регулярно тренується розпізнавати маркери проліферації грамнегативних бактерій.
Проте, коли цілісність кишечника порушується, як у випадку впливу мікотоксинів або теплового стресу, це контрольоване поглинання ендотоксину стає неконтрольованим. Як наслідок, нейтралізуюча здатність печінки перевантажується, й ендотоксин поширюється системно. Ендотоксини блокують певні рецептори, що призводить до запальної реакції. Чим більше ендотоксинів, тим сильніша реакція.
Однією з таких запальних реакцій є некроз вуха свиней. Ця хвороба виникає переважно у поросят на момент відлучення. 50-денне дослідження, яке провели на 408 здорових відлучених поросятах, щоб визначити вплив додавання адсорбента токсинів на ендотоксин-асоційовані розлади. Поросятам (дві групи) згодовували або основний раціон, або основний раціон з додаванням зв’язувача токсинів, який був обраний тому, що він зв’язує всі відповідні мікотоксини. Аналіз раціону виявив, що єдиним присутнім мікотоксином був DON на рівні від 60 до 100 ppb.
Групи оцінювали за показниками росту, а також за поширеністю ендотоксин-асоційованих розладів, таких як некроз вух, а корми тестували на наявність мікотоксинів.
Кількість некрозу вух визначали шляхом візуальної оцінки і присвоєння класу ураження залежно від кількості некрозу, наявного на одному поросяті, використовуючи наступну шкалу:
- Ступінь 0: жодне порося в загоні не постраждало.
- Ступінь 1: уражено менше 30 % поросят у загоні.
- Ступінь 2: уражено понад 30 % поросят у загоні.
- Ступінь 3: уражені всі поросята в загоні.
Тварини, яким додавали адсорбент, мали меншу кількість випадків некрозу вуха порівняно з контрольною групою (рисунок 5). Більше того, порівняно з контрольною групою, у групі, що отримувала зв'язувач токсину, значно зменшилася кількість важких випадків і втрат поросят, покращився коефіцієнт конверсії корму, а також однорідність між загонами (рисунок 6). Ці результати свідчать про покращення цілісності шлунково-кишкового тракту завдяки додаванню зв'язувача токсинів.
Видимий вплив ендотоксинів — це лише «верхівка айсберга», набагато більше шкоди відбувається «під поверхнею». Ефективне управління ендотоксинами спрямоване на уникнення якомога більшої кількості факторів, що порушують цілісність — наприклад, уникнення специфічних патогенів, видалення шкідливих мікотоксинів і зменшення теплового стресу. Розлади, пов'язані з ендотоксинами, можна зменшити за допомогою розумного підбору кормових добавок, інтегрованих у цілісну концепцію годівлі та управління.
Бактеріальні екзотоксини
Якщо ендотоксини є структурними частинами грамнегативних бактерій, то екзотоксини — це пряма «зброя». Це білки, що виділяються певними штамами бактерій з можливим некротичним або гемолітичним ефектом.
Найактуальнішими є екзотоксини, що виробляються Clostridium, а також Salmonella spp. та E. coli spp. Ці бактерії присутні у всіх трьох групах сільськогосподарських тварин як нормальна частина мікробіоти кишечника. Тож, коли присутність цих потенційних патогенів стане проблемою?
Розвиток некротичного ентериту є ілюстрацією того, як розвиваються ці екзотоксин-асоційовані захворювання та як їм можна запобігти. C. perfringens виробляє токсини за умови досягненні певної щільності популяції. Ця критична маса може бути досягнута через дисбактеріоз і зниження імунного статусу, а також через фізичні зміни в кишечнику, зокрема негерметичність кишечника, спричинену мікотоксинами, або зниження його резистентності (рисунок 7).
Мікотоксини порушують цілісність кишечника і можуть підвищувати вірулентність певних патогенів, прокладаючи шлях до посилення ендотоксинового стресу та опосередковано сприяючи утворенню екзотоксинів. Їх можна нейтралізувати за допомогою спеціальних розчинів, таких як високоефективні поверхнево-активні зв'язуючі речовини. Ефективне управління мікотоксинами є основою для цілісного управління токсинами. Ні ендотоксини, ні екзотоксини не можна контролювати за допомогою універсального продукту! Для найперспективнішого результату потрібен розумний підхід до кормових добавок, на додаток до відповідної рецептури кормів та управління ними.
Концепція 360° для здоров'я кишечника
Порушити здоров'я кишечника може низка факторів, зокрема шкідливі мікроби, токсини і навіть деякі ветеринарні препарати. Для вирішення цих проблем потрібен комплексний підхід. Він включає в себе:
- Розумні медичні втручання: збалансоване використання антибіотиків і стратегічних програми щеплень.
- Ефективні управлінські практики: належна гігієна та умови утримання.
- Оптимальний склад корму: правильна годівля забезпечує необхідні поживні речовини і підтримує здоровий мікробіом кишечника.
Кормові добавки можуть зробити значний внесок у здоров'я кишечника. Однак немає єдиного рішення для всіх проблем. Лише цілісний, комплексний (360°-ний підхід) ефективно сприятиме зміцненню здоров'я кишечника та покращенню виробничих показників тварин.
ТОВ «Біохем-Україна»
Тел./факс: +380 67 15 03 745
е-пошта: ukraine@biochem.net
Сайт: www.biochem.net