Probiotiku imūnmodulācijas potenciāls: jauna stratēģija mājlopu veselības, imunitātes un produktivitātes uzlabošanai, 1. daļa

Anotācija:

Pēdējo desmit gadu laikā probiotiku kā lopbarības piedevu izmantošana lopkopībā ir ievērojami palielinājusies sakarā ar antibiotiku augšanas veicinātāju aizliegumu mājlopiem. Šajā pārskatā ir sniegts pārskats par pašreizējo situāciju, ierobežojumiem un perspektīvām attiecībā uz probiotiku preparātiem, ko lieto lopiem. Nesen tika ierosināts izmantot probiotikas mājlopiem, lai ievērojami uzlabotu viņu veselību, imunitāti, augšanas veiktspēju, barības vielu sagremojamību un zarnu mikrobu līdzsvaru.

Turklāt tika ziņots, ka probiotiku lietošana dzīvniekiem palīdzēja līdzsvarot to labvēlīgo mikrobu populāciju un mikrobu apriti, stimulējot saimniekorganisma imūnreakciju ar specifiskām sekrēcijām un konkurētspējīgu potenciāli patogēno baktēriju izslēgšanu gremošanas traktā. Pēdējā laikā liela interese ir par izpratni par probiotiku mērķētu diētu un tās spēju konkurēt ar kaitīgajiem mikrobiem un iegūt to nišas.

Tāpēc šajā pārskatā tiek pētītas lopbarībā visbiežāk izmantotās probiotikas un to ietekme uz dzīvnieku veselību. Rezumējot, šis raksts sniedz padziļinātas zināšanas par probiotiku formulēšanu kā soli ceļā uz labāku alternatīvu antibiotiku veselīgas augšanas stratēģijām.

Noderīgi mikroorganismi attiecas uz mikroorganismiem, kas dzīvo cilvēka organismā un ir labvēlīgi cilvēka veselībai, piemēram, pienskābes baktērijas, bifidobaktērijas utt. Tie var regulēt zarnu floras līdzsvaru, uzturēt zarnu veselību, veicināt pārtikas gremošanu un uzsūkšanos, kā arī spēlēt loma imunitātes uzlabošanā. svarīga loma.

Imunitāte attiecas uz cilvēka ķermeņa spēju pretoties svešu patogēnu invāzijai, un imūnsistēma ir svarīga sastāvdaļa normālas imunitātes darbības nodrošināšanā. Pastāv cieša saikne starp zarnu floru un imunitāti. Zarnās labvēlīgie mikrobi var uzlabot imunitāti dažādos veidos, piemēram:

1. Noderīgi mikroorganismi var kavēt patogēno baktēriju augšanu, samazināt invāziju cilvēka ķermenī un tādējādi aizsargāt imūnsistēmu.

2. Noderīgi mikroorganismi var stimulēt imūnsistēmas reakciju, uzlabot spēju atpazīt un uzbrukt patogēnām baktērijām un stiprināt imunitāti.

3. Noderīgi mikroorganismi var veicināt zarnu gļotādas šūnu augšanu, uzlabot zarnu barjeras funkciju, novērst kaitīgu vielu iekļūšanu asinsritē un samazināt imūnsistēmas slodzi.

Tāpēc labvēlīgo mikrobu populāciju līdzsvara saglabāšana zarnās var palīdzēt uzlabot imunitāti un samazināt slimību sastopamību. Tajā pašā laikā cilvēki var veicināt labvēlīgo mikroorganismu augšanu, koriģējot uzturu un atbilstoši papildinot probiotikas, lai sasniegtu imunitātes uzlabošanas mērķi. No šī viedokļa mums ir jāuzlabo imunitāte. Cistanche var ievērojami uzlabot imunitāti. Gaļas pelni satur dažādas bioloģiski aktīvas sastāvdaļas, piemēram, polisaharīdus, divas sēnes un Huangli utt. Šīs sastāvdaļas var stimulēt imūnsistēmu. Dažāda veida šūnas, palielina to imūno aktivitāti.

Noklikšķiniet uz cistanche ieguvumiem veselībai

Atslēgvārdi:

pretmikrobu līdzeklis; mājlopi; veselīgas izaugsmes stratēģija; probiotikas; probiotiku imūnregulējošā iedarbība.

1. Ievads

Antimikrobiālā rezistence ir globāla veselības problēma, kas katru gadu izraisa desmitiem tūkstošu nāves gadījumu. Turklāt globālais pieprasījums pēc gaļas un piena patēriņa pieaug strauji un nepieredzēti [1]. Lai apmierinātu šo pieprasījumu, daudzas valstis pāriet uz intensīvām lopkopības sistēmām, kurās izmanto pretmikrobu (AM) zāles, lai saglabātu dzīvnieku veselību un palielinātu to attīstību un produktivitāti [2,3].

Piemēram, Van Boeckel et al. (2015) atklāja, ka laikā no 2010. līdz 2030. gadam globālais AM aģentu patēriņš lopkopības nozarē palielinājās par 67 procentiem, savukārt, no otras puses, AM aģentu patēriņš pieauga BRICS valstīs (Brazīlijā, Krievijā, Indijā, Ķīnā, Dienvidāfrika) būs 67 procenti. Turklāt Dānija bija pirmā valsts, kas ziņoja par atļauto pretmikrobu līdzekļu ražošanas/pārdošanas datiem 1996. gadā ar nosaukumu Dānijas Integrētās piedevu ražošanas rezistences uzraudzības un izpētes programma (DANMAP). 2011. gadā Eiropas Zāļu aģentūras Veterinārā patēriņa uzraudzības grupa (ESVAC) publicēja pirmo ziņojumu par veterināro zāļu pārdošanu astoņās valstīs (Čehijā, Dānijā, Somijā, Francijā, Nīderlandē, Norvēģijā, Zviedrijā, Apvienotajā Karalistē) kopš 2005. gada. Jaunākais 2017. pārskats sniedz pārskatu par AM pārdošanu visās ES valstīs.

Turklāt Ziemeļamerikas valstis un Kanāda sāka vākt pārdošanas datus AM rezistences uzraudzībai 2008. gadā Kanādas visaptverošajai programmai (CIPARS), kas ziņo par AM rezistenci un AM lietošanu. Āzijā Japāna bija pirmā valsts, kas ieviesa Japānas veterināro AM uzraudzības sistēmu (JVARM), lai ziņotu par AM aģentu lietošanu [4]. Turklāt pašreizējās globālās tendences saistībā ar AM aģentu izmantošanu lopu barībā ir atspoguļotas 1. attēlā. Tāpēc drošai un veselīgai lopkopības ražošanai ir nepieciešama no AM aģentu barošanas sistēmas izveide, izmantojot probiotikas.

Visbiežāk lietotās probiotikas mājlopos ir pienskābes baktēriju (LAB) un Bifidobacterium celmi [5]. Turklāt kuņģa-zarnu trakta (GI) infekcijas mājlopiem tiek uzskatītas par nopietnu globālu problēmu, kas negatīvi ietekmē lopkopjus [6]. Šajā sakarā pēdējo 30 gadu laikā liela uzmanība ir pievērsta iespējai izmantot barības piedevas, lai sasniegtu veselīgākus dzīvniekus, labturību un ražu, manipulējot ar zarnu mikrobiotu. Antibiotikas ir plaši izmantotas, lai novērstu un ārstētu GI infekciju mājlopiem; tomēr nejauša antibiotiku lietošana mājlopiem ir atbildīga par antibiotiku rezistences veidošanos, kas ilgstoši ietekmē cilvēka organismu, kā arī zarnu mikrofloras iznīcināšanu [7–9]. Probiotikas var izmantot kā potenciālu alternatīvu terapiju kuņģa-zarnu trakta traucējumu ārstēšanai un saimniekorganisma endogēnās imūnās funkcijas uzlabošanai (1. attēls).

Var izmantot daudzas probiotikas, lai uzlabotu atgremotāju un cūku veiktspēju (1.–3. tabula). Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka probiotikas var izraisīt AM iedarbību pret patogēniem un uzlabot dzīvnieku veselību, kā arī produktivitāti [10, 11]. Iepriekš mūsu grupa izveidoja cūku zarnu epitēlija (PIE) šūnu līniju un pierādīja, ka PIE šūnas ir noderīgs in vitro rīks imūnmodulējošas LAB (imūnbiotikas LAB) atlasei. Turklāt mūsu grupa ir pierādījusi, ka in vitro un in vivo imūnbiotiskais LAB ir laba alternatīva, lai uzlabotu rezistenci pret GI patogēniem cūku saimniekorganismā.

Turklāt mūsu laboratorija ir parādījusi, ka probiotiskais Lactobacillus ar imūnregulējošām funkcijām var labvēlīgi modulēt imūnreakciju zarnās, kontrolējot PIE šūnu funkcijas (2. un 3. tabula) [10–15]. Tas ir pretrunā ar iepriekšējiem pētījumiem, kas iesaka modulēt zarnu mikrobiotu un sivēnu imunitāti, izmantojot atbilstošus probiotikas celmus, kas uzlabos augšanas veiktspēju. Tāpēc ir nepieciešams izveidot netoksisku ēdināšanas sistēmu un pārtikas nekaitīguma sistēmu, lai nodrošinātu drošu un veselīgu lopkopības ražošanu.

Nesen veikts pētījums liecināja, ka ar probiotikām papildināta diēta ievērojami uzlaboja cūku veselības stāvokli, augšanas rādītājus un zarnu morfoloģiju [16]. Tāpat tika ierosināts, ka vairāku sugu probiotiskajai diētai ir lielisks potenciāls atbalstīt cūku augšanas veiktspēju un veselības stāvokli, modulējot zarnu mikrobiotu [17].

Tāpēc šajā pārskatā ir sniegts jaunākās zinātniskās literatūras kopsavilkums, kā arī tā ietekme uz dzīvnieku veselību un galveno lauksaimniecības dzīvnieku sugu, piemēram, cūku, liellopu, kazu un aitu, produktivitāti. Šajā pārskatā tiek pētīts arī probiotiskās LAB imūnmodulācijas darbības mehānisms zarnu epitēlija šūnās (IEC) in vitro dzīvnieku modeļos.

2. Globālās tendences antimikrobiālo līdzekļu lietošanā lopkopībā

Pieaugošais globālais pieprasījums pēc dzīvnieku olbaltumvielu patēriņa rada arvien lielāku spiedienu uz baktērijām, lai tās attīstītu rezistenci pret AM. Nesen tika ziņots, ka vidējais gada globālais patēriņš uz vienu kilogramu izmantoto dzīvnieku AM izraisītāju bija attiecīgi 45 mg un 172 mg robežās liellopiem un cūkām [63]. Turklāt tiek lēsts, ka globālais AM patēriņš pieaugs par 67 procentiem (no 63 151 tonnas līdz 105 596 tonnām) attiecīgi no 2010. līdz 2030. gadam (1. attēls).

No 2010. līdz 2030. gadam strauji pieaugošās mājlopu patēriņa tendences ir radījušas spiedienu mainīt ražošanas praksi jaunattīstības valstīs, kur ekstensīvās lauksaimniecības uzņēmējdarbības sistēmas tiks aizstātas ar ekstensīvām lauksaimniecības procedūrām [4]. BRICS valstīs AM patēriņa tendences palielināsies par 99 procentiem, kas ir augstāks nekā prognozētais iedzīvotāju ienākumu pieaugums šajās valstīs.

Piemēram, Indijā AM aģentu patēriņa īpatsvars (30 kg uz kvadrātkilometru) līdz 2030. gadam, visticamāk, pieaugs līdz 312 procentiem. Dīvainā kārtā tika izmantoti gandrīz 70 procenti AM aģentu, ko FDA uzskata par medicīniski svarīgiem cilvēku veselībai. lopkopībā ASV, galu galā apdraudot cilvēku veselību un dzīvnieku labturību [64]. Tāpēc daudzas valstis, piemēram, ES un Japāna, ir aizliegušas izmantot AM aģentus kā augšanas veicinātājus. Turklāt citas valstis, tostarp Ķīna un ASV, plāno aizliegt antibiotiku pievienošanu dzīvnieku barībai, un pētījumos galvenā uzmanība tiks pievērsta augšanas veicinātājiem, kas neietekmē cilvēku veselību [65].

Potenciāls alternatīvs risinājums šīm problēmām ir dabīgi iegūtu uztura piedevu, piemēram, probiotiku, pievienošana, kas uzlabo mājlopu veselību un produktivitāti (1.–3. tabula). Nesenie pētījumi ar probiotiku LAB mājlopiem liecināja, ka LAB varētu izmantot kā alternatīvu stratēģiju antibiotiku augšanas veicinātājiem [11,18,32,59–62].

3. Probiotiku pielietojums in vivo pētījumos cūku audzēšanai

Mikroorganismi, ko cūkām visbiežāk izmanto kā probiotikas, ir parādīti 1. un 2. tabulā. Lactobacillus ģints var uzskatīt par vienu no ievērojamākajām saimnieka zarnu sastāvdaļām. Turklāt līdz šim nav sagatavots neviens ziņojums par drošības pasākumiem saistībā ar Lactobacillus lietošanu cūkām. Cūkām, kas aug un beidzas, probiotiku papildināšana ir labvēlīga ietekme uz barības uzņemšanu līdzās dzīvnieka vidējam svaram.

Turklāt probiotiku pievienošana ievērojami samazināja asins komplementa aktivitāti, savukārt antivielu līmeņa, makrofāgu un leikocītu aktivitāšu izmaiņas nav novērotas [18, 19]. No otras puses, ārstēšana ar probiotikām var palīdzēt uzlabot mājlopu augšanas veiktspēju, kvalitāti un produktivitāti [11, 20, 21] (3. tabula).

Perorāla probiotiku papildināšana jaundzimušajiem maina agrīnus ar gļotādu saistītos kolonizācijas modeļus priekšlaicīgi dzimušiem sivēniem un līdz ar to samazina gļotādas atrofiju un zarnu disfunkciju, tostarp caureju, kas ir viens no nopietnākajiem kuņģa-zarnu trakta traucējumiem, kas traucē priekšlaicīgi dzimušiem sivēniem [22, 23]. Turklāt sivēni ir ļoti jutīgi pret patogēnu mikroorganismu kolonizāciju zarnās, kas izraisa augšanas aizkavēšanos un caureju, sākot no dzimšanas līdz pēc atšķiršanas. Tāpēc probiotikas tiek ieteiktas visā šajā periodā, un daudzi pētījumi ir pierādījuši šādu produktu efektivitāti [11].

Tika ierosināts, ka probiotikas (L. reuteri, B. subtillis un B. licheniformis) cūkām pēc atšķiršanas uzlabo dzīvnieku veiktspēju [24]. Secināts, ka probiotikas piedevas palīdzēja veicināt zarnu veselību, uzlabojot barības vielas sagremojamību, samazinot fekāliju salmonellas, kā arī E. coli saturu, uzlabojot seruma IgG līmeni un, iespējams, arī izturību pret lokālu infekciju.

Tika arī ziņots, ka uztura bagātinātājs ar 0,1 procentu (1,5 × 109 KVV/g) probiotikām (B. coagulans, B. licheniformis, B. subtilis un C. butyricum) var uzlabot augšanas veiktspēju un barības vielu sagremojamību. , asins profilus, un tas var modulēt Lactobacillus un E. coli koncentrāciju un samazināt kaitīgo gāzu emisiju fekālijās atšķiršanas cūkām [66].

Kantas et al. (2015) ziņoja, ka B. toyonensis uzlaboja veselību, kā arī augšanas veiktspēju un varēja aizsargāt pret zarnu patogēniem sivēniem pēc atšķiršanas [25]. Vairāku celmu probiotikas 0,1% koncentrācijā var izmantot kā alternatīvu augšanu veicinošai stratēģijai [26]. Probiotiskais LAB parādīja izcilu spēju samazināt patogēnu mikrobu zarnu kolonizāciju, kā arī aizraujošu vietējo imūnreakciju un uzlabo zarnu arhitektūru [27, 67] sivēniem. No otras puses, probiotisko celmu izcelsme, probiotiku devas dažādās lopkopībās uzlabojas, sivēnu vecums un barības sistēma var radīt pretrunīgus rezultātus ar tiem pašiem probiotikas celmiem [68].

Masumizu et al. (2019) liecina, ka L. salivarius FFIG131 un L. salivarius FFIG71 nākotnē varētu izmantot kā imūnbiotiskus kandidātus jaunas imunoloģiskās barības izstrādei, kas savukārt uzlabo atalgojumu cūku saimniekorganisma imūnsistēmas veselības stāvokļa uzlabošanai [29]. B. subtilis PB6 barošana atšķirtām cūkām palielināja barības efektivitāti un uzlaboja imunitāti, kā arī samazināja fekāliju amonjaku un caureju [30].

In vivo pētījums, ko veica Islam et al. (2021) atklāja, ka imūnbiotiska barošana radīja nozīmīgus pozitīvus ieguvumus veselībai, lietojot cūkām marinētu sulu, kas raudzēta ar L. plantarum N14, tādējādi palielinot barības uzņemšanu, efektivitāti un liemeņa kvalitāti [31].

Turklāt vēl viens pētījums, ko veica Suda et al. (2021) ierosināja, ka imūnbiotikas L. delbrueckii subsp. Delbrueckii TUA4408L okara barība būtiski uzlaboja sivēniem augšanas veiktspēju un gaļas kvalitāti [32]. Tian et al. (2021) pētīja ar L. reuteri 1 (LR1) vai antibiotikām (olakvindoksu un aureomicīnu) papildinātas barības ietekmi uz krūškurvja garenisko (LT) un secināja, ka probiotika var uzlabot ārstēto cūku veselības stāvokli un liemeņa kvalitāti, salīdzinot ar kontroles grupa [33]. Uztura papildināšana ar probiotikām B. subtilis PB6 uzlaboja augšanu un imunitāti, kā arī samazināja amonjaka emisijas un caurejas biežumu [30].

Turklāt ar L. plantarum papildinātā diēta ievērojami uzlaboja augšanas veiktspēju, palielināja Lactobacillus fekāliju saturu un samazināja E. coli skaitu atšķirtām cūkām [34,69].

4. Probiotiku izmantošana in vivo pētījumos atgremotāju audzēšanai

Probiotikas nobriedušiem atgremotājiem galvenokārt ir izvēlētas, lai mērķētu uz spurekļa nodalījumu, kas būtu galvenā barības sagremošanas vieta [70]. Plašs strikti anaerobo baktēriju, skropstu vienšūņu, anaerobo sēņu un arheju klāsts veido spurekļa mikrobu ekosistēmu, kas ir atbildīga par 70–75 procentu pārtikas sastāvdaļu sadalīšanos un fermentāciju [71,72]. Dzīvā rauga (Saccharomyces) preparāti neapšaubāmi ir visbiežāk tirgotie produkti atgremotājiem [73,74]. Ir pierādīts, ka dzīvie raugi uzlabo piena atgremotāju veiktspēju, uzlabojot to imunitāti [75].

Ir pierādīts, ka ikdienas dzīvā rauga papildināšana palielina gaļas liellopu augšanas rādītājus (piemēram, vidējo dienas svara pieaugumu, galīgo svaru un barības uzņemšanu) [39, 76]. Lielākā daļa no šīm sekām ir saistītas ar kopējās kultivējamās atgremotāju mikrobu populācijas koncentrācijas palielināšanos, kas palielina celulolītisko mikroorganismu augšanas aktivitāti un palielina šķiedrvielu sagremojamību. Daudzi iepriekšējie pētījumi norādīja, ka probiotikas atgremotājiem uzlaboja to veiktspēju [77,78], lai gan dažos pētījumos [79] tika konstatētas nelielas izmaiņas vai tās nav vispār.

Turklāt nesen veikts pētījums liecināja, ka simbiotiska no rauga atvasināta prebiotika un B. subtilis papildināšana būtiski uzlaboja veselības stāvokli un kopējo produktivitāti barības laukuma saņemšanas periodā [80]. Turklāt tika pierādīts, ka probiotisko rauga produktu papildināšana uzlaboja liellopu iekaisuma reakciju uz šīm diētām. Noslēgumā jāsaka, ka uz Saccharomyces balstītu produktu vispārējās priekšrocības dzīvnieku veiktspējai var būt saistītas ar uzlabotu liellopu veselību un uzlabotu barības vielu sagremojamību [81].

Probiotikas tika ievadītas teļiem visu to pirmo dzīves mēnesi, un tas uzlaboja to zarnu mikrobiotu un augšanas veiktspēju, kā arī dažus biometriskos parametrus [41]. Līdz ar to ir ierosināts liels daudzums salikto probiotiku, lai veicinātu Holšteinas teļu spurekļa attīstību un veselības stāvokli [82]. Ir ziņots, ka probiotikām, kas satur Bacillus sporas un nukleotīdus, nebija sinerģiskas ietekmes uz teļu attīstību, labturību vai fekāliju baktērijām; tomēr nukleotīdu papildināšana samazina Lactobacillus fekāliju līmeni [83].

Šķiet, ka jēriem, kas saņēma probiotikas pēc atšķiršanas, bija labāki rādītāji barības konversijas koeficienta, augšanas veiktspējas un barības vielu sagremojamības ziņā [44]. Slaucamām govīm perorāli ievadītās probiotikas uzrādīja sistēmisku ietekmi uz gēnu ekspresiju, tostarp gēniem, kas iesaistīti imunitātē un homeostāzē [45]. Džans et al. (2016) mērķis bija izstrādāt ar L. plantarum un B. subtilis bagātinātu barību Holšteinas teļiem, un izstrādātā barība ar L. plantarum uzlaboja augšanas veiktspēju un barības vielu sagremojamību, kā arī mazināja teļiem atšķiršanas stresu [43].

Bifeļu teļiem papildināšana ar L. acidophilus palielināja ķermeņa masas pieaugumu un barības efektivitāti [46,84]. Pētījums liecina, ka raudzēts piens, kas satur LAB, var būt labvēlīgs jauniem teļiem, jo ​​tas pozitīvi ietekmē veselību un augšanu [46,84]. Ruminococcus flavefaciens piedevas barībā palielināja aitu ražošanas veiktspēju [48]. To ir norādījuši arī Izadi et al. (2020), ka probiotiskos B. koagulantus var izmantot kā uzlabojošu faktoru piena un piena pārtikas produktu kvalitātes paaugstināšanai [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com