Probiootikumide immunomodulatsiooni potentsiaal: uudne strateegia kariloomade tervise, immuunsuse ja produktiivsuse parandamiseks, 1. osa

Abstraktne:

Viimase kümnendi jooksul on probiootikumide kasutamine loomakasvatuses söödalisanditena märgatavalt suurenenud tänu antibiootikumide kasvustimulaatorite keelustamisele kariloomadel. See ülevaade annab ülevaate kariloomadele kasutatavate probiootiliste preparaatide praegusest olukorrast, piirangutest ja väljavaadetest. Hiljuti on tehtud ettepanek, et probiootikumide kasutamine kariloomadel parandab oluliselt nende tervist, immuunsust, kasvuvõimet, toitainelist seeduvust ja soolestiku mikroobide tasakaalu.

Lisaks teatati, et probiootikumide kasutamine loomadel aitas tasakaalustada nende kasulikku mikroobide populatsiooni ja mikroobide käivet, stimuleerides peremeesorganismi immuunvastust spetsiifiliste sekretsioonide ja potentsiaalselt patogeensete bakterite konkureeriva välistamise kaudu seedetraktis. Viimasel ajal on tuntud suurt huvi probiootikumide sihipärase dieedi mõistmise ja selle võime vastu konkureerida kahjulike mikroobidega ja omandada nende nišše.

Seetõttu uuritakse käesolevas ülevaates loomasöödas kõige sagedamini kasutatavaid probiootilisi preparaate ja nende mõju loomade tervisele. Kokkuvõtteks võib öelda, et see artikkel annab põhjalikud teadmised probiootikumide koostisest kui sammust antibiootikumide tervisliku kasvu strateegiate parema alternatiivi suunas.

Kasulike mikroorganismide all mõeldakse inimkehas elavaid ja inimese tervisele kasulikke mikroorganisme, nagu piimhappebakterid, bifidobakterid jne. Nad võivad reguleerida soolefloora tasakaalu, säilitada soolestiku tervist, soodustada toidu seedimist ja imendumist ning mängida rolli. roll immuunsuse parandamisel. oluline roll.

Immuunsus viitab inimkeha võimele seista vastu võõraste patogeenide sissetungile ning immuunsüsteemil on oluline osa immuunsuse normaalse toimimise tagamisel. Soolefloora ja immuunsuse vahel on tihe seos. Soolestikus võivad kasulikud mikroobid parandada immuunsust mitmel viisil, näiteks:

1. Kasulikud mikroorganismid võivad pärssida patogeensete bakterite kasvu, vähendada invasiooni inimkehasse ja seeläbi kaitsta immuunsüsteemi.

2. Kasulikud mikroorganismid võivad stimuleerida immuunsüsteemi reaktsiooni, parandada võimet ära tunda ja rünnata patogeenseid baktereid ning tugevdada immuunsust.

3. Kasulikud mikroorganismid võivad soodustada soole limaskesta rakkude kasvu, tugevdada soolebarjääri funktsiooni, takistada kahjulike ainete tungimist vereringesse ja vähendada immuunsüsteemi koormust.

Seetõttu võib kasulike mikroobipopulatsioonide tasakaalu säilitamine soolestikus aidata tugevdada immuunsust ja vähendada haiguste esinemissagedust. Samal ajal saavad inimesed immuunsuse parandamise eesmärgi saavutamiseks soodustada kasulike mikroorganismide kasvu toitumise kohandamise ja sobiva probiootikumide lisamisega. Sellest vaatenurgast peame oma immuunsust parandama. Cistanche võib oluliselt parandada immuunsust. Lihatuhka sisaldab mitmesuguseid bioloogiliselt aktiivseid koostisosi, nagu polüsahhariidid, kaks seent ja Huangli jne. Need koostisosad võivad stimuleerida immuunsüsteemi. Erinevat tüüpi rakud, suurendavad nende immuunaktiivsust.

Klõpsake Cistanche'i kasulikkust tervisele

Märksõnad:

antimikroobne; kariloomad; tervisliku kasvu strateegia; probiootikumid; probiootikumide immunoregulatoorne toime.

1. Sissejuhatus

Antimikroobne resistentsus kujutab endast ülemaailmset terviseprobleemi, mis põhjustab kümneid tuhandeid surmajuhtumeid aastas. Lisaks kasvab ülemaailmne nõudlus liha- ja piimatoodete tarbimise järele kiiresti ja enneolematult [1]. Selle nõudluse täitmiseks lähevad paljud riigid üle intensiivsetele loomakasvatussüsteemidele, mis kasutavad loomade tervena hoidmiseks ning nende arengu ja tootlikkuse suurendamiseks antimikroobseid (AM) ravimeid [2,3].

Näiteks Van Boeckel et al. (2015) leidsid, et aastatel 2010–2030 kasvas AM-ainete tarbimine loomatööstuses maailmas 67 protsenti, samas kui teisest küljest suurenes AM-ainete tarbimine BRICS-riikides (Brasiilia, Venemaa, India, Hiina, Lõuna-Aafrika) on 67 protsenti. Lisaks oli Taani 1996. aastal Taani integreeritud lisandite tootmise resistentsuse seire- ja uurimisprogrammi (DANMAP) nime all esimene riik, kes esitas volitatud antimikroobsete ainete tootmis-/müügiandmed. 2011. aastal avaldas Euroopa Ravimiagentuuri Veterinaartarbimise järelevalve rühm (ESVAC) esimese aruande veterinaarravimite AM müügi kohta kaheksas riigis (Tšehhi Vabariik, Taani, Soome, Prantsusmaa, Holland, Norra, Rootsi, Ühendkuningriik) alates 2005. aastast. Viimane 2017. a. aruanne annab ülevaate AM müügist kõigis ELi riikides.

Lisaks hakkasid Põhja-Ameerika riigid ja Kanada 2008. aastal koguma müügiandmeid AM-resistentsuse seireks Kanada tervikliku programmi (CIPARS) jaoks, mis kajastab AM-resistentsust ja AM-i kasutamist. Aasias oli Jaapan esimene riik, kes käivitas Jaapani veterinaar-AM seiresüsteemi (JVARM), et teavitada AM agentide kasutamisest [4]. Lisaks on joonisel 1 kujutatud praegused globaalsed suundumused AM-ainete kasutamisel loomasöödas. Seetõttu on turvalise ja tervisliku loomakasvatuse tagamiseks vajalik probiootikume kasutava AM-vaba söötmissüsteemi loomine.

Kõige sagedamini kasutatavad probiootikumid kariloomadel on piimhappebakterite (LAB) ja Bifidobacterium tüved [5]. Lisaks peetakse kariloomade seedetrakti (GI) infektsioone suureks ülemaailmseks probleemiks, millel on negatiivne majanduslik mõju loomakasvatajatele [6]. Sellega seoses on viimase 30 aasta jooksul palju tähelepanu pööratud tõenäosusele, et söödalisandite kasutamine soolestiku mikrobiotaga manipuleerimise teel tervemate loomade, heaolu ja saagikuse saavutamiseks. Antibiootikume on laialdaselt kasutatud kariloomade seedetrakti infektsiooni ennetamiseks ja raviks; antibiootikumide juhuslik kasutamine kariloomadel põhjustab aga antibiootikumiresistentsuse tekke, millel on pikaajaline mõju inimorganismile, aga ka soolestiku mikrofloora hävimise [7–9]. Probiootikume võib kasutada potentsiaalse alternatiivse ravina seedetrakti häirete raviks ja peremeesorganismi endogeense immuunfunktsiooni tugevdamiseks (joonis 1).

Mäletsejaliste ja sigade (tabelid 1–3) jõudluse parandamiseks võib kasutada paljusid probiootikume. Paljud uuringud on näidanud, et probiootikumid võivad avaldada AM-efekti patogeenide vastu ja parandada loomade tervist ja tootlikkust [10,11]. Varem asutas meie rühm sea sooleepiteeli (PIE) rakuliini ja näitas, et PIE rakud on kasulikud in vitro vahendid immunomoduleeriva LAB (immunobiootilise LAB) valimiseks. Lisaks on meie rühm näidanud, et in vitro ja in vivo immunobiootiline LAB on hea alternatiiv sigade peremeesorganismi resistentsuse parandamiseks GI patogeenide vastu.

Lisaks on meie labor näidanud, et immunoregulatoorsete funktsioonidega probiootiline Lactobacillus võib soodsalt moduleerida immuunvastust soolestikus, kontrollides PIE rakkude funktsioone (tabelid 2 ja 3) [10–15]. See on vastuolus varasemate uuringutega, milles soovitatakse moduleerida soolestiku mikrobiota ja põrsaste immuunsust sobivate probiootiliste tüvede kaudu, mis toob kaasa parema kasvutulemuse. Seetõttu on loomakasvatuse ohutu ja tervisliku tootmise tagamiseks vaja kehtestada mürgivaba söötmissüsteem ja toiduohutussüsteem.

Hiljutine uuring näitas, et probiootikumidega täiendatud toit parandas oluliselt sigade tervislikku seisundit, kasvuvõimet ja soolestiku morfoloogiat [16]. Samamoodi soovitati, et mitmeliigilisel probiootilisel dieedil on soolestiku mikrobiota moduleerimise kaudu suurepärane potentsiaal toetada sigade kasvujõudlust ja tervislikku seisundit [17].

Seetõttu esitatakse käesolevas ülevaates kokkuvõte värskemast teaduskirjandusest, samuti selle mõjust peamiste põllumajandusloomade liikide, nagu sigade, veiste, kitsede ja lammaste, loomade tervisele ja produktiivsusele. Selles ülevaates uuritakse ka probiootilise LAB-i immunomodulatsiooni toimemehhanismi sooleepiteelirakkudes (IEC) in vitro loommudelites.

2. Antimikroobsete ainete kasutamise globaalsed suundumused loomakasvatuses

Kasvav ülemaailmne nõudlus loomsete valkude tarbimise järele avaldab bakteritele üha suuremat survet AM-resistentsuse tekkeks. Hiljuti teatati, et keskmine aastane ülemaailmne tarbimine kasutatud loomsete AM-ainete kilogrammi kohta oli veistel ja sigadel vastavalt 45 mg ja 172 mg [63]. Lisaks on prognoositud, et 2010. ja 2030. aasta vahel suureneb järelturu tarbimine maailmas vastavalt 67 protsenti (63 151 tonnilt 105 596 tonnile) (joonis 1).

Aastatel 2010–2030 on kariloomade tarbimise kiiresti kasvavad suundumused avaldanud survet tootmistavade muutmisele arengumaades, kus ulatuslikud põllumajandusettevõtted asendatakse ulatuslike põllumajandusprotseduuridega [4]. BRICS-riikides suurenevad AM tarbimise trendid 99 protsenti, mis on suurem kui prognoositud kodanike sissetulekute kasv nendes riikides.

Näiteks Indias tõuseb AM-ainete tarbimine (30 kg ruutkilomeetri kohta) tõenäoliselt 2030. aastaks 312 protsendini. Kummalisel kombel kasutati peaaegu 70 protsenti AM-ainetest, mida FDA peab inimeste tervise jaoks meditsiiniliselt oluliseks. USA kariloomade puhul, mis lõppkokkuvõttes ohustab inimeste tervist ja loomade heaolu [64]. Seetõttu on paljud riigid, nagu EL ja Jaapan, keelanud AM ainete kasutamise kasvu soodustavate ainetena. Lisaks kavatsevad teised riigid, sealhulgas Hiina ja USA, keelustada antibiootikumide lisamise loomasöödale ning teadustöö keskendub kasvustimulaatoritele, mis ei mõjuta inimeste tervist [65].

Võimalik alternatiivne lahendus nendele probleemidele on looduslikult saadud toidulisandite, näiteks probiootikumide lisamine, millel on kariloomade tervisele ja tootlikkusele parem mõju (tabelid 1–3). Hiljutised uuringud probiootilise LAB-ga kariloomadel näitasid, et LAB-i võib kasutada alternatiivse strateegiana antibiootikumide kasvu soodustavatele ainetele [11, 18, 32, 59–62].

3. Probiootikumide rakendamine in vivo uuringutes seakasvatuses

Sigadel probiootikumidena kõige sagedamini kasutatavad mikroorganismid on esitatud tabelites 1 ja 2. Perekonda Lactobacillus võib pidada peremeessoole üheks silmapaistvamaks komponendiks. Lisaks ei ole siiani koostatud ühtegi sellist aruannet sigadel Lactobacilluse kasutamisega seotud ettevaatusabinõude kohta. Kasvavatel sigadel on probiootikumide lisamine näidanud soodsat mõju looma keskmise kaalu kõrval ka sööda tarbimisele.

Lisaks vähendas probiootikumide lisamine oluliselt vere komplemendi aktiivsust, samas kui antikehade tasemes, makrofaagides ja leukotsüütide aktiivsuses ei ole täheldatud muutusi [18,19]. Teisest küljest võib probiootiline ravi aidata parandada kariloomade kasvu, kvaliteeti ja tootlikkust [11, 20, 21] (tabel 3).

Probiootikumide suukaudne lisamine vastsündinutele muudab enneaegsete põrsaste varajast limaskestaga seotud kolonisatsioonimustreid ja vähendab seega limaskesta atroofiat ja soolestiku talitlushäireid, sealhulgas kõhulahtisust, mis on üks tõsisemaid enneaegseid põrsaste vastsündinuid häirivaid seedetrakti häireid [22, 23]. Peale selle on põrsad alates sünnist kuni võõrutamise järgselt väga vastuvõtlikud soolestiku koloniseerimisele patogeensete mikroorganismide poolt, mis põhjustavad kasvupeetust ja kõhulahtisust. Seetõttu soovitatakse kogu selle perioodi vältel kasutada probiootikume ja paljud uuringud on näidanud selliste toodete tõhusust [11].

Arvati, et sigadele pärast võõrutamist probiootikumide (L. reuteri, B. subtillis ja B. licheniformis) lisamine suurendab loomade jõudlust [24]. Jõuti järeldusele, et probiootiline toidulisand aitas edendada soolestiku tervist, parandades toitaine seeduvust, vähendades väljaheites Salmonella, aga ka E. coli sisaldust, parandades seerumi IgG taset ja tõenäoliselt ka resistentsust lokaalsete infektsioonide suhtes.

Samuti teatati, et toidulisand 0,1 protsenti (1,5 × 109 CFU/g) probiootikumidega (B. coagulans, B. licheniformis, B. subtilis ja C. butyricum) võib parandada kasvuvõimet ja toitainete seeduvust. , vereprofiile ning see võib moduleerida Lactobacillus'e ja E. coli kontsentratsioone ning vähendada võõrutussigade väljaheitega kahjulike gaaside emissiooni [66].

Kantas jt. (2015) teatasid, et B. toyonensis parandas nii tervist kui ka kasvuvõimet ning kaitses võõrutusjärgseid põrsasid enteraalsete patogeenide eest [25]. Kasvu soodustava strateegia alternatiivina võib kasutada mitmetüvelisi probiootikume kontsentratsioonis 0,1 protsenti [26]. Probiootiline LAB näitas suurepärast võimet vähendada patogeensete mikroobide soolestiku kolonisatsiooni, samuti põnevat kohalikku immuunvastust ja parandada põrsaste soolestiku arhitektuuri [27, 67]. Teisest küljest võivad probiootiliste tüvede päritolu, probiootikumide annus erinevates karjakasvatustes, põrsaste vanus ja söödasüsteem anda samade probiootiliste tüvede puhul kontrastseid tulemusi [68].

Masumizu jt tulemused. (2019) viitavad sellele, et L. salivarius FFIG131 ja L. salivarius FFIG71 võidakse tulevikus kasutada immunobiootiliste kandidaatidena uue immunoloogilise sööda väljatöötamiseks, mis omakorda tõstab sigade peremeesorganismi immuuntervise seisundi valgustamist [29]. B. subtilis PB6 söötmine võõrutavatel sigadel suurendas sööda efektiivsust ja tugevdas immuunsust ning vähendas fekaalset ammoniaaki ja kõhulahtisust [30].

Islami jt in vivo uuring. (2021) näitas, et immunobiootiline söötmine andis sigadel L. plantarum N14-ga kääritatud marineeritud mahla kasutamisel märkimisväärset positiivset kasu tervisele, suurendades seega sööda tarbimist, tõhusust ja rümba kvaliteeti [31].

Lisaks veel üks Suda jt uuring. (2021) väitsid, et immunobiootikum L. delbrueckii subsp. Delbrueckii TUA4408L okara sööt parandas oluliselt põrsaste kasvujõudlust ja liha kvaliteeti [32]. Tian et al. (2021) uurisid L. reuteri 1-ga (LR1) või antibiootikumidega (olakvindoks ja aureomütsiin) lisatud toitumise mõju rindkere longissimus'ele (LT) ja jõudsid järeldusele, et probiootikum võib parandada ravitud sigade tervislikku seisundit ja rümba kvaliteeti võrreldes kontrollrühm [33]. Dieedi täiendamine probiootikumidega B. subtilis PB6 parandas kasvuvõimet ja immuunsust, vähendades ammoniaagi emissiooni ja kõhulahtisuse esinemissagedust [30].

Lisaks suurendas L. plantarum'iga täiendatud toit oluliselt kasvuvõimet, suurendas Lactobacillus'e väljaheidete sisaldust ja vähendas võõrutatud sigade E. coli arvu [34,69].

4. Probiootikumide rakendamine in vivo uuringutes mäletsejaliste tootmiseks

Täiskasvanud mäletsejaliste loomade probiootikumid on peamiselt valitud vatsa sektsiooni sihtimiseks, mis oleks sööda seedimise peamine koht [70]. Suur hulk rangelt anaeroobseid baktereid, ripsloomade algloomad, anaeroobsed seened ja arheed moodustavad vatsa mikroobide ökosüsteemi, mis vastutab 70–75 protsendi toidukomponentide lagunemise ja kääritamise eest [71,72]. Eluspärmi (Saccharomyces) preparaadid on mäletsejaliste jaoks kõige sagedamini turustatavad tooted [73,74]. On tõestatud, et eluspärmid suurendavad piimamäletsejaliste jõudlust, parandades nende immuunsust [75].

Samuti on näidatud, et igapäevane eluspärmi lisamine suurendab lihaveiste kasvunäitajaid (nagu keskmine päevane kaalutõus, lõplik kaal ja toidutarbimine) [39,76]. Enamik neist mõjudest on seotud üldise kultiveeritava vatsa mikroobide populatsiooni kontsentratsiooni suurenemisega, mis suurendab tsellulolüütiliste mikroorganismide kasvu ja suurendab kiudude seeduvust. Paljud varasemad uuringud näitasid, et mäletsejaliste probiootikumid suurendasid nende jõudlust [77, 78], kuigi mõned uuringud [79] näitasid väheseid muutusi või üldse mitte.

Lisaks näitas hiljutine uuring, et pärmist saadud prebiootikumi ja B. subtilise sümbiootiline lisamine parandas oluliselt tervislikku seisundit ja üldist tootlikkust söödapartii saamise perioodil [80]. Lisaks näidati, et probiootiliste pärmitoodete lisamine parandas veiste põletikulist vastust nendel dieetidel. Kokkuvõtteks võib öelda, et Saccharomyces-põhiste toodete üldine kasu loomade jõudlusele võib olla seotud veiste paranenud tervise ja toitainete suurenenud seeduvusega [81].

Probiootikumi manustati vasikatele nende esimese elukuu jooksul ning see parandas nende soolestiku mikrobiootat ja kasvuvõimet, samuti mõningaid biomeetrilisi parameetreid [41]. Seetõttu soovitatakse holsteini vasikate vatsa arengu ja tervisliku seisundi edendamiseks kasutada suures koguses liitprobiootikume [82]. On teatatud, et Bacilluse eoseid ja nukleotiide sisaldavad probiootikumid ei avaldanud sünergilist mõju vasikate arengule, heaolule ega väljaheitebakteritele; nukleotiidide lisamine vähendab aga Lactobacillus'e väljaheidete taset [83].

Lambad, kes said võõrutamisjärgselt probiootikume, näisid olevat paremad sööda muundamise, kasvuvõime ja toitainete seeduvuse osas [44]. Lüpsilehmadele suukaudselt manustatud probiootikumid avaldasid süsteemset mõju geeniekspressioonile, sealhulgas immuunsuse ja homöostaasiga seotud geenidele [45]. Zhang et al. (2016) eesmärk oli välja töötada holsteini vasikatele L. plantarum'i ja B. subtilis'ega rikastatud dieet ning L. plantarum'iga välja töötatud dieet parandas vasikate kasvujõudlust ja toitainete seeditavust ning leevendas vasikate võõrutusstressi [43].

Pühvlivasikate puhul suurendas L. acidophilus'e lisamine kehakaalu tõusu ja sööda efektiivsust [46,84]. Uuring viitab sellele, et LAB-d sisaldav fermenteeritud piim võib olla kasulik noortele vasikatele, kuna sellel on positiivne mõju tervisele ja kasvule [46,84]. Ruminococcus flavefaciens'i lisamine söödas suurendas lammaste tootmisvõimet [48]. Seda on väitnud ka Izadi jt. (2020), et probiootilisi B. koagulante saab kasutada parandava tegurina piima ja piimatoodete kvaliteedi tõstmisel [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com