Imunomodulační potenciál probiotik: Nová strategie pro zlepšení zdraví, imunity a produktivity hospodářských zvířat Část 1

Abstraktní:

V posledním desetiletí se používání probiotik jako krmných doplňků v živočišné výrobě značně zvýšilo kvůli zákazu antibiotických stimulátorů růstu u hospodářských zvířat. Tento přehled poskytuje přehled současné situace, omezení a vyhlídek probiotických přípravků používaných u hospodářských zvířat. Nedávno bylo navrženo použití probiotik u hospodářských zvířat k výraznému zlepšení jejich zdraví, imunity, růstové výkonnosti, nutriční stravitelnosti a střevní mikrobiální rovnováhy.

Dále bylo hlášeno, že použití probiotik u zvířat pomohlo vyvážit jejich prospěšnou mikrobiální populaci a mikrobiální obrat stimulací imunitní reakce hostitele prostřednictvím specifických sekrecí a kompetitivním vyloučením potenciálně patogenních bakterií v trávicím traktu. V poslední době je velký zájem o pochopení probiotické cílené stravy a její schopnosti konkurovat škodlivým mikrobům a získat jejich niky.

Tento přehled proto zkoumá nejčastěji používané probiotické přípravky v krmivech pro hospodářská zvířata a jejich účinek na zdraví zvířat. Stručně řečeno, tento článek poskytuje hluboké znalosti o formulaci probiotik jako kroku k lepší alternativě k antibiotickým strategiím zdravého růstu.

Prospěšné mikroorganismy jsou mikroorganismy, které žijí v lidském těle a jsou prospěšné lidskému zdraví, jako jsou bakterie mléčného kvašení, bifidobakterie atd. Dokážou regulovat rovnováhu střevní flóry, udržovat střevní zdraví, podporují trávení a vstřebávání potravy a hrají roli roli při zlepšování imunity. důležitá role.

Imunita označuje schopnost lidského těla odolávat invazi cizích patogenů a imunitní systém je důležitou součástí zajištění normálního fungování imunity. Mezi střevní flórou a imunitou existuje úzký vztah. Ve střevě mohou užitečné mikroby zlepšit imunitu různými způsoby, například:

1. Prospěšné mikroorganismy mohou inhibovat růst patogenních bakterií, omezit invazi do lidského těla, a tím chránit imunitní systém.

2. Prospěšné mikroorganismy mohou stimulovat reakci imunitního systému, zlepšit schopnost rozpoznávat a napadat patogenní bakterie a posilovat imunitu.

3. Prospěšné mikroorganismy mohou podporovat růst buněk střevní sliznice, posilovat funkci střevní bariéry, bránit škodlivým látkám v pronikání do krevního oběhu a snižovat zátěž imunitního systému.

Proto udržování rovnováhy prospěšných mikrobiálních populací ve střevě může pomoci posílit imunitu a snížit výskyt onemocnění. Zároveň mohou lidé podpořit růst prospěšných mikroorganismů úpravou stravy a vhodnou suplementací probiotik k dosažení účelu zlepšení imunity. Z tohoto pohledu musíme zlepšit imunitu. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu. Masový popel obsahuje různé biologicky aktivní složky, jako jsou polysacharidy, dvě houby a Huangli atd. Tyto složky mohou stimulovat imunitní systém. Různé typy buněk zvyšují jejich imunitní aktivitu.

Klikněte na zdravotní přínosy cistanche

klíčová slova:

antimikrobiální; hospodářská zvířata; strategie zdravého růstu; probiotika; imunoregulační účinky probiotik.

1. Úvod

Antimikrobiální rezistence představuje globální zdravotní problém, který přispívá k desítkám tisíc úmrtí ročně. Navíc celosvětová poptávka po spotřebě masa a mléčných výrobků roste rychlým a bezprecedentním tempem [1]. K uspokojení tohoto požadavku mnoho zemí přechází na systémy intenzivní živočišné výroby, které používají antimikrobiální (AM) léky k udržení zdraví zvířat a ke zvýšení jejich vývoje a produktivity [2,3].

Například Van Boeckel et al. (2015) zjistili, že mezi lety 2010 a 2030 se celosvětová spotřeba AM agentů pro živočišný průmysl zvýšila o 67 procent, zatímco na druhé straně vzrostla spotřeba AM agentů v zemích BRICS (Brazílie, Rusko, Indie, Čína, Jižní Afrika) bude 67 procent. Dánsko bylo navíc první zemí, která v roce 1996 hlásila údaje o výrobě/prodeji povolených antimikrobiálních látek pod názvem Dánský integrovaný program pro monitorování a výzkum odolnosti výroby aditiv (DANMAP). V roce 2011 skupina European Medicines Agency Surveillance of Veterinary Consumption (ESVAC) zveřejnila první zprávu o prodeji veterinárních AM v osmi zemích (Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Nizozemsko, Norsko, Švédsko, Spojené království) od roku 2005. Poslední 2017 report poskytuje přehled AM prodejů ve všech zemích EU.

Kromě toho země Severní Ameriky a Kanada začaly v roce 2008 shromažďovat údaje o prodeji pro monitorování AM rezistence pro kanadský komplexní program (CIPARS), který uvádí AM rezistenci a užívání AM. V Asii bylo Japonsko první zemí, která spustila japonský veterinární monitorovací systém AM (JVARM), který hlásil použití agentů AM [4]. Kromě toho jsou na obrázku 1 znázorněny současné globální trendy v používání látek AM v krmivech pro hospodářská zvířata. Proto bylo pro bezpečnou a zdravou produkci hospodářských zvířat vyžadováno vytvoření systému krmení bez AM pomocí probiotik.

Nejčastěji používanými probiotiky u hospodářských zvířat jsou kmeny bakterií mléčného kvašení (LAB) a Bifidobacterium [5]. Infekce gastrointestinálního traktu (GI) u hospodářských zvířat jsou navíc považovány za velký globální problém s negativním ekonomickým dopadem na chovatele hospodářských zvířat [6]. V tomto ohledu byla v posledních 30 letech věnována značná pozornost pravděpodobnosti použití doplňků krmiva k dosažení zdravějších zvířat, dobrých životních podmínek a výnosů manipulací se střevní mikroflórou. Antibiotika jsou široce používána k prevenci a léčbě GI infekce u hospodářských zvířat; náhodné použití antibiotik u hospodářských zvířat je však zodpovědné za rozvoj antibiotické rezistence, která má dlouhodobý účinek na lidský organismus, a také za destrukci střevní mikroflóry [7–9]. Probiotika mohou být použita jako potenciální alternativní terapie k léčbě poruch gastrointestinálního traktu a ke zvýšení endogenní imunitní funkce hostitele (obrázek 1).

Ke zlepšení užitkovosti přežvýkavců a prasat (tabulky 1–3) lze použít řadu probiotik. Četné studie prokázaly, že probiotika mohou vyvinout AM účinek proti patogenům a zlepšit zdraví zvířat i produktivitu [10,11]. Již dříve naše skupina vytvořila buněčnou linii prasečího střevního epitelu (PIE) a prokázala, že buňky PIE jsou užitečným nástrojem in vitro pro selekci imunomodulačních LAB (imunobiotické LAB). Dále naše skupina prokázala, že in vitro a in vivo imunobiotická LAB je dobrou alternativou ke zlepšení odolnosti proti GI patogenům u prasečího hostitele.

Naše laboratoř navíc prokázala, že probiotikum Lactobacillus s imunoregulačními funkcemi může příznivě modulovat imunitní odpověď ve střevě řízením funkcí PIE buněk (tabulky 2 a 3) [10–15]. To je v rozporu s předchozími studiemi, které doporučují modulaci střevní mikroflóry a imunity selat prostřednictvím vhodných probiotických kmenů, což povede k lepšímu růstu. Proto je nutné zavést systém netoxického krmení a systém bezpečnosti potravin, aby byla zajištěna bezpečná a zdravá produkce chovu zvířat.

Nedávná studie naznačila, že dieta doplněná probiotiky významně zlepšila zdravotní stav, růstovou výkonnost a střevní morfologii u prasat [16]. Podobně bylo navrženo, že vícedruhová probiotická strava má vynikající potenciál pro podporu růstu a zdravotního stavu prasat prostřednictvím modulace střevní mikroflóry [17].

Tento přehled proto přináší souhrn nejnovější vědecké literatury a také její důsledky z hlediska zdraví zvířat a produktivity hlavních druhů hospodářských zvířat, jako jsou prasata, skot, kozy a ovce. Tento přehled také zkoumá mechanismus působení imunomodulace probiotickou LAB ve střevních epiteliálních buňkách (IEC) na zvířecích modelech in vitro.

2. Globální trendy antimikrobiálního použití u hospodářských zvířat

Rostoucí celosvětová poptávka po konzumaci živočišných bílkovin zvyšuje tlak na bakterie, aby si vyvinuly rezistenci vůči AM. Nedávno bylo oznámeno, že průměrná roční celosvětová spotřeba na kilogram použitých živočišných látek AM byla v rozmezí 45 mg a 172 mg u skotu a 172 mg u prasat [63]. Navíc se odhaduje, že celosvětová spotřeba AM vzroste mezi lety 2010 a 2030 o 67 procent (z 63 151 tun na 105 596 tun) (obrázek 1).

V letech 2010 až 2030 vyvíjely rychle rostoucí trendy spotřeby hospodářských zvířat tlak na posun výrobních postupů v rozvojových zemích, kde budou extenzivní systémy agropodnikání nahrazeny extenzivními zemědělskými postupy [4]. V zemích BRICS se trendy spotřeby AM zvýší o 99 procent, což je více než předpokládaný růst příjmů občanů v těchto zemích.

Například v Indii spotřeba AM látek (30 kg na čtvereční kilometr) pravděpodobně vzroste do roku 2030 na 312 procent. Kupodivu bylo použito téměř 70 procent AM látek, které FDA považuje za medicínsky důležité pro lidské zdraví. u hospodářských zvířat v USA, což v konečném důsledku ohrožuje lidské zdraví a dobré životní podmínky zvířat [64]. Proto mnoho zemí, jako je EU a Japonsko, zakázalo používání látek AM jako stimulátorů růstu. Kromě toho další země, včetně Číny a USA, plánují zakázat přidávání antibiotik do krmiva pro zvířata a výzkum se zaměří na růstové stimulátory, které neovlivňují lidské zdraví [65].

Potenciálním alternativním řešením těchto problémů je přidání přirozeně odvozených dietních aditiv, jako jsou probiotika, která mají zlepšující účinky na zdraví a produktivitu hospodářských zvířat (tabulky 1–3). Nedávný výzkum probiotických LAB u hospodářských zvířat naznačil, že LAB by mohla být použita jako alternativní strategie k antibiotickým stimulátorům růstu [11,18,32,59–62].

3. Aplikace probiotik ve studiích in vivo pro produkci prasat

Mikroorganismy nejčastěji používané jako probiotika u prasat jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Rod Lactobacillus lze považovat za jednu z nejvýznamnějších složek střeva hostitele. Navíc do dnešního dne nebyla sestavena žádná taková zpráva o bezpečnostních opatřeních spojených s používáním Lactobacillus u prasat. U dospívajících prasat prokázala suplementace probiotik příznivé účinky na příjem krmiva vedle průměrné hmotnosti zvířete.

Kromě toho přidání probiotik významně snížilo aktivitu krevního komplementu, zatímco nebyly zaznamenány žádné změny v hladinách protilátek, makrofágů a aktivit leukocytů [18,19]. Na druhou stranu, probiotická léčba může pomoci zlepšit růstovou výkonnost, kvalitu a produktivitu hospodářských zvířat [11,20,21] (tabulka 3).

Perorální suplementace probiotik novorozencům mění časné vzorce kolonizace související se sliznicí u předčasně narozených selat, a tím snižuje slizniční atrofii a dysfunkci střev, včetně průjmu, což je jedna z nejzávažnějších gastrointestinálních poruch, které ruší nedonošené novorozence selat [22,23]. Kromě toho jsou selata velmi citlivá na kolonizaci střeva patogenními mikroorganismy, které způsobují zpomalení růstu a průjmy, počínaje narozením až po odstav. Proto jsou v tomto období doporučována probiotika a mnoho studií prokázalo účinnost takových produktů [11].

Bylo navrženo, že probiotická (L. reuteri, B. subtillis a B. licheniformis) suplementace prasatům po odstavu zvyšuje výkonnost zvířat [24]. Dospělo se k závěru, že probiotická suplementace napomohla podpoře zdravého střeva zlepšením stravitelnosti živin, snížením fekálních salmonel a obsahu E. coli, zlepšením hladiny IgG v séru a pravděpodobně také odolnosti vůči lokální infekci.

Bylo také hlášeno, že suplementace stravy s 0,1 procenta (1,5 × 109 CFU/g) probiotiky (B. coagulans, B. licheniformis, B. subtilis a C. butyricum) může zlepšit růst a stravitelnost živin , krevní profily a může modulovat koncentrace Lactobacillus a E. coli a snižovat fekální emise škodlivých plynů u odstavených prasat [66].

Kantas a kol. (2015) uvedli, že B. toyonensis zlepšil zdraví i výkonnost růstu a mohl chránit před střevními patogeny u selat po odstavu [25]. Probiotika pro více kmenů v koncentraci 0,1 procenta mohou být použita jako alternativa ke strategii podporující růst [26]. Probiotický LAB prokázal vynikající schopnost snižovat střevní kolonizaci patogenními mikroby, stejně jako vzrušující lokální imunitní odpověď a posilující střevní architekturu [27,67] u selat. Na druhé straně původ probiotických kmenů, dávky probiotik v různých chovech zvyšují, věk selat a krmný systém mohou představovat kontrastní výsledky se stejnými probiotickými kmeny [68].

Výsledky Masumizu et al. (2019) naznačují, že L. salivarius FFIG131 a L. salivarius FFIG71 by mohly být v budoucnu použity jako imunobiotickí kandidáti pro vývoj nového imunologického krmiva, což zase zvýší odměnu za osvícení imunitního zdravotního stavu u hostitele prasat [29]. Krmení B. subtilis PB6 u prasat po odstavu zvýšilo účinnost krmiva a posílilo imunitu spolu se snížením fekálního amoniaku a průjmů [30].

Studie in vivo od Islama et al. (2021) odhalili, že imunobiotické krmení vedlo k významným pozitivním zdravotním přínosům při použití nakládané šťávy fermentované pomocí L. plantarum N14 u prasat, čímž se zvýšil příjem krmiva, účinnost a kvalita jatečně upraveného těla [31].

Kromě toho další studie Sudy et al. (2021) navrhli, že imunobiotikum L. delbrueckii subsp. Krmivo Delbrueckii TUA4408L okara výrazně zlepšilo růstovou výkonnost a kvalitu masa u selat [32]. Tian a kol. (2021) zkoumali vliv stravy doplněné L. reuteri 1 (LR1) nebo antibiotiky (olaquindox a aureomycin) na longissimus thoracic (LT) a došli k závěru, že probiotikum může zlepšit zdravotní stav a kvalitu jatečně upravených těl léčených prasat ve srovnání s kontrolní skupina [33]. Suplementace stravy probiotiky B. subtilis PB6 zlepšila růstovou výkonnost a imunitu spolu se snížením emisí amoniaku a výskytu průjmů [30].

Kromě toho dieta doplněná L. plantarum významně zvýšila růstovou výkonnost, zvýšila fekální obsah Lactobacillus a snížila počet E. coli u prasat po odstavu [34,69].

4. Aplikace probiotik ve studiích in vivo pro produkci přežvýkavců

Probiotika pro dospělé přežvýkavce byla primárně vybrána pro cílení na bachorový kompartment, který by byl primárním místem trávení krmiva [70]. Široká škála přísně anaerobních bakterií, nálevkovitých prvoků, anaerobních hub a archeí tvoří mikrobiální ekosystém v bachoru, který je zodpovědný za rozklad a fermentaci 70–75 procent složek potravy [71,72]. Přípravky s živými kvasinkami (Saccharomyces) jsou zdaleka nejběžněji uváděnými produkty pro přežvýkavce [73,74]. Bylo prokázáno, že živé kvasinky zvyšují výkonnost u mléčných přežvýkavců zlepšením jejich imunity [75].

Bylo také prokázáno, že každodenní suplementace živými kvasinkami zvyšuje metriky růstu (jako je průměrný denní přírůstek hmotnosti, konečná hmotnost a příjem potravy) u masného skotu [39,76]. Většina těchto účinků byla spojena se zvýšením celkové kultivovatelné koncentrace mikrobiální populace v bachoru, což vede ke zvýšené aktivitě růstu celulolytických mikroorganismů a zvýšené stravitelnosti vlákniny. Četné předchozí studie naznačovaly, že probiotika u přežvýkavců zvýšila jejich výkonnost [77,78], i když některé studie [79] nalezly jen malé nebo žádné změny.

Nedávná studie navíc naznačila, že symbiotická suplementace prebiotika pocházejícího z kvasinek a B. subtilis významně zlepšila zdravotní stav a celkovou produktivitu během období příjmu výkrmny [80]. Navíc bylo prokázáno, že suplementace probiotických kvasnicových produktů zlepšila zánětlivou reakci dobytka na tyto diety. Závěrem lze říci, že celkový přínos produktů na bázi Saccharomyces na užitkovost zvířat může souviset se zlepšením zdraví skotu a zvýšenou stravitelností živin [81].

Probiotika byla telatům podávána během prvního měsíce života a zlepšila jejich střevní mikroflóru a růstovou výkonnost, stejně jako některé biometrické parametry [41]. Proto se doporučuje vysoké množství kombinovaných probiotik pro pokrok ve vývoji bachoru a zdravotním stavu holštýnských telat [82]. Bylo hlášeno, že probiotika obsahující spory a nukleotidy Bacillus neměla žádný synergický dopad na vývoj telat, jejich pohodu nebo fekální bakterie; suplementace nukleotidů však snižuje hladiny Lactobacillus feces [83].

Zdá se, že jehňata, která dostávala probiotika ve výživě po odstavu, vykazovala lepší výkonnost, pokud jde o poměr konverze krmiva, růstovou výkonnost a stravitelnost živin [44]. Probiotika podávaná orálně dojnicím vykazovala systémový účinek na genovou expresi, včetně genů zapojených do imunity a homeostázy [45]. Zhang a kol. (2016) si dali za cíl vyvinout dietu obohacenou o L. plantarum a B. subtilis pro holštýnská telata a vyvinutá dieta s L. plantarum zlepšila růstovou výkonnost a stravitelnost živin a uvolnila u telat stres z odstavu [43].

V případě bizoních telat suplementace L. acidophilus zvýšila přírůstek tělesné hmotnosti a účinnost krmiva [46,84]. Studie naznačuje, že fermentované mléko obsahující LAB může být prospěšné pro mladá telata, protože má pozitivní dopad na zdraví a růst [46,84]. Suplementace Ruminococcus flavefaciens v krmivu zvýšila produkční výkonnost ovcí [48]. Také to uvedl Izadi et al. (2020), že probiotické B. koagulanty lze použít jako zlepšující faktor ke zvýšení kvality mléka a mléčných potravin [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com