Зевакова В.К., руководитель технического отдела по птицеводству, «Каргилл»
Птицеводство вносит существенный вклад в обеспечение человечества протеином и является одной из самых перспективных отраслей в связи с относительно быстрым возвратом инвестиций и высокой скоростью роста современных кроссов птицы. Статус здоровья птицы обычно оценивается по результатам продуктивности, анализам сывороток крови, общему благополучию поголовья, морфологии и гистологии кишечника, однако в научной литературе последних лет все чаще появляются упоминания о влиянии микробиома кишечника на здоровье и продуктивность.
Микробиом желудочно-кишечного тракта птицы представляет собой многообразную популяцию микроорганизмов, меняющуюся в зависимости от отдела пищеварительной системы, а также ряда внешних факторов. Изучение микробиома желудочно-кишечного тракта птицы можно рассматривать как увлекательный и мощный инструмент для управления не только здоровьем кишечника, но и всего организма в целом. Ряд исследователей справедливо называет микробиом одним из органов чувств, поскольку он играет важную роль в передаче сигналов окружающей среды и распределении их в организме. Предполагается, что одна из основных функций микробиома - это «обучение» иммунной системы поддерживать взаимодействие между иммунной системой хозяина и самим микробиомом (Dietert and Silbergeld, 2015). Результатом этого сложного взаимодействия является путь, который микробиом кишечника использует для регуляции функциональности органов и систем, таких как мозг и иммунная система. Микробиом желудочно-кишечного тракта птицы регулирует часть физиологических функций таких как переваривание и всасывание питательных веществ, энергетический обмен, развитие иммунной системы и противодействие инфекциям (Marchesi et al, 2015).
Микробиота может оказывать как положительное, так и отрицательное действие на процесс пищеварения хозяина в зависимости от вида бактерий.
К отрицательному воздействию можно отнести чрезмерную стимуляцию иммунной системы хозяина, конкурирование за питательные вещества, ферментативное расщепление слизи в кишечнике, выработку вредных метаболитов (Gaskins, 2002).
Положительное влияние также многообразно - исключение патогенных таксонов (Nurmi et al., 1992) способствует благоприятному развитию слоя кишечной слизи и эпителия кишечника, расщеплению полисахаридов (Beckmann et al., 2006; Qu et al., 2008) и синтезу среднецепочечных жирных кислот, используемых организмом хозяина в качестве энергии (van der Wielen et al., 2000; Dunkley et al., 2007). Среднецепочечные жирные кислоты (SCFA) являются важными питательными веществами для хозяина, стимулируют увеличение поглощающей поверхности и снижают pH толстой кишки, что может ингибировать катаболизм желчи и последующее превращение во вторичные желчные кислоты (Christl et al., 1997).
Состав микробиоты очень разнообразен и изменчив, при этом можно выделить доминантных представителей в каждом отделе желудочно-кишечного тракта (Oakley et al, 2014). Так для зоба, в котором происходит начальная ферментация, основными представителями микрофлоры являются Lactobacillus spp в большом количестве. В мышечном и железистом желудке, где происходит механическое измельчение и рН значительно ниже, тоже встречаются лактобактерии в меньшем количестве. Тонкий кишечник населяют Lactobacillus, Enterococcus и разнообразно представленные Clostridiaceae. Пищеварение в тонком кишечнике химическое, именно здесь протекают процессы всасывания большинства питательных веществ, и в целом бактериальное разнообразие здесь насчитывает более 1000 видов. Наиболее густо заселены слепые отростки – более 10 000 видов бактерий, наиболее доминантные представители – Firmicutes, Bacteroides и Proteobacteria. В связи с особенностями физиологии здесь комфортная среда для развития разных анаэробов и патогенных бактерий. Именно слепые отростки представляют наибольший интерес для точного понимания количества и видов сальмонеллы на предприятии (Минков В. А., 2020).
Существуют определенные закономерности в том, как меняется состав микробиоты в зависимости от возраста, пола и состава корма.
На рис.1 показаны изменения состава микробиома по возрастам, при этом микробиом в 7, 28, 35 и 42 дня является более стабильным и однородным по составу чем микробиом в 14 и 21 день. С этим, возможно, и связана неоднородность реакции птицы на те или иные добавки в середине откорма. Также доказано, что стада птицы с худшими показателями продуктивности, как правило, имеют характерные сдвиги в микробиоме, то есть некоторые бактерии могут использоваться в качестве биомаркеров для различных состояний и заболеваний птицы. Так, например, для рецептур с избытком высокоферментируемого, а также избыточного протеина характерен рост E. coli, Salmonella, Campylobacter; а Clostridium bartletti может использоваться в качестве биомаркера.
Начиная с 2009 года специалисты «Каргилл» совместно с несколькими крупными научно-исследовательскими институтами начали исследования микробиома кишечника и установили взаимосвязь между конкретными ингредиентами или показателями питательности и превалированием тех или иных видов бактерий. На данный момент проведено более 11 000 тестов микробиома и создана собственная база данных, а также собственное программное обеспечение для расшифровки результатов ДНК-анализа микробиоты (GalleonTM). Идея управления микробиомом кишечника видится очень понятной и логически прослеживаемой – любой живой организм нуждается в корме, соответственно, для того, чтобы снизить популяцию вредных и увеличить количество полезных бактерий, необходимо ограничить субстрат (корм) у одних и дать необходимый субстрат другим бактериям. Для этого на практике необходимо отобрать клоакальные пробы у поголовья, в идеале, у площадок с хорошими и плохими результатами, выделить ДНК микробиоты и, основываясь на полученных результатах, скорректировать рецептуры, поскольку решения по улучшению продуктивности иногда проще, чем ожидается.
Один из полевых экспериментов, проведенных в последнее время, был направлен на улучшение качества лап и снижение пододерматитов. Для этого были отобраны клоакальные швобы у бройлеров в 21 день с площадок с хорошими и плохими показателями и проанализирован профиль микрофлоры (рис. 2).
Рис. 2. Сравнительный анализ микробиоты у площадок с хорошими (синий) и плохими (красный) показателями.
Анализ показал, что у площадки с плохими показателями по пододерматитам доминировали Lactobacillaceae, а также было обнаружено большее количество Campylobacteraceae. Это указывает на риск качества и безопасности продукции, а также высокие риски по возникновению пододерматитов.
У благополучной площадки уровень этих бактерий был не высоким, однако доминировали Bifidobacteriaceae, отвечающие за выработку бутирата и других полезных веществ в кишечнике. На основании полученных данных была разработана компенсирующая рецептура, которая направлена на сокращение количества ферментируемых углеводов, являющихся субстратом для Lactobacillaceae, а также проведены корректирующие действия на площадке для снижения контаминации Campylobacteraceae, поскольку их наличие скорее всего было вызвано кросс-контаминацией в ходе выращивания.
Таким образом, изучение микробиоты кишечника может быть мощным инструментом в руках специалистов по кормлению и ветеринарии, поскольку дает возможность взглянуть на этот сложный, комплексный процесс изнутри и управлять продуктивностью опосредовано через работу с микрофлорой кишечника. Анализ микробиома кишечника помогает ответить на вечные вопросы в кормлении птицы – почему при одинаковых технологических подходах на площадке мы видим разные результаты на птице, какую стратегию выбрать для снижения пододерматитов и/или снижения или ухода от антибиотиков в кормах.
За подробностями о работе с микробиомом птицы обратитесь к Вашему менеджеру «Каргилл» или свяжтесь с нами по телефону +7 (495) 213-34-12 или электронной почте provimi_moscow@cargill.com www.cargill.com | www.provimi.ru
Птицеводство вносит существенный вклад в обеспечение человечества протеином и является одной из самых перспективных отраслей в связи с относительно быстрым возвратом инвестиций и высокой скоростью роста современных кроссов птицы. Статус здоровья птицы обычно оценивается по результатам продуктивности, анализам сывороток крови, общему благополучию поголовья, морфологии и гистологии кишечника, однако в научной литературе последних лет все чаще появляются упоминания о влиянии микробиома кишечника на здоровье и продуктивность.
Микробиом желудочно-кишечного тракта птицы представляет собой многообразную популяцию микроорганизмов, меняющуюся в зависимости от отдела пищеварительной системы, а также ряда внешних факторов. Изучение микробиома желудочно-кишечного тракта птицы можно рассматривать как увлекательный и мощный инструмент для управления не только здоровьем кишечника, но и всего организма в целом. Ряд исследователей справедливо называет микробиом одним из органов чувств, поскольку он играет важную роль в передаче сигналов окружающей среды и распределении их в организме. Предполагается, что одна из основных функций микробиома - это «обучение» иммунной системы поддерживать взаимодействие между иммунной системой хозяина и самим микробиомом (Dietert and Silbergeld, 2015). Результатом этого сложного взаимодействия является путь, который микробиом кишечника использует для регуляции функциональности органов и систем, таких как мозг и иммунная система. Микробиом желудочно-кишечного тракта птицы регулирует часть физиологических функций таких как переваривание и всасывание питательных веществ, энергетический обмен, развитие иммунной системы и противодействие инфекциям (Marchesi et al, 2015).
Микробиота может оказывать как положительное, так и отрицательное действие на процесс пищеварения хозяина в зависимости от вида бактерий.
К отрицательному воздействию можно отнести чрезмерную стимуляцию иммунной системы хозяина, конкурирование за питательные вещества, ферментативное расщепление слизи в кишечнике, выработку вредных метаболитов (Gaskins, 2002).
Положительное влияние также многообразно - исключение патогенных таксонов (Nurmi et al., 1992) способствует благоприятному развитию слоя кишечной слизи и эпителия кишечника, расщеплению полисахаридов (Beckmann et al., 2006; Qu et al., 2008) и синтезу среднецепочечных жирных кислот, используемых организмом хозяина в качестве энергии (van der Wielen et al., 2000; Dunkley et al., 2007). Среднецепочечные жирные кислоты (SCFA) являются важными питательными веществами для хозяина, стимулируют увеличение поглощающей поверхности и снижают pH толстой кишки, что может ингибировать катаболизм желчи и последующее превращение во вторичные желчные кислоты (Christl et al., 1997).
Состав микробиоты очень разнообразен и изменчив, при этом можно выделить доминантных представителей в каждом отделе желудочно-кишечного тракта (Oakley et al, 2014). Так для зоба, в котором происходит начальная ферментация, основными представителями микрофлоры являются Lactobacillus spp в большом количестве. В мышечном и железистом желудке, где происходит механическое измельчение и рН значительно ниже, тоже встречаются лактобактерии в меньшем количестве. Тонкий кишечник населяют Lactobacillus, Enterococcus и разнообразно представленные Clostridiaceae. Пищеварение в тонком кишечнике химическое, именно здесь протекают процессы всасывания большинства питательных веществ, и в целом бактериальное разнообразие здесь насчитывает более 1000 видов. Наиболее густо заселены слепые отростки – более 10 000 видов бактерий, наиболее доминантные представители – Firmicutes, Bacteroides и Proteobacteria. В связи с особенностями физиологии здесь комфортная среда для развития разных анаэробов и патогенных бактерий. Именно слепые отростки представляют наибольший интерес для точного понимания количества и видов сальмонеллы на предприятии (Минков В. А., 2020).
Существуют определенные закономерности в том, как меняется состав микробиоты в зависимости от возраста, пола и состава корма.
На рис.1 показаны изменения состава микробиома по возрастам, при этом микробиом в 7, 28, 35 и 42 дня является более стабильным и однородным по составу чем микробиом в 14 и 21 день. С этим, возможно, и связана неоднородность реакции птицы на те или иные добавки в середине откорма. Также доказано, что стада птицы с худшими показателями продуктивности, как правило, имеют характерные сдвиги в микробиоме, то есть некоторые бактерии могут использоваться в качестве биомаркеров для различных состояний и заболеваний птицы. Так, например, для рецептур с избытком высокоферментируемого, а также избыточного протеина характерен рост E. coli, Salmonella, Campylobacter; а Clostridium bartletti может использоваться в качестве биомаркера.
Начиная с 2009 года специалисты «Каргилл» совместно с несколькими крупными научно-исследовательскими институтами начали исследования микробиома кишечника и установили взаимосвязь между конкретными ингредиентами или показателями питательности и превалированием тех или иных видов бактерий. На данный момент проведено более 11 000 тестов микробиома и создана собственная база данных, а также собственное программное обеспечение для расшифровки результатов ДНК-анализа микробиоты (GalleonTM). Идея управления микробиомом кишечника видится очень понятной и логически прослеживаемой – любой живой организм нуждается в корме, соответственно, для того, чтобы снизить популяцию вредных и увеличить количество полезных бактерий, необходимо ограничить субстрат (корм) у одних и дать необходимый субстрат другим бактериям. Для этого на практике необходимо отобрать клоакальные пробы у поголовья, в идеале, у площадок с хорошими и плохими результатами, выделить ДНК микробиоты и, основываясь на полученных результатах, скорректировать рецептуры, поскольку решения по улучшению продуктивности иногда проще, чем ожидается.
Один из полевых экспериментов, проведенных в последнее время, был направлен на улучшение качества лап и снижение пододерматитов. Для этого были отобраны клоакальные швобы у бройлеров в 21 день с площадок с хорошими и плохими показателями и проанализирован профиль микрофлоры (рис. 2).
Рис. 2. Сравнительный анализ микробиоты у площадок с хорошими (синий) и плохими (красный) показателями.
Анализ показал, что у площадки с плохими показателями по пододерматитам доминировали Lactobacillaceae, а также было обнаружено большее количество Campylobacteraceae. Это указывает на риск качества и безопасности продукции, а также высокие риски по возникновению пододерматитов.
У благополучной площадки уровень этих бактерий был не высоким, однако доминировали Bifidobacteriaceae, отвечающие за выработку бутирата и других полезных веществ в кишечнике. На основании полученных данных была разработана компенсирующая рецептура, которая направлена на сокращение количества ферментируемых углеводов, являющихся субстратом для Lactobacillaceae, а также проведены корректирующие действия на площадке для снижения контаминации Campylobacteraceae, поскольку их наличие скорее всего было вызвано кросс-контаминацией в ходе выращивания.
Таким образом, изучение микробиоты кишечника может быть мощным инструментом в руках специалистов по кормлению и ветеринарии, поскольку дает возможность взглянуть на этот сложный, комплексный процесс изнутри и управлять продуктивностью опосредовано через работу с микрофлорой кишечника. Анализ микробиома кишечника помогает ответить на вечные вопросы в кормлении птицы – почему при одинаковых технологических подходах на площадке мы видим разные результаты на птице, какую стратегию выбрать для снижения пододерматитов и/или снижения или ухода от антибиотиков в кормах.
За подробностями о работе с микробиомом птицы обратитесь к Вашему менеджеру «Каргилл» или свяжтесь с нами по телефону +7 (495) 213-34-12 или электронной почте provimi_moscow@cargill.com www.cargill.com | www.provimi.ru
