Влияние на микробиоту слепой кишки и системную физиологию бройлеров с помощью диеты без антибиотиков

Интенсификация птицеводства в ответ на растущий спрос населения планеты в безопасных и доступных продуктах питания привела к широкому использованию противомикробных препаратов. Традиционно антибиотики применялись не только для лечения и профилактики бактериальных инфекций, но и в субтерапевтических дозах для стимуляции роста и повышения эффективности конверсии корма. Однако такая практика привела к возникновению и распространению антибиотикорезистентности среди микроорганизмов, что стало одной из самых серьезных угроз для глобального здравоохранения..

Осознание этой проблемы привело к ужесточению законодательства и постепенному отказу от использования кормовых антибиотиков во многих странах Европы, Америки и Азии. За последние два десятилетия отказ от профилактического применения антибиотиков в ряде регионов негативно сказался на производственных показателях бройлеров, что стимулировало научное сообщество к активному поиску эффективных и безопасных альтернатив. В центре внимания исследователей оказались натуральные кормовые добавки, способные не только поддерживать здоровье и продуктивность птицы, но и отвечать запросам потребителей на «чистую» и экологически ответственную продукцию. Механизм действия таких добавок часто связан с модуляцией микробиома кишечника, стимуляцией роста полезных бактерий, что, в свою очередь, улучшает пищеварение, усвоение питательных веществ и укрепляет иммунитет.

Среди множества изучаемых натуральных соединений особое внимание привлекают органические кислоты (ОК) и микроводоросли, в частности спирулина. Органические кислоты, включая короткоцепочечные жирные кислоты, давно известны своим положительным влиянием на физико-химические свойства химуса. Снижая pH в желудочно-кишечном тракте, они создают неблагоприятные условия для патогенных бактерий и одновременно способствуют активности собственных пищеварительных ферментов птицы, улучшая усвоение питательных веществ, потребление корма и общую устойчивость организма к заболеваниям. Молочная кислота (LAC), являясь продуктом метаболизма лактобактерий, играет ключевую роль в поддержании здорового кишечного гомеостаза и создании условий для пребиотического эффекта.

Спирулина (Spirulina platensis) (SPR), известная своим уникальным нутриентным составом, богата высококачественным белком, витаминами, минералами, незаменимыми жирными кислотами и мощными антиоксидантами, такими как фикоцианин и бета-каротин. Благодаря своим антибактериальным, антиоксидантным, противовоспалительным и иммуномодулирующим свойствам, спирулина рассматривается как перспективный кандидат для замены антибиотиков в кормлении птицы. Исследования показывают, что она способна укреплять иммунную систему, увеличивая длину кишечных ворсинок и численность бокаловидных клеток, что улучшает барьерную функцию кишечника.

Учитывая синергичный потенциал этих двух добавок, их комбинация или раздельное использование могут обеспечить комплексный подход к решению проблемы отказа от антибиотиков. Молочная кислота работает преимущественно на уровне кишечника, оптимизируя его микробный пейзаж, в то время как спирулина оказывает системное антиоксидантное и иммуностимулирующее действие. Целью данного исследования была комплексная оценка влияния различных дозировок молочной кислоты и спирулины в сравнении с традиционным антибиотиком на продуктивные показатели, убойные качества, биохимический профиль крови, антиоксидантный статус и состав микробиоты слепой кишки цыплят-бройлеров, чтобы определить их потенциал как эффективной и безопасной альтернативы в программах кормления без антибиотиков.

2. Материалы и методы

2.1. Дизайн эксперимента и условия содержания

Исследование проводилось на птицеводческой исследовательской ферме сельскохозяйственного факультета Университета Загазиг, Египет, с соблюдением этических норм и стандартов ухода за животными, утвержденных Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC).

Для эксперимента было отобрано 360 однодневных цыплят-бройлеров кросса Росс 308 с одинаковой начальной живой массой. Птицы были случайным образом распределены на 6 экспериментальных групп с 6 повторностями в каждой (по 10 цыплят в повторности). Эксперимент продолжался 32 дня. Схема кормления включала два возрастных периода: стартовый (1–21 день) и финишный (22–32 дня). Рационы были разработаны на основе кукурузно-соевой смеси и соответствовали рекомендациям Национального исследовательского совета (NRC, 1994) по содержанию питательных веществ и обменной энергии для каждого периода выращивания.

Схема экспериментальных групп:

1. Отрицательный контроль (NC): базовый рацион без добавок.

2. Положительный контроль (PC): базовый рацион с добавлением 0,5 г антибиотика (полимиксин E) на 1 кг корма.

3. LAC 2: базовый рацион с добавлением 2 г молочной кислоты на 1 кг корма.

4. LAC 4: базовый рацион с добавлением 4 г молочной кислоты на 1 кг корма.

5. SPR 1: базовый рацион с добавлением 1 г порошка спирулины на 1 кг корма.

6. SPR 2: базовый рацион с добавлением 2 г порошка спирулины на 1 кг корма.

Все птицы содержались в стандартных клетках в идентичных условиях окружающей среды, имели неограниченный доступ к корму и воде. Режим освещения составлял 23 часа света и 1 час темноты. Температурный режим в первую неделю поддерживался на уровне 34–35°C с последующим еженедельным снижением на 2–3°C до окончания эксперимента.

2.2. Сбор данных и измеряемые показатели

Продуктивные показатели: Еженедельно проводилось индивидуальное взвешивание птиц для определения живой массы тела (ЖМТ) и расчета среднесуточного прироста массы тела (ССП). Учитывалось потребление корма (ПК) по группам, на основе чего рассчитывался коэффициент конверсии корма (ККК) как отношение потребленного корма к приросту живой массы.

Убойные показатели: По окончании эксперимента (в возрасте 32 дней) из каждой группы было случайным образом отобрано по 6 птиц для оценки убойных характеристик. После взвешивания и убоя в соответствии с принятыми нормами определяли массу потрошеной тушки, массу грудных мышц, массу мышц ног, а также массу внутренних органов (печени, сердца, мышечного желудка, селезенки). Индекс продуктивности (ИП) рассчитывался по формуле: ИП = (конечная живая масса (кг) / ККК) × 100.

Биохимический анализ крови: Образцы крови у 6 птиц из каждой группы отбирали из крыльевой вены непосредственно перед убоем. Сыворотку получали путем центрифугирования (3000 об/мин, 15 минут) и использовали для анализа. Определяли содержание общего белка, альбумина, креатинина и мочевины, а также активность печеночных ферментов — аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) по стандартизированным методикам. Уровень глобулина рассчитывали как разницу между общим белком и альбумином.

Для оценки антиоксидантного статуса определяли активность ключевых ферментов: глутатионпероксидазы (ГПО), глутатион-S-трансферазы (ГСТ) и уровень восстановленного глутатиона (GSH). Маркером окислительного стресса служил уровень малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови. Все антиоксидантные показатели оценивали с использованием методов, описанных в литературе.

Микробиологический анализ содержимого слепой кишки: После убоя у шести птиц из каждой группы отбирали содержимое слепой кишки. Десять граммов образца гомогенизировали в стерильном пептонном растворе и готовили серийные десятикратные разведения. Полученные разведения высевали на селективные питательные среды для определения количества различных групп микроорганизмов: общее бактериальное число (ОБЧ), лактобактерии, колиформные бактерии, Escherichia coli и Salmonella spp. Результаты выражали в логарифмических единицах колониеобразующих единиц на грамм содержимого (log КОЕ/г).

2.3. Статистический анализ

Полученные данные были подвергнуты статистическому анализу с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) в рамках процедуры General Linear Model (GLM) программного обеспечения SAS. Схема эксперимента была полностью рандомизированной. Для выявления линейных (L) и квадратичных (Q) эффектов возрастающих доз LAC и SPR применялись ортогональные полиномиальные контрасты. Достоверность различий между средними значениями групп оценивалась с помощью многорангового теста Дункана при уровне значимости P < 0.05.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Влияние на продуктивные показатели

Анализ продуктивных показателей не выявил статистически значимых различий (P > 0.05) по живой массе и среднесуточным приростам между группами в течение всего эксперимента, за исключением периода финиша (22–32 дня). В этот период наблюдалось значительное (P ≤ 0.05) увеличение среднесуточного прироста в группе положительного контроля (антибиотик) по сравнению с некоторыми другими группами. Группа с антибиотиком показала наивысший прирост (97 г/день), за ней следовала группа SPR 1 (92.87 г/день). Это согласуется с известным эффектом антибиотиков как стимуляторов роста, однако их применение становится все более ограниченным из-за риска резистентности.

Важно отметить, что хотя статистически значимых различий по конечной живой массе не обнаружено, численно более высокие показатели были отмечены в группах, получавших антибиотик и SPR 1. Это частично согласуется с данными других исследователей, которые сообщали о дозозависимом улучшении приростов при включении спирулины в рацион бройлеров в количестве от 0.2% до 1%. Положительное влияние спирулины на рост может быть связано с улучшением потребления корма и переваримости питательных веществ. Отсутствие выраженного эффекта от молочной кислоты на приросты в данном исследовании может объясняться различиями в дозировках или условиях проведения эксперимента по сравнению с работами других авторов.

Анализ потребления корма (ПК) и коэффициента конверсии корма (ККК) также показал ограниченное влияние добавок. На стартовой фазе (1–21 день) потребление корма было неравномерным: группа SPR 1 потребляла корма достоверно больше, чем контроль (NC). В финишный период (22–32 дня) наилучший ККК (т.е. наименьшее количество корма на единицу прироста) был зафиксирован в группе с антибиотиком (1.53), что достоверно лучше, чем в контроле и других группах. Это подчеркивает высокую эффективность антибиотиков с точки зрения использования питательных веществ. Однако в группах с натуральными добавками ККК не отличался от контроля, что говорит об их способности поддерживать эффективность корма на приемлемом уровне без использования антибиотиков. Ранее сообщалось, что спирулина может улучшать ККК, однако этот эффект сильно зависит от дозировки и протокола эксперимента. Индекс продуктивности, интегральный показатель, также не различался статистически между группами, что подтверждает принципиальную возможность замены антибиотиков изученными добавками без потери общей эффективности производства.

3.2. Убойные показатели

Изучение убойных характеристик не выявило статистически значимых различий между всеми экспериментальными группами. Предубойная масса, масса потрошеной тушки, выход грудных мышц и мышц ног, а также масса внутренних органов (печени, сердца, мышечного желудка, селезенки) оставались на сопоставимом уровне независимо от типа и дозировки добавки. Эти результаты согласуются с выводами Nguyen и Kim (2020), которые не обнаружили влияния органических кислот на убойный выход бройлеров. Аналогично, некоторые исследования со спирулиной отмечали улучшение роста, но не находили изменений в относительном весе грудных мышц или выходе потрошеной тушки при включении спирулины в дозировках до 3 г/кг. Отсутствие различий по массе внутренних органов, в частности селезенки, может косвенно свидетельствовать об отсутствии выраженного иммунного стресса или патологических процессов в группах, получавших альтернативные добавки. Таким образом, замена антибиотика на LAC и SPR не оказывает негативного влияния на формирование товарной тушки бройлера.

3.3. Биохимические показатели крови: функции печени и почек

В отличие от продуктивных показателей, биохимический профиль крови претерпел значительные изменения под влиянием изучаемых добавок. Было выявлено достоверное (P < 0.001) влияние LAC и SPR на маркеры функции печени и почек. Наблюдалось значительное снижение уровней общего белка и альбумина во всех группах, получавших добавки LAC и SPR, по сравнению с контрольными группами. Наиболее низкие значения были зафиксированы при более высоких дозировках (LAC 4 и SPR 2). Уровень глобулина также снижался, хотя в группе LAC 4 наблюдалось его относительное повышение по сравнению с LAC 2. Эти изменения могут указывать на модуляцию белкового обмена. Альбумин и глобулин синтезируются в печени, и их снижение может быть следствием изменения синтетической функции или перераспределения белковых фракций в связи с иммунологическими процессами. Влияние молочной кислоты и спирулины на микробиоту и всасывание аминокислот может опосредованно влиять на синтез белка в организме.

Крайне важным и позитивным результатом стало резкое и достоверное (P < 0.001) снижение активности печеночных ферментов АЛТ и АСТ во всех группах, получавших LAC и SPR, по сравнению с контролем NC и PC. Причем эффект носил дозозависимый характер: самые низкие уровни ферментов наблюдались в группах LAC 4 и SPR 2. АЛТ и АСТ являются маркерами цитолиза гепатоцитов (повреждения клеток печени). Снижение их активности свидетельствует об уменьшении нагрузки на печень и защите ее клеток от повреждения. Этот эффект, вероятно, обусловлен антиоксидантными и противовоспалительными свойствами спирулины и способностью органических кислот снижать интоксикационную нагрузку на печень за счет улучшения кишечного барьера.

Подобный защитный эффект наблюдался и в отношении почек. Уровни мочевины и креатинина, ключевых показателей выделительной функции почек, были значительно ниже во всех опытных группах по сравнению с контролем, особенно в группах LAC 4 и SPR 2. Снижение этих показателей может указывать на улучшение клубочковой фильтрации и общего функционального состояния почек благодаря антиоксидантному действию спирулины и снижению системного воспаления. Дозозависимый характер снижения этих маркеров подтверждает прямое положительное влияние изучаемых добавок на гепаторенальную систему бройлеров.

3.4. Антиоксидантный статус

Одним из наиболее впечатляющих результатов исследования стало влияние добавок на систему антиоксидантной защиты. Спирулина в дозировках 1 и 2 г/кг корма (особенно SPR 1) значительно повышала активность ключевых антиоксидантных ферментов — глутатионпероксидазы (GPx) и глутатион-S-трансферазы (GST), а также уровень восстановленного глутатиона (GSH) по сравнению с контролем и группой, получавшей антибиотик. Одновременно с этим, в группах, получавших спирулину, наблюдалось наиболее выраженное снижение уровня малонового диальдегида (МДА) — маркера перекисного окисления липидов, свидетельствующего о повреждении клеточных мембран свободными радикалами.

Это подтверждает мощные антиоксидантные свойства спирулины, обусловленные высоким содержанием фикоцианина, β-каротина, токоферолов и других биоактивных соединений. Эти вещества способны напрямую нейтрализовать активные формы кислорода и стимулировать экспрессию собственных антиоксидантных ферментов организма. Фикоцианин, в частности, известен своей способностью повышать активность GPx и снижать воспаление, которое часто является триггером окислительного стресса. Повышение уровня GSH, главного внутриклеточного антиоксиданта, также может быть результатом стимуляции его синтеза компонентами спирулины. Молочная кислота также проявила антиоксидантный потенциал, особенно в дозировке 2 г/кг, где была отмечена высокая активность GST. Этот эффект, вероятно, является вторичным и связан с улучшением здоровья кишечника. Снижая количество патогенных бактерий и их эндотоксинов, LAC уменьшает системное воспаление и окислительный стресс, что позволяет организму более эффективно использовать собственную антиоксидантную систему.

3.5. Микробиота слепой кишки

Анализ содержимого слепой кишки выявил четкое влияние добавок на микробный пейзаж кишечника. Наибольшее общее бактериальное число (ОБЧ) наблюдалось в отрицательном контроле, что не всегда является положительным признаком, так как включает и патогенную флору. Наибольшее количество лактобактерий, играющих ключевую роль в поддержании здоровья кишечника, было обнаружено в группах, получавших молочную кислоту (LAC 2 и LAC 4). Это прямое следствие ее пребиотического действия: молочная кислота снижает pH в кишечнике, создавая оптимальные условия для роста ацидофильных микроорганизмов, таких как лактобациллы, и подавляя рост конкурентной патогенной флоры.

Действительно, в группах, получавших LAC, было зафиксировано наименьшее количество патогенных и условно-патогенных бактерий: кишечной палочки (E. coli), клостридий и общих колиформных бактерий. Напротив, в группе отрицательного контроля (NC) численность этих микроорганизмов была максимальной. Интересно, что наибольшее количество сальмонелл было обнаружено в группе SPR 1. Хотя спирулина обладает антибактериальными свойствами, ее действие на разные виды микроорганизмов может различаться, и дозировка 1 г/кг могла оказаться недостаточной для подавления сальмонеллы в данных условиях, что требует дальнейшего изучения.

Тем не менее, общая картина ясно показывает, что молочная кислота в дозировке 2 г/кг является эффективным модулятором микробиоты, способствующим развитию полезных лактобактерий и сдерживанию роста патогенов. Эти результаты полностью согласуются с многочисленными исследованиями, демонстрирующими способность органических кислот, включая молочную, улучшать здоровье кишечника за счет снижения pH и прямого антимикробного действия на грамотрицательные бактерии. Поддержание здорового баланса микробиоты является фундаментом для эффективного пищеварения и крепкого иммунитета, что снижает потребность в применении антибиотиков.

4. Заключение и практические рекомендации

Результаты данного комплексного исследования убедительно демонстрируют, что замена кормовых антибиотиков натуральными добавками — молочной кислотой и спирулиной — является не только возможной, но и физиологически выгодной стратегией в бройлерном производстве. Несмотря на отсутствие значительного превосходства в основных продуктивных показателях (живая масса, конверсия корма) над группой с антибиотиком, обе добавки обеспечили ряд критически важных преимуществ для здоровья птицы, которые в долгосрочной перспективе способствуют повышению устойчивости стада и безопасности продукции.

Основные выводы:

1. Специфичность действия: Молочная кислота (оптимальная дозировка 2 г/кг корма) выступает в роли эффективного модулятора кишечного микробиома. Ее основное действие направлено на локальное улучшение здоровья желудочно-кишечного тракта: увеличение популяции лактобактерий, подавление патогенов (кишечной палочки, клостридий) и снижение риска бактериальных энтеритов.

2. Системная защита: Спирулина (оптимальная дозировка 1 г/кг корма) проявляет себя как мощный системный антиоксидант и гепатопротектор. Ее действие выходит за пределы кишечника, значительно усиливая антиоксидантный статус организма (повышение GPx, GST, GSH, снижение МДА) и улучшая функциональное состояние печени и почек (снижение АЛТ, АСТ, мочевины, креатинина).

3. Синергичный потенциал: Хотя в исследовании добавки применялись раздельно, их комплементарные механизмы действия (локальная микробная регуляция у LAC и системная физиологическая поддержка у SPR) позволяют предположить, что их комбинированное использование может дать еще более выраженный положительный эффект, комплексно решая задачи здоровья и продуктивности.

4. Решение проблемы антибиотикорезистентности: Использование LAC и SPR позволяет полностью отказаться от антибиотиков в рационе, сохранив при этом высокие показатели продуктивности. Это вносит непосредственный вклад в глобальную стратегию сдерживания устойчивости к противомикробным препаратам, что является критически важным для общественного здравоохранения.

Рекомендации для производства и дальнейших исследований:

Практическое внедрение:

- Рекомендуется включать в рацион бройлеров, выращиваемых без антибиотиков, 2 г молочной кислоты на 1 кг корма для поддержания здоровья кишечника и профилактики бактериальных инфекций.

- Рекомендуется включать в рацион бройлеров, выращиваемых без антибиотиков, 1 г порошка спирулины на 1 кг корма для укрепления антиоксидантной системы, снижения окислительного стресса и защиты внутренних органов.

Перспективы дальнейших исследований:

- Изучение синергического эффекта комбинации молочной кислоты и спирулины в одном рационе.

- Исследование влияния этих добавок на качество и безопасность мяса (органолептические свойства, жирнокислотный состав, остаточные вещества).

- Оценка долгосрочного влияния на иммунный статус и устойчивость птицы к вирусным и бактериальным заболеваниям в условиях экспериментального заражения.

- Проведение экономического анализа для оценки рентабельности использования этих добавок в промышленных масштабах.

В заключение, данное исследование подтверждает, что переход к устойчивому птицеводству без антибиотиков возможен с помощью научно-обоснованного применения натуральных кормовых добавок. Молочная кислота и спирулина являются двумя перспективными инструментами для достижения этой цели, обеспечивая не только сохранение продуктивности, но и улучшение физиологического здоровья птицы, что соответствует растущему мировому спросу на безопасные, качественные и экологически ответственные продукты питания.

Источник:  Applied Poultry Research