Продуктивность сельскохозяйственных животных - Улучшение путем модулирования микробиоты

С начала 50-х годов прошлого века антибиотические стимуляторы роста играли важную роль в развитии интенсивного животноводства, обеспечивая явные преимущества для здоровья и продуктивности животных, приводя при этом к снижению производственных затрат. Однако важной проблемой общественного здравоохранения стало развитие устойчивости к противомикробным препаратам у патогенных бактерий, связанное с лечением антибиотиками, и сейчас основной движущей силой является постепенное ограничение и замена антибиотических стимуляторов роста.

В ответ на этот новый сценарий в отношении использования антибиотиков, промышленность стала применять пробиотики и парапробиотики, способствующие росту более здоровой микробиоты.

Эта мера внедряется для замены метода устранения микробиоты в целях улучшения состояния здоровья и самочувствия животных.
Всемирная организация здравоохранения определяет пробиотики как живой микроорганизм, включая дрожжевые бактерии или грибы, которые при попадании в организм в достаточных количествах взаимодействуют с микробиотой, принося пользу здоровью своего хозяина.

Общеизвестно, что кишечная микробиота имеет фундаментальное значение для здоровья хозяина, помогая поддерживать внутреннюю стабильность и повышать иммунитет, при этом изменения в кишечной микробиоте приводят к функциональным, иммунологическим и пищевым последствиям для хозяина.

Новые исследования методом секвенирования 16s rRNA позволяют нам одновременно измерить несколько сотен или даже тысяч биохимических молекул, а также бактерий, полученных из организма хозяина. Это в свою очередь позволяет определить какие молекулярные пути регулируются кишечной микробиотой, и оценить то, как на эти пути влияет использование антибиотиков, питание и заболевания кишечника.

Данные исследования дают возможность оценить влияние пробиотиков на каждый тип или род бактерий, и более детально понять механизм модулирования микробиоты для положительного влияния на здоровье кишечника животного. Всё это в конечном итоге помогает определить тип или род бактерий, напрямую связанных с ключевыми параметрами продуктивности, такими как среднесуточный прирост, интенсивность роста и конверсия корма.

Способность дать четкое понимание о модуляции микробиоты, её влиянии на здоровье, продуктивность и экономические показатели, всё это имеет решающее значение для более быстрого принятия техническими специалистами и производителями существующих концепций. Именно это и станет основополагающим фактором долгосрочного успеха пробиотиков на рынке.

Влияние дрожжевого пробиотика Актисаф Sc 47 на продуктивность и состав микробиоты толстого отдела кишечника поросят-отъемышей

Недавно опубликованная работа Kiros и соавторами является хорошим примером того, как в отрасли применяются новейшие технологии, которые позволяют уравновесить продуктивность и микробиоту кишечника. Следующий обзор демонстрирует, как эти технологии способствуют измерению продуктивности и прибыли.

Kiros и соавторы собрали данные по 128 поросятам, которые были разделены на четыре отдельные группы, в каждой из которых вводились различные дрожжевые добавки до и после отъема с использованием живого штамма Saccharomyces cerevisiae (Актисаф Sc 47) компании Phileo by Lesaffre.

Анализ микробиоты проводили на содержимом слепой кишки (n = 64) и толстой кишки (n = 64) поросят, убитых на 28-й день после отъема. Перестановка дисперсий (PERMDISP) взвешенных расстояний UniFrac показала, что в содержимом слепой кишки поросят, которым вводились дрожжевые добавки после отъема («дрожжи-дрожжи» и «контроль-дрожжи»), обитали микробные сообщества, филогенетически более гомогенные и, следовательно, менее диспергированные, чем в группах «контроль-контроль» и «дрожжи-контроль» (P(PERMDISP) = 0,005; Рис. 1).

Рис. 1. Дрожжевые добавки меняют структуру (состав) бактериальных сообществ в слепой кишке — Рисунок 1. Дрожжевые добавки меняют структуру (состав) бактериальных сообществ в слепой кишке (p (PERMANOVA) < 0,001). Межгрупповая дисперсия выше, чем внутригрупповая, что позволяет предположить, что дрожжи оказывают существенное влияние на кластеризацию микробиоты, создавая однородную популяцию.

После первого анализа была измерена относительная степень связности бактериальных типов для оценки влияния дрожжевых добавок на влиятельную способность основных бактериальных типов в микробиоте содержимого слепой и толстой кишки.

Рис. 2. Выявление взаимосвязи между бактериальными родами в микробиоте слепой кишки — Рисунок 2. Для выявления взаимосвязи между бактериальными родами в микробиоте слепой кишки в группах контроль (а) и дрожжи (b) использовалось заключение о совместной встречаемости (CoNet). Сетевые структуры на верхней панели показывают взаимосвязь узлов; т.е. роды бактерий, окрашенные в соответствии с исходным типом, с использованием зеленого для положительных краев (совместная встречаемость) или красного для отрицательных краев (взаимное исключение). Добавление дрожжей уменьшило общее количество отрицательных взаимосвязей между родами бактерий в слепой кишке, одновременно увеличив соотношение положительных краев к отрицательным краям (2,31 в группах дрожжи и 0,99 в группах контроль соответственно).

Наконец, среднее потребление корма и среднесуточный прирост веса у поросят в группах «дрожжи-контроль» и «дрожжи-дрожжи» были выше, чем в группе «контроль-контроль».

Рис. 3. Влияние препарата Актисаф Sc 47 на зоотехнические показатели поросят — Рисунок 3. Влияние препарата Актисаф Sc 47 на зоотехнические показатели поросят. Графики типа «ящик с усами» были использованы для сравнения зоотехнических характеристик поросят при различных режимах приёма дрожжей до и после отъема, включая «контроль-контроль», «контроль-дрожжи», «дрожжи-контроль» и «дрожжи-дрожжи». Сравнивались следующие параметры: (а) масса тела (через 28 дней после отъема), (b) среднесуточное потребление корма (г/загон из четырех поросят), (c) среднесуточный прирост массы тела (г/поросенок) и (d) коэффициент конверсии корма. Прямоугольники обозначают межквартильный диапазон с линией в медиане, а усы — минимальные и максимальные наблюдения для каждого параметра. Верхние индексы обозначают значительную разницу (P < 0,05; a–c) или статистическую тенденцию (P < 0,1; A, B).

Корреляция микробиоты толстого отдела кишечника с параметрами продуктивности

Ранговый коэффициент корреляции Спирмена (rho) использовался для изучения взаимосвязи бактериальных таксонов на уровне семейства и рода со среднесуточным приростом массы (СПМ) и эффективностью использования кормов (ЭИК). В микробиоте содержимого слепой кишки род Mitsuokella положительно коррелировал с СПМ (rho = 0,303; P = 0,016), тогда как неклассифицированный род из семейства Veillonellaceae отрицательно коррелировал с СПМ (rho = -0,301; P = 0,017). В микробиоте содержимого толстой кишки Mitsuokella показал положительную корреляцию как с СПМ (rho = 0,279; P = 0,038), так и с ЭИК (rho = 0,368; P = 0,006).

В заключение авторы выявили несколько изменений в составе микробиоты задней кишки, которые ассоциировались с улучшенными показателями продуктивности у поросят, получавших дрожжевые добавки. В частности, дрожжевые добавки имели тенденцию модифицировать структуру микробиоты толстой кишки в направлении филогенетически более однородного профиля, обогащенного положительным взаимодействием между потенциально полезными представителями типов Actinobacteria и Firmicutes.

Справочный материал:

Kiros, T.G. et al. Effect of live yeast Saccharomyces cerevisiae (Actisaf Sc 47) supplementation on the performance and hindgut microbiota composition of weanling pigs; Scientific Reports | (2018) 8:5315 | DOI:10.1038/s41598-018-23373-8.

Улучшение показателей продуктивности животных

Улучшение показателей продуктивности и физиологического состояния животных путем модулирования микробиоты

Влияние дрожжевого пробиотика Актисаф Sc 47 на продуктивность и состав микробиоты толстого отдела кишечника поросят-отъемышей

Корреляция микробиоты толстого отдела кишечника с параметрами продуктивности