^Back To Top

foto1 foto2 foto3 foto4 foto5


ООО КВАДРО-БИОТЕХ

занимается разработкой

и производством

вакцин и биопрепаратов.

ООО КВАДРО-БИОТЕХ

Get Adobe Flash player

О микрофлоре домашних и сельскохозяйственных животных

 

     Кишечная бактериальная флора домашних животных играет важную роль в пищеварении и усвоении корма животным. Она принимает участие в метаболизме питательных веществ, таких как углеводы, белки, липиды и минералы, а также в биосинтезе витаминов. Помимо этих физиологических эффектов на питание, бактериальная микрофлора, обеспечивает защиту от определенных заболеваний и инфекции, путем подавления роста патогенных организмов в кишечнике. Энтеробактерии, тесно связаны с развитием таких состояний, как колибактериоз, сальмонеллёз и клостридиальный энтерит домашних животных и птиц.

     Здоровая кишечная микрофлора обеспечивает животным синтез витаминов, помощь в усвоении и поглощении питательных веществ, устойчивость к инфекциям и антагонизм по отношению к вредным микроорганизмам. С другой стороны, патогенная микрофлора кишечника, вырабатывает токсичные метаболиты, вызывает процессы гниения, образование газов и токсиногенез, которые подавляют рост животного, репродуктивную способность, снижают питательную ценность кормов из-за недостаточного усвоения, а также уменьшают способность животных противостоять инфекции. Когда баланс кишечной бактериальной флоры нарушен в результате стрессовых состояний, начинается аномальный рост патогенных микроорганизмов, которые в нормальной микрофлоре редки, и это вызывает диарею и энтерит. Такие болезненные состояния приводят к инфекциям с пагубным воздействием на домашних питомцев, у сельскохозяйственных животных падает производительность и качество продукции.

     В свете взаимосвязи между бактериальной флорой кишечника и животным-хозяином, поддержание нормального баланса кишечной флоры имеет важное значение для здоровья домашних животных и птиц, будь то домашние питомцы (кошки, собаки) или сельскохозяйственные животные.

     В животноводстве в последние годы животные и птицы часто разводятся и поддерживаются в плотных колониях или стадах, чтобы повысить экономическую эффективность. Но это часто приводит к ухудшению условий кормления, недостаточному питанию и плохому управлению гигиеной из-за нехватки рабочей силы. В добавок это сочетается со многими другими стрессовыми факторами, что и приводит в итоге к дисбалансу в кишечной бактериальной флоре. Этим обусловлено в настоящее время применение большого количества антимикробных кормовых добавок, таких как антибиотики и синтетические антимикробные средства для подавления или устранения вредных микроорганизмов.

     Но в результате возникли проблемы в области общественного здравоохранения в связи с наличием применяемых препаратов в мясе и т.д., а также появилась проблема мультирезистентных к антибиотикам патогенных штаммов бактерий. Кроме того, известно, что длительное введение антибиотика создает уникальную микрофлору, в которых доля бактерий, устойчивых к антибиотикам увеличивается, и такая микрофлора вызывает новые болезни. В свете этих обстоятельств, использование антибиотиков для улучшения роста животных было запрещено полностью, начиная с января 2006 года в Европе. Другие страны также стремятся запретить или ограничить использование антибиотиков и в связи с этим ведется разработка безопасных препаратов, которые могут заменить антибиотики или позволят уменьшить их использование.

     В некоторых странах Европы и Америки, а также в Японии пробиотики (препараты содержащие живые бактерии) в течение многих лет использовались в качестве лекарственных средств для нормализации работы кишечника и для лечения диареи и энтерита у человека. Принимая во внимание их эффективность, были созданы пробиотики для профилактики и лечения диареи и энтерита у домашних животных. Несколько препаратов, первоначально предназначенных для людей были официально утверждены и стали коммерчески доступными в качестве ветеринарных препаратов.

     Активными ингредиентами пробиотиков являются новые бактериальные штаммы, которые выделены в природе и выбраны из-за их позитивного влияния на рост и здоровье домашних животных.

 

Растения, бактерии-пробиотики, молоко и протокооперация

 

     Как показывают современные исследования, большинство пробиотических бактериальных штаммов, которые используются сейчас в медицине, ветеринарии и нутрициологии, было выделено в дикой природе с поверхности или из сока растений, с которыми они находятся во взаимовыгодных симбиотических взаимоотношениях. Многие штаммы производственных молочнокислых бактерий, которые используются в молочной промышленности, первоначально являлись обитателями именно растений. Так, до недавнего времени считалось, что болгарская палочка (Lactobacillus bulgaricus) и термофильный стрептококк (Streptococcus thermophilus), из которых готовят знаменитую мечниковскую простоквашу и йогурты, изначально обитали в болгарских молочнокислых продуктах, о чем написано в работах болгарского учёного-первооткрывателя Стамена Григорова в 1905 году. Но недавно группа современных болгарских микробиологов изучила несколько сотен образцов растений местной флоры, из которых было выделено несколько десятков новых штаммов болгарской палочки и термофильных стрептококков и некоторые из этих штаммов оказались способны эффективно сквашивать молоко до образования классического йогурта. Таким образом, ученые доказали, что болгарская палочка и термофильный стрептококк попали когда-то с растений случайно в молоко и приспособились к жизни в нем, подарив человечеству полезные молочнокислые продукты, которые по мнению Ильи Мечникова способствуют долголетию и улучшают качество жизни.

     Известно, что молочные стрептококки Lactococcus lactis первоначально являлись симбионтами растений, а когда попадали в молоко начинали адаптироваться и совершенствовать свой механизм молочнокислого брожения и так возник «одомашненный» молочный стрептококк. В природе дикий Lactococcus lactis до сих пор является обитателем растений. Ученые решили воспроизвести процесс эволюции этой бактерии в лаборатории. В ходе эксперимента ученые взяли дикого стрептококка, выделенного из проростков бобов, и поселили в молоке. Сначала он рос в молоке плохо и процессы молочнокислого брожения осуществлял неважно. Но через 300 пересевов он начал изменять некоторые из своих генов и стал расти в молоке очень хорошо, а через 1000 пересевов по интенсивности роста в молоке и молочнокислому брожению он перестал отличаться от стрептококков, которые используются на молочных производствах (Bachmann 2012). Ученые предлагают таким же образом приручить к жизни на молоке многих других полезных молочнокислых бактерий, выделенных из растений и таким образом, получить новые производственные штаммы пробиотических бактерий с новыми ценными свойствами.

     Помимо молочнокислых бактерий существует группа споровых пробиотических бактерий, которые в природе живут в почве, на влажной траве, и на корнях растений, защищая их от заражения патогенными бактериями – это главным образом Bacillus subtilis и Bacillus cereus. Аналогичную функцию они способны выполнять в организме человека и животных, вырабатывая в желудочно-кишечном тракте вещества угнетающие рост патогенной микрофлоры.

 

Протокооперация.

 

     На примере болгарского йогурта было показано, что бактерии-симбионты растений попав в молоко вступают в симбиотические отношения между собой, благодаря чему улучшают качество получаемого кисломолочного продукта. Так, Streptococcus thermophilus и Lactococcus bulgaricus, оказывают положительный эффект на вкус и аромат йогурта благодаря симбиотическому сосуществованию, описываемому экологическим термином протокооперации (где два вида взаимодействуют друг с другом благотворно). Протокооперация является основой для создание симбиотической связи между двумя видами (например, Streptococcus thermophilus и Lactococcus bulgaricus, или Streptococcus thermophilus и Bacillus subtilis) и комбинированный метаболизм с положительным эффектом на ферментированный продукт. Для создания идеального кисломолочного продукта необходим по крайней мере один штамм молочнокислых стрептококков и штамм лактобацилл или бацилл. Стрептококки сквашивают молоко и вырабатывают органические кислоты, которые необходимы для роста лактобацилл и бацилл, а последние, в свою очередь, обладают протеолитической активностью и расщепляют белки молока до пептидов, улучшая рост стрептококков на молоке и обеспечивая молочный продукт ароматическими соединениями и полезными пептидами, витаминами и аминокислотами.

     В природе дикие животные получают этих полезных бактерий путем поедания растений (травоядные, всеядные), хищники поедают травоядных животных и так же поедают некоторые виды растений. Домашние животные, кошки и собаки, инстинктивно поедают траву, чтобы получить в том числе, необходимые им пробиотические бактерии. Но в условиях современной цивилизации, загрязненности городской среды, растения уже не содержат необходимых природных штаммов бактерий-пробиотиков. Поэтому выходом является использование коммерческих пробиотиков, в том числе и кисломолочных продуктов, приготовленных с использованием выделенных из растений пробиотических штаммов бацилл и стрептококков.

 

Термофильный стрептококк, как пробиотик

 

     Streptococcus thermophilus - грамположительная бактерия, принадлежащая к типу Фирмикутов, семейство Streptococcaceae и порядок Lactobacillales. Он относится к кладе молочнокислых бактерий, которые включают виды родов Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Leunostoc, Oenococcus, Pediococcus, Tetragenococcus, Vagococcus и Weissella. Streptococcus thermophilus тесно связан с Lactococcus lactis, но он ещё более тесно связан с другими стрептококковыми видами, включая человеческого стрептококка Streptococcus 

pyogenes. Их общий предок существовал по меньшей мере 3000 лет назад. Если учитывать, что человек как вид сложился 40 000 лет назад, то это совсем недавно. Выбрав средой своего обитания такую экологическую нишу как молоко, которая отличается постоянством, Streptococcus thermophilus начал путь обратной эволюции, многие гены оказались ненужными, и он начал активно выключать или терять их. В результате этот стрептококк полностью адаптировался для жизни в молоке (Bolotin et al., 2004). Streptococcus thermophilus  высоко адаптирован для выращивания на лактозе, основного источника углерода в молоке и быстро превращает его в лактат во время роста, ферментируя молоко в молочнокислый продукт.

     Целый ряд исследований показали, что Streptococcus thermophilus как пробиотик потенциально полезен для здоровья человека и животных. Исследования уже показали много положительных результатов, полученных от использования Streptococcus thermophilus в качестве пробиотика. По мере проведения новых исследований, новые результаты начинают привлекать внимание ученых, например, сведения о том, что еда и корма, содержащие Streptococcus thermophilus могут иметь, помимо прочего, противораковые свойства. Варианты применения этой бактерии постоянно расширяются, и уже не ограничиваются только использованием в качестве пробиотика для нормализации кишечной микрофлоры, во время или после антибиотикотерапии, но также включает целый список других потенциальных применений, включая лечение кожных заболеваний. 

Среди применений Streptococcus thermophilus:

  • Подавление язвенного колита;
  • Переваривание лактозы при помощи Streptococcus thermophilus;
  • Снижение артериального давления;
  • Снижение холестерина в крови;
  • Противогазовая активность;
  • Против хронического гастрита;
  • Противоопухолевая активность;
  • Антилистериальная активность;
  • Консервант для пищевых продуктов.

     Streptococcus thermophilus обладает ингибирующим действием на некоторые бактерии кишечной группы (Escherichia coli, Klebsiella sp., Pseudomonas sp., Proteus sp., Salmonella sp., Shigella sp.), следовательно, данную бактерию можно использовать для профилактики ряда заболеваний желудочно-кишечного тракта.

     Диарея, вызванная ротавирусом, создаёт глобальную медицинскую проблему, вызывающую значительную заболеваемость и смертности среди детей в развивающихся странах, а разработка превентивных мер остается важной целью. В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании младенцы в возрасте 5-24 месяцев получали стандартную детскую смесь или смесь с добавлением Bifidobacterium bifidum и Streptococcus thermophilus. В результате было установлено, что добавление Bifidobacterium bifidum и Streptococcus thermophilus 

может уменьшить заболеваемость острой диареей и пролиферацию ротавируса у младенцев.

     В другом исследовании показано, что Streptococcus thermophilus способен уменьшать концентрацию мочевины от 300 мг / дл до 20 мг / дл в течение 24 часов при рН 6,3 при инокуляции в кишечную жидкости при начальной плотности 109 КОЕ / мл.

     Одно из значительных преимуществ для здоровья, связанных с использованием бактерий Streptococcus thermophilus - способность бактерии оказывать положительное влияние на уровни церамидов кожи (защитный агент кожи). В исследовании vitro, Streptococcus thermophilus показал значительное положительное влияние на уровни церамида, в культивируемых человеческих кератиноцитах, которые функционируют при образовании барьера против экологического повреждения, таких как патогены, перегрев, УФ и дегидратация. Во-вторых, в исследовании in vivo, Streptococcus thermophilus показал одинаково благоприятный эффект на уровни церамидов в роговом слое кожи, что создает защитный барьер для подстилающей ткани от инфекции, обезвоживания, воздействия химических веществ и механического напряжения. Кроме того, было обнаружено, что Streptococcus thermophilus положительно влияет на уровень сфинголипидов в коже человека. В исследовании, в котором приняли участие около 11 пациентов, применявших крема, содержащие Streptococcus thermophilus, во всех случаях были значительные улучшения в уровнях бактериальной сфингомиелиназы.

     Как показало исследование, в котором изучалось специфическое измерение патогенных бактерий в носовых каналах у людей, те пациенты, которым давали йогурт, содержащий Streptococcus thermophilus, испытали заметно сниженный уровень носовой колонизации патогенными бактериями - Staphylococcus aureus и Streptococcus pneumonia.

     Пятьдесят четыре добровольца участвовали в рандомизированном перекрёстном испытании, результаты которого показали снижение уровня холестерина в сыворотке крови на 5-50% после нескольких недель умеренного потребления йогурта в пищу, который содержал Streptococcus thermophilus.

     Ущерб, нанесённый нашим клеткам и тканям свободными радикалами, играет решающую роль в болезнях и процессах старения. Антиоксиданты выступают в качестве первой линии защиты от ущерба, причиненного радикалов и, таким образом, жизненно важны для оптимального поддержания здоровья. Механизм антиоксидантной защиты в организме является состоящий не только из эндогенных антиоксидантов, но и из экзогенных антиоксидантов из нескольких источников пищи (витамины С и Е, каротиноиды, фолаты, флавоноиды, фитоэстрогены и селен). Недавние исследования продемонстрировали, что пробиотические микроорганизмы могут эффективно захватывать реактивные формы кислорода. Классические йогуртовые стрептококки Streptococcus thermophilus ингибируют перекисное окисление липидов путем очистки реактивных кислородных радикалов, таких как гидроксильный радикал, или пероксид водорода.

     Исследование 2009 года в Аделаиде, Австралия, показало очень положительные результаты, когда Streptococcus thermophilus использовался для лечения крыс с мукозитом (воспаление и изъязвление слизистых оболочек), вызванное химиотерапевтическими препаратами. Крысы хорошо отреагировали на лечение, показав нормализацию функции клеток в пострадавших районах слизистых и значительное улучшением состояния тканей кишечника в целом.

     При выращивании в молоке обнаружено, что Streptococcus thermophilus образует фолиевую кислоту, которая необходима для многочисленных биологических функций и является жизненно важным компонентом йогурта.

     Было установлено, что пищевые добавки, содержащие Streptococcus 

thermophilus, поддерживают стабильный темп роста у детей. Дети, потребляющие добавки, содержащие Streptococcus thermophilus, показали более высокий рост в течение 6-месячного периода, чем дети, которые не получали добавку.

 

Bacillus subtilis как пробиотик

     Бактерии рода Bacillus являются одними из наиболее распространенных микроорганизмов в природе, их можно найти в почве, воде и воздухе. Bacillus представляет собой разнообразную группу стержнеобразных грамположительных бактерий, характеризующихся их способностью к созданию прочной споры. Геном Bacillus subtilis полностью секвенирован, что приводит к генерации большого количества базовых знаний об этой бактерии. Bacillus subtilis не вреден для млекопитающих, включая людей, и является коммерчески важным в качестве производителя высокого и разнообразного количества вторичных метаболитов, таких как антибиотики, биологически активные вещества и ферменты, а также гетерологичные белки, антигены и вакцины. Bacillus subtilis эффективно развиваются с использованием недорогих источников углерода и азота, поскольку его ферменты очень эффективно разрушают большое количество белков, углеводов и липидов из животного и растительного происхождения на их составные единицы. Ферменты также разрушают органические остатки из креветок / рыбных культур, вызывающих биоремедиацию прудов и, следовательно, предотвращение вирусных и бактериальных заболеваний. С другой стороны, антимикробная активность Bacillus в значительной степени определяется их способностью продуцировать антибиотики, главным образом, пептидного происхождения. Было обнаружено 795 антибиотиков из видов Bacillus. Bacillus subtilis - наиболее продуктивный среди видов, выделяющих 4-5% своего генома для их синтеза и продуцирующих 66 антибиотиков. Кроме того, Bacillus subtilis признан FDA безопасным (GRAS), что означает, что эта бактерия не вредна для животных или людей. Принимая во внимание полезные свойства Bacillus subtilis, эта бактерия является потенциальным кандидатом на пробиотик, который следует учитывать в «Функциональных кормах» ракообразных и рыб.

Bacillus subtilis является одной из древнейших бактерий на Земле, и это причина, почему животные и люди с самого начала своего существования были в контакте с ней. Поэтому симбиотические отношения. Bacillus subtilis с животными и человеком хорошо установлены, так как развивались в течение длительного периода времени. Миллионы лет эволюции создали удивительный кворум, определяющий механизм распознавания связи между полезными и патогенными бактериями. Однако животные и люди способны почувствовать действие болезнетворных микроорганизмов, только когда болезнь уже развилась, из-за нарушенного равновесия между полезными и патогенными бактериями и возникновения экологических, пищевых и/или метаболических изменений, благоприятствующих распространению патогенов. Синтетические антибиотики были первым вариантом борьбы с чрезмерным ростом патогенов у людей и животных, однако нерегулируемое использование этих соединений вызывало появление мультирезистентных штаммов патогенных бактерий. Сегодня использование антибиотиков регулируется как для людей, так и для животных, включая аквакультуру. В этом смысле использование полезных бактерий (пробиотиков) является альтернативой антибиотикам, поскольку хорошие результаты получены в обоих случаях; у животных и у людей.

     Термин «пробиотики» был получен из греческого слова, означающего «для жизни». В соответствии с принятым в настоящее время определением ФАО/ВОЗ пробиотиками являются: «Живые микроорганизмы, которые при введении в достаточных количествах приносят пользу здоровью хозяина. Уже 50 лет существует научный и коммерческий интерес к использованию полезных бактерий для профилактики и лечения заболеваний. Роды Lactobacillus и Bifidobacterium используются почти исключительно для конкурентного исключения патогенных бактерий из кишечника людей, фермерских животных и в последнее время в аквакультуре. Однако использование пробиотика возможно, помимо подавления патогенных бактерий, и в нескольких других областях: стимуляция иммунной системы, производство вакцин, биоремедиация и развитие функциональных кормов. В этом смысле пробиотики были переопределены как живое микробное дополнение, которое:

  1. положительно влияет на состояние здоровья хозяина, изменяя ассоциированное с хозяином микробное сообщество и его иммунную систему;
  2. секретирует множество ферментов для увеличения усвояемости корма, повышая его питательную ценность;
  3. улучшает экологию путём биоремедиации отходов;
  4. поддерживает чрезвычайно изменяющиеся экологические и физические параметры;

Для достижения всех этих целей использование спор Bacillus subtilis, из которых развивается многофункциональная пробиотическая бактерия, рекомендуется для поддержания условий окружающей среды, питания и обмена веществ, в которых пробиотик будет привлекаться и, самое главное, использовать все его преимущества. В этом смысле споры Bacillus subtilis обладают способностью противостоять экстремальным условиям рН, ультрафиолетовому облучению, высоким температурам, растворителям и длительным периодам хранения без охлаждения. В целом, Bacillus subtilis обладает:

  • универсальностью использования питательных веществ для роста;
  • высокий уровень производства протеолитических, липолитических и сахаролитических ферментов, за счет чего улучшается перевариваемость и усвояемость корма;
  • секреция антимикробных соединений;
  • стимулирует иммунитет;
  • производитель спор;
  • развивается в аэробных и анаэробных условиях;
  • Bacillus subtilis признается безопасным (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами ( FDA);
  • в этом смысле B. subtilis можно рассматривать как идеальную многофункциональную пробиотическую бактерию для людей, животных, включая аквакультуру.

 

Литература:

  1. KOZASA Probiotics for animal use in Japan \\ Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 1989, 8 (2), 517-531.
  2. Michaylova M1, Minkova S, Kimura K, Sasaki T, Isawa K. Isolation and characterization of Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus from plants in Bulgaria \\ FEMS Microbiol Lett. 2007 Apr;269(1):160-9. Epub 2007 Jan 25.
  3. Rohit Sharma1*, 2, Bhuvan Bhaskar1 , Bhagwan S. Sanodiya1 , Gulab S. Thakur1 , Pallavi Jaiswal1 , Nitin Yadav1 , Anjana Sharma2 and Prakash S Bisen Probiotic Efficacy and Potential of Streptococcus thermophilus modulating human health: A synoptic review \\ IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences (IOSR-JPBS) e-ISSN: 2278-3008, p-ISSN:2319-7676. Volume 9, Issue 3 Ver. II (May -Jun. 2014), PP 52-58
  4. Herwig Bachmann, Marjo J.C. Starrenburg, Douwe Molenaar, Michiel Kleerebezem, Johan E.T. van Hylckama Vlieg Microbial domestication signatures of Lactococcus lactis can be reproduced by experimental evolution // Genome Res. 2012 Jan; 22(1): 115–124.
  5. Bolotin A. et al. Complete sequence and comparative genome analysis of the dairy bacterium Streptococcus thermophiles // Nature Biotechnology, V22, N12, 2004, pp 1554-1558.
  6. Jorge Olmos1* and J Paniagua-Michel Bacillus subtilis A Potential Probiotic Bacterium to Formulate Functional Feeds for Aquaculture\\ J Microb Biochem Technol 6:361-365. doi: 10.4172/1948-5948.1000169
  7. Carlos Ricardo Soccol1 *, Luciana Porto de Souza Vandenberghe1 , Michele Rigon Spier1 , Adriane Bianchi Pedroni Medeiros1, Caroline Tiemi Yamaguishi1, Juliano De Dea Lindner1,2, Ashok Pandey3 and Vanete Thomaz-Soccol The Potential of Probiotics: A Review \\ C.R. SOCCOL et al.: The Potential of Probiotics, Food Technol. Biotechnol. 48 (4) 413–434 (2010)
  8. THIYAGAMOORTHY UMAMAHESWARI, KALIYAPERUMAL ANBUKKARAS I, PRASHANT S INGH, SUDH IR K TOMAR and RAMESHWAR SINGH Streptococcus thermophilus strains of plant origin as dairy starters: Isolation and characterization \\ Vol 66 International Journal of Dairy Technology doi: 10.1111/1471-0307.12098
  9. Luciana Herve-Jimenez,1,2,‡ Isabelle Guillouard,2 Eric Guedon,2 Samira Boudebbouze,2 Pascal Hols,3 Véronique Monnet,1 Emmanuelle Maguin,2 and Françoise Rul Postgenomic Analysis of Streptococcus thermophilus Cocultivated in Milk with Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus: Involvement of Nitrogen, Purine, and Iron Metabolism \\ Appl Environ Microbiol. 2009 Apr; 75(7): 2062–2073.
  10. Mengjin Liu1, Roland J. Siezen2, Arjen Nauta In Silico Prediction of Horizontal Gene Transfer Events in Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus Reveals Protocooperation in Yogurt Manufacturing▿ †