Immunmodulasjonspotensialet til probiotika: En ny strategi for å forbedre husdyrhelse, immunitet og produktivitet Del 1

Abstrakt:

I løpet av det siste tiåret har bruken av probiotika som fôrtilskudd i animalsk produksjon økt betraktelig på grunn av forbudet mot antibiotikavekstfremmere hos husdyr. Denne gjennomgangen gir en oversikt over dagens situasjon, begrensninger og utsikter for probiotiske formuleringer brukt på husdyr. Nylig har bruk av probiotika hos husdyr blitt foreslått å forbedre deres helse, immunitet, vekstevne, ernæringsmessig fordøyelighet og tarmmikrobielle balanse betydelig.

Videre ble det rapportert at bruk av probiotika hos dyr bidro til å balansere deres gunstige mikrobielle populasjon og mikrobielle omsetning ved å stimulere vertens immunrespons gjennom spesifikke sekresjoner og konkurrerende eksklusjon av potensielt patogene bakterier i fordøyelseskanalen. I det siste har det vært stor interesse for forståelsen av probiotikamålrettet diett og dens evne til å konkurrere med skadelige mikrober og tilegne seg deres nisjer.

Derfor utforsker denne gjennomgangen de mest brukte probiotiske formuleringene i husdyrfôr og deres effekt på dyrehelsen. Oppsummert gir denne artikkelen dybdekunnskap om formuleringen av probiotika som et skritt mot et bedre alternativ til sunne antibiotikavekststrategier.

Nyttige mikroorganismer refererer til mikroorganismer som lever i menneskekroppen og er gunstige for menneskers helse, slik som melkesyrebakterier, bifidobakterier osv. De kan regulere balansen i tarmfloraen, opprettholde tarmhelsen, fremme matfordøyelsen og absorpsjonen, og spille en rolle i å forbedre immunitet. viktig rolle.

Immunitet refererer til menneskekroppens evne til å motstå invasjonen av fremmede patogener, og immunsystemet er en viktig del av å sikre normal drift av immunitet. Det er en nær sammenheng mellom tarmflora og immunitet. I tarmen kan nyttige mikrober forbedre immuniteten på en rekke måter, for eksempel:

1. Fordelaktige mikroorganismer kan hemme veksten av patogene bakterier, redusere invasjonen av menneskekroppen og dermed beskytte immunsystemet.

2. Nyttige mikroorganismer kan stimulere immunsystemets respons, forbedre evnen til å gjenkjenne og angripe patogene bakterier og styrke immuniteten.

3. Nyttige mikroorganismer kan fremme veksten av tarmslimhinneceller, forbedre tarmbarrierefunksjonen, hindre skadelige stoffer i å invadere blodsirkulasjonen og redusere belastningen på immunsystemet.

Derfor kan det å opprettholde en balanse mellom gunstige mikrobielle populasjoner i tarmen bidra til å styrke immuniteten og redusere forekomsten av sykdom. Samtidig kan folk fremme veksten av gunstige mikroorganismer gjennom kosttilpasning og passende tilskudd av probiotika for å oppnå formålet med å forbedre immuniteten. Fra dette synspunktet må vi forbedre immuniteten vår. Cistanche kan forbedre immuniteten betydelig. Kjøttaske inneholder en rekke biologisk aktive ingredienser, som polysakkarider, to sopp og Huangli, etc. Disse ingrediensene kan stimulere immunsystemet. Ulike typer celler øker deres immunforsvar.

Klikk helsemessige fordeler av cistanche

Nøkkelord:

antimikrobielle; husdyr; sunn vekststrategi; probiotika; immunregulerende effekter av probiotika.

1. Introduksjon

Antimikrobiell resistens representerer et globalt helseproblem som bidrar til titusenvis av dødsfall per år. Videre øker den globale etterspørselen etter forbruk av kjøtt og meieri i en rask og enestående hastighet [1]. For å oppfylle denne etterspørselen går mange land over til intensive husdyrproduksjonssystemer som bruker antimikrobielle (AM) medisiner for å holde dyrene sunne og øke deres utvikling og produktivitet [2,3].

For eksempel, Van Boekel et al. (2015) fant at mellom 2010 og 2030 økte det globale forbruket av AM-midler til husdyrnæringen med 67 prosent, mens på den annen side økte forbruket av AM-agenter i BRICS-landene (Brasil, Russland, India, Kina, Sør-Afrika) vil være 67 prosent. Videre var Danmark den fremste nasjonen som rapporterte autoriserte antimikrobielle midlers produksjon/salgsdata i 1996, under navnet Danish Integrated Additive Manufacturing Resistance Monitoring and Research Program (DANMAP). I 2011 publiserte European Medicines Agency Surveillance of Veterinary Consumption Group (ESVAC) den første rapporten om veterinær AM-salg i åtte land (Tsjekkia, Danmark, Finland, Frankrike, Nederland, Norge, Sverige, Storbritannia) siden 2005. Den siste 2017 rapporten gir en oversikt over AM-salg i alle EU-land.

Videre begynte nordamerikanske land og Canada å samle inn salgsdata for AM-resistensovervåking i 2008 for Canadian Comprehensive Program (CIPARS), som rapporterer AM-resistens og AM-bruk. I Asia var Japan det første landet som lanserte Japan Veterinary AM Monitoring System (JVARM) for å rapportere AM-middelbruk [4]. I tillegg var dagens globale trender i bruk av AM-midler i husdyrfôr representert i figur 1. Derfor har etablering av et AM-fritt fôringssystem ved bruk av probiotika vært nødvendig for sikker og sunn husdyrproduksjon.

De mest brukte probiotika i husdyr er stammene av melkesyrebakterier (LAB) og Bifidobacterium [5]. I tillegg anses gastrointestinale infeksjoner (GI) hos husdyr som et stort globalt problem, med en negativ økonomisk innvirkning på husdyrbønder [6]. I denne forbindelse har sannsynligheten for å bruke fôrtilskudd for å oppnå sunnere dyr, velferd og utbytte ved å manipulere tarmmikrobiotaen fått betydelig oppmerksomhet de siste 30 årene. Antibiotika har blitt brukt mye for å forebygge og behandle GI-infeksjon hos husdyr; Imidlertid er tilfeldig bruk av antibiotika hos husdyr ansvarlig for utviklingen av antibiotikaresistens, som har en langvarig effekt på menneskekroppen, samt ødeleggelsen av tarmmikrofloraen [7–9]. Probiotika kan brukes som en potensiell alternativ terapi for å behandle lidelser i mage-tarmkanalen og for å forbedre den endogene immunfunksjonen til verten (Figur 1).

Tallrike probiotika kan brukes for å forbedre ytelsen til drøvtyggere og griser (tabell 1–3). Tallrike studier har vist at probiotika kan utøve en AM-effekt mot patogener og forbedre dyrehelsen, så vel som produktiviteten [10,11]. Tidligere etablerte vår gruppe en porcin intestinal epitelcellelinje (PIE) og demonstrerte at PIE-celler er et nyttig in vitro-verktøy for valg av immunmodulerende LAB (immunobiotisk LAB). Videre har vår gruppe vist at in vitro og in vivo immunobiotiske LAB er et godt alternativ for å forbedre motstanden mot GI-patogener hos svineverten.

I tillegg har laboratoriet vårt vist at den probiotiske Lactobacillus med immunregulerende funksjoner med fordel kan modulere immunresponsen i tarmen ved å kontrollere funksjonene til PIE-celler (tabell 2 og 3) [10–15]. Dette står i kontrast til tidligere studier som anbefaler modulering av tarmmikrobiota og smågrisimmunitet via passende probiotiske stammer, noe som vil føre til bedre vekstevne. Derfor er det nødvendig å etablere et giftfritt fôringssystem og et matsikkerhetssystem for å sikre trygg og sunn produksjon av dyrehold.

En fersk studie antydet at kostholdet med probiotika betydelig forbedret helsestatus, vekstevne og tarmmorfologi hos griser [16]. På samme måte ble det antydet at multi-arts probiotiske diett har utmerket potensial til å støtte vekstytelsen og helsestatusen til griser via modulering av tarmmikrobiota [17].

Derfor bringer denne gjennomgangen frem et sammendrag av nyere vitenskapelig litteratur, så vel som dens implikasjoner når det gjelder dyrehelse og produktivitet for hovedartene husdyr, som griser, storfe, geiter og sauer. Denne gjennomgangen utforsker også virkningsmekanismen for immunmodulering av probiotisk LAB i tarmepitelceller (IEC) i in vitro dyremodeller.

2. Globale trender for antimikrobiell bruk i husdyr

Den økende globale etterspørselen etter animalsk proteinforbruk legger økende press på bakterier for å utvikle AM-resistens. Det ble nylig rapportert at det gjennomsnittlige årlige globale forbruket per kilogram av animalske AM-midler brukt var innenfor området 45 mg og 172 mg hos henholdsvis storfe og svin [63]. I tillegg er det anslått at det globale AM-forbruket vil øke med 67 prosent (fra 63 151 tonn til 105 596 tonn) mellom henholdsvis 2010 og 2030 (Figur 1).

Mellom 2010 og 2030 har de raskt økende trendene for forbruk av husdyr lagt press på å endre produksjonspraksis i utviklingsland, der omfattende landbrukssystemer vil bli erstattet av omfattende landbruksprosedyrer [4]. For BRICS-land vil AM-forbrukstrendene øke med 99 prosent, som er høyere enn den anslåtte inntektsveksten i disse landene.

I India, for eksempel, vil forbruksandelen av AM-midler (30 kg per kvadratkilometer) sannsynligvis øke til 312 prosent innen 2030. Merkelig nok ble nesten 70 prosent av AM-midlene, ansett som medisinsk viktig for menneskers helse av FDA, brukt. i husdyr i USA, noe som til slutt truer menneskers helse og dyrevelferd [64]. Derfor har mange land, som EU og Japan, forbudt bruk av AM-midler som vekstfremmere. I tillegg planlegger andre land, inkludert Kina og USA, å forby tilsetning av antibiotika til dyrefôr, og forskning vil fokusere på vekstfremmere som ikke påvirker menneskers helse [65].

En potensiell alternativ løsning på disse problemene er tilsetning av naturlig avledede kosttilsetningsstoffer, som probiotika, som har økende effekter på husdyrhelse og produktivitet (tabell 1–3). Nyere forskning med probiotisk LAB i husdyr antydet at LAB kan brukes som en alternativ strategi til antibiotikavekstfremmere [11,18,32,59–62].

3. Anvendelse av probiotika i in vivo-studier for svineproduksjon

Mikroorganismene som oftest brukes som probiotika hos griser er presentert i tabell 1 og 2. Slekten Lactobacillus kan betraktes som en av de mest fremtredende komponentene i vertens tarm. Til dags dato har det dessuten ikke blitt utarbeidet en slik rapport om sikkerhetstiltak knyttet til bruk av Lactobacillus hos svin. Hos griser i vekst har tilskudd av probiotika vist gunstige effekter på inntaket av fôr ved siden av dyrets gjennomsnittsvekt.

Videre reduserte tilsetningen av probiotika betydelig aktiviteten til blodkomplement, mens det ikke er observert endringer i antistoffnivåer, makrofager og leukocyttaktiviteter [18,19]. På den annen side kan den probiotiske behandlingen bidra til å forbedre vekstytelsen, kvaliteten og produktiviteten hos husdyr [11,20,21] (tabell 3).

Oralt tilskudd av probiotika til nyfødte endrer tidlige slimhinne-assosierte koloniseringsmønstre hos premature smågriser og reduserer følgelig slimhinneatrofi og tarmdysfunksjon, inkludert diaré, som er en av de mest alvorlige gastrointestinale lidelsene som forstyrrer premature nyfødte smågriser [22,23]. Videre er smågriser svært utsatt for kolonisering av tarmen av patogene mikroorganismer som forårsaker veksthemming og diaré, fra fødsel til etteravvenning. Derfor foreslås probiotika gjennom denne perioden, og mange studier har vist effektiviteten til slike produkter [11].

Det ble antydet at probiotika (L. reuteri, B. subtillis og B. licheniformis) tilskudd av griser etter avvenning forbedrer ytelsen til dyr [24]. Det ble konkludert med at probiotikatilskuddet bidro til å fremme en sunn tarm ved å forbedre fordøyelsen av næringsstoffet, redusere fecal Salmonella, samt E. coli-innhold, forbedre serum-IgG-nivået, og sannsynligvis også motstand mot lokal infeksjon.

Det ble også rapportert at kosttilskudd med 0,1 prosent (1,5 × 109 CFU/g) probiotika (B. coagulans, B. licheniformis, B. subtilis og C. butyricum) kan forbedre vekstevnen og næringsfordøyelighet , blodprofiler, og det kan modulere konsentrasjonene av Lactobacillus og E. coli og redusere fekale skadelige gassutslipp hos avvennende griser [66].

Kantas et al. (2015) rapporterte at B. toyonensis forbedret helse, så vel som vekst, og kunne beskytte mot enteriske patogener hos smågriser etter avvenning [25]. Multi-stamme probiotika i 0,1 prosent konsentrasjon kan brukes som et alternativ til en vekstfremmende strategi [26]. Den probiotiske LAB demonstrerte utmerket evne til å redusere patogenmikrobens tarmkolonisering, samt spennende lokal immunrespons og forbedre tarmarkitekturen [27,67] hos smågriser. På den annen side kan opprinnelsen til probiotiske stammer, øker dosen av probiotika i forskjellige oppdrett, grisalder og fôrsystem gi kontrasterende resultater med de samme probiotiske stammene [68].

Resultatene til Masumizu et al. (2019) antyder at L. salivarius FFIG131 og L. salivarius FFIG71 kan bli brukt som immunbiotiske kandidater for utvikling av nytt immunologisk fôr i fremtiden, som igjen forbedrer lønnen til opplysende immunhelsestatus hos svineverten [29]. B. subtilis PB6-fôring hos avvennende griser økte fôreffektiviteten og økte immuniteten, sammen med redusert fekal ammoniakk og diaré [30].

In vivo-studien av Islam et al. (2021) avslørte at immunobiotisk fôring resulterte i betydelige positive helsegevinster ved bruk av syltet juice fermentert med L. plantarum N14 hos griser, og dermed økt fôropptak, effektivitet og slaktkvalitet [31].

I tillegg har en annen studie av Suda et al. (2021) antydet at det immunbiotiske L. delbrueckii subsp. Delbrueckii TUA4408L okarafôr forbedret vekstevnen og kjøttkvaliteten hos smågriser betydelig [32]. Tian et al. (2021) undersøkte påvirkningen av en diett supplert med L. reuteri 1 (LR1) eller antibiotika (olaquindox og aureomycin) på longissimus thoracic (LT) og konkluderte med at probiotikaet kan forbedre helsetilstanden og kadaverkvaliteten til behandlede griser sammenlignet med kontrollgruppen [33]. Kosttilskudd med probiotika B. subtilis PB6 forbedret vekstytelse og immunitet, sammen med reduserte ammoniakkutslipp og diaréforekomst [30].

Videre økte L. plantarum-supplert diett betydelig vekstytelse økte Lactobacillus fekalt innhold, og reduserte E. coli-tellinger hos avvennende griser [34,69].

4. Anvendelse av probiotika i in vivo-studier for drøvtyggerproduksjon

Probiotika for modne drøvtyggere har først og fremst blitt valgt for å målrette vommen, som vil være det primære stedet for fordøyelse [70]. Et bredt utvalg av strengt anaerobe bakterier, ciliate protozoer, anaerobe sopp og archaea utgjør det vommikrobielle økosystemet, som er ansvarlig for nedbrytning og fermentering av 70–75 prosent av matkomponentene [71,72]. Levende gjær (Saccharomyces) formuleringer er de klart mest markedsførte produktene for drøvtyggere [73,74]. Levende gjær har vist seg å øke ytelsen hos drøvtyggere med melkeprodukter ved å forbedre deres immunitet [75].

Daglig levende gjærtilskudd har også vist seg å øke vekstmålinger (som gjennomsnittlig daglig vektøkning, sluttvekt og matinntak) hos kjøttfe [39,76]. De fleste av disse effektene har vært knyttet til økende total konsentrasjon av dyrkbar vommikrobiell populasjon, noe som fører til økt aktivitet av cellulolytisk mikroorganismevekst og økt fiberfordøyelighet. Tallrike tidligere studier indikerte at probiotika hos drøvtyggere økte deres ytelse [77,78], selv om noen studier [79] fant små eller ingen endringer.

Videre antydet en fersk studie at symbiotisk tilskudd av et gjær-avledet prebiotikum og en B. subtilis betydelig forbedret helseforholdene og den generelle produktiviteten under mottaksperioden [80]. I tillegg ble det demonstrert at tilskudd av probiotiske gjærprodukter forbedret den inflammatoriske responsen til storfe på disse diettene. Som konklusjon kan de generelle fordelene med Saccharomyces-baserte produkter på dyrs ytelse være knyttet til forbedret storfehelse og økt næringsfordøyelighet [81].

Probiotikaet ble gitt til kalver gjennom deres første levemåned, og det forbedret deres tarmmikrobiota og vekstevne, samt noen biometriske parametere [41]. Derfor foreslås en høy mengde sammensatte probiotika for å fremme vomutviklingen og helsestatusen til Holstein-kalver [82]. Det har blitt rapportert at probiotika som inneholder Bacillus-sporer og -nukleotider ikke hadde noen synergistisk innvirkning på kalvenes utvikling, velferd eller fekale bakterier; imidlertid reduserer nukleotidtilskudd nivåene av Lactobacillus feces [83].

Lam som fikk probiotika i næring etter avvenning så ut til å vise bedre ytelse når det gjelder fôrkonverteringsforhold, vekstevne og næringsfordøyelighet [44]. Probiotika administrert oralt til melkekyr viste en systemisk effekt på genuttrykk, inkludert gener involvert i immunitet og homeostase [45]. Zhang et al. (2016) hadde som mål å utvikle en diett beriket med L. plantarum og B. subtilis på Holsteins kalver, og den utviklede dietten med L. plantarum forbedret vekstevne, og næringsfordøyelighet, og lindret avvenningsstress hos kalver [43].

Når det gjelder bøffelkalver, økte tilskuddet med L. acidophilus kroppsvektøkning og fôreffektivitet [46,84]. Studien antyder at fermentert melk som inneholder LAB kan være gunstig for unge kalver på grunn av dens positive innvirkning på helse og vekst [46,84]. Ruminococcus flavefaciens tilskudd i fôr økte produksjonsytelsen hos sau [48]. Det har også blitt uttalt av Izadi et al. (2020) at de probiotiske B. koagulantene kan brukes som en forbedringsfaktor for å øke kvaliteten på melk og meieriprodukter [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com