DelaconNutricionisti, proizvođači hrane za životinje i proizvođači živine i dalje traže alternative za antibiotike kao stimulatore porasta. Međutim, “čarobni štapić” u obliku aditiva hrani još nije pronađen.  Fitogenici su trenutno u žiži interesovanja zbog njihove dostupnosti i pokazane efikasnosti.

Kod životinja koje se koriste za proizvodnju hrane, antibiotici se koriste kao profilaktička i terapijska sredstva u lečenju bolesti izazvanih patogenim  bakterijama. Kod živine, bolesti nastale usled opšte prenamnoženosti bakterija u tankim crevima i nekrotični enteritis uzrokovan bakterijom Clostridia perfrigens predstavljaju najčešće bakterijske poremećaje. Pored toga, i kolibaciloza predstavlja bolest živine koja je posledica infekcije patogenim bakterijama. Period nakon zabrane upotrebe antibiotika je povezan sa potencijalnim gubicima u produktivnosti i sistemskim bakterijskim infekcijama, kao posledica visoke bakterijske aktivnosti u lumenu creva i manjoj kontroli nad inflamatornim odgovorima domaćina.

Povlačenje antibiotika kao promotora rasta je ubrzalo potragu za alternativnim supstancama kao što su probiotici, prebiotici, organske kiseline, masne kiseline kratkog i srednjeg lanca, anti-mikrobni peptidi, egzogeni enzimi, minerali gline i preparati na bazi derivata biljaka (fitigenici, posebno oni koji sardže esencijalna ulja). Fitogenici su dobili značajnu pažnju zbog njihovog potencijala da zamene antibiotike kao promotore rasta u ishrani životinja,  prevashodno zbog više načina na koje deluju. Načini na koje fitogenici deluju su senzorna stimulacija, poboljšanje svarljivosti, povećavanje enzimske aktivnosti u digestivnom traktu, poboljšanje usvojivosti nutrijenata,  povećanje antioksidativne zaštite, obnavljanje ćelija i integriteta creva ali i delovanje kao Quorum Sensing (QS) inhibitora. Ovaj tekst se fokusira na sposobnost fitogenika da utiču na QS inhibiciju i moguće pozitivne efekte kombinovanja fitogenika i masnih kiselina kratkog/srednjeg lanca u poboljšanju zdravlja creva kod živine.

Fitogenici i quorum sensing inhibicija

U želji da se ukaže na efikasnost zaštite životinja protiv bolesti koje izazivaju patogene bakterije, uobičajeno je da se navodi da fitogene materije, esencijalna ulja (pojedinačna ili u kombinaciji) i njihove komponente imaju baktericidni efekat. Međutim,  i minimalna količina esencijalnih ulja potrebna da se doda u hranu sa ciljem baktericidnog efekta je izuzeno visoka  i ekonomski nije isplatvljiva. Alternativa direktnom ubijanju bakterija je onemogućavanje njihove komunikacije, poznata kao QS inhibicija. Komunikacija između bakterija se postiže putem njihovih produkata, prolaskom, prepoznavanjem i odgovorom na signalne molekule, poznate kao samoinduktori.  Ovi samoinduktori se proizvode kontunuirano i potpuno prolaze kroz zid bakterija. Kada koncentracija samoinduktora u bakterijskom okruženju dostigne određenu graničnu koncentraciju, bakterija reaguje na ovaj signal kroz veliki broj promena u ekspresiji gena, odnosno aktiviranjem brojih gena koji imaju ključnu ulogu u bakterijskoj virulentnosti. Dva najznačajnija mehanizama QS-a su prikazana na slikama 1 i 2.

Slika 1. Quorum sensing kod gram negativne bakterije korišćenjem N-Acil-Homoserin lakton derivate kao autoinduktora

fitogenici zdravlje creva

Slika 2. Quorum sensing kod gram pozitivne bakterije korišćenjem kratko peptidnih molekula kaoautoinduktora

fitogenici zdravlje creva 2

Poslednjih nekoliko godina, značajno je povećan broj otkivenih QS inhibitora izolovanih iz biljaka i biljnih ekstrakata. Istraživanja pokazuju da su koncetracije fitogenih supstanci potrebnih za QS inhibiciju daleko niže od onih koje predstavljaju minimalne koncentracije koje deluju bakteriostatski. Na primer, minimalna koncentracija ulja karanfilića koja deluje bakreiostatski na Chromobacterium violaceum je 0.2% (v/v) u medijumu, dok se proizvodnja violecina može smanjiti za 50%  primenom samo 0.04% (v/v) ovog ulja, što je rezultat QS inhibicije. Istovremeno, vijabilnost Chromobacterium violaceumna  na niskim koncentracijama ulja karanfilića nije smanjena (Khan i sar., 2008).

Uprkos zajedničkim, odnosno opštim mehanizmina QS i detaljno istraženim mehanizmom kod C. violaceum , mora se naglasiti da QS inhibicija treba da se istraži pojedinačno za sve ciljne bakterije. Trenutno postoji malo podataka koji ukazuju na istraživanja uticaja fitogenih aditiva na QS patogenih bakterija. Na primer, za ptičiji patogen E. coli, do sada nisu objavljena istraživanja mehanizma QS. Slično tome, uprkos činjenici da su mehanizmi QS kod Clostridium perfringens (bakterije koja proizvodi toksine i uzrokuje nekrotični enteritis) dobro poznati, nema istraživanja o delovanju fitogenih supstanci na ovaj mehanizam. Ovaj nedostatak znanja predstavlja ograničenje u ovom trenutku za praktičnu primenu fitogenika kao inhibitora QS u cilju poboljšanja zdravlja creva kod živine.

Kombinacija fitogenika i masnih kiselina

Alternativni pristup podršci zdravlja creva farmskih životinja može biti kombinovanje pozitivnih efekata fitogenika sa antibakterijskim efektima esterifikovanih masnih kiselina kratkog i srednjeg lanca. U ogledima koji su sprovedeni u SAD, pokazano je da ova kombinacija poboljšava proizvodne performanse, čak i pod uslovima kada je došlo do namerno izazvanog nekrotičnog enteritisa. Rezultati ukazuju da produženo vreme davanja ove kombinacije (u poređenju sa ishranom smešama sa fitogenicima)  dovodi do poboljšanja konverzije i telesne mase 49 dana tova. U pogledu proizvodnih rezultata, ishrana kombinacijom fitogenika i esterifikovanih masnih kiselina kratkog i srednjeg lanca za 28 dana je bila podjednako efikasna kao i dodavanje 20ppm virginiamicina (antibiotika koji je dodavan kod pozitivne kontrolne grupe).

Ovi rezultati ukazuju da je ova kombinacija veoma efikasna u proizvodnji brojlera bez  upotrebe antibiotika. Ova kombinacija je dovela i do smanjenja pojave nekrotičnog enteritisa za 40% u poređenju sa kontrolnom grupom, što je slično rezultatu koji je dobijen i kod pozitivne kontrolne grupe (grupe sa dodatkom virginiamicina).Ovi rezultati ukazuju na pozitivne efekte kombinacije fitogenika sa esterifikovanim masnim kiselinama kratkog i srednjeg lanca kako na zdravlje creva, tako i na poboljšanje proizvodnih rezultata pod otežanim uslovima.

Zaključak i perspektive

Očigledno je da proizvodnja zdravstveno-bezbedne hrane animalnog porekla i posledično zaštita zdravlja ljudi zahteva sveobuhvatno angažovanje na iznalaženju programa ishrane bez antibiotika. Negativni efekti u pogledu proizvodnih rezultata  i moguće povećanje bakterijskih infekcija kod životinja  koje su povezane ishranom bez upotrebe antibiotika, mogu se preduprediti primenom odgovarajućih sastava smeša i poboljšanjem uslova gajenja.

Pošto ne postoji čarobni štapić među aditivima koji pokriva sve efekte antibiotika, fitogenici u hrani mogu igrati ključnu ulogu zbog svog sveobuhvatnog i širokog spektra u pogledu efikasnosti.  Sa pravim odabirom dodataka hrani, zdravlje creva kod živine se može poboljšati, a gubici u proizvodnji usled subkliničkih nekrotičnih enteritisa se mogu smanjiti uz postizanje optimalnih rezultata.

Takođe, poznato je da specifične supstance biljnog porekla mogu uticati na QS bakterija. Dok tretman antibioticima ubija bakterije i inicira bakterijsku rezistenciju na antibiotike, smanjenje virulentnosti bakterija delovanjem na njihovu QS komunikaciju ne nosi sa sobom taj rizik. Razumevanje bakterijske komunikacije i načina da se utiče na mehanizme komunikacije kod najznačajnihih patogenih bakterija odgovornih za brojne infekcije kod životinja će pomoći razvoju alternativnih  načina u cilju smanjenja infekcija kod gajenih životinja.

Dr Andreas Mueller and Dr Tobias Aumiller, R&D department, Dr Jan Dirk van der Klis, head of products & innovation and species leader poultry, Delacon Biotechnik GmbH, Austria

Izvor:  All About Feed magazine – Volume 24.5 (2016)