Во всем мире усиливается озабоченность по поводу появления устойчивых к лекарственным препаратам супербактерий и отсутствия новых антибиотиков для лечения заболеваний человека и животных. Для отрасли животноводство существует настоятельная необходимость в разработке стратегий замены антибиотиков для животных, производящих пищевые продукты, особенно для свиней.

Антибиотики, с момента их открытия в 1920-х годах, сыграли решающую роль в повышении экономической эффективности животноводства в качестве кормовых добавок в субтерапевтических дозах, для улучшения роста и эффективности преобразования корма, а также для профилактики инфекций. Антибиотики в кормах (ИФА) являются распространенной и хорошо зарекомендовавшей себя практикой в животноводстве, которая способствовала интенсификации современного животноводства. Однако в связи с интенсификацией животноводства существуют опасения, что использование МФСА приводит к развитию устойчивости к противомикробным препаратам, создавая потенциальную угрозу здоровью человека. Хотя по-прежнему существуют неоднозначные мнения о передаче генов устойчивости к антибиотикам от патогенов животных к патогенам человека, исследования показали потенциальную связь между практикой применения субтерапевтических доз антибиотиков и развитием устойчивости к противомикробным препаратам среди микробиоты.

В США использование антибиотиков в кормах для скота и птицы находится под пристальным вниманием в результате повышения осведомленности потребителей и спроса на продукцию животноводства из систем производства, не содержащих антибиотиков. В 2013 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) призвало крупных производителей медицинских препаратов для животных добровольно прекратить маркировку их для стимулирования роста животных, и опубликовал свое окончательное правило Директивы о ветеринарных кормах (VFD) в 2015 году. Поиск альтернативных продуктов явно усилился в последние годы с увеличением правил, касающихся использования стимуляторов роста антибиотиков (AGPs), и ростом потребительского спроса на продукцию “Выращенных без антибиотиков” или “Без антибиотиков никогда”.

В последнее время в литературе значительно увеличилось количество научных работ, посвященных альтернативам антибиотикам и кормовым добавкам, способствующим росту и укреплению здоровья кишечника, а также сокращению использования антибиотиков в животноводстве. Классы альтернативных антибиотиков, которые доступны для повышения продуктивности животных и оказания помощи птице и свиньям в реализации их генетического потенциала в существующих коммерческих условиях, включают пробиотики, органические кислоты, фитогенные добавки, пребиотики, синбиотики, ферменты, антимикробные пептиды, гипериммунные антитела к яйцам, бактериофаги, глину и металлы. Хотя благотворное воздействие многих разработанных альтернатив было хорошо продемонстрировано, отсутствует информация об их механизме действия, эффективности, преимуществах и недостатках их применения в полевых условиях. Кроме того, по общему мнению, этим продуктам не хватает согласованности, и их эффективность варьируется в зависимости от ферм и мест расположения. Поэтому их способы действия необходимо лучше определить. Оптимальные комбинации различных альтернатив в сочетании с надлежащими методами управления и ведения сельского хозяйства станут ключом к максимизации производительности и поддержанию продуктивности животных, пока мы продвигаемся вперед с конечной целью сокращения использования антибиотиков в животноводстве.

В связи со снижением использования AGPs и растущей обеспокоенностью потребителей по поводу супербактерий в ближайшие годы значительно возрастет поиск новых альтернативных заменителей для смягчения использования антибиотиков в животноводстве. В этой статье мы рассмотрим научные доказательства того, что фито вещества, собранные в препарате БИОС стимулируют врожденные иммунные клетки, снижают окислительный стресс, поддерживают целостность кишечника, способствуют росту полезных бактерий и уменьшают негативные последствия воспаления, вызванного кишечными инфекциями, в качестве эффективных альтернатив антибиотикам для повышения эффективности роста животных в свиноводстве.

Фито вещества, также называемые фитобиотиками или фитогениками, являются природными биологически активными соединениями, которые получают из растений и включают в корм для животных для повышения продуктивности. Идеальные альтернативы антибиотикам должны оказывать такое же благотворное воздействие, как и AGPs, обеспечивать оптимальную продуктивность животных и повышать доступность питательных веществ. Учитывая предлагаемый механизм действия AGPs в модуляции микробиома кишечника и иммунитета, практическая альтернатива должна оказать положительное влияние на конверсию корма и/или рост. Фито вещества могут быть использованы в твердой, высушенной и измельченной виде или в виде экстрактов (сырой или концентрированный), а также могут быть классифицированы как эфирные масла (Эос; летучие липофильные вещества, полученные путем холодного отжима или паровой дистилляции спирта) и экстракционные эфирные масла (экстракты, полученные путем неводных растворителей) в зависимости от процесса, используемого для получения активных ингредиентов. Основными биологически активными соединениями фитобиотиков являются полифенолы, и их состав и концентрация варьируются в зависимости от растения, частей растения, географического происхождения, сезона сбора урожая, факторов окружающей среды, условий хранения и технологий обработки.

В последние годы фито вещества используются в качестве естественных стимуляторов роста в свиноводстве. Широкий спектр трав и специй (например: тимьян, орегано, чеснок, анис, зеленый чай, черный тмин, юкка шидигера, кориандр и корица) использовались в свиноводстве для их потенциального применения в качестве альтернатив AGP. В дополнение к травам и специям различные EOS (тимол, карвакрол, циннамальдегид и эвгенол, кориандр, бадьян, имбирь, чеснок, розмарин, куркума, базилик, тмин, лимон и шалфей) использовались индивидуально или в виде смесей для улучшения здоровья и производительности животных. Сообщалось о различных результатах применения ЭОС в рационах для свиней, некоторые из которых смесь тимола и циннамальдегида улучшила прирост массы тела, в то время как другие, такие как тимол и EOs из звездчатого аниса, улучшили эффективность корма, о чем свидетельствует пониженный коэффициент конверсии корма (FCR). А острые вещества повышают устойчивость к кишечным заболеваниям, таким как кокцидиоз и некротический энтерит. Различия в результатах могут быть объяснены различиями в составе, типе и происхождении используемых ЭОС, уровне включения и условиях окружающей среды в ходе испытаний. На основании многих исследований и проведенных испытаний продемонстрировало последовательное улучшение роста и эффективности корма при использовании кормовой добавки БИОС 500.

Механизм действия фитобиотиков четко не изучен, но может зависеть от состава активных ингредиентов в используемом продукте. Благотворное действие фитобиотиков объясняется их антимикробными и антиоксидантными свойствами. Кроме того, включение БИОС 500ив рационы изменяет и стабилизирует микробиоту кишечника и уменьшает микробные токсичные метаболиты в кишечнике благодаря их прямым антимикробным свойствам в отношении различных патогенных бактерий, что приводит к облегчению кишечных проблем и иммунного стресса, тем самым улучшая производительность. Еще одним важным благотворным эффектом включения в рацион БИОС 500 является снижение окислительного стресса и повышение антиоксидантной активности в различных тканях и, таким образом, улучшение здоровья. Фито вещества также оказывают свое действие за счет иммуномодулирующих эффектов, таких как повышенная пролиферация иммунных клеток, модуляция цитокинов и повышение титров антител. Кроме того, у фито веществ БИОС 500 улучшенная барьерная функция кишечника, о чем свидетельствует повышенная экспрессия белков плотного соединения кишечника в слизистой оболочке, обработанных липополисахаридами (ЛПС).

Диетические фито вещества для здоровья поросят – отъёмышей.

Фито вещества используются для питания и улучшения здоровья свиней благодаря их потенциальным биологическим функциям, таким как противовирусное, противомикробное, антиоксидантное и противовоспалительное действие. Различные фито вещества проявляют широкий спектр антибактериальной активности в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий с несколькими различными режимами действия. Во-первых, фито вещества непосредственно убивают бактерии из-за их гидрофобности, что позволяет им разделяться на липиды мембраны бактериальной клетки и митохондрий, что приводит к утечке критических внутриклеточных материалов. Во-вторых, фито вещества содержат высокий процент фенольных соединений, которые обладают сильными антибактериальными свойствами. В-третьих, активные компоненты фитобиотиков нарушают ферментную систему бактерий и блокируют их вирулентность. В-четвертых, некоторые биологически активные компоненты в фито веществах могут предотвращать развитие структур вирулентности у бактерий, таких как жгутики, которые имеют решающее значение для бактериальной адгезии.

Фито вещества также предлагаются для использования в качестве антиоксидантов в кормах для животных, которые защитят животных от окислительного повреждения, вызванного свободными радикалами. Антиоксидантные свойства экстрактов были оценены многими исследованиями in vitro. Наши недавние анализы in vitro также показали, что ЭОС, обладают клеточной антиоксидантной активностью за счет увеличения внутриклеточной концентрации глутатиона в стимулированных Н2О2 эпителиальных клетках кишечника показали, что добавление БИОС 500 свиньям уменьшает повреждение ДНК в лимфоцитах, что указывает на их потенциально благоприятное воздействие на иммунную систему при окислительном стрессе. В составе БИОС фенольные ОН-группы в тимоле, карвакроле и других фито веществах действуют как доноры водорода для пероксидных радикалов, образующихся на первой стадии окисления липидов, тем самым замедляя образование Н2О2.

Противовоспалительные эффекты фито веществ БИОС 500 широко описаны в моделях культивирования клеток in vitro. ЭОС из орегано, чеснока, корицы и других обладают потенциальной противовоспалительной активностью и подавляют продукцию TNF-α, IL-1β и NO из макрофагов, индуцированных LPS. Наши предыдущие исследования in vitro с альвеолярными макрофагами свиней показали, что карвакрол, экстракт стручкового перца, циннамальдегид, чеснок, эвгенол и анетол подавляют выработку провоспалительных цитокинов (TNF-α и IL-1β) из макрофагов, стимулированных LPS, что указывает на то, что все эти фито вещества обладают противовоспалительным действием. Способы действия противовоспалительной активности фито веществ неясны, но данные свидетельствуют о том, что эти эффекты частично опосредованы блокированием пути активации ядерного фактора (NF)-kB.

Отлучение от груди-один из самых сложных и критических этапов в производстве свиней. Его эффекты многофакторны, включая поведение, окружающую среду, болезни, иммунитет и питание. В этот период поросята немедленно подвергаются воздействию комбинации стрессоров, которые предрасполагают их к диарее, что может отрицательно сказаться на выживаемости на ранней и наиболее уязвимой стадии. В составе БИОС 500 активные вещества карвакрол, циннамальдегида и капсаицин (орегано, корица и мексиканский перец), увеличивает содержимое желудка, что указывает на увеличение времени задержки в желудке. Кроме того, уменьшает общую микробную массу подвздошной кишки и увеличивает соотношение лактобактерий: энтеробактерий. Также добавление карвакрола и тимола (орегано) уменьшает количество внутри эпителиальных лимфоцитов и увеличивает высоту ворсинок/глубину крипты в дистальном отделе тонкой кишки.

Диарея Escherichia coli после отъема от груди является частой причиной смерти поросят, отлученных от груди. Эта диарея несет ответственность за экономические потери из-за смертности, заболеваемости, снижения показателей роста и стоимости лекарств. Энтеротоксигенная кишечная палочка является наиболее доминирующим типом патогенной кишечной палочки, вызывающей диарею как до, так и после отъема поросят. Капсаицин, аллиин (чеснок и мексиканский перец) были протестированы в исследовании in vivo патогенной кишечной палочки для определения влияния отдельных фито веществ на диарею и здоровье кишечника свиней — отъемышей. Их ввод снизил общую частоту диареи свиней, что указывает на то, что скармливание БИОС 500 может повысить устойчивость свиней к болезням. Добавление БИОС 500 также улучшило высоту ворсинок подвздошной кишки и повысило экспрессию мРНК гена MUC—2, что указывало на то, что снижение показателя диареи, вероятно, связано с улучшением барьерной функции и целостности кишечника. БИОС 500 снижает количество лейкоцитов, нейтрофилов, сывороточного ФНО-α и гаптоглобина, а также количество макрофагов и нейтрофилов в подвздошной кишке. Эти наблюдения показывают, что скармливание фито веществ в составе БИОС 500 уменьшает как системное, так и местное воспаление, вызванное инфекцией E. coli.

Чтобы расшифровать основной механизм, лежащий в основе преимуществ кормления фито веществами, был проведен анализ микрочипов для характеристики экспрессии генов в слизистой оболочке подвздошной кишки свиней, экспериментально инфицированных E. coli. Результаты микрочипов показывают, что питание с включением БИОС 500 улучшает целостность мембран, особенно нескольких белков с плотным соединением. Его добавление в рацион снижает экспрессию генов, связанных с обработкой и представлением антигена, и других путей, связанных с иммунным ответом, что указывает на то, что эти фито вещества ослабляют иммунные реакции, вызванные Инфекция E. coli.

Другое исследование in vivo вируса репродуктивного и респираторного синдрома свиней (PRRSV) показало, что ввод БИОС 500 в рецептуру для отъема свиней усиливают иммунные реакции на вызов PRRSV и могут помочь смягчить негативное воздействие инфекции, о чем свидетельствует снижение вирусной нагрузки и концентрации медиаторов воспаления в сыворотке крови, а также сокращение продолжительности лихорадки. Таким образом, БИОС 500 являются сильным кандидатом на замену антибиотиков для улучшения показателей роста и здоровья свиней.

1 Кастонон ДЖИР (2007) История использования антибиотика в качестве стимулятора роста в европейских кормах для домашней птицы. Поулт Sci

2 Гадде У, Ким ЧХ, О СТ, Лиллехой ХС (2017) Альтернативы антибиотикам для максимизации эффективности роста и кормления домашней птицы: обзор. Аним Здоровье Res Откр

3 Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами (2013) Руководство для промышленности № 213 новые препараты для животных и новые комбинированные препараты для животных, вводимые в корм или питьевую воду для животных, производящих продукты питания, или на них: рекомендации для спонсоров лекарств для добровольного согласования условий использования продукта с GFI

4 Хен Лиллехой, Яньхун Лю, Sergio Calsamiglia, Мариано Э. Фернандес-Миякава, Фан Чи, Рон Л. Крейвенс, Сонтаек О & Сирил Г. Гей Фитохимические вещества в качестве альтернатив антибиотикам для стимулирования роста и укрепления здоровья хозяина5

5 Ли Ш., Лиллехой Х. С., Чан СИ, Ли КВ, Парк МС, Браво Д., Лиллехой Е. П. (2011) Циннамальдегид повышает параметры иммунитета in vitro и снижает инфекцию in vivo против кокцидиоза птиц. Br J Nutr

 6 Ли Ш., Лиллехой Х. С., Чан Си, Лиллехой Э. П., Мин Ш, Браво Д. М. (2013) Пищевые добавки молодых цыплят-бройлеров с живицами стручкового перца и куркумы повышают устойчивость к некротическому энтериту.

7 Ким ДК, Лиллехой ХС, Ли Ш, Чан СИ, Лиллехой ЕР, Браво Д (2013) Диетическая куркума лонгаповышает устойчивость кур к инфекциям Эймерия максима и Эймерия тенелла у кур. Поулт Sci

 8 Ли Ш, Лиллехой ХС, Хонг И, Чан СИ, Лиллехой ЕР, Ионеску С, Мазуранок Л, Браво Д (2010) Влияние экстрактов растений и грибов in vitro на иммунологическую функцию лимфоцитов и макрофагов цыплят. Br Poult Sci

9 Ли Ш., Лиллехой Х. С., Чан СИ, Ли КВ, Браво Д., Лиллехой Э. П. (2011) Влияние пищевых добавок с фитонутриентами на иммунитет, стимулированный вакциной, против инфекции Эймерией тенеллы. Ветеринарный паразитол

10.Браво D, Ионеску C (2008) Метаанализ влияния смеси карвакрола, циннамальдегида и живицы стручкового перца на бройлеров.

11.  Ким Чже, Лиллехой ХС, Хонг И, Ким ГБ, Ли Ш, Лиллехой ЭП, Браво ДМ (2015) Диетические стручковый перец и живица Куркума лонга увеличивают микробиом кишечника и некротический энтерит у трех коммерческих пород бройлеров. Res Vet Sci

12. Ким ДК, Лиллехой ХС, Ли Ш, Чан СИ, Браво Д (2010) Анализ экспрессии генов высокой пропускной способности интраэпителиальных лимфоцитов кишечника после перорального приема карвакрола, циннамальдегида или живицы стручкового перца. Поулт Sci 89:68-81

13. Ким ДК, Лиллехой ХС, Ли Ш, Чан СИ, Пак МС, Мин Ш, Лиллехой ЭП, Браво Д (2013) Иммунные эффекты диетического анетола на инфекцию Эймерии ацервулины. Поулт Sci 92:2625-2634

Лиллехой Х. С., Ким Д. К., Браво Д. М., Ли Ш. (2011) Влияние пищевых фитонутриентов растительного происхождения на геномные профили и устойчивость к кокцидиозу у цыплят-бройлеров. BMC Proc 5:S34

14. Фернесс Дж. Б., Ривера Л. Р., Чо Х-Дж., Браво Д. М., Каллаган Б. (2013) Кишечник как орган чувств. Nat Rev Гастроэнтерол Гепатол 10:729-740

15. Liu Y, Song M, Che TM, Bravo D, Петтигрю Джей (2012) Противовоспалительное действие нескольких растительных экстрактов на альвеолярные макрофаги свиней in vitro. J Anim Sci

16. Вонг СИЙ, Грант ИР, Фридман М, Эллиотт КТ, Ситу С (2008) Антибактериальная активность природных соединений против Mycobacterium avium subsp. паратуберкулез. Приложение Микробиол 74:5986-5990

17. Карсон CF, Ми Би Джей, Райли ТВ (2002) Механизм действия масла Melaleuca alternifolia (чайного дерева) на золотистый стафилококк, определяемый с помощью анализа времени уничтожения, лизиса, утечки и переносимости соли и электронной микроскопии. Противомикробные средства Химиотерапия

18. Ламберт RJW, Скандамис П. Н., Кут П. Дж., Нюхас Г. (2001) Исследование минимальной ингибирующей концентрации и способа действия эфирного масла душицы, тимола и карвакрола. J Приложение Микробиол

19. Анкри С., Мирельман Д. (1999) Антимикробные свойства аллицина из чеснока. Микробы заражают

20. Берт С. А., ван дер Зее Р., Коэтс А. П., де Граафф А. М., ван Кнапен Ф., Гаастра Ж, Хаагсман Л. С., Вельдхейзен Э. А. (2007) Карвакрол индуцирует белок теплового шока 60 и ингибирует синтез флагеллина в кишечной палочке O157: H7. Appl Микробиол окружающей среды

21. Гюльчин, Шат ИГ, Бейдемир, Эльмасташ М, Кюфревиолу ОИ (2004) Сравнение антиоксидантной активности почек гвоздики (Eugenia caryophylata Thunb) и лаванды (Lavandula stoechas L.). Пищевая химия

22. Эконому К. Д., Ореопулу В., Томопулос К. Д. (1991) Антиоксидантная активность некоторых растительных экстрактов семейства Лабиатных. J Am Oil Chem Soc 68:109

23. Франкич Т, Леварт А, Салобир Дж (2010) Влияние витамина Е и смеси растительных экстрактов, состоящей из карвакрола, циннамальдегида и капсаицина, на окислительный стресс, вызванный высокой нагрузкой ПНЖК у молодняка свиней. Животное 

24. Тейседре ПЛ, Уотерхаус АЛ (2000) Ингибирование окисления липопротеинов низкой плотности человека фенольными веществами в различных сортах эфирных масел. J Агропродовольственная химия 

25. Джеридан А, Юсфи М, Наджеми Б, Бутасуна Д, Стокер П, Видаль Н (2006) Антиоксидантная активность некоторых экстрактов алжирских лекарственных растений, содержащих фенольные соединения. Пищевая химия

26. Ли Ш, Ли Си, Сон Диджей, Ли Х, Ю ХС, Сон С, О КВ, Хан ДК, Квон БМ, Хонг Джей Т (2005) Ингибирующее действие 2′-гидроксицинамальдегида на продукцию оксида азота путем ингибирования активации NF-kB в НЕОБРАБОТАННЫХ 264,7 клетках. Фармакол биохимии

27. Jobin C, Bradham CA, Russo MP, Джума В, Нарула АС, Бреннер ДА, Сартор Р. Б. (1999) Куркумин блокирует цитокин-опосредованную активацию NF-kB и экспрессию провоспалительных генов путем ингибирования активности киназы I-kB ингибирующего фактора. J Иммунол

28. Моэсер А. Дж., Бликслагер В (2007) Механизмы диарейного заболевания свиней. J Am Vet Med Доцент

29. Мансанилья, НАПРИМЕР, Перес Дж. Ф., Мартин М, Камель С, Бауэллс Ф, Гаса Дж. (2004) Влияние растительных экстрактов и муравьиной кислоты на кишечное равновесие свиней, рано отлученных от груди. J Anim

30. Нофрариас М, Мансанилья, НАПРИМЕР, Пуджольс Дж, Гиберт Х, Майо Н, Сегалес Дж, Гаса Дж (2006) Влияние высушенной распылением плазмы свиней и растительных экстрактов на морфологию кишечника и на подмножества лейкоцитарных клеток отлученных от груди свиней. J Anim Sci 

31. Михельс Дж., Миссоттен Дж., Ван Хоорик А, Овин А, Фремот Д, Де Смет С, Дирик Н. (2010) Влияние дозы и состава карвакрола и тимола на бактерии и некоторые функциональные особенности кишечника у поросят после отъема. Архимандрит 

32. Fairbrother JM, Nadeau É, Gyles CL (2005) Кишечная палочка при диарее после отъема у свиней: обновленная информация о типах бактерий, патогенезе и стратегиях профилактики. Аним Исцеляет,

33. Надь Б, Фекете П. З. (1999) Энтеротоксигенная кишечная палочка (ETEC) у сельскохозяйственных животных.

34.Liu Y, Song M, Che TM, Алмейда ДЖАС, Ли Джей Джей, Браво Д, Мэддокс CW, Петтигрю Джей (2013) Пищевые растительные экстракты облегчают диарею и изменяют иммунные реакции свиней, отлученных от груди, экспериментально инфицированных патогенным. J Anim Sci 

35. Liu Y, Song M, Che TM, Lee JJ, Bravo D, Maddox CW, Петтигрю Джей (2014) Пищевые растительные экстракты модулируют профили экспрессии генов в слизистой оболочке подвздошной кишки свиней, отлученных от груди, после инфекции. J Anim Sci

36. Liu Y, Che TM, Song M, Ли Джей Джей, Алмейда ДЖАС, Браво Д., Ван Альстин WG, Петтигрю Джей (2013) Пищевые растительные экстракты улучшают иммунные реакции и эффективность роста свиней, экспериментально инфицированных вирусом репродуктивного и респираторного синдрома свиней. J Anim Sci