Останнім часом у нашій країні і за кордоном збільшився інтерес до використання пробіотичних препаратів у птахівництві. У багатьох випадках їх застосування дозволяє вирішити декілька завдань:

• підвищити ефективність використання поживних речовин, продуктивність птиці;
• пригнічувати ріст умовно-патогенної і патогенної мікрофлори кишечника, стимулювати імунітет;
• сприяти зростанню економічних результатів виробництва;
• забезпечити екологічну безпеку продукції.

Нині в Україні функціонують сучасні підприємства, які використовують новітні технології. Одночасно відновлюються виробництва з більш старим, придбаним в минулому обладнанням і технологіями. Однак у всіх випадках відзначається дія факторів, що сприяють порушенню нормальної мікрофлори у сільськогосподарської птиці.

• Використовуються нові кроси і породи високопродуктивної птиці, які більш вимогливі до умов утримання і годівлі. Дія патогенетичних факторів швидко призводить до функціональних зривів з боку різних систем і органів.
• Залишається фактор негативного впливу великомасштабного виробництва з високою концентрацією поголів'я на обмежених територіях, що призводить до необхідності численних вакцинацій і високого антигенного навантаження.
• Вакцинальний і технологічний стрес різко знижує резистентність, сприяє персистенції умовно-патогенної мікрофлори в травному каналі та інших органах і тканинах (легені, сечостатеві шляхи, шкіряний покрив).
• Багато живих вакцин (особливо з так званих «гарячих» штамів) призводять до прямої колонізації клітин кишечника, респіраторної та інших систем й до поствакцинальних порушень в мікрофлорі відповідних зон.
• Різко зросло фармакологічне навантаження на птицю. Всупереч сформованим стереотипам, порушувати мікробіоценоз можуть не лише антибіотики і кокцидіостатики, але й деякі надмірно уведені кормові добавки.
• Істотно погіршилася екологічна ситуація. Корми, повітря, вода можуть бути додатковими джерелами токсичних речовин, пестицидів, які порушують слизову оболонку різних порожнин, прямо впливаючи на мікробіоценоз. Поширені також кормові мікотоксикози.

Таким чином, діє комплекс факторів, які порушують природні захисні властивості нормальної пристінкової мікрофлори. Споживаючи гранульовані, часто оброблені термічно, корми, птиця у замкнутих приміщеннях позбавлена контакту з природними донорами нормальних мікроорганізмів, доступними в природі (грунт, комахи, рослини). У зв'язку з циклічними дезінфекціями, тривалим використанням антибіотиків, особливо широкого спектра дії, у навколишньому середовищі відбувається селекція резистентної до антибіотиків мікрофлори. У такому випадку може виникнути ситуація подібна до так званої стаціонарної «госпітальної інфекції» у медицині. Природно, не можна відмовитися від вакцинацій, дезінфекцій, застосування антибіотиків, антигельмінтиків, кокцідіостатиків при відповідних показаннях. Але відновити нормальну мікрофлору після їх застосування необхідно. Якщо слизова травного кагалу порушена, ефективне виробництво неможливо, так як знижується рівень засвоєння поживних речовин корму.

З 2006 р. у країнах Євросоюзу було уведено повну заборону на використання кормових антибіотиків. Це змусило дослідників та спеціалістів переглянути багато методологічних підходів до питань оптимізації контролю над епізоотичним процесом хвороб, збудниками яких є умовно патогенна бактеріальна мікрофлора.

Недостатня ефективність традиційних заходів, спрямована на підвищення збереженості молодняку, обумовлює необхідність застосування принципово нових ефективних препаратів.

Найбільш повно цим вимогам можуть відповідати пробіотики – препарати, які містять живі мікроорганізми, пов'язані із нормальною, фізіологічно і еволюційно обґрунтованою флорою травного каналу та позитивно впливають на організм господаря.
Аспекти використання пробіотиків у птахівництві й ветеринарній медицині торкаються широкого кола проблем, що включають корекцію кишкового біоценозу, імунної, гормональної та ферментної систем організму птиці.

Сучасна концепція пробіотиків

Феномен пробіозизу визначається як асоціація двох організмів, яка стимулює життєві процеси кожного з них, а жива мікробна кормова добавка, яка корисно діє на тварину-господаря шляхом поліпшення його кишкового мікробного балансу, отримала назву пробіотика.

До групи пробіотиків відносяться мікроорганізми, які відповідають таким критеріям:

• виживати за проходження по травному каналу, що передбачає їх резистентність до кислоти та жовчі;
• адгезуватися на епітеліальних клітинах кишечника з наступною колонізацією;
• стабілізувати кишкову мікрофлору;
• не мати ознак патогенності;
• зберігати життєздатність як в харчових продуктах, так і в процесі отримання фармакопейних ліофілізованих препаратів;
• швидко розмножуватися, колонізуючи кишечник;
•  персистувати з проявом родових властивостей пробіотиків.

Зазначеним критеріям найбільшою мірою відповідає автохтонна група співдружніх мікроорганізмів, що включає таких постійних мешканців кишкової екосистеми, як лакто- і біфідобактерії, кишкова паличка.

Як показали практичні спостереження, пробіотичні ефекти можуть бути викликані і деякими групами алохтонних мікроорганізмів. Прикладом тому слугує пробіотичне використання культури дріжджів Saccharomyces boulardii, які не є нормофлорою шлунково-кишкового тракту людини, але разом з тим здатні запобігають повторенню псевдомембранного коліту, спричиненого Clostridium difficile. Протеаза, що секретується S. boulardii, руйнує токсин Cl. difficile, утворений на поверхні епітеліальних клітин кишечника.

Виявилося, що деякі представники великої групи спороутворюючих бактерій - Bacillus, Brevibacillus, Clostridium, Sporolactobacillus своєю присутністю здатні запобігати кишковим розладам, і часом навіть більшою мірою, ніж традиційні пробіотики на основі лакто- і біфідобактерій. Разом з тим спороутворюючі бактерії в якості пробіотиків застосовуються все ж рідше і з великими обмеженнями, ніж лакто- і біфідобактерії. Головними стримуючими факторами є спорідненість їх з патогенними та токсигенними видами бактерій такими як Bacillus anthracis, Clostridium рerfringens, С. botulinum, а також те, що вони в більшості чужорідні мікрофлорі кишкового тракту. Отже, пробіотики - живі мікробні добавки, які надають сприятливу дію на організм птиці шляхом поліпшення кишкового мікробного балансу, стимулюють обмінні та імунні процеси. Це об'єкти всебічних наукових досліджень і важливий товар на світовому ринку, обсяг продажів яких оцінюється в мільярди доларів на рік. Широкому колу споживачів доступні сотні пробіотичних продуктів харчування і харчових добавок, а виробники кормів для сільськогосподарських і домашніх тварин, птиці та риби використовують пробіотичні препарати у складі кормів.

Встановлено, що застосування пробіотиків може здійснювати протиінфекційний, іммунномодулюючий вплив на організм, підвищувати бар'єрні функції (фізіологічні механізми, що захищають організм від впливу навколишнього середовища, що перешкоджають проникненню в нього бактерій, вірусів та шкідливих речовин), стимулювати моторику та екскреторну функції кишечника. Введені з препаратами пробіотичні штами взаємодіють з спільнотою бактерій кишечника, виділяють метаболіти, що впливають на активність імунної, гормональної, травної систем організму-господаря.

В останнє десятиліття концепція пробіотиків зазнала суттєвих змін. Зросла увага дослідників до структурних компонентів і продуктів метаболізму пробіотичних мікроорганізмів. Дані зміни пов'язані з розширенням уявлень про біологічну ефективність пробіотиків і виявленні того факту, що структурні елементи клітин та їх метаболіти в ряді випадків виявляються не менш ефективними.

Нині виділяють чотири покоління пробіотиків (табл. 1).

В даний час на ринку пробіотиків затребувані комбіновані препарати. Штами бактерій, що входять в комплексний пробіотик об'єднуються за здатністю продукувати різні ферменти, біологічно активні речовини так, щоб вони доповнювали один одного за біологічною активністю. Крім того, для отримання нових полікомпонентних біологічно активних препаратів комбінують комплекси пробіотиків з пребіотичними препаратами.

Таблиця 1. Сучасні покоління пробіотиків

Іммобілізована форма пробіотичного препарату дозволяє істотно підвищити захист біфідо- і лактобактерій при проходженні через шлунок, де звичайні препарати, що містять ліофільно висушені клітини пробіотиків, втрачають більше 90 % активності. Біологічна ефективність сорбованих пробіотиків дозволяє застосовувати зменшені дози бактерій.

Наукове обґрунтування конструювання пробіотичних препаратів засноване на аналізі взаємовідносин макро- і мікроорганізму. В даний час активно розвивається уявлення про кишкову мікробіоту як про самостійний «орган», який у вигляді біоплівки покриває стінку кишечника. Сформована в ході розвитку організму біоплівка - міцна система, що перешкоджає проникненню чужорідних штамів. Колективний імунітет біоплівки кишечника не дозволяє повною мірою здійснювати корекцію дисбактеріозів за допомогою препаратів живих культур пробіотиків - біфідобактерій, лактобацил, ентеробактерій, оскільки промислові штами мікроорганізмів внаслідок біологічної несумісності не можуть увійти компонентом в біоплівки, і поповнюють пул транзиторних бактерій. Тим не менш, пробіотичні препарати застосовувати слід. У вмісті кишечника присутні різні симбіонти та паразити - транзиторні бактерії, найпростіші, гельмінти, роль яких в нормальному функціонуванні тваринного організму не можна недооцінювати. Введені з препаратами пробіотичні штами, виділяючи біологічно активні метаболіти, сигнальні речовини, антибіотики, бактеріоцини, вступають у взаємодію з кишковою мікрофлорою і впливають на функціонування різних фізіологічних систем організму-господаря. Незважаючи на той факт, що корисні властивості нормальної кишкової мікробіоти відомі вже більше 100 років, вчення про пробіотики тільки розвивається, і історія його становлення охоплює не більше ніж 25-річний період, коли стало відомо, що нормальна кишкова мікрофлора бере участь у підтримці колонізаційної резистентності слизової кишечника і грає важливу роль у попередженні захворювань людини і тварин.

Клініко-експериментальні дослідження показують, що під дією шлункового соку і жовчі пробіотики втрачають майже 90 % своєї активності до моменту потрапляння в кишечник. Розробляються різні способи підвищення виживаності бактерій, наприклад, за рахунок їх іммобілізації на пористих мікроносіях, включення до складу препарату компонентів живильного середовища. Однак навіть у випадку наукового обґрунтування пробіотичних препаратів, далеко не всі з них виявляються ефективними на практиці. Пошук мікроорганізмів, які можна використовувати в якості пробіотиків, являє собою основу для розробки пробіотичних препаратів. Препарати з використанням лактобацил і біфідобактерій добре відомі позитивним впливом у підтримці мікробного балансу кишечника. В останні роки встановлено, що не менш важливі в мікробіоценозі шлунково-кишкового тракту тварин і деякі транзиторні бактерії, наприклад, роду Bacillus, які застосовуються в багатьох кормових пробіотичних препаратах, реально роблячи позитивний вплив на здоров'я і продуктивність птиці.

Оцінюючи перспективи використання бактерій роду Bacillus для створення біопрепаратів, можна відзначити такі їх переваги перед іншими представниками екзогенної мікрофлори:

• нешкідливість переважної більшості представників роду для макроорганізму навіть у високих концентраціях;
• здатність підвищувати неспецифічну резистентність організму господаря;
• антагоністична активність до широкого спектру патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів;
• висока ферментативна активність;
• стійкість до літичних ферментів і обумовлену цим високу життєздатність протягом всього травного каналу;
• технологічність у виробництві;
• стабільність при зберіганні;
•  екологічна безпека.

При обговоренні питань біологічної активності бацил можна відзначити їх здатність виділяти в культуральну рідину сигнальні молекули, імуноактивні протеїни і біологічно активні пептиди, в число яких входять не тільки пептидні антибіотики, але і гормоноподобні речовини, які мають ростостимулюючий ефект.

Характеристика родини Bacillus та механізм дії пробіотиків

Родина Bacillus нараховує 77 видів та об'єднує велику групу аеробних або факультативно анаеробних грампозитивних хемоорганотрофних мікроорганізмів паличкоподібної форми, що утворюють термостійкі ендоспори. Типовий вид - B. subtilis (Ehremberg) Cohn 1872, 174.

Примітно, що B. subtilis і B. cereus стали відомі як мікроорганізми, за допомогою яких створювали анаеробні умови середовища.
Особливістю цієї групи бактерій є широкий діапазон G+C пар основ - від 32 до 69 мольн %.

Родина Bacillus зазвичай пов'язана з ґрунтом, але її представники також виділяються з води, пилу і повітря. Представники Bacillus відрізняються високим і різноманітним спектром біологічної активності. Часто володіючи явним антагонізмом до патогенних мікроорганізмів, вони продукують цілий ряд ферментів, що розщеплюють крохмаль, пектини, целюлозу, жири, білки, виробляють різні амінокислоти і антибіотики. Ідентифікація представників роду Bacillus, яка із самого спочатку заснована на фенотипових ознаках, завжди була недостатньо точною. Але й більш прогресивний генетичний підхід до ідентифікації на основі послідовності 16 рРНК також опинився перед проблемою нерозрізненості деяких видів.

Результати численних досліджень, проведених як в нашій країні , так і за кордоном, доводять стійкість B. Subtilis до дії кислот та жовчі у травному каналі й можливість проростання спор у вегетативні форми у кишечнику бройлерів, що свідчить про наявність пробіотичного ефекту. Крім цього проростання спор (2-24 доби залежно від штаму, умов приготування корму) супроводжується інтенсивним продукуванням біологічно активних речовин – антибіотиків, лізоциму, амінокислот, вітамінів, ферментів. Відзначається також висока антагоністична активність спорових пробіотиків відносно стафілококів, ентерококів і дріжджів – якість, що відрізняє їх від пробіотиків на основі лакто- чи біфідобактерій.

Бактерії родини Bacillus проявляють різнобічну антимікробну активність, пов'язану, передусім, із продукцією майже 200 антибіотиків: поліміксинів, бацитрацину, тиротрицинового комплексу, граміцидину С, субтиліну, едеїну, мікробациліну тощо.

Другу групу становлять бактеріоцини, що є стійкими до нагрівання.

Протеолітичні, пектинолітичні, ліполітичні і целюлозолітичні властивості бактерій роду Bacillus, зачіпаючи процеси травлення, можуть призводити до нормалізації внутрішніх процесів і функцій макроорганізму - руйнувати тромби і гепарин, токсичні продукти і алергени, зменшувати утворення холестеринових міцел.
За різних гострих і хронічних захворюваннях шлунково-кишкового тракту людини і тварин пробіотичні ефекти спороутворюючих бактерій в одних випадках можуть досягатися переважно за рахунок їх антагоністичних властивостей - дії дипіколіновой кислоти спор, продукції вегетативними клітинами антибіотиків, ферментів, в інших - за рахунок стимуляції іммуннокомпетентних клітин, активації вироблення інтерферонів, по-третє, - в одночасному поєднанні вищеназваних та інших факторів (у тому числі транслокації), збільшуючи захисні реакції організму в цілому (табл. 2).

Таблиця 2. Механізми лікувально-профілактичної дії пробіотиків

У той же час деякі питання потребують більшого розуміння. Залишаються невідомими, зокрема, віддалені наслідки відповіді імунної системи на випадкові мікроорганізми, якими для людини є спороутворюючі бактерії, особливо при лікуванні хворих з ослабленим імунітетом.

Безпечність застосування пробіотику

В умовах все зростаючого розмаїття продуктів харчування виникла потреба в стандартах на продовольство і на їхню безпеку. З цією метою в 1963 р. під егідою двох Всесвітніх організацій - Охорони здоров'я (World Health Organization - WHO) та Продовольчої та сільськогосподарської (Food and Agricultural Organization - FAO) був розроблений «Кодекс аліментаріус». Комісія «Кодекс аліментаріус» забезпечує координацію дій урядів країн-членів СОТ (Світова організація торгівлі) при підготовці стандартів і норм на продовольчі товари, сприяючи справедливому застосуванню цих правил в торгівлі різним продовольством. В даний час всі мікробні кормові добавки, відповідно до Директиви № 70/254/EEC Європейського союзу і керівними принципами Наукового комітету з живлення тварин (Scientific Commite on Animal Nutrition - SCAN), піддаються детальній оцінці на безпеку з метою отримання гарантій на предмет їх нешкідливості як для самих тварин, так і для споживачів продукції тваринництва. Вся концепція продовольчої безпеки SCAN - в ємній формулі: «від ферми до вилки» (from the Farm to the Fork).

Особлива увага приділяється тестуванню мікроорганізмів на наявність передачі маркерів стійкості до антибіотиків і продукування шкідливих метаболітів. В даний час діють положення про безпечне використання спороутворюючих мікроорганізмів - результат колективної праці провідних фахівців і всесвітніх організації в області живлення - SCAN, FAO / WHO.

Основні положення керівництва з безпеки для компаній, що займаються виробництвом і продажем бактерій в якості пробіотиків, включають наступні 6 пунктів.

1. Кожен бактеріальний штам, який використовується в препараті, має бути виділений, названий і таксономічно ідентифікований до виду із застосуванням найсучаснішої і валідованої методології. При характеристиці мікроорганізмів застосовуються генетичні та фенотипічні методи, що дозволяють порівнювати послідовності генів 16 рРНК з музейними штамами таких всесвітніх колекцій мікроорганізмів, як американська - ATCC, європейські - DSMZ, LMG, CIP, NCIMB, японська - JAM, і виявляти їх молекулярно-генетичний поліморфізм. Для цього повинні бути досліджені специфічні для штаму проби, отримані або із загальної хромосомальної, або тільки з рДНК. Якщо ідентичність штаму (ів) бактерій в препараті викликає питання, то під сумнівом ставляться висновки по його (їх) безпечність.
2. Слід дотримуватися науково визнаних назв бактерій. Не прийнятно використання на ярликах з готовою продукцією застарілих назв або тих, що вводять в оману. Важливо знати, що назви бактерій, виходячи з офіційно існуючих законів з регулювання їх номенклатури, стають чинними лише після їх публікації або в спеціально затверджених списках, у валідаційних листах, або в International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Назва бактерій, опублікована в іншому місці, затверджується після її оголошення в листі валідації, де вказуються умови подання відомостей та прийняття нових назв. Для цього автори нових назв культур посилають три копії документа в редакційний комітет зазначеного журналу. У цьому документі міститься документальне підтвердження, що нові види, підвиди і т. д. були депоновані, визнаними колекціями культур двох країн із вказівками дат. Після розгляду надісланих документів затверджуються нові назви з таксономічної прив'язкою щодо існуючої бактеріологічної специфікації, які стають доступними після публікації списку нових назв.
3.  Кожен штам бактерій повинен бути досить повно охарактеризовано in vitro, включаючи: профіль антибіотикорезистентності, ентеротоксини, стійкість до соків шлунку, кишечника і до жовчі. Детальна схема перевірки продукції токсину відпрацьована SCAN. Заборонено в якості пробіотиків використовувати штами, які продукують токсин (и) і здатні до передачі стійкості до антибіотиків.
4. Перевірка безпеки повинна проводитися незалежною тристоронньою групою кваліфікованих експертів. В залежності від родини і штаму бактерій, а також величини дози прийому, їх безпека може бути охарактеризована певним чином. На відповідних лініях клітин оцінюється здатність бактеріальних штамів до адгезії, до транслокації і до модуляції імунної системи. При цьому штами із сильно вираженими адгезивними, або інвазивними властивостями не повинні використовуватися як пробіотики. В оцінці безпеки важливі також дослідження на гостру і ембріональну токсичність. Рекомендовано, зокрема, на одному виді ссавців провести випробування штаму в розбавленому і в концентрованому вигляді. Повторні дослідження хронічної токсичності повинні бути проведені на кожному штамі у вегетативному і споровому стані протягом не менше 9 місяців в концентрованому вигляді і в складі готового препарату, використовуючи дрібних і більш великих тварин (наприклад, миша і свиня, кролі).
5. На етикетці та в супровідній документації повинні бути відомості щодо протипоказань для штамів бактерій, включаючи специфічні умови їх застосування
6. На етикетці на препарат і в супровідній документації повинні бути чітко зазначені: a) показання до використання з даними клінічних випробувань, б) родина, вид і назва штаму (ів), точні кількості бактерій, в) можливі несприятливі реакції, про які необхідно повідомляти за вказаними телефонами.

Доцільно доповнювати відомості з безпечності штамів-пробіонтів на основі спороутворюючих бактерій такими пунктами, як:

а) толерантність щодо представників нормофлори,

б) відсутність генів, пов'язаних з продукцією токсинів і факторів вірулентності, або їх інактивація,

в) природа і механізм пробіотичного ефекту і як вони співвідносяться з відомими уявленнями.

У даний час на ринку пропонується багато препаратів, які рекламуються як пробіотики. Вони різні за складом, якістю, фармакологічною спрямованістю дії, показаннями до застосування. У деяких випадках пробіотики не відповідають заявленим виробником властивостям. Іноді до відсутності ефекту призводить неправильне їх застосування. Це може призводити до дискредитації не лише того пробіотику, з яким працювали у конкретному випадку, але й всього напрямку.

Розробка пробіотичних препаратів робить необхідним ретельне вивчення безпечності застосовуваних культур. Крім того, також потребують удосконалення методи і критерії оцінки біологічних властивостей штамів, які забезпечують лікувально-профілактичну ефективність препаратів.

За дотримання вимог до розробки препаратів пробіотиків, доведення безпечності штамів та ефективності застосування їх у птахівництві, пробіотики стають надійним інструментом для вирішення проблем, пов'язаних з регуляцією мікробіологічних процесів у кишечнику, стимуляції продуктивності, поліпшення здоров'я птиці та якості продукції птахівництва.

Володимир Отченашко, канд. сільгосп. наук
Національний університет біоресурсів і природокористування України

Отзывы: