Mikroflora przewodu pokarmowego a zdrowie i produkcyjność bydła
Już od dawna posiadamy wiedzę na temat korzystnej roli probiotyków w żywieniu zwierząt. Dotychczas, główny nacisk kładziono na znaczenie pożytecznej mikroflory u zwierząt monogastrycznych (trzody chlewnej i drobiu). Mniej natomiast uwagi poświęcano znaczeniu tej mikroflory na funkcjonowanie przewodu pokarmowego u bydła. Okazuje się, że również w przypadku przeżuwaczy mikroflora jelitowa odgrywa szczególną rolę w utrzymaniu zdrowia już od wczesnych etapów życia zwierząt, a także kiedy zwierzęta przeżuwające posiadają wykształcony w pełni przewód pokarmowy.
Bakterie - dobre na start w okresie odchowu cieląt
W momencie narodzin przewód pokarmowy cieląt jest jałowy. Następnie, poprzez kontakt z matką i otoczeniem przewód pokarmowy jest zasiedlany przez różnorodne mikroorganizmy (bakterie, grzyby, pierwotniaki). Cielęta poprzez kontakt z bakteriami pochodzącymi od matki osiągają niezbędny początkowy potencjał odporności. Jest to szczególnie widoczne jeżeli porówna się status zdrowotny cieląt z małych ferm, gdzie mają one możliwość dłuższego kontaktu z krową oraz duże obiekty hodowlane, gdzie krowę i cielę oddziela się praktycznie bezpośrednio po porodzie upośledzając tym samym naturalny rozwój mikroflory przewodu pokarmowego u cielęcia.
W normalnych warunkach środowiskowych „korzystne” bakterie zasiedlające żwacz i jelito cienkie pozostają w symbiozie z organizmem gospodarza. Bakterie probiotyczne pełnią szereg funkcji, m.in. uczestniczą w procesach trawienia składników paszy, syntetyzują witaminy (m.in. wit. z grupy B i wit. K), a także chronią przewód pokarmowy przed zasiedlaniem go przez bakterie patogenne (bakterie pożyteczne konkurują z bakteriami patogennymi o składniki pokarmowe i „miejsce” na błonie śluzowej jelita). W badaniach przeprowadzonych na grupie cieląt odnotowano pozytywny wpływ dodawania probiotyków do paszy na ich stan zdrowotny i przyrosty masy ciała. Korzystne oddziaływanie bakterii acidofilnych jest zwłaszcza widoczne w pierwszych dniach życia, po porodzie oraz w okresie przechodzenia z odpajania mlekiem na pasze stałe. W obu przypadkach cielęta podlegają stresowi, który może znacząco zmieniać populację mikroflory jelitowej. „Zestresowane” cielęta, których diety nie wzbogacano w probiotyki miały najczęściej mniejszą populację bakterii z rodzaju Lactobacillus spp. w środowisku jelita i częściej były podatne na występowanie biegunek.
Badania prowadzone w Belgii wskazały, że zaburzenia w funkcjonowaniu przewodu pokarmowego u cieląt były główną przyczyną upadków (nawet 6,5% nowonarodzonych zwierząt) w pierwszym miesiącu życia. Wprowadzenie dodatku probiotycznego w postaci bakterii (Lactobacillus spp.) w tym okresie życia powoduje, że wypierają one enterotoksyczne szczepy E. coli ze ściany jelita i promują rozwój bakterii „korzystnych”. Probiotyczne bakterie, drożdże i grzyby mogą również poprawiać pobieranie paszy przez cielęta, a tym samym pozytywnie wpływać na tempo ich wzrostu (Lactobacillus spp., Streptococcus faecium, Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus oryzae). W pierwszych tygodniach życia, cielę pije tylko mleko, które z ominięciem żwacza, przez rynienkę przełykową, trafia do dalszych odcinków przewodu pokarmowego. Pomimo tego, że żwacz nie pełni jeszcze w tym okresie swoich funkcji ważne jest, aby został on zasiedlony przez bakterie i pierwotniaki w jak najkrótszym czasie po urodzeniu. Gdy cielęta zaczną pobierać pasze stałe, mikroorganizmy występujące w żwaczu ulegają pomnożeniu i przyjmują funkcje jak w przypadku dorosłego bydła. Końcowe produkty metabolizmu „korzystnych” bakterii stymulują rozwój morfologiczny i fizjologiczny żwacza tak, że w okresie przejścia na pasze stałe żwacz jest w stanie spełniać swoją fizjologiczną rolę w procesach trawienia i przemian składników pokarmowych. Niewątpliwie, podawanie probiotyków cielętom we wczesnym etapie życia jest bardzo korzystne. Udowodniono, że podawanie cielętom kultur bakterii L. acidophilus i S. faecium z paszą w okresie pomiędzy urodzeniem, a 5 dniem życia skutkuje nie tylko obniżeniem przypadków biegunek o ponad 70% (i upadków cieląt o 99%), ale także znacznie lepszym wykorzystaniem paszy.
Probiotyki w okresie laktacji
Probiotyki odgrywają również znaczącą rolę w procesach zachodzących w żwaczu, gdzie mikrobiologiczny ekosystem jest niezwykle zróżnicowany. Żwacz, który u dorosłych zwierząt ma pojemność ok. 100 litrów zasiedlony jest przez bakterie (1011 komórek/ml.), pierwotniaki (105 komórek/ml.) i grzyby (103 komórek/ml.). Podawanie probiotyków do paszy jest szczególnie zalecane w przypadku braku równowagi mikrobiologicznej w treści żwacza, która ma często miejsce w pierwszym okresie laktacji, gdy dieta krów zmienia się z bogatej w „suche” pasze objętościowe na wysoce skoncentrowaną i bogatą w węglowodany łatwostrawne (duży udział pasz treściwych). W takich warunkach znaczna część substancji organicznej w pobranej paszy ulega szybko fermentacji w żwaczu, powodując gwałtowny wzrost lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Jednocześnie występuje obniżenie kwasowości treści żwacza. Wraz ze spadkiem pH poniżej 6,0 maleje również aktywność bakterii celulolitycznych i liczba pierwotniaków, co sprzyja występowaniu podklinicznej kwasicy żwacza (SARA). Towarzyszy temu m.in. ograniczenie pobrania paszy i w dalszej konsekwencji inne schorzenia metaboliczne. Badania wskazują, że suplementacja diety krów mlecznych preparatami probiotycznymi z udziałem bakteri Enterococcus może prowadzić do stabilizacji pH żwacza, a w przypadku zdiagnozowanej już kwasicy umożliwia ograniczenie okresu występowania tego schorzenia. W zapobieganiu kwasicy odnotowano również pozytywny wpływ bakterii Megasphaera elsdenii i/lub Selenomonas ruminatium, które obniżają poziom mleczanów w żwaczu stabilizując tym samym jego pH, a także bakterii rodzaju Propionibacterium, których końcowym produktem fermentacji jest prekursor glukozy – propionian. Zazwyczaj liczba tych bakterii maleje m.in. w rezultacie skarmiania dużych ilości pasz skrobiowych.
W przypadku dorosłych przeżuwaczy bakterie z rodzaju aaaa nie wykazują już tak wyraźnie pozytywnego wpływu jak w przypadku cieląt. Bakterie te produkują kwas mlekowy, który w przypadku nadmiernych jego ilości wchłaniany jest bezpośrednio do krwi (zmieniając równowagę kwasowo-zasadową, stężenie dwuwęglanów i wapnia). Nadmiar kwasu mlekowego w żwaczu powstaje najczęściej w wyniku podawania krowom nadmiernych ilości łatwo fermentujących węglowodanów (np. w nadmiernej ilości śruty zbożowej, melasy, kiszonki z kukurydzy) lub przy podawaniu pasz nadmiernie rozdrobnionych, co zmniejsza ilość wydzielanej podczas przeżuwania śliny (będącej naturalnym buforem treści żwacza). W takiej sytuacji bardzo pożądany jest udział bakterii rozkładających kwas mlekowy (Megasphera elsdenii, Selenomonas ruminatium) w treści żwacza.
Należy również wspomnieć, że probiotyki (np. Enterococcus faecacium) obecne w żwaczu produkują bakteriocyny, które m.in. kontrolują rozwój patogennych bakterii chorobotwórczych tj. Escherichia coli O157: H7. Trwają również prace badawcze nad zastosowaniem kolejnego gatunku bakterii – Butyrivibrio fibriosolvens jako dodatku probiotycznego dla bydła. Bakterie te mają bardzo ciekawe właściwości m.in. uczestniczą w syntezie sprzężonego kwasu linolowego (CLA u bydła), który charakteryzuje się wieloma specyficznymi właściwościami funkcjonalnymi i prozdrowotnymi (m.in. stymulują układ immunologiczny i modyfikują metabolizm lipidowy).
Wpływ na skład i produkcję mleka
Badania poświęcone oddziaływaniu bakteryjnych probiotyków na skład i wydajność mleka są stosunkowo ograniczone. Odnotowano m.in. wzrost produkcji mleka o 0,75 do 2 kg/dzień u krów poddanych suplementacji „korzystnymi” bakteriami. Zmiany w składzie mleka powodowane spożyciem probiotyków były natomiast bardzo zróżnicowane i zależały głównie od badanego szczepu bakterii. Dla przykładu, podawanie szczepów Prevotella bryantii 25A lub Propionibacterium w okresie 3 tygodni przed porodem i 7 tygodni po porodzie skutkowało zwiększeniem procentowej zawartości tłuszczu w mleku.
O drożdżach raz jeszcze
Pomimo wzrostu zainteresowania użyciem bakteryjnych probiotyków u bydła, aktywne kultury drożdży (drożdże probiotyczne) pozostają najczęściej używanymi probiotykami u dorosłych przeżuwaczy. Najczęściej stosowanymi w żywieniu bydła są następujące gatunki drożdży probiotycznych: Saccharomyces cerevisiae i/ lub Aspergillus oryzae.
Suplementacja diety przeżuwaczy dodatkiem drożdży probiotycznych okazała się korzystna dla rozwoju populacji bakterii celulolitycznych w żwaczu. U zwierząt, które otrzymywały ten dodatek populacja bakterii celulolitycznych wzrastała i była bardziej aktywna. Rozwój pierwotniaków w żwaczu jest zależny od udziału w treści żwacza populacji bakterii, które stanowią źródło pożywienia dla pierwotniaków. Tak więc, u zwierząt, które otrzymywały drożdże probiotyczne, również pierwotniaki w żwaczu, pojawiały się wcześniej oraz w większej ilości.
Drożdże, podobnie jak bakterie probiotyczne stabilizują pH żwacza i korzystnie działają prewencyjnie w zakresie ograniczenia możliwości występowania kwasicy żwacza (zarówno formy klinicznej, jak i podklinicznej). Drożdże probiotyczne stabilizują pH m.in. poprzez stymulację bakterii żwacza utylizujących mleczany. Drożdże te stymulują dodatkowo wzrost populacji pierwotniaków Entodiniomorphis, które wykorzystując łatwo strawną skrobię na swoje potrzeby, ograniczają fermentację w żwaczu.
Probiotyczne drożdże obniżają również liczbę bakterii patogennych tj. E. coli, Listeria monocytogenes, Salmonella, Clostridium. Szczególnie efektywne w tym zakresie są drożdże z rodzaju Saccharomyces cerevisiae. Ich aktywność udowodniono zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo. Działanie drożdży w zakresie niwelowania patogennych bakterii jest oparte zasadniczo na mechanizmie konkurencji międzygatunkowej oraz na zdolności wiązania przez nie toksyn bakteryjnych.
Stwierdzono, że suplementacja dawki pokarmowej krów aktywnymi kulturami drożdży może zwiększyć produkcję mleka aż o 4,5%. Żywienie przeżuwaczy oparte jest przede wszystkim na paszach objętościowych odznaczających się znacznym udziałem włókna NDF. Przeżuwacze dysponując aktywną populacją bakterii celulolitycznych w żwaczu, są w stanie efektywnie rozkładać celulozę i hemicelulozę. Jak wspomniano powyżej drożdże stymulują te bakterie i podwyższają ich aktywność enzymatyczną. Korzystne działanie drożdży polega również na stymulowaniu syntezy niektórych witamin oraz czynników wzrostu, a także na wykorzystywaniu dla swoich potrzeb tlenu zawartego w treści żwacza – szkodliwego dla funkcjonowania bakterii celulolitycznych. Wzrost strawności włókna NDF wpływa na zwiększenie pobrania paszy przez krowy. Wyniki badań nad wpływem suplementacji diety drożdżami probiotycznymi na ilość produkowanego przez krowy mleka często były niejednoznaczne. Na ogół większy wpływ na produkcję mleka może mieć skład dawki pokarmowej dla krów w okresie suplementacji drożdżami probiotycznymi. Dla przykładu, u krów otrzymujących kiszonkę z kukurydzy i siano z lucerny nie odnotowano pozytywnego efektu dodatków drożdżowych w diecie na wzrost produkcji mleka. Wzrost produkcji mleka w rezultacie dodawania Aspergillus oryzae odnotowano w przypadku żywienia krów sianem otrzymanym z ostatnich pokosów.
Dodatek drożdży probiotycznych w dawce dla przeżuwaczy może mieć również wymiar proekologiczny. W żwaczu krów są bowiem obecne beztlenowe bakterie (m.in. Methanosarcina barkeri, Methanobrevibacter ruminatium, Methanobacterium formicicum, Methanomicrobium mobile), które przy nadmiarze dwutlenku węgla przekształcają go w metan. Okazuje się, że zwierzęta gospodarskie emitują do atmosfery 80 mln ton metanu, z czego 95-97% pochodzi od zwierząt przeżuwających. Ograniczenie produkcji metanu przez bydło ma wymiar korzystny nie tylko dla środowiska, ale także dla samych krów, które ograniczając syntezę metanu w żwaczu zmniejszają straty energii związane z tym „nieekonomicznym” procesem. Wykazano, że dodatek drożdży w diecie (podobnie jak udowodnione już działanie olejów roślinnych w diecie) może przyczynić się do ograniczenia powstawania metanu.
Drożdże, a zwłaszcza ekstrakt Aspergillus oryzae mogą mieć również pozytywny efekt na bydło w okresie letnim, podczas występowania wysokich temperatur otoczenia i wywoływanego nimi stresu cieplnego u zwierząt. Ściany komórek drożdży posiadają specyficzne właściwości wiązania jonów, dzięki temu drożdże mogą być również używane w celu wiązania niektórych toksycznych składników z płynu żwaczowego, które zaburzają ekosystem żwacza. Dzięki tym właściwościom oligosacharydy zawarte w ścianach komórkowych drożdży mogą wiązać niektóre jony metali ciężkich (ważne zwłaszcza przy zatruciach metalami).
Jak z tego wynika istnieje zastosowanie mikroorganizmów probiotycznych w celu korzystnego oddziaływania na stan zdrowia, a nawet zapobiegania i leczenia niektórych chorób u przeżuwaczy ma w pełni uzasadnienie praktyczne. Stosowanie probiotyków w żywieniu przeżuwaczy wymaga jednak przestrzegania określonych zaleceń dotyczących dozowania i okresów użycia zgodnie z zaleceniami producentów preparatów probiotycznych.
Agnieszka Wilczek-Jagiełło
http://www.portalhodowcy.pl/hodowca-bydla-archiwum/150-hodowca-bydla-5-2013/1531-mikroflora-przewodu-pokarmowego-a-zdrowie-i-produkcyjnosc-bydla