پروبیوتیک‌ها و نقش آن در طیور
طی سالیان اخیر استفاده از مواد افزودنی در خوراک دام و طیور به شدت مورد توجه متخصصین تغذیه واقع شده است. برخی از این مواد به عنوان دارو و برخی دیگر به عنوان محرک رشد استفاده می‌شوند. یکی از مهمترین این افزودنی‌ها آنتی‌بیوتیک‌ها یا مواد ضد میکروبی هستند که در طی سالیان اخیر به طور گسترده و بدون محدودیت خاصی در صنعت طیور به کار رفته است.
مصرف آنتی‌بیوتیک به عنوان محرک رشد در جیره طیور به سال 1946 بر می‌گردد، استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها منجر به افزایش تولید، بهبود ضریب تبدیل خوراک از طریق کاهش بار میکروبی دستگاه گوارش شد که در نتیجه مواد مغذی بیشتری را در اختیار پرنده قرار می‌دهد. این در حالی است که سلامت جامعه با مصرف محصولات دارای بقایای آنتی‌بیوتیکی به خطر افتاده است.
محققین به این نتیجه رسیدند که این بقایای آنتی‌بیوتیکی از طریق محصولات طیور به انسان منتقل و موجب مقاومت آنتی‌بیوتیکی در انسان می‌شوند. نتایج این تحقیقات موجب شد که در سال 2006 اتحادیه اروپا مصرف آنتی‌بیوتیک را به عنوان محرک رشد در جیره حیوانات تک معده‌ای ممنوع نماید (Simon و همکاران، 2005). منع مصرف آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد در بسیاری از کشورهای اروپایی در جیره طیور باعث افزایش مرگ و میر، ابتلا به بیماری‌ها و کاهش عملکرد شد. بنابراین محققین مطالعاتی را به منظور یافتن جایگزین مناسب برای آنتی‌بیوتیک‌ها آغاز نمودند تا تاثیرات منفی خروج آنتی‌بیوتیک‌ها از جیره طیور را جبران نمایند.
از آنجایی که اثر عمده آنتی‌بیوتیک‌ها بر جمعیت میکروبی دستگاه گوارش معطوف می‌باشد محققین در تلاش هستند که با تغییر میکروفلورای روده به نفع میکروب‌های مفید، موجب بهبود فراورده‌های طیور شوند. از جمله موادی که به عنوان جایگزین آنتی‌بیوتیک مورد بررسی قرار گرفته است می‌توان به پروبیوتیک‌ها اشاره نمود. انتخاب باکتری‌ها به عنوان پروبیوتیک به عوامل زیر بستگی دارد. 1- مقاومت این باکتری‌ها به pH پایین دستگاه گوارش 2- دارای خصوصیات ضدباکتریایی در مقابل سالمونلا و اشریشیاکلی 3- مقاومت به نمک‌های صفراوی 4- قابلیت زنده‌مانی در دستگاه گوارش 5- پایداری 6- رقابت با سایر باکتری‌های دستگاه گوارش
مکانیسم عمل پروبیوتیک‌ها
پروبیوتیک‌ها مکمل میکروبی زنده خوراکی هستند که حیوان میزبان را از طریق موازنه میکروبی در روده به صورت مفیدی تحت تاثیر قرار می‌دهند (Fuller، 1989). لاکتوباسیلوس، بیفیدوباکتریوم، انتروکوکوس و استرپتوکوکوس از گونه‌های میکروبی هستند که به عنوان پروبیوتیک معرفی شده‌اند. لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم در انسان و گونه‌های لاکتوباسیلوس در طیور پروبیوتیک‌هایی هستند که محققین بیشتر بر روی آنها متمرکز هستند (Yang و همکاران، ۲۰۰۹). از اثرات پروبیوتیک‌ها می‌توان به تغییر میکروفلورای دستگاه گوارش توسط مهار کننده‌های رقابتی، بهبود هضم و جذب مواد مغذی، تحریک سیستم ایمنی، تغییر PH دستگاه گوارش، افزایش ترشح آنزیم‌های گوارشی و افزایش تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر در دستگاه گوارش اشاره نمود (Awad و همکاران، ۲۰۰۹).
مهار کننده‌های رقابتی
یکی از مهمترین دلایل افزودن پروبیوتیک به جیره جوجه‌های گوشتی تغییر میکروفلورای روده به سمت جمعیت سالم‌تر از طریق مکانیسم مهار کننده رقابتی است. این مکانیسم شامل رقابت بین باکتری‌های موجود در دستگاه گوارش برای مواد مغذی، رقابت برای جایگاه‌های اتصال در سلول‌های مخاطی، تولید ترکیبات ضد میکروبی، تنظیم میکروفلورای دستگاه گوارش که از چسبندگی عوامل بیماریزا به دیواره روده جلوگیری کرده و بدین ترتیب به حذف باکتری مضر و بیماریزا منجر می‌شود (Yang و همکاران، ۲۰۰۹). برخی از پروبیوتیک با تشکیل بیوفیلم در دستگاه گوارش طیور ضخامت لایه موکوسی روده را افزایش داده و از کلونیزاسیون عوامل بیماریزا جلوگیری می‌کند. از طرفی این بیوفیلم تولید شده از پروبیوتیک، دستگاه گوارش را در برابر مواد ضد میکروبی و هضمی محافظت می‌کند (Ramlucken و همکاران، ۲۰۲۰). پروبیوتیک‌ها از طریق افزایش بیان ژن موسین- 2، ضخامت لایه موکوسی روده را بهبود داده و مانع از التهاب در دستگاه گوارش می‌شوند.
تاثیر پروبیوتیک‌ها بر هضم و جذب مواد مغذی
پروبیوتیک‌ها با تولید آنزیم‌ها و تغییر در مرفولوژی روده جذب مواد مغذی را تنظیم می‌کنند. پروبیوتیک‌ها آنزیم‌های اگزوژنوس مانند آمیلاز، β- گلوکاناز، زایلاناز، پروتئاز، فیتاز، لیپاز و سلولاز تولید می‌کنند که در هضم کربوهیدرات، پروتئین و چربی از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین آنزیم‌های گلیکوزیل هیدرولاز تولید شده توسط پروبیوتیک‌ها، منجر به شکستن پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته‌ای شده که ویسکوزیته مواد هضمی را کاهش داده و به بهبود جذب کمک می‌کند (Latorre و همکاران، ۲۰۱۶).
پروبیوتیک‌ها برای بهبود عملکرد دفاعی بدن و حذف باکتری‌های مضر، ترشح موکوس را افزایش می‌دهند. همچنین عوامل مختلفی مانند تنش، عفونت و سیتوکینین‌های پیش التهابی می‌توانند مقاومت و بیان ژن پروتئین اتصالات محکم را تغییر دهند که پروبیوتیک‌ها مانع از این تغییرات در بدن پرنده می‌شوند (Ohland و همکاران، 2010).
Awad و همکاران (2009) در تحقیقی افزودن 1 کیلوگرم در تن پروبیوتیک از گونه های لاکتوباسیلوس را در جیره‌های جوجه‌های گوشتی بر روی عملکرد و مرفولوژی روده مورد ارزیابی قرار دادند. جوجه‌های تغذیه شده با 1 کیلوگرم در تن پروبیوتیک وزن بدن بهتری در مقایسه با تیمار شاهد (بدون ماده افزودنی) داشتند. وزن بورس فابریسیوس و طحال جوجه‌های تغذیه شده با پروبیوتیک بهبود یافت. ارتفاع پرز و نسبت ارتفاع پرز به عمق کریپت در دودنوم و ایلئوم جوجه های تغذیه شده با پروبیوتیک در مقایسه با تیمار شاهد افزایش و عمق کریپت در ایلئوم کاهش یافت.
تاثیر پروبیوتیک‌ها بر سیستم ایمنی
پروبیوتیک‌ها از سه طریق سیستم ایمنی را تحریک می‌کنند: پروبیوتیک‌ها تماس نزدیکی با بافت‌های لنفوئیدی موجود در روده داشته و موجب تولید ایمنوگلوبین‌ها در این بافت‌ها می‌شوند. ۲- تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر توسط پروبیوتیک‌ها به بهبود عملکرد سیستم ایمنی کمک می‌کند. به عنوان مثال بوتیرات تولید شده در کولون موجب کاهش نیاز سلول‌های اپی‌تلیال به گلوتامین می‌شود و در نتیجه این گلوتامین اضافی صرف سلول‌های ایمنی می‌گردد. ۳- پروبیوتیک با افزایش تولید موسین مانع چسبندگی وجابجایی پی در پی باکتری‌ها در دیواره اپی‌تلیال روده می‌شوند (Schley و Field، ۲۰۰۲). همچنین تنظیم پارامترهای ایمنی در بافت‌های لنفوئیدی مرتبط با روده، افزایش ایمنوگلوبین مخاطی و تغییر در بیان ژن سیتوکینین‌ها را می‌توان به اثرات پروبیوتیک‌ها نسبت داد (Huang و همکاران، ۲۰۰۸).
Rehaman و همکاران (2020) سطوح مختلف پروبیوتیک (پروتکسین، 0، 1، 2 گرم در کیلوگرم) و سطوح مختلف مانان اولیگوساکارید (0، 1، 5/1 گرم در کیلوگرم) را بر عملکرد و تیتر آنتی‌بادی بر علیه ویروس بیماری نیوکاسل و بیماری بورس عفونی (گامبورو) مورد آزمایش قرار دادند. تیمارهای حاوی پروبیوتیک و مانان اولیگوساکارید وزن بدن جوجه‌های گوشتی را افزایش داد. فقط سطح 2 گرم در کیلوگرم پروبیوتیک و 1 گرم در کیلوگرم مانان اولیگوساکارید تیتر آنتی‌بادی بر علیه ویروس نیوکاسل و گامبورو را افزایش داد.
تولید مواد ضدمیکروبی
پروبیوتیک‌ها توانایی تولید مواد ضد میکروبی را در دستگاه گوارش دارند. باکتری‌های تولید کننده اسید لاکتیک می‌توانند به دو گروه بر اساس تولید مواد ضد میکروبی تقسیم شوند:
ترکیباتی با وزن مولکولی پایین (کمتر از 1000 دالتون) مانند اسید آلی (اسید استیک، استیک لاکتیک)، اکسید نیتروژن، پراکسید هیدروژن و پپتیدهای ضد میکروبی.
در اثر تخمیر کربوهیدرات‌های توسط پروبیوتیک‌ها متابولیت‌هایی مانند اسیدهای استیک و اسید لاکتیک تولید می‌شوند که دارای اثرات ضد میکروبی قوی در مقابل عوامل بیماریزا هستند. اسیدهای آلی به داخل سلول باکتری به فرم تفکیک نشده وارد می‌شوند و در داخل سیتوپلاسم به فرم تفکیک شده تبدیل می‌گردند که pH داخل سلول را کاهش می‌دهند و از رشد باکتری‌های بیماریزا (گرم منفی) به دلیل حساسیت شرایط اسیدی و یا مرگ عوامل بیماریزا بدلیل تجمع داخل سلولی فرم یونیزه اسید آلی جلوگیری می‌کنند.
پروتئین‌های ضد میکروبی که به نام باکتریوسین (بیشتر از 1000 دالتون) شناخته می‌شوند. این ترکیبات از باکتری‌های اسیدلاکتیک، پدیدکوکوس و انتروکوکوس تولید می‌گردند. ترکیبات ضد میکروبی از طریق نفوذ پذیری غشاء یا جلوگیری از سنتز دیواره سلولی توسط تداخل در تولید آنزیم‌های ضروری باکتری‌های مضر را از بین می‌برنند.
محرک حرکات روده بزرگ
مصرف جیره‌های حاوی پروبیوتیک به دلیل تخمیر در روده بزرگ و تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر باعث تحریک حرکات روده بزرگ در پرنده می‌گردد. احتمالاً اسیدهای چرب کوتاه زنجیره از انقباضات روده بزرگ جلوگیری کرده و مواد هضمی را به سمت پایین دستگاه گوارش هدایت می‌کنند. همچنین اسیدهای چرب کوتاه زنجیر حرکت روده بزرگ را برای نگهداری و مخلوط کردن مواد هضمی تغییر می‌دهند.
– تولید ترکیبات نوروترانسمیترهای شیمیایی- عصبی
ترکیبات نوروترانسمیترها مانند سروتونین، گاما آمینو بوتیریک اسید، تریپتوفان و هیستامین در اثر مصرف پروبیوتیک‌ها افزایش می‌یابد.
– مهار مایکوتوکسین توسط پروبیوتیک
پروبیوتیک شامل لاکتوباسیلوس‌ها، باسیلوس‌ها و بیفیدوباکترها، توانایی اتصال به مایکوتوکسین‌ها را داشته و زیست فراهمی آنها را در خوراک کاهش می‌دهند. از طرفی، پروبیوتیک‌ها با ترشح متابولیت‌های ضد میکروبی موجب کاهش رشد باکتری‌های بیماریزا نیز می‌گردند. لذا افزودن آنها به جیره می‌تواند یک راهکار مناسب جهت سم‌زدایی مایکوتوکسین‌ها محسوب شود. مکانیسم پیشنهادی توسط محققین برای توانایی سم‌زدایی بالای این باکتری‌ها در برابر مایکوتوکسین‌ها را به برقراری اتصال فیزیکی بین سم با اجزای دیواره سلولی باکتری بخصوص پپتیدوگلیکان و اسید تیکوئیک نسبت داد. همچنین نیروی الکترواستاتیک و تعامل‌های آب گریز بین اجزای دیواره سلولی باکتری و سم را در ویژگی سم‌زدایی باکتری‌ها موثر میدانستند (Chlebicz و همکاران، ۲۰۲۰). همچنین تیمار حرارتی می‌تواند موجب شکستن پیوندهای گلیکوزیدی در پلی‌ساکاریدها و پیوندهای آمینی در پپتیدها و پروتئین‌ها شود و در نتیجه اندازه منافذ در لایه پپتیدوگلیکان سطح باکتری را افزایش دهد (Haskard و همکاران، ۲۰۰۱). این فرایند اجازه برقراری پیوند آفلاتوکسین B1 را به دیواره سلول می‌دهد و می‌تواند توضیحی برای افزایش قابلیت باند کنندگی باکتری‌های کشته شده با حرارت و اسید در مقایسه با باکتری‌های زنده باشند.
منابع :
Awad WA, Ghareeb K, Abdel-Raheem S, Böhm J 2009. Effects of dietary inclusion of probiotic and synbiotic on growth performance, organ weights, and intestinal histomorphology of broiler chickens. Poultry science 88, 49-56.
Chlebicz A and Śliżewska K 2020. In vitro detoxification of aflatoxin B 1, deoxynivalenol, fumonisins, T-2 toxin and zearalenone by probiotic bacteria from genus Lactobacillus and Saccharomyces cerevisiae yeast. Probiotics and Antimicrobial Proteins 12, 289-301.
Fuller R 1989. Probiotics in man and animals. Journal Applied Bacteriology 66, 365-378.
Haskard CA, El-Nezami HS, Kankaanpää PE, Salminen S and Ahokas JT 2001. Surface binding of aflatoxin B1 by lactic acid bacteria. Applied and environmental microbiology 67, 3086-91.
Huang RL, Deng ZY, Yang CB, Yin YL, Xie MY, Wu GY, Li TJ, Li LL, Tang ZR, Kang P and Hou ZP 2007. Dietary oligochitosan supplementation enhances immune status of broilers. Journal of the Science of Food and Agriculture 87, 153-159.
Rehman A, Arif M, Sajjad N, Al-Ghadi MQ, Alagawany M, Abd El-Hack ME, Alhimaidi AR, Elnesr SS, Almutairi BO, Amran RA and Hussein EO 2020. Dietary effect of probiotics and prebiotics on broiler performance, carcass, and immunity. Poultry Science.
Simon, O., Micro-organisms as feed additives- probiotics. 2005. Adv. Pork Prod.
16: 161- 167.
Yang Y, Iji PA and Choct M 2009. Dietary modulation of gut microflora in broiler chickens: a review of the role of six kinds of alternatives to in-feed antibiotics. World’s Poultry Science 65, 97-114.
محصولات ویوان :
