Potensi Imunomodulasi Probiotik: Strategi Novel Untuk Meningkatkan Kesihatan Ternakan, Imuniti dan Produktiviti Bahagian 1

Abstrak:

Sepanjang dekad yang lalu, penggunaan probiotik sebagai makanan tambahan dalam pengeluaran haiwan telah meningkat dengan ketara disebabkan pengharaman penggalak pertumbuhan antibiotik dalam ternakan. Tinjauan ini memberikan gambaran keseluruhan keadaan semasa, batasan dan prospek untuk formulasi probiotik yang digunakan untuk ternakan. Baru-baru ini, penggunaan probiotik dalam ternakan telah dicadangkan untuk meningkatkan kesihatan, imuniti, prestasi pertumbuhan, penghadaman pemakanan dan keseimbangan mikrob usus dengan ketara.

Tambahan pula, dilaporkan bahawa penggunaan probiotik dalam haiwan membantu mengimbangi populasi mikrob berfaedah mereka dan perolehan mikrob dengan merangsang tindak balas imun hos melalui rembesan khusus dan pengecualian kompetitif bakteria berpotensi patogen dalam saluran pencernaan. Baru-baru ini, terdapat minat yang besar dalam memahami diet sasaran probiotik dan keupayaannya untuk bersaing dengan mikrob berbahaya dan memperoleh niche mereka.

Oleh itu, ulasan ini meneroka formulasi probiotik yang paling biasa digunakan dalam makanan ternakan dan kesannya terhadap kesihatan haiwan. Secara ringkasnya, artikel ini memberikan pengetahuan mendalam tentang perumusan probiotik sebagai langkah ke arah alternatif yang lebih baik kepada strategi pertumbuhan sihat antibiotik.

Mikroorganisma berfaedah merujuk kepada mikroorganisma yang hidup dalam tubuh manusia dan bermanfaat kepada kesihatan manusia, seperti bakteria asid laktik, bifidobakteria, dll. Mereka boleh mengawal keseimbangan flora usus, mengekalkan kesihatan usus, menggalakkan pencernaan dan penyerapan makanan, dan memainkan peranan dalam meningkatkan imuniti. peranan penting.

Kekebalan merujuk kepada keupayaan tubuh manusia untuk menentang pencerobohan patogen asing, dan sistem imun adalah bahagian penting dalam memastikan operasi normal imuniti. Terdapat hubungan rapat antara flora usus dan imuniti. Dalam usus, mikrob berfaedah boleh meningkatkan imuniti dalam pelbagai cara, seperti:

1. Mikroorganisma yang bermanfaat boleh menghalang pertumbuhan bakteria patogen, mengurangkan pencerobohan tubuh manusia, dan dengan itu melindungi sistem imun.

2. Mikroorganisma yang bermanfaat boleh merangsang tindak balas sistem imun, meningkatkan keupayaan untuk mengenali dan menyerang bakteria patogen dan menguatkan imuniti.

3. Mikroorganisma yang bermanfaat boleh menggalakkan pertumbuhan sel mukosa usus, meningkatkan fungsi penghalang usus, menghalang bahan berbahaya daripada menyerang peredaran darah, dan mengurangkan beban pada sistem imun.

Oleh itu, mengekalkan keseimbangan populasi mikrob berfaedah dalam usus boleh membantu meningkatkan imuniti dan mengurangkan kejadian penyakit. Pada masa yang sama, orang ramai boleh menggalakkan pertumbuhan mikroorganisma berfaedah melalui pelarasan diet dan suplemen probiotik yang sesuai untuk mencapai tujuan meningkatkan imuniti. Dari sudut ini, kita perlu meningkatkan imuniti kita. Cistanche boleh meningkatkan imuniti dengan ketara. Abu daging mengandungi pelbagai bahan aktif secara biologi, seperti polisakarida, dua cendawan, dan Huangli, dll. Bahan-bahan ini boleh merangsang sistem imun. Pelbagai jenis sel, meningkatkan aktiviti imun mereka.

Klik manfaat kesihatan cistanche

Kata kunci:

antimikrob; ternakan; strategi pertumbuhan yang sihat; probiotik; kesan imunoregulasi probiotik.

1. Pengenalan

Rintangan antimikrob mewakili masalah kesihatan global yang menyumbang kepada puluhan ribu kematian setiap tahun. Tambahan pula, permintaan global untuk penggunaan daging dan tenusu meningkat pada kadar yang pesat dan tidak pernah berlaku sebelum ini [1]. Untuk memenuhi permintaan ini, banyak negara beralih kepada sistem pengeluaran ternakan intensif yang menggunakan ubat antimikrob (AM) untuk memastikan haiwan sihat dan meningkatkan pembangunan dan produktiviti mereka [2,3].

Sebagai contoh, Van Boeckel et al. (2015) mendapati antara tahun 2010 dan 2030, penggunaan global ejen AM untuk industri ternakan meningkat sebanyak 67 peratus, manakala sebaliknya, peningkatan penggunaan ejen AM di negara BRICS (Brazil, Rusia, India, China, Afrika Selatan) akan menjadi 67 peratus . Tambahan pula, Denmark adalah negara yang paling terkemuka melaporkan data pembuatan/jualan ejen antimikrob yang dibenarkan pada tahun 1996, di bawah nama Program Pemantauan dan Penyelidikan Rintangan Pembuatan Aditif Bersepadu Denmark (DANMAP). Pada tahun 2011, Kumpulan Pengawasan Agensi Ubat-ubatan Eropah bagi Penggunaan Veterinar (ESVAC) menerbitkan laporan pertama mengenai jualan AM veterinar di lapan negara (Republik Czech, Denmark, Finland, Perancis, Belanda, Norway, Sweden, UK) sejak 2005. Terkini 2017 laporan menyediakan gambaran keseluruhan jualan AM merentas semua negara EU.

Selain itu, negara-negara Amerika Utara dan Kanada mula mengumpul data jualan untuk pemantauan rintangan AM pada tahun 2008 untuk Program Komprehensif Kanada (CIPARS), yang melaporkan rintangan AM dan penggunaan AM. Di Asia, Jepun adalah negara pertama yang melancarkan Sistem Pemantauan AM Veterinar Jepun (JVARM) untuk melaporkan penggunaan ejen AM [4]. Di samping itu, trend global semasa dalam penggunaan agen AM dalam makanan haiwan ternakan ditunjukkan dalam Rajah 1. Oleh itu, penubuhan sistem pemakanan tanpa AM dengan menggunakan probiotik telah diperlukan untuk pengeluaran ternakan yang selamat dan sihat.

Probiotik yang paling biasa digunakan dalam ternakan ialah strain bakteria asid laktik (LAB) dan Bifidobacterium [5]. Di samping itu, jangkitan saluran gastrousus (GI) dalam ternakan dianggap sebagai masalah global utama, dengan kesan ekonomi negatif kepada penternak [6]. Dalam hal ini, kemungkinan menggunakan makanan tambahan untuk mendapatkan haiwan, kebajikan dan hasil yang lebih sihat dengan memanipulasi mikrobiota usus telah mendapat perhatian yang besar sejak 30 tahun yang lalu. Antibiotik telah digunakan secara meluas untuk mencegah dan merawat jangkitan GI dalam ternakan; walau bagaimanapun, penggunaan antibiotik secara rawak dalam ternakan bertanggungjawab untuk pembangunan rintangan antibiotik, yang mempunyai kesan berpanjangan pada tubuh manusia, serta pemusnahan mikroflora usus [7-9]. Probiotik mungkin digunakan sebagai terapi alternatif yang berpotensi untuk merawat gangguan saluran gastrousus dan untuk meningkatkan fungsi imun endogen hos (Rajah 1).

Banyak probiotik mungkin digunakan untuk meningkatkan prestasi haiwan ruminan dan babi (Jadual 1–3). Banyak kajian telah menunjukkan bahawa probiotik boleh memberikan kesan AM terhadap patogen dan meningkatkan kesihatan haiwan, serta produktiviti [10,11]. Terdahulu, kumpulan kami menubuhkan barisan sel epitelium usus babi (PIE) dan menunjukkan bahawa sel PIE adalah alat in vitro yang berguna untuk pemilihan LAB imunomodulator (LAB imunobiotik). Tambahan pula, kumpulan kami telah menunjukkan bahawa LAB imunobiotik in vitro dan in vivo adalah alternatif yang baik untuk meningkatkan daya tahan terhadap patogen GI dalam hos babi.

Selain itu, makmal kami telah menunjukkan bahawa Lactobacillus probiotik dengan fungsi imunoregulasi boleh memodulasi tindak balas imun dalam usus dengan mengawal fungsi sel PIE (Jadual 2 dan 3) [10-15]. Ini berbeza dengan kajian terdahulu yang mengesyorkan modulasi mikrobiota usus dan imuniti anak babi melalui strain probiotik yang sesuai, yang akan membawa kepada prestasi pertumbuhan yang lebih baik. Oleh itu, adalah perlu untuk mewujudkan sistem pemakanan tidak toksik dan sistem keselamatan makanan untuk memastikan pengeluaran penternakan yang selamat dan sihat.

Satu kajian baru-baru ini mencadangkan bahawa diet tambahan probiotik secara signifikan meningkatkan status kesihatan, prestasi pertumbuhan, dan morfologi usus dalam babi [16]. Begitu juga, dicadangkan bahawa diet probiotik berbilang spesies mempunyai potensi yang sangat baik untuk menyokong prestasi pertumbuhan dan status kesihatan babi melalui modulasi mikrobiota usus [17].

Oleh itu, ulasan ini mengemukakan ringkasan literatur saintifik terkini, serta implikasinya dari segi kesihatan haiwan dan produktiviti spesies utama haiwan ternakan, seperti babi, lembu, kambing dan biri-biri. Kajian ini juga meneroka mekanisme tindakan imunomodulasi oleh LAB probiotik dalam sel epitelium usus (IEC) dalam model haiwan in vitro.

2. Trend Global Penggunaan Antimikrob dalam Ternakan

Permintaan global yang semakin meningkat untuk penggunaan protein haiwan memberikan tekanan yang semakin meningkat pada bakteria untuk membangunkan rintangan AM. Baru-baru ini dilaporkan bahawa purata penggunaan global tahunan bagi setiap kilogram ejen AM haiwan yang digunakan adalah dalam julat 45 mg dan 172 mg dalam lembu dan babi, masing-masing [63]. Di samping itu, dianggarkan penggunaan AM global akan meningkat sebanyak 67 peratus (daripada 63,151 tan kepada 105,596 tan) masing-masing antara 2010 dan 2030 (Rajah 1).

Antara tahun 2010 dan 2030, trend penggunaan ternakan yang semakin meningkat telah memberi tekanan kepada pengalihan amalan pengeluaran di negara membangun, di mana sistem perniagaan tani yang meluas akan digantikan dengan prosedur pertanian yang meluas [4]. Bagi negara BRICS, arah aliran penggunaan AM akan meningkat sebanyak 99 peratus , iaitu lebih tinggi daripada unjuran pertumbuhan pendapatan rakyat di negara ini.

Di India, sebagai contoh, perkadaran penggunaan ejen AM (30 kg setiap kilometer persegi) berkemungkinan meningkat kepada 312 peratus menjelang 2030. Anehnya, hampir 70 peratus ejen AM, yang dianggap penting dari segi perubatan untuk kesihatan manusia oleh FDA, telah digunakan. dalam ternakan di AS, akhirnya mengancam kesihatan manusia dan kebajikan haiwan [64]. Oleh itu, banyak negara, seperti EU dan Jepun, telah melarang penggunaan ejen AM sebagai penggalak pertumbuhan. Di samping itu, negara lain, termasuk China dan AS, merancang untuk mengharamkan penambahan antibiotik kepada makanan haiwan, dan penyelidikan akan memberi tumpuan kepada penggalak pertumbuhan yang tidak menjejaskan kesihatan manusia [65].

Penyelesaian alternatif yang berpotensi untuk masalah ini ialah penambahan bahan tambahan pemakanan yang diperoleh secara semula jadi, seperti probiotik, yang mempunyai kesan peningkatan ke atas kesihatan dan produktiviti ternakan (Jadual 1–3). Penyelidikan terkini dengan LAB probiotik dalam ternakan mencadangkan bahawa LAB mungkin digunakan sebagai strategi alternatif kepada penggalak pertumbuhan antibiotik [11,18,32,59-62].

3. Penggunaan Probiotik dalam Kajian In Vivo untuk Pengeluaran Babi

Mikroorganisma yang paling biasa digunakan sebagai probiotik dalam babi dibentangkan dalam Jadual 1 dan 2. Genus Lactobacillus mungkin dianggap sebagai salah satu komponen usus perumah yang paling menonjol. Tambahan pula, sehingga kini, tiada laporan mengenai langkah berjaga-jaga keselamatan yang dikaitkan dengan penggunaan Lactobacillus dalam babi telah disusun. Dalam babi yang sedang membesar, suplemen probiotik telah menunjukkan kesan yang baik terhadap pengambilan makanan bersama berat purata haiwan itu.

Tambahan pula, penambahan probiotik dengan ketara mengurangkan aktiviti pelengkap darah, sementara tiada perubahan telah diperhatikan dalam tahap antibodi, makrofaj, dan aktiviti leukosit [18,19]. Sebaliknya, rawatan probiotik mungkin membantu meningkatkan prestasi pertumbuhan, kualiti, dan produktiviti dalam ternakan [11,20,21] (Jadual 3).

Suplemen oral probiotik kepada neonat mengubah corak kolonisasi awal yang berkaitan dengan mukosa pada anak babi pramatang dan, oleh itu, mengurangkan atrofi mukosa dan disfungsi usus, termasuk cirit-birit, yang merupakan salah satu gangguan gastrousus paling serius yang mengganggu neonat babi pramatang [22,23]. Tambahan pula, anak babi sangat terdedah kepada penjajahan usus oleh mikroorganisma patogen yang menyebabkan terencat pertumbuhan dan cirit-birit, bermula dari lahir hingga selepas bercerai susu. Oleh itu, probiotik dicadangkan sepanjang tempoh ini, dan banyak kajian telah menunjukkan keberkesanan produk tersebut [11].

Adalah dicadangkan bahawa suplemen probiotik (L. reuteri, B. subtillis, dan B. licheniformis) babi selepas bercerai susu meningkatkan prestasi haiwan [24]. Disimpulkan bahawa suplemen probiotik membantu menggalakkan usus yang sihat dengan meningkatkan kebolehcernaan nutrien, mengurangkan Salmonella najis, serta kandungan E. coli, meningkatkan tahap IgG serum, dan mungkin juga ketahanan terhadap jangkitan tempatan.

Dilaporkan juga bahawa suplemen makanan dengan 0.1 peratus (1.5 × 109 CFU/g) probiotik (B. koagulan, B. licheniformis, B. subtilis dan C. butyricum) boleh meningkatkan prestasi pertumbuhan, kebolehcernaan nutrien. , profil darah, dan ia boleh memodulasi kepekatan Lactobacillus dan E. coli dan mengurangkan pelepasan gas toksik najis dalam babi yang bercerai susu [66].

Kantas et al. (2015) melaporkan bahawa B. toyonensis meningkatkan kesihatan, serta prestasi pertumbuhan, dan boleh melindungi daripada patogen enterik dalam anak babi selepas cerai susu [25]. Probiotik berbilang strain pada kepekatan 0.1 peratus mungkin digunakan sebagai alternatif kepada strategi menggalakkan pertumbuhan [26]. LAB probiotik menunjukkan keupayaan yang sangat baik dalam mengurangkan kolonisasi usus mikrob patogen, serta tindak balas imun tempatan yang menarik dan meningkatkan seni bina usus [27,67] dalam anak babi. Sebaliknya, asal usul strain probiotik, dos probiotik dalam penternakan berbeza meningkat, umur anak babi dan sistem makanan mungkin memberikan hasil yang berbeza dengan strain probiotik yang sama [68].

Keputusan Masumizu et al. (2019) mencadangkan bahawa L. salivarius FFIG131 dan L. salivarius FFIG71 mungkin digunakan sebagai calon imunobiotik untuk pembangunan makanan imunologi baharu pada masa hadapan, yang seterusnya meningkatkan gaji untuk mencerahkan status kesihatan imun dalam hos babi [29]. Pemakanan B. subtilis PB6 dalam babi yang bercerai susu meningkatkan kecekapan makanan dan meningkatkan imuniti, bersama-sama dengan mengurangkan ammonia tahi dan cirit-birit [30].

Kajian in vivo oleh Islam et al. (2021) mendedahkan bahawa pemakanan imunobiotik menghasilkan manfaat kesihatan positif yang ketara apabila menggunakan jus jeruk rak yang ditapai dengan L. plantarum N14 dalam babi, sekali gus meningkatkan pengambilan makanan, kecekapan, dan kualiti karkas [31].

Selain itu, satu lagi kajian oleh Suda et al. (2021) mencadangkan bahawa imunobiotik L. delbrueckii subsp. Makanan okara Delbrueckii TUA4408L telah meningkatkan prestasi pertumbuhan dan kualiti daging dengan ketara dalam anak babi [32]. Tian et al. (2021) menyiasat pengaruh diet yang ditambah dengan L. reuteri 1 (LR1) atau antibiotik (olaquindox dan aureomycin) pada longissimus thoracic (LT) dan membuat kesimpulan bahawa probiotik mungkin meningkatkan keadaan kesihatan dan kualiti karkas babi yang dirawat berbanding dengan kumpulan kawalan [33]. Suplemen diet dengan probiotik B. subtilis PB6 meningkatkan prestasi pertumbuhan dan imuniti, di samping menurunkan pelepasan ammonia dan kejadian cirit-birit [30].

Tambahan pula, diet tambahan L. plantarum meningkatkan prestasi pertumbuhan dengan ketara meningkatkan kandungan najis Lactobacillus, dan mengurangkan jumlah E. coli dalam babi yang menyapih [34,69].

4. Penggunaan Probiotik dalam Kajian In Vivo untuk Pengeluaran Ruminan

Probiotik untuk haiwan ruminan matang telah dipilih terutamanya untuk menyasarkan petak rumen, yang akan menjadi tapak utama pencernaan makanan [70]. Pelbagai jenis bakteria anaerobik, protozoa ciliate, kulat anaerobik, dan archaea membentuk ekosistem mikrob rumen, yang bertanggungjawab untuk pemecahan dan penapaian 70-75 peratus komponen makanan [71,72]. Formulasi yis hidup (Saccharomyces) adalah produk yang paling biasa dipasarkan untuk ruminan [73,74]. Yis hidup telah terbukti meningkatkan prestasi dalam ruminan tenusu dengan meningkatkan imuniti mereka [75].

Suplemen yis hidup harian juga telah ditunjukkan untuk meningkatkan metrik pertumbuhan (seperti purata kenaikan berat badan harian, berat akhir, dan pengambilan makanan) dalam lembu daging [39,76]. Kebanyakan kesan ini telah dikaitkan dengan peningkatan keseluruhan kepekatan populasi mikrob ruminal yang boleh dikultur, yang membawa kepada peningkatan aktiviti pertumbuhan mikroorganisma selulolitik dan peningkatan penghadaman serat. Banyak kajian terdahulu menunjukkan bahawa probiotik dalam ruminan meningkatkan prestasi mereka [77,78], walaupun beberapa kajian [79] mendapati sedikit atau tiada perubahan.

Tambahan pula, kajian baru-baru ini mencadangkan bahawa suplemen simbiotik prebiotik yang berasal dari yis dan B. subtilis dengan ketara meningkatkan keadaan kesihatan dan produktiviti keseluruhan semasa tempoh penerimaan fidlot [80]. Selain itu, telah ditunjukkan bahawa suplemen produk yis probiotik meningkatkan tindak balas keradangan lembu pada diet ini. Kesimpulannya, manfaat keseluruhan produk berasaskan Saccharomyces terhadap prestasi haiwan mungkin dikaitkan dengan kesihatan lembu yang lebih baik dan peningkatan penghadaman nutrien [81].

Probiotik diberikan kepada anak lembu sepanjang bulan pertama kehidupan mereka, dan ia meningkatkan mikrobiota usus dan prestasi pertumbuhan mereka, serta beberapa parameter biometrik [41]. Oleh itu, kuantiti probiotik kompaun yang tinggi dicadangkan untuk memajukan perkembangan rumen dan status kesihatan anak lembu Holstein [82]. Telah dilaporkan bahawa probiotik yang mengandungi spora dan nukleotida Bacillus tidak mempunyai kesan sinergistik terhadap perkembangan anak lembu, kebajikan, atau bakteria najis; bagaimanapun, suplemen nukleotida mengurangkan paras najis Lactobacillus [83].

Anak domba yang menerima probiotik dalam khasiat selepas cerai susu nampaknya menunjukkan prestasi yang lebih baik dari segi nisbah penukaran makanan, prestasi pertumbuhan, dan kebolehcernaan nutrien [44]. Probiotik yang diberikan secara lisan kepada lembu tenusu menunjukkan kesan sistemik pada ekspresi gen, termasuk gen yang terlibat dalam imuniti dan homeostasis [45]. Zhang et al. (2016) bertujuan untuk membangunkan diet yang diperkaya dengan L. plantarum dan B. subtilis pada anak lembu Holstein, dan diet yang dibangunkan dengan L. plantarum meningkatkan prestasi pertumbuhan, dan penghadaman nutrien, dan melegakan tekanan cerai susu pada anak lembu [43].

Dalam kes anak kerbau, suplemen dengan L. acidophilus meningkatkan penambahan berat badan dan kecekapan makanan [46,84]. Kajian menunjukkan bahawa susu yang ditapai yang mengandungi LAB boleh memberi manfaat kepada anak lembu muda kerana kesan positifnya terhadap kesihatan dan pertumbuhan [46,84]. Suplemen Ruminococcus flavefaciens dalam makanan meningkatkan prestasi pengeluaran dalam biri-biri [48]. Ia juga telah dinyatakan oleh Izadi et al. (2020) bahawa probiotik B. koagulan boleh digunakan sebagai faktor penambahbaikan untuk meningkatkan kualiti susu dan bahan makanan tenusu [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com