اثرات اندوتوکسین ها بر کاهش عملکرد دام، طیور و آبزیان

اثرات اندوتوکسین ها بر کاهش تولید دام، طیور و آبزیان از جمله مواردی است که کمتر به آن ها توجه شده است. با این وجود تاثیرات قابل توجهی را بر عملکرد، رشد، تولید، بازدهی اقتصادی و سلامت آن ها و کیفیت محصول نهایی دارند. در این مقاله قصد داریم به عوامل تاثیرگذار بر تولید اندوتوکسین ها و اثرات آن ها بپردازیم.

• اندوتوکسین چیست؟

• منشا اندوتوکسین ها چیست؟

اندوتوکسین ها، به معنی سموم داخلی به همراه اگزوتوکسین ها، به معنای سموم خارجی، انواعی از سموم باکتریایی هستند. برخلاف اگزوتوکسین ها که توسط باکتری زنده به خارج ترشح می شوند، اندوتوکسین ها بخش هایی از ترکیبات دیواره خارجی سلول باکتری های گرم منفی نظیر اشریشا کلای، سالمونلا و سیانوباکتری ها هستند. آن ها تنها در اثر مرگ باکتری توسط سیستم دفاعی بدن یا آنتی بیوتیک ها و یا پوسته انداختن باکتری در اثر رشد تولید می شوند.

توجه به وضعیت سلامتی حیوانات پرورشی و حفظ موفقیت آمیز آن یا بازگشت به آن پس از درمان های آنتی بیوتیکی نیازمند توجه بسیار دقیقی بر اندوتوکسین ها است.

ساختار اندوتوکسین ها

به لحاظ بیوشیمیایی، اندوتوکسین ها نوعی لیپوپلی ساکارید (LPS) هستند. آن ها تشکیل شده از بخش لیپیدی یک شکل و زنجیره پلی ساکاریدی هستند که بسته به نوع گونه ممکن است متفاوت باشد. در واقع سمیت آن ها بیشتر مربوط به بخش لیپیدی است، اما بخش پلی ساکاریدی تعیین کننده میزان فعالیت آن ها است. بر خلاف باکتری ها، اندوتوکسین های تولید شده توسط آن ها بسیار در مقابل حرارت مقاوم هستند و در برابر استریلزاسیون پایدار می باشند. در متون علمی معمولا اندوتوکسین و لیپوپلی ساکارید برای اشاره به فعالیت بیولوژیک آن ها به صورت مترادف به کار می روند.

دلیل ابتلا به اندوتوکسین ها

اندوتوکسین ها عموما در دستگاه گوارش و توسط باکتری های گرم منفی تولید می شوند. علت زیان رسانی و سمیت اندوتوکسین ها ورود آن ها به جریان خون است. حتی میزان پایین اندوتوکسین ها نیز می تواند در خون ایجاد علایمی داشته باشد، اما میزان بالاتر آن ها قطعا منجر به واکنش های شدیدتر دفاعی خواهد شد. افزایش نسبت نرخ ورود به خروج اندوتوکسین ها در بیماری زایی آن ها موثر خواهد بود.

علت افزایش ورود اندوتوکسین ها به بدن

در حالت عادی که فلور میکروبی روده در تعادل است و میزان اندوتوکسین ها در روده پایین است و کبد کار خود را در دفع اندوتوکسین ها به درستی انجام می دهد، علائم حادی از آن ها نخواهیم دید. همچنین اندوتوکسین هایی که در بافت چربی انباشته می شوند، میزان چشمگیری نخواهند داشت. با این وجود عواملی وجود دارند که ممکن است باعث شوند اندوتوکسین ها وارد بدن موجود زنده شوند.

• تنش ها

شرایط تنش زا نظیر زایمان، جراحی ها و یا آسیب ها می توانند موجب ایسکمی (کاهش خون رسانی به بافت ها) شود. این مسئله باعث کاهش خون رسانی به بافت روده ای و در نتیجه افزایش خطر ورود اندوتوکسین به بدن می شود. شرایط تنش زای دیگر در حیوانات تولیدی نظیر دمای بالا و تراکم محیط بالا نیز ممکن است منجر به افزایش سطوح اندوتوکسین خون شوند.

تنش ها موجب افزایش نیاز متابولیکی به آب، سدیم و منابع انرژی نیز می شوند. به خاطر این نیاز بالاتر، نفوذ پذیری دیواره روده نیز افزایش می یابد که در نتیجه موجب افزایش ورود سموم به جریان خون خواهد شد.  یافته های علمی به وضوح نشان داده اند که در اثر تنش گرمایی اتصالات محکم بین سلول های انتروسیت (سطح روده) تضعیف شده و در نتیجه اندوتوکسین ها بیشتر وارد جریان خون می شوند.

محققان این مسئله را نخستین بار در دوندگان ماراتن و اسب های مسابقه مشاهده کردند. آن ها دریافتند که پس از فعالیت بدنی بالا، میزان اندوتوکسین ها در خون افزایش می یابد.

• استفاده از منابع چربی برای متابولیسم انرژی

در شرایط تنش مداوم، اندوتوکسین هایی که وارد خون می شوند، در بافت چربی ذخیره سازی می شوند. مطالعات در سطح سلولی نشان داده اند که لیپوپلی ساکاریدها به وسیله گیرنده غشایی SR-B1  با لیپیدها بایند شده که موجب ورود LPS به شیلومیکرون ها می شود. لیپوپلی ساکارید سپس به لیپوپرتئین های دیگر منتقل شده و در نهایت به بافت چربی می رسند.

تامین انرژی متابولیسمی به وسیله تجزیه چربی در شرایط بالانس منفی انرژی نظیر آغاز شیردهی موجب بازگشت اندوتوکسین به جریان خون می شود.

• آسیب به دیواره دستگاه گوارش

در شرایط عادی، اندوتوکسین ها به خاطر فعالیت باکتریایی دستگاه گوارش در آن وجود دارند. عواملی نظیر مایکوتوکسین ها (سموم قارچی) یا عفونت ها می توانند موجب نفوذ اندوتوکسین ها و باکتری ها به جریان خون شوند.

معرفی انواع مایکوتوکسین ها

• تخریب باکتری های گرم منفی

منشا بعدی ورود اندوتوکسین ها به خون تخریب شدن باکتری های گرم منفی است. این موضوع می تواند توسط دستگاه ایمنی بدن و باکتری کش های مخصوص باکتری های گرم منفی از جمله آنتی بیوتیک ها اتفاق بی افتند. به همین خاطر بهتر است برای مقابله با باکتری های گرم منفی از راهکارهایی بهره جست که موجب کاهش فعالیت و رشد آن ها شده یا سموم تولید شده را جذب نمایند که در ادامه به آن ها خواهیم پرداخت.

• تکثیر باکتری های گرم منفی

تکثیر باکتری های گرم منفی نیز میزان اندکی از اندوتوکسین را آزادسازی می کند. بنابراین هر عاملی که رشد باکتری های گرم منفی را افزایش دهد باعث افزایش اندوتوکسین ها می شود. برخی از عوامل رشد باکتری های گرم منفی به شرح زیر می باشند.

جیره نامتعادل

گاوهای پرتولیدی که جیره های سرشار از نشاسته، چربی و پروتئین را مصرف می کنند به سوی افزایش میزان اندوتوکسین در جریان خون و بافت های خود می روند. افزایش مصرف چربی ها موجب افزایش غلظت اندوتوکسین ها در بدن می شود. همانطور که گفته شده انتقال دهنده SR-B1 همانگونه که چربی ها را جذب می کند، اندوتوکسین ها را نیز وارد بدن می نماید.

تحقیقات روی بدن انسان که قابل تعمیم بر سایر تک معده ای ها هستند، نشان داده اند که میزان اندوتوکسین ها با میزان چربی مصرفی مرتبط هستند. محققان  سه نوشیدنی شامل گلوکز (100 درصد کربوهیدرات)، آب پرتغال (92%کربوهیدرات) و خامه (100%چربی) را به مصرف کنندگان با بدن سالم دادند. تنها تیماری که میزان لیپوپلی ساکارید پلاسما را افزایش داد تیمار نوشیدنی حاوی خامه بود.

بیماری های عفونی

بیماری های عفونی نظیر ورم پستان، متریت و بیماری های دیگری که توسط باکتری های گرم منفی مانند ای.کلای، سالمونلا و… به وجود می آیند ممکن است موجب آزادسازی اندوتوکسین شوند.

کاهش سم زدایی یا تجزیه سموم

مهمترین ارگان سم زدا در بدن کبد است. کبد پروتئین ها جذب کننده لیپوپلی ساکاریدها که به آن ها LBP می گویند را تولید می کند که برای خنثی کردن این اندوتوکسین ها لازم است.  

در زمان های پس از زایمان که حیوان در حالت کاتابولیک یا بالانس منفی انرژی است. در نتیجه فرایند لیپولیز یا تجزیه چربی ها به خاطر تولید شیر بالا سرعت می گیرد. همانطور که گفته شد، همراه با آزادسازی چربی ها، اندوتوکسین ها نیز از بافت چربی آزادسازی می شوند. از طرف دیگر کبد در حالتی که چربی ها را تجزیه می کند، نمی تواند عملکرد پاکسازی اندوتوکسین ها را مانند کبد عادی انجام دهد. تحقیقات فراوانی وجود دارند که اثبات می کنند پس از زایمان خطر کبد چرب بالاتر بوده و اندوتوکسین ها در هنگام وقوع کبد چرب در بدن بیشتر خواهند شد. همچنین سایر بیماری هایی که به کبد آسیب می زنند نیز موجب افزایش میزان اندوتوکسین ها در خون می شوند.

اثرات اندوتوکسین ها در دام، طیور و آبزیان

اثرات اندوتوکسین ها معمولا شامل ایجاد تب، فعال سازی تعداد قابل توجهی از سلول های ایمنی و سیگنال دهی آن ها می باشد. گونه های حیوانی مختلف، پاسخ های متفاوتی نسبت به اندوتوکسین ها دارند. معمولا حیوانات خانگی که مشکل سلامتی دیگری نداشته باشند نظیر سگ ها، موش ها یا طیور زینتی در مقابل  میزان 1 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن از اندوتوکسین واکنش نشان می دهند. در حالی که حیوانات پرورشی نظیر نشخوارکنندگان و تک معده ای ها در مقابل میزان 5 میکروگرم اندوتوکسین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن از اندوتوکسین ها حساسیت نشان می دهند.

عوارض عمومی اندوتوکسین ها در حیوانات

همانطور که گفته شد اندوتوکسین ها موجب تحریک سیستم ایمنی می شوند. در برخی از واکسن ها اساس کار ایجاد ایمنی بر اثر حضور اندوتوکسین ها به میزان کنترل شده است. محققان در آزمایشات انسانی دریافتند کودکانی که در معرض اندوتوکسین ها قرار می گیرند، مشکلات کمتری را در ارتباط با تب یونجه، حساسیت آتوپیک و آسم آتوپیک دارند. بنابراین اندوتوکسین ها نوعی عوامل طبیعی افزایش دهنده ایمنی هستند. اما میزان بالای آن ها موجب ایجاد التهابات و اختلالات هورمونی می شود.

در برخی از مواقع اندوتوکسین ها موجب افزایش آزادسازی پروستاگلاندین های که بر عملکرد دستگاه گوارش موثر هستند شوند. در کنار لوکاترین ها و عوامل التهابی موکوس، جذب روده ای کاهش می یابد. همچنین ترشح سلولی که شامل آنزیم ها نیز می شود کاهش می یابد. همچنین کاهش یک دستی بافت سطحی روده موجب عارضه leaky gut می شود که در نهایت اسهال اتفاق می افتد.

شوک اندوتوکسینی

شوک اندوتوکسینی علایمی همچون اختلال در پروستاگلاندین ها و لوکاترین ها، تب بالا، کاهش فشار خون، ایجاد لخته های خونی، سقط جنین، آسیب به ارگان های حیاتی نظیر پا، کبد و کلیه و مرگ گردد. علایم اندوتوکسین ها مانند تمامی اختلالات ممکن است در تعدادی از حیوانات به صورت بالینی دیده شوند. اما به طور عمومی موجب کاهش قدرت سیستم ایمنی می شوند.

اثرات اندوتوکسین ها در گاو شیری

در گاوهای شیری اندوتوکسین ها می توانند منجر به افزایش عفونت های بدنی نظیر ورم پستان، متریت، آگالاکتیا و واکنش های التهابی نظیر لنگش شوند. همانطور که گفته شد در هنگام زایمان عواملی نظیر افزایش نفوذ پذیری روده، احتمال اسیدوز به خاطر تغییر در جیره و متابولیسم بالای چربی که قبلا عنوان شد، خطر ورود اندوتوکسین ها به روده افزایش می یابد. بنابراین مدیریت گاوها پس از زایمان اهمیت خواهد یافت.

به طور مثال افزایش کورتیزول در اثر اندوتوکسین ها موجب کاهش PGF2a، پرولاکتین و اکسی توسین از جمله عوارض اندوتوکسین ها است. به دنبال آن فرایند زایمان با اختلال مواجه می شود که منجر به سخت زایی و متریت خواهد شد.

 همچنین خطر ورم پستان به دو علت افزایش خواهد یافت. علت اول افزایش سیتوکین ها به وسیله اندوتوکسین ها است. این مسئله در کنار کاهش میزان کلسیم و پتاسیم در اوایل شیردهی موجب نفوذپذیری بیشتر بافت پستان نسبت به پاتوژن های محیطی می شود.

علت دوم آن به افزایش ترشح کورتیزول در اثر اندوتوکسین ها بر می گردد که منجر به سرکوب سیستم ایمنی و در نتیجه افزایش تکثیر ای.کلای در پستان می شود.

اما مشهورترین اثر اندوتوکسین ها در گاوهای شیری ایجاد لنگش است. اندوتوکسین ها موجب افزایش سیتوکین ها و رهاسازی آنزیم های سلولی می شوند که این امر موجب آسیب به سم ها می شود. همچنین آبسه های کبدی در اثر افزایش اندوتوکسین ها اتفاق می افند.

اثرات اندوتوکسین ها در طیور

در طیور نیز عمده ترین اثر اندوتوکسین ها در کنار اثرات عمومی آن، اسهال می باشد. قوام مناسب مدفوع در طیور وابسته به عوامل متعددی است. در پرورش صنعتی مرغ های گوشتی، تخمگذار و یا مادر این مسئله به لحاظ بازدهی مناسب، کیفیت هوا و بستر مهم است. عواملی نظیر مایکوتوکسین ها و فلور نامتعادل روده موجب ایجاد خطرات مرتبط با اندوتوکسین ها خواهند شد.

اثرات اندوتوکسین ها در آبزیان

به نظر می رسد حساسیت آبزیان از قبیل انواع ماهیان گرمابی، سردابی و میگو به اندوتوکسین ها کمتر از گونه های پرورشی دام و طیور باشد. اما اثرات آن ها بر سیستم ایمنی و فاکتورهای سلامتی دیده می شود. چرا که آبزیان به دلیل زندگی در محیط آبی بیشتر در خطر افزایش تکثیر باکتری های گرم منفی هستند.

روش های مقابله با اندوتوکسین ها

مدیریت بهینه

مدیریت بهینه در پرورش دام، طیور و آبزیان به میزان قابل توجهی از تولید آن ها در دستگاه گوارش جلوگیری می کنند. همانطور که پیشتر اشاره شد، کاهش تنش های محیطی، تهویه بهینه، مدیریت صحیح در دوران انتقالی، کاهش تراکم پرورش و توجه به رفاه حیوانات در کاهش خطر اندوتوکسین موثر باشد.

جیره غذایی مناسب

همانطور که گفته شد افزایش چربی ها شانس ورود اندوتوکسین به بدن را افزایش می دهد. همچنین این سموم در بافت های چربی ذخیره می شوند. بنابراین توصیه می شود انرژی مورد نیاز جیره از طریق کربوهیدرات های سهل العضم تامین گردد. وجود بتاگلوکان و زایلان گیاهی که به آن ها کربوهیدرات های غیر نشاسته ای (NSP) می گویند در غلای نظیر جو و گندم باعث افزایش ویسکوزیته و کاهش دسترسی آنزیم های هضمی به خوراک می شود. به دنبال آن احتمال رشد باکتری های مضر بیشتر خواهد شد. تامین عناصر معدنی نظیر منگنز که در متابولیسم چربی ها موثر هستند نیز به کاهش بافت چربی و اثرات اندوتوکسین های ذخیره شده در این بافت ها کمک می کند. سایر ویتامین ها و مواد معدنی نظیر روی، مس و سلنیوم که به تقویت سیستم ایمنی و آنتی اکسیدانی کمک می کنند نیز می توانند در مقاومت بیشتر در برابر اندوتوکسین ها موثر باشند.

مقاله پیشنهادی: راهکارهای افزایش چربی شیر

افزودنی های خوراکی در جهت کاهش اندوتوکسین ها

نقش توکسین بایندرها در مقابله با اندوتوکسین ها

تا کنون تمرکز تحقیقات و ارائه دهندگان توکسین بایندرها بر سموم قارچی بوده است. بنابراین اطلاعات زیادی در زمینه اثر توکسین بایندرها بر سموم باکتریایی در دسترس نیست. با این وجود برخی از تحقیقات نشان از اثرات توکسین بایندرهای رایج در صنعت بر اندوتوکسین ها دارد.

اما باید توجه داشت که مایکوتوکسین ها یا سموم قارچی موجب آسیب جدی به بافت مخاطی دستگاه گوارش می شوند که این مسئله زمینه ساز ورود بیشتر LPS به جریان خون خواهد بود. بنابراین توکسین بایندرهای چندجزئی به طور مستقیم یا غیر مستقیم می توانند بر اندوتوکسین ها اثرگذار باشند. 

با این وجود در مقابله با اندوتوکسین ها باید به افزودنی های دیگر که نقش پیشگیری موثرتری در برابر اندوتوکسین ها دارند توجه کرد.

توکسین بایندر مناسب چیست

اسیدیفایر در کاهش اندوتوکسین ها موثر است

پیش از این گفتیم که نابودی باکتری ها به وسیله باکتری کش های آنتی بیوتیکی موجب مرگ تعداد قابل توجهی باکتری منفی می شود. LPS موجود در این باکتری ها پس از درمان آنتی بیوتیکی به میزان زیادی آزاد می شوند. بنابراین آنتی بیوتیک ها راهکار مناسبی برای کنترل جمعیت باکتری منفی نیستند. از سوی دیگر آنتی بیوتیک ها با نازک تر کردن ساختار روده، باعث افزایش احتمال ورود اندوتوکسین به بدن می شوند.

اسیدیفایرها راهکاری مناسب برای مقابله با باکتری های دارای LPS هستند. چرا که اسیدهای آلی موجود در آن ها دارای خاصیت حلالیت در چربی بوده و از دیواره و غشا سلولی عبور می کنند. سپس با آزادسازی هیدروژن باعث تضعیف عملکرد و کاهش رشد باکتری های گرم منفی و در نتیجه کاهش احتمال تولید LPS می شود.

اسیدهای آلی کوتاه زنجیر نظیر اسید فرمیک، اسید استیک، اسید پروپیونیک، اسید لاکتیک و اسید سیتریک در کاهش جمعیت باکتری های منفی موثر هستند. همچنین این اسیدها موجب تقویت ساختار یک پارچه و متصل رود شده و از ورود اندوتوکسین ها جلوگیری می کنند.

تعدیل جریان میکروبی روده با پروبیوتیک

پروبیوتیک ها باکتری های گرم مثبتی هستند که فواید بسیاری را در بهبود عملکرد دستگاه گوارش حیوانات دارند. یکی از این اثرات به علت نقش بازدارندگی آن ها در مقابل باکتری های گرم منفی است. پروبیوتیک ها از طریق مکانیسم های جایگزینی، رقابتی و حذفی باعث کاهش رشد جمعیت باکتری های گرم منفی می شوند.

پری بیوتیک ها نیز در کنار اینکه موجب تقویت عملکرد پروبیوتیک ها می شوند، می توانند اثراتی را بر کاهش عملکرد تهاجمی برخی از باکتری ها نظیر ای کلای داشته باشند.

استفاده از پلت بایندرهای جدید

در فرایند تولید خوراک، استفاده از پلت بایندر جهت حفظ قوام پلت بسیار مرسوم است. تولیدکنندگان خوراک معمولا بخشی از جیره را به این افزودنی اختصاص می دهند. پلت بایندرها، خصوصا پلت بایندرهای رسی نظیر بنتونیت فاقد ارزش تغذیه ای هستند. لذا استفاده از آن تولیدکنندگان را مجبور به استفاده بیشتر از چربی ها در جیره می نماید. در نتیجه علاوه بر افزایش قیمت تمام شده خوراک، خطر ورود اندوتوکسین ها به همراه چربی ها افزایش می یابد. همچنین مسیر متابولیسم چربی ها در کبد و ذخیره آن ها در بافت های چربی، همانطور که پیشتر گفته شد با افزایش خطرات اندوتوکسین ها مرتبط است.

پلت بایندرهای غیر رسی، نسل جدید این افزودنی ها هستند که در کنار فواید نسبی در مقایسه با پلت بایندرهای سابق نظیر بهبود راندمان تولید در کارخانه و کاهش استهلاک، فضای کمتری را اشغال می کنند. پلت بایندر غیر رسی ای بایند در مقادر 2 تا 3 کیلوگرم در هر تن خوراک اثرگذاری بوده که این مسئله فضا را برای تامین جیره های مناسب تر و اقتصادی تر فراهم می کند.