آنتی بیوتیک ها تا حد زیادی مقرون به صرفه ترین اقدام برای حفظ راندمان خوراک و وضعیت سلامت در سیستم های تولیدی نشخوارکنندگان بوده اند. اما از اوایل سال 2006، تجویز آنتی بیوتیک به عنوان افزودنی خوراک دام در اتحادیه اروپا ممنوع اعلام شد. از این رو، آنتی بیوتیک ها را فقط می توان به صورت درمانی یا به منظور پیشگیری از بیماری (براساس تجویز دامپزشک) در دام استفاده کرد. بنابراین، با توجه به تعادل مورد نیاز بین هزینه و اثربخشی، جایگزینی استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها به‌عنوان محرک‌های سلامت و رشد در دامپروری، یک چالش واقعی است. با توجه به اینکه وجود آنتی بیوتیک ها در شیر، همچنان پس از سال 2006 تا کنون گزارش می شود، توصیه به مصر پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها به عنوان جایگزین آنتی بیوتیک ها در جیره خوراکی گاوهای شیری و گوساله ها می شود.
شایع ترین علت بیماری و مرگ و میر در گوساله های شیرخوار؟
اسهال ناشی از پاتوژن های روده ای در گوساله های از شیر گرفته نشده، یکی از شایع ترین علل بیماری و مرگ و میر را نشان می دهد که بروز آن به ترتیب تا 75% و 57% گزارش شده است. با توجه به اثرات قابل توجه آنها بر رشد اولیه و بازدهی در بلوغ، می توان اقدامات مهمی را به منظور جلوگیری از بیماری های اسهالی در نشخوارکنندگان جوان انجام داد. در این مقاله همزیستی در میکروبیوم روده را به منظور بهینه‌سازی عملکرد و وضعیت سلامت گوساله بررسی می کنیم.
پروبیوتیک ها که میکروارگانیسم های زنده هستند و در مقادیر کافی و در زمان خاصی تجویز می شوند، می توانند اثرات مفیدی بر حیوان داشته باشند. استفاده از پروبیوتیک ها توسط قوانین اتحادیه اروپا به عنوان جایگزین های طبیعی برای افزودنی های آنتی بیوتیکی در خوراک دام مجاز اعلام شد.
همراه با پروبیوتیک ها، پری بیوتیک ها نیز به عنوان جایگزین های احتمالی برای استفاده از آنتی بیوتیک در حیوانات پذیرفته شدند. گیبسون و همکاران در سال 1995، اولین کسانی بودند که مشاهده کردند که پری بیوتیک ها گروهی از مواد هستند که به طور غیرمستقیم با متابولیسم میزبان برهمکنش انجام می دهند تا با رویکردی انتخابی در میان میکروبیوم میزبان، تکثیر شوند و به عنوان بستر تغذیه ای برای باکتری های غیر بیماری زا عمل کنند. همزیستی ها (سین بیوتیک ها) ترکیبی از پروبیوتیک ها و پری بیوتیک ها هستند که می توانند اثرات مفیدی را در مقادیر مختلف برای گاو و گوساله داشته باشند. در گوساله ها، مصرف سین بیوتیک ها چندین مزیت سلامتی ثابت شده دارد، از جمله افزایش باکتری های مفید روده، بهبود پاسخ های تعدیل کننده ایمنی و کاهش بروز آنتریت روده ای.
علاوه بر این، میکروبیوم روده گوساله تأثیر زیادی بر وضعیت سلامتی دارد و از ارگانیسم در برابر عوامل استرس زای محیطی محافظت می کند. در گوساله های نوزاد، سیستم گوارشی (GIT) منحصر به فرد است و تغییرات مهمی را از تولد تا سال اول زندگی تجربه می کند. سیستم گوارش گوساله های تازه متولد شده به صورت کاملا استریل است که بلافاصله پس از تولد تشکیل کلنی های باکتریایی شروع می شود. در طول دوره شیرخوارگی، میکروبیوم روده گوساله عمدتاً از گونه‌های مختلفی مانند لاکتوباسیلوس، لاکتوکوکس، سیتروباکتر و لئوکونوستوک تشکیل می‌شود. تنوع و پیچیدگی در میکروبیوم در نتیجه چالش های جیره خوراکی، شرایط فیزیولوژیکی و محیطی افزایش می یابد.
در سن سه ماهگی، در کنار باکتری های موجود، جنس های دیگری در میکروبیوم گوساله از جمله بیفیدوباکتریوم، باکتروئیدها، فیرمیکوت ها و فکالی باکتریوم ها به وفور یافت می شوند. از سن 3 ماهگی به بعد، یک مجموعه میکروبی پویا در شکمبه گوساله گسترش می‌یابد و سیستم ایمنی ذاتی آن را تشویق می‌کند تا شبیه به عملکرد در دام بالغ شود.
مزایای استفاده از پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها در گوساله ها
استفاده از پروبیوتیک و سین بیوتیک در حیوانات جوان نشخوارکننده، به طور کلی سیستم گوارشی را با تثبیت و تقویت میکروبیوم روده، به حداقل رساندن میزان اختلالات گوارشی، و با حمایت از سلامت و تغذیه بهینه، هدف قرار می دهد. پروبیوتیک، پری بیوتیک و ترکیب آنها، مدعی اثر مثبت بالقوه ای بر سلامت گوساله و عملکرد آن در طول زندگی است. میکروبیوتای روده دارای نقش فعال متابولیک است، همچنین دارای عملکردهای محافظتی و تغذیه ای است، که به طور مثبت توسط میکروارگانیسم های مفید، در ترکیب با یا بدون سوبستراهای کربوهیدراتی تعدیل می شود. مطالعات بسیاری جنبه‌ها و پتانسیل‌های مفید استفاده از پروبیوتیک ها را در سلامتی میکروبیوتای روده نشان داده‌اند که تکثیر باکتری‌های مفید را تسهیل می‌کند، در عین حال باعث کاهش بروز اسهال نوزادی و افزایش وزن گوساله می شود. ترکیب مانان اولیگوساکارید و استرپتوکوکوس فاسیوم توسط موریسون و همکاران (2010)، به عنوان جایگزین شیر بر عملکرد و سلامت گوساله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مصرف کنسانتره تغذیه شده و قوام مدفوع گوساله بهبود قابل توجهی داشت، بنابراین عملکرد گوساله بهبود یافت. باکتری های اسید لاکتیک مانند لاکتوباسیلوس و باسیلوس گسترده‌ترین مکمل‌های پروبیوتیکی هستند که استفاده می‌شوند و اغلب در تکنیک‌های رایج تغذیه ای قابل انجام هستند که میانگین سود روزانه را بهبود می‌بخشند و بروز اسهال را کاهش می‌دهند. دار و همکاران (2017)، تأثیر ترکیب سین بیوتیک بین گونه های لاکتوباسیلوس و مانان الیگوساکارید بر روی مشخصات بیوشیمیایی سرم گوساله ها را ارزیابی کردند. نتایج نشان داد که مکمل های سین بیوتیک باعث کاهش تری گلیسیرید و کلسترول سرم شده و بر گلوکز، بیلی روبین، کراتینین و اوره سرم تأثیری نداشته است. از سوی دیگر، تجویز سین بیوتیک انتروکوکوس فاسیوم و لاکتولوز می‌تواند عملکرد گوساله را با تعدیل فیزیولوژی سد روده بهبود بخشد، بنابراین ارتفاع پرز ایلئوم، عمق کریپت‌ها در سکوم و ناحیه فولیکول‌های لنفاوی را کاهش می‌دهد.
گنجاندن و استفاده عمومی از پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها در گوساله های قبل از شیرگیری
با توجه به پیامدهای اقتصادی پرورش گوساله های شیری، به منظور بهبود رشد گوساله و سلامت و رشد در بلوغ، دامداران علاقه زیادی به تکنیک های از شیر گرفتن گوساله نشان می دهند. علاوه بر این، در سیستم های پرورش درون جایگاهی گاو شیری، مستلزم فرآیند از شیرگیری سریع ( تبدیل پیش نشخوارکننده به نشخوارکننده با حداقل زمان و منابع اقتصادی کمتر) است. به این منظور نتایج تحقیقات موجود، برای بهبود تغذیه و رشد گوساله با پیشرفت هایی در صنایع بیوشیمی و بیوتکنولوژی، بیشتر در دسترس قرار گرفت. نسل بعدی محرک های رشد و سلامتی پروبیوتیک، پری بیوتیک و سین بیوتیک ها هستند تا راه حل هایی برای محدودیت های آنتی بیوتیکی که توسط دستورالعمل های اتحادیه اروپا در همه کشورهای عضو از سال 2006 اعمال شده است، ارائه دهند.
تجویز آغوز همراه با شیر (کمیت شیر، کیفیت و تعداد وعده های غذایی در روز) عوامل وابسته ای هستند که از توسعه و تثبیت در آینده میکروبیوم گوارشی گوساله ها و سیستم ایمنی تطبیقی حمایت می کنند. به عنوان مثال، تجویز پروبیوتیک، پری بیوتیک و سین بیوتیک می تواند در هر دو جیره خوراکی مایع و جامد گنجانده شود. در طول هفته های اول زندگی، جیره های خوراکی مبتنی بر جایگزین شیر را می توان با مکمل های پروبیوتیک یا سین بیوتیک در مزارع گوساله های شیری بهبود بخشید.
علاوه بر این، اولگر (2019) دریافت که با تکمیل جیره خوراکی گوساله، در طول 56 روز اول زندگی (دوره شیرخوارگی) با پروبیوتیک (لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، لاکتوباسیلوس کازئی، انتروکوکوس فاسیوم و بیفیدوباکتریوم بیفیدوم) عملکرد گوساله را بهبود می بخشد و سطح تری گلیسیرید و آهن خون را کاهش می دهد.
اثربخشی کاربردهای بیوتکنولوژیکی مانند پروبیوتیک ها و سین بیوتیک ها مستقیماً تحت تأثیر عوامل و شرایط خاصی است. با این حال، تنها یک دوز مناسب و صحیح تجویز می تواند حداکثر ویژگی های مثبت سویه پروبیوتیک را نشان دهد. سایر عوامل مرتبط با شکل فیزیکی تجویز نشان داده می شود: مایع، پودر، سوسپانسیون، کپسول، ژل، خمیر یا پلت. علاوه بر این، دوز مورد نیاز به همان زمان شکل فیزیکی و پتانسیل بیولوژیکی فرمول پروبیوتیک و سین بیوتیک بستگی دارد. توجه به این نکته حائز اهمیت است که شرایط مربوط به فردیت و شرایط محیطی (به عنوان مثال مواجهه با بیماری ها) معیارهایی هستند که می توانند در سطح مزرعه در سراسر اجرای اقدامات امنیت زیستی و دامپزشکی کنترل شوند.
اثرات پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها بر رشد گوساله و تبدیل خوراک
بهره وری و عملکرد آینده مزارع پرورش گاو شیری نیاز به تغذیه و مراقبت کافی از گوساله ها دارد. علاوه بر ممنوعیت استفاده از آنتی بیوتیک در سطح مزرعه، رویکردهای پروبیوتیک و پری بیوتیک یک کلید بالقوه برای ایجاد نسل جدیدی از محرک های رشد هستند. رشد بهینه در مراحل اولیه به این دلیل که تغییرات در جذب متابولیسم و رشد را تسهیل می کنند، حائز اهمیت هستند. علاوه بر این، رشد شکمبه با تجویز و مصرف خوراک جامد مشروط می‌شود که تأثیرات قابل‌توجهی بر فرآیندهای تخمیر شکمبه دارد. اثرات پروبیوتیک به طور کلی به میکروارگانیسم های خاص تولید کننده مواد ضد میکروبی و همچنین به ظرفیت تحریک آنزیم گوارشی بستگی دارد. استفاده از پری بیوتیک میانگین وزن روزانه، مصرف خوراک و قابلیت هضم و عملکرد رشد را بهبود می بخشد.
تحقیقات بسیاری تجویز الیگوساکارید مانان و یا فروکتو-الیگوساکاریدهای کوتاه زنجیره به عنوان مکمل برای خوراک گوساله مورد بررسی قرار دادند و نتایج مشابهی مانند افزایش در وزن و رشد گوساله از شیر گرفته شده، بهبود مصرف خوراک و ضریب تبدیل خوراک را مشاهده کردند.
مکمل های پری بیوتیک مانند اینولین و لاکتولوز، در گوساله های جوان قبل از شروع تغذیه استارتر، بیان ژن mRNA را که در التهاب روده نقش دارد، تنظیم می کند و اعتقاد بر این است که جذب مواد مغذی را نیز تسهیل می بخشد. همراه با مزایای سلامتی، مکانیسم‌های فعلی پربیوتیک می‌توانند جذب عناصر ماکرو را افزایش دهند، به‌عنوان مثال مس، کلسیم، منیزیم، آهن و روی، همچنین سدیم+ و جذب آب در روده بزرگ. سایر محققان در نتیجه استفاده پری بیوتیک ها مانند فروکتان ها، افزایش انتقال کلسیم در روده بزرگ، افزایش تشکیل کلسیم استخوان و کاهش از دست دادن کلسیم را مشاهده کرده اند. باکتری‌های اسید لاکتیک پروبیوتیک با تحریک مصرف خوراک و افزایش میانگین وزن روزانه، عملکرد تولیدی دام و سلامتش را تحت تأثیر قرار می دهد، و بنابراین بروز اسهال بین نشخوارکنندگان جوان کاهش می یابد.
اثرات پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها بر سلامت گوساله
ظرفیت سین بیوتیک ها ها در حفظ تعادل زیست محیطی در میکروبیوم گوارشی به طور قابل توجهی بر وضعیت سلامت کلی گوساله تأثیر گذاشته است. اغلب، اسهال گوساله، کاهش وزن و امتیاز بدنی ناشی از عوامل استرس زای ایجاد شده توسط عملیات دامپروری (مانند پلاک زدن گوش، برنامه های واکسیناسیون، از شیر گرفتن، استرس گرما یا سرما، گروه بندی مجدد)، پاتوژن ها و سموم باکتریایی می باشد. میکروبیوم گوارشی گوساله ثابت کرده است که به عنوان یک پاسخ تطبیقی به چالش های محیطی قادر به تعدیل است. پاتوژن های فرصت طلب مانند E. coli شایع ترین علل اسهال گوساله نوزادی هستند. حدود 80 درصد از اسهال گوساله نوزادی برای حداقل یک عفونت باکتریایی روده مثبت آزمایش شده است، که نشان می دهد هنوز عفونت های باکتریایی علل اصلی هستند.
وبینار مدیریت و تغذیه گاوهای شیری در دوره انتقال l دکتر حسین جهانی
به طور کلی، 24 ساعت اول پس از تولد برای نشخوارکنندگان جوان بسیار مهم است، زیرا نیاز به مقدار کافی از آغوز از اولین ساعت پس از زایمان شروع می شود تا سیستم ایمنی سازگار را به دست آورند. دوره شیرخوارگی گوساله اغلب با بیماری و مرگ و میر همراه است و عامل اصلی ضرر اقتصادی در گله است.
ساتیک و گونال (2017)، یک پروبیوتیک طبیعی (کفیر) را مورد مطالعه قرار دادند که تجویز آن تأثیر مثبتی بر جمعیت باکتری‌های اسید لاکتیک دارشت که مربوط به حذف رقابتی بیماری‌زا است، بنابراین در طول هشت هفته اول زندگی مفید است. همچنیم سایر دانشمندان در سراسر روش توالی یابی دریافتند که رشد گوساله وابسته به سن است و در سن دو هفته، کلونیزاسیون میکروبیوم گوساله توسط گونه های Pervotella غالب است، در مقایسه با سن شش هفتگی، زمانی که اکثریت قریب به اتفاق جمعیت ها باکتروئیدها هستند.
اندازه گیری های ایمنی در استفاده از پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها
بر اساس قوانین به منظور مشخص کردن عملکرد پروبیوتیک میکروارگانیسم، باید از شاخص های زیر استفاده شود:
تحمل استرس، توانایی چسبندگی، فعالیت بیماری زایی، فعالیت ضد بیماری زایی، ارزیابی ایمنی و آزمایشات بالینی.
رویکردهای جدید صنعت داروسازی در مورد جایگزینی آنتی‌بیوتیک‌ها شامل درمان‌هایی مانند پروبیوتیک‌ها و سین بیوتیک ها می باشد و آنها را به عنوان روش‌های کم تهاجمی تر نشان می‌دهند. محصولات دارویی تولید پیشرفته ای را تحمیل می کنند و نیازمندی هایی مانند جداسازی سویه های باکتریولوژیک با پتانسیل پروبیوتیکی، توصیف بر اساس اکوسیستم، خاص سازی منطقه جغرافیایی، انتخاب و مشخصه سازی، تولید مثل در مقیاس صنعتی هستند. در بیشتر موارد، تجویز پروبیوتیک‌های انتخاب نشده به دام تأثیر کم یا/و بدون تأثیر بر عملکرد و/یا وضعیت سلامتی داشت. این ممکن است نتیجه استفاده از پروبیوتیک هایی باشد که از مناطق دیگر یا حتی از گونه های حیوانی دیگر جدا شده اند.
توصیه می شود که ایمنی افزودن سین بیوتیک ها علاوه بر اثربخشی آنها در تغذیه دام ارزیابی شود. شاناهان (2012) به اندازه گیری های ایمنی عمومی فرمولاسیون دارویی پری بیوتیک و سین بیوتیک ها اشاره کرد که به شرح زیر است:
- تعمیم ارزیابی های ایمنی در فرمول پروبیوتیک یا سین بیوتیک را نمی توان روی محصولات پروبیوتیک یا سین بیوتیک مشابه اعمال کرد.
- اثرات نامطلوب و شدت اثرات می تواند به حساسیت از طریق فردیت، خاص باشند.
- افزایش آگاهی مصرف کنندگان عمومی و دامداران با توجه به طیف وسیعی از اثرات و عوامل موثر در تجویز پری بیوتیک.
میکروارگانیسم‌های دارای ویژگی‌های پروبیوتیک به طور کلی بی خطر در نظر گرفته می‌شوند، اگرچه اغلب ارزیابی ریسک انجام نشده است. به طور منظم، خطر عفونت گوارشی یا سیستمیک بر میزبان، اثرات مضر متابولیک یا سمی، همچنین تحریک بیش از حد سیستم ایمنی، اغلب با عواقب جدی در نظر گرفته نمی شود.
اثرات پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها بر پاسخ های ایمنی گوساله
اقدامات تعدیل کننده ایمنی مبتنی بر ایجاد و تقویت سیستم ایمنی ذاتی و سازگار، در مکانیسم پاسخ ایمنی طبیعی نقش دارد و مستقیماً بر سلامت حیوانات تأثیر می گذارد. در پرورش درون جایگاهی با تمرکز بر بهره وری و کیفیت محصول، نیاز به پرورش مصنوعی گوساله دارد، در نتیجه، میکروبیوتای اکتسابی و سیستم ایمنی گوساله ها اغلب کاهش یافته و در برابر کلونیزاسیون پاتوژن باکتریایی آسیب پذیر است. در مقایسه با سیستم های تولید گسترده، مدیریت پرورش درون جایگاهی گوساله نیازمند راه حل های جایگزین برای حمایت از سیستم ایمنی ذاتی و بهبود میکروبیوم روده است. روده سالم ارتباط نزدیکی با سیستم ایمنی قوی دارد. پروبیوتیک ها باعث تحریک پاسخ ایمنی در مخاط روده می شود که می تواند به گوساله ها در مبارزه با عفونت ها و بیماری ها کمک کند.
دانشمندان اثر سین بیوتیک متشکل از باکتری های پروبیوتیک و دو نوع قارچ و مواد پری بیوتیک (ساکارومایسس سرویزیه و پلی ساکارید دیواره سلولی) را بر رشد روزانه گوساله ها، ردیابی باکتری E. coli در مدفوع گوساله و محتوای ایمونوگلوبولین IgG از خون گوساله مورد مطالعه قرار دادند. تحقیقات طی 8 هفته با تجویز پروبیوتیک نسبت به گوساله های گروه کنترل انجام شد، نتایج حاکی از افزایش عملکرد رشد و بهبود تولید آنتی بادی به و در عین حال کاهش جمعیت بیماری زا E. coli به میزان 5 درصد نشان داده شد.
به طور کلی، استفاده از پروبیوتیک و پری بیوتیک ها، اثرات مثبتی بر عملکرد و سلامتی آنها دارد. علاوه بر این، افزایش رشد گوساله ممکن است مسیر مهمی برای به حداکثر رساندن پتانسیل تولید در بلوغ باشد. علاوه بر مزایای تولیدی، وضعیت سلامتی را می توان در سراسر پاسخ ایمنی تعدیل کرد و از گوساله ها از طریق عملکرد ضد بیماری زا محافظت کرد. دستکاری میکروبیوم گوساله تازه متولد شده در طول توصیف و شناسایی برهمکنش های ایده آل بین سین بیوتیک ها می تواند کلید مهمی برای بهبود تولید کلی باشد.
