Эффективность применения штаммов-пробионтов и их консорциума на модели экспериментального кишечного дисбактериоза

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Одна из главных проблем ветеринарии ? появление микроорганизмов с патогенными свойствами, которые приобрели устойчивость к ряду антибиотических препаратов. Постоянное использование данных препаратов в составе рациона оказывает негативное влияние не только на качество продукции, но снижают показатели иммунитета с.-х. животных [2]. Также антибиотические вещества препаратов угнетают жизнедеятельность собственного микробиоценноза, что является предпосылками к развитию заболеваний [13-19]. В этой связи, для предупреждения и терапии болезней, вызванных нарушением микробного баланса, актуальным является применение безопасных препаратов и добавок на основе полезной микрофлоры [3-6, 21].

Естественная нормофлора принимает активное участие в поддержании колонизационной устойчивости слизистой оболочки кишечника и оказывает большую роль в предупреждении заболеваний [8-12, 20]. Отсюда следует, что разработка биопрепаратов на основе полезной микрофлоры, которые могут заменить антибиотики, является актуальным направлением, а исследование свойств новой выделенной полезной микрофлоры носит как научный, так и практический характер.

Работа подготовлена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых кандидатов наук (соглашение № 075-15-2020-254 от 17.03.2020).

Материалы и методы исследований. Объектами исследований являлись молочнокислые бактерии - Lactobacillus brevis и Lactobacillus parabuchneri, которые были выделены из желудочно-кишечного тракта дикого перепела Coturnix coturnix.

Оценку пробиотической эффективности использования консорциума выделенных культур в составе пробиотика, а также по отдельности проводили на модели экспериментального дисбактериоза у белых лабораторных беспородных мышей и крыс. Дисбаланс микробиоты вызывали введением перорально 0,5 см3 антибиотика рифампицина в дозировке 3,0 мг/гол для мышей и 1,0 см3 рифампицина в дозировке 40,0 мг/гол для крыс. Антибиотик задавали в течение 10 дней [3, 4, 5, 6, 9]. Количество активных культур в дозировке препаратов составляло не менее 1,0Ч109 КОЕ/мл. Одновременно изучали лечебный и профилактичекий эффект от действия штаммов-пробионтов по отдельности и в составе пробиотика.

Для изучения лечебного эффекта используемых культур по отдельности и в составе пробиотика их задавали внутрижелудочно по 1,0 мл лабораторным мышам и крысам в течение 10 дней. Для этого было сформировано по каждому биообъекту исследования шесть групп-аналогов по 10 голов в каждой: интактная группа - мыши и крысы получали стандартный рацион и питье, без каких либо дополнительных препаратов и они были здоровы, ранее не получали антибиотик; контрольная группа - мыши и крысы с экспериментальным дисбактериозом, получали стандартный рацион, питье и физиологический раствор хлорида натрия; 1-я опытная группа - мыши и крысы с экспериментальным дисбактериозом, получали стандартный рацион и культуру Lactobacillus brevis; 2-я опытная группа - мыши и крысы с экспериментальным дисбактериозом, получали стандартный рацион и культуру Lactobacillus parabuchneri; 3-я опытная группа - мыши и крысы с экспериментальным дисбактериозом, получали стандартный рацион и консорциум молочнокислых бактерий (пробиотик).

Для изучения профилактического эффекта используемых культур по отдельности и в составе пробиотика их задавали за 20 мин до введения рифампицин в течении 10 дней в аналогичных дозировках. Также были сформированы по каждому биообъекту исследования группы-аналоги по 10 голов в каждой. Интактная группа - здоровые мыши и крысы, получавшие стандартный рацион и питье, без каких либо дополнительных препаратов; контрольная группа - мыши и крысы получали в течении 10 суток рифампицин, а за 20 мин до введения антибиотика им задавали физиологический раствор хлорида натрия; 1-я опытная группа - мыши и крысы в течении 10 суток получали рифампицин, а за 20 мин до введения антибиотика им задавали культуру Lactobacillus brevis; 2-я опытная группа - мыши и крысы в течении 10 суток получали рифампицин, а за 20 мин до введения антибиотика им задавали культуру Lactobacillus parabuchneri; 3-я опытная группа - мыши и крысы в течении 10 суток получали рифампицин, а за 20 мин до введения антибиотика им задавали пробиотик из смеси лактобацилл.

Изменение кишечного баланса микробиоты лабораторных животных оценивали по результатам микробиологических исследований фекалий толстой кишки и коэффициенту массы слепой кишки (КМСК) ? отношение массы слепой кишки к массе тела лабораторного животного [1, 7, 22, 23].

Результаты исследований. Для выявления дисбиотического состояния микробного фона кишечника подопытных животных после 10-дневнего введения антибиотика рифампицина проводили микробиологические исследования кишечника интактной и контрольной групп животных (таблица 1).

В результате введения антибиотика рифампицина у лабораторных животных контрольной группы были зафиксированы статистически достоверные признаки дисбактериоза кишечника. Выявлено, что в контрольной группе содержание полезных микроорганизмов (лакто- и бифидобактерий) снижалось по сравнению с условно-патогенной микрофлорой.

Таблица 1 - Состояние кишечной микробиоты и коэффициент массы слепой кишки (КМСК) у лабораторных животных интактной и контрольной групп после 10-дневного применения антибиотика

Так, в контрольной группе мышей по сравнению с интактной группой титр лактобактерий с 7,64 снизился до 4,32 lg КОЕ/г; бифидобактрий ? с 9,36 до 5,11 lg КОЕ/г (P < 0,05). При этом содержание эшерихий в контрольной группе увеличилось с 3,14 до 7,07 lg КОЕ/г, а условно-патогенных грибов ? с 2,75 до 5,11 lg КОЕ/г при статистически достоверной разнице (P < 0,05). Также были выявлены изменения в показателе КМСК, значение которого в контрольной группе возросло с 1,15 до 1,76 % (P < 0,05). Аналогичная картина выявлена в интактной и контрольной группах крыс.

Таким образом, антибиотик рифампицин проявил мощное нарушение фекального микробиоценоза кишечника, тем самым спровоцировал дисбаланс в пользу условно-патогенной микрофлоры, что проявилось признаком дисбактериоза.

Результаты влияния пробиотика и его отдельных штаммов-пробионтов после 10-и дней терапии вызванного дисбактериоза, представлены в таблице 2.

В результате проведенных микробиологических исследований фекалий толстого отдела кишечника лабораторных животных была установлена статистически достоверная разницы между данными микробиоты контрольной и опытными группами. При этом статистически достоверные различия были зафиксированы во всех опытных группах по всем изучаемым показателя в сравнении с контрольной. Применяемые в научно-исследовательской работе лактобактерии по отдельности и в составе пробиотика способствовали нормализации показателей кишечной микрофауны, а также КМСК у лабораторных животных. Наилучшая картина фекального микробиоценоза была выявлена при использовании в лечении лабораторных животных консорциума исследуемых лактобацилл в составе пробиотика.

Таблица 2 - Состояние кишечной микробиоты и коэффициент массы слепой кишки (КМСК) у лабораторных животных после лечения экспериментального дисбактериоза

Установлено, что применение пробиотика позволило повысить содержание лакто- и бифидобактерий, а также снизить уровень условно-патогенной микрофлоры у мышей, соответственно с 4,32 до 7,03 lg КОЕ/г; с 5,05 до 9,01 lg КОЕ/г; с 7,02 до 3,78 lg КОЕ/г и с 5,07 до 2,87 lg КОЕ/г (P < 0,05). Аналогично группам мышей, наблюдалась статистически достоверная разница по отношению к контролю у опытных крыс - с 3,01 до 6,03 lg КОЕ/г; с 3,54 до 7,04 lg КОЕ/г; с 6,67 до 2,86 lg КОЕ/г и с 5,11 до 1,74 lg КОЕ/г (P < 0,05). Также следует обратить внимание, что опытная группа животных, получавших консорциум молочнокислых культур (пробиотик) по всем изучаемым показателям (содержание лактобактерий, бифидобактерий, эшерийхий, грибов и КМСК), приближалась к значениям здоровой группы (интактным животным).

Таким образом, использование исследуемых культур лактобацилл, особенно их консорциума, способствует высокому лечебному эффекту и даёт основание предполагать, что применение данной композиции микроорганизмов позволит повысить эффективность лечение дисмикробных состояний и добиться стойких клинических эффектов.

В связи с тем, что ведение промышленного животноводства, в том числе птицеводства, немыслимо без применения ряда антибиотиков, могут возникать случаи дисбактериальных нарушений, которые повышают риск заболеваний. В этой связи, интересным было изучить возможность применения разработанного консоциума лактобактерий в составе пробиотика для профилактики дисбиотический состояний при использовании антибиотиков. Для этого из лабораторных мышей и крыс формировали группы-аналоги согласно плану исследований.

Состояние микробиального фона кишечника у лабораторных животных после проведенной профилактики экспериментального дисбактериоза исследуемыми лактобактериями по отдельности и в составе пробиотика представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Состояние кишечной микробиоты и коэффициент массы слепой кишки (КМСК) у лабораторных животных после профилактики экспериментального дисбактериоза

Результаты изучения профилактического действия исследуемых культур по отдельности и в составе пробиотика продемонстрировали положительную динамику в анализируемых показателях. При этом выявлено, что совместное использование антибиотика и физиологического раствора в контрольной группе дало отрицательный результат, так как в данной группе животных наблюдались дисбиотические нарушения в кишечнике, которые выражались в снижении полезной микрофлоры, повышении условно-патогенной, а также повышение показателя КМСК с 1,13 до 1,81 для мышей и с 1,24 до 1,98 для крыс.

В пользу опытных группах по сравнению с контрольной наблюдались достоверно статистически значимые изменения в балансе кишечного микробиоценноза: повышался титр активных молочнокислых и бифидобактерий (P < 0,05), снижалась численность микроорганизмов группы кишечной палочки и грибов (P < 0,05), а также наблюдалось снижение показателя КМСК (P < 0,05). В целом, установлено, что применение в качестве профилактического средства композиции лактобактерий в составе пробиотика показывает наилучшие результаты при анализе кишечного микробиома у лабораторных животных, которые близки к данным показателям в группе здоровых животных.

Вывод. Результаты изучения лечебно-профилактического действия выделенных культур лактобацилл на модели экспериментального дисбактериоза кишечника у лабораторных животных показали, что применение их консорциума в составе пробиотика способствует стойкому клиническому результату, характеризующемуся повышением уровня представителей нормофлоры (лакто- и бифидобактерий), а также снижением численности представителей патогенной и условно-патогенной микробиоты, с последующим достижением уровня показателей, характерных для здоровых животных.

Список литературы

микроорганизм патогенный антибиотический кишечник

1. Зельцер, И. З. О прогнозировании дисбиотического эффекта при токсико-гигиенической оценке антибиотиков / И. З. Зельцер // Антибиотики и химиотерапия. - 1989. - № 6. - С. 440-442.

2. Интенсификация птицеводства с применением пробиотических кормовых добавок / Ю. А. Лысенко, Т. М. Шуваева, В. В. Радченко, Е. В. Ильницкая, А. Г. Кощаев // Ветеринария Кубани. 2015. № 5. С. 710.

3. Кощаев, А. Г. Пробиотик трилактобакт в кормлении перепелов / А. Г. Кощаев, О. В. Кощаева, С. А. Калюжный // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ? 2014. ? № 95. ? С. 633-647.

4. Кощаев, А. Г. Экологически безопасные технологии витаминизации продукции птицеводства в условиях юга России / Кощаев А.Г. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. ? 2006. ? № S9. ? С. 58-66.

5. Микробиоценоз пищеварительного тракта перепелов и его коррекция пробиотиками / Г. В. Кобыляцкая, Е. И. Мигина, О. В. Кощаева, А. Г. Кощаев // Ветеринария Кубани. ? 2013. ? № 3. ? С. 6-9.

6. Митрохин, С. Д. Микробиологические и биохимические показатели изменения микробной экологии толстой кишки крыс под влиянием рифампицина / С. Д. Митрохин, Б. А. Шендеров // Антибиотики и химиотерапия. ? 1989. ? Т. 34. ? № 6. ? С. 448?452.

7. Назырова, Н. Р. Влияние экстрактов лекарственных растений на биологическую активность штамма Lactobacterium plantarum 8P-A3 : дис. ... канд. биол. наук: 03.00.07, 03.00.04 / Назырова Наиля Рамилевна. ? Уфа, 2007. ? 147 с.

8. Нуртдинова, А. Н. Разработка и изучение биологических свойств комплексного препарата ? Бифидоспорина: дис. ... канд. мед. наук : 03.00.07 / Нуртдинова Айгуль Наилевна. ? Уфа, 2003. ? 110 с.

9. Осипова, И. Г. Изучение эффективности пробиотиков на экспериментальных моделях / И. Г. Осипова, Е. А. Васильева // Совершенствование иммунобиологических средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней: материалы Всеросс. науч.-практич. конф. «Вакцинология 2006». ? Москва, 2006. ? С. 75?76.

10. Подбор оптимальной питательной среды для культивирования, концентрирования и высушивания клеток Lactobacillus acidophilus / Ю. А. Лысенко, А. В. Лунева, С. А. Волкова, С. Н. Николаенко, В. В. Петрова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 102. С. 689 699.

11. Применение моно- и полиштаммовых пробиотиков в птицеводстве для повышения продуктивности / А. Г. Кощаев, Г. В. Кобыляцкая, Е. И. Мигина, О. В. Кощаева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. ? 2013. ? № 42. ? С. 105-110.

12. Применение новой ферментной кормовой добавки микоцел в комбикормах для цыплят-бройлеров / Г. В. Фисенко, А. Г. Кощаев, И. А. Петенко, И. М. Донник, Е. В. Якубенко // Ветеринария Кубани. ? 2013. ? № 4. ? С. 15-17.

13. Пробиотическая кормовая добавка в кормлении перепелов / А. Г. Кощаев, Ю. А. Лысенко, А. В. Лунева, А. В. Лихоман // Зоотехния. 2015. № 10. С. 46.

14. Романчук, Л. А. Изучение влияния новых антимикробных препаратов, применяемых в комплексе с общей гнотобиологической изоляцией, на выжимаемость и микрофлору кишечника тотально облученных мышей / Л. А. Романчук, Д. А. Елизбаращвили, Г. А. Гинодман // ЖМЭИ. ? 1991. ? № 6. ? С. 4?6.

15. Хлорелла и её применение в птицеводстве / Плутахин Г.А., Мачнева Н.Л., Кощаев А.Г., Пятиконов И.В., Петенко А.И. // Птицеводство. ? 2011. ? № 5. ? С. 23-25.

16. Эффективность использования нового пробиотика в различные возрастные периоды выращивания перепелов мясного направлений продуктивности / А. Г. Кощаев, Г. В. Кобыляцкая, Е. И. Мигина, С. А. Калюжный // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ? 2013. ? № 90. ? С. 230-248.

17. Якубенко, Е. В. Эффективность применения пробиотиков бацелл и моноспорин разных технологий получения в составе комбикормов для цыплят бройлеров / Е. В. Якубенко, А. И. Петенко, А. Г. Кощаев // Ветеринария Кубани. ? 2009. ? № 4. ? С. 2-5.

18. Chicken hatching syncronization for artificial incubation / V. I. Shcherbatov, L. I. Sidorenko, A. G. Koshchaev, V. K. Vorokov, L. N. Skvortsova // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. ? 2018. ? V. 10. ? № 1. ? P. 148-151.

19. Cox, C. M. Immunomodulatory role of probiotics in poultry and potential in ovo application / C. M. Cox, R. A. Dalloul // Benefic Microbes. - 2015. - V. 6. - Р. 45-50.

20. Cultivable bacterial microbiota of northern bobwhite (Colinus virginianus): a new reservoir of antimicrobial resistance? / H. Su [et al.] // PLoS ONE. - 2014. - Vol. 9, № 6. ? e99826.

21. Effect of a synbiotic on the intestinal microflora of chickens / S. M. Dibaji, A. Seidavi, L. Asadpour, F. M. Da Silva.

22. Screening of microorganism symbiont strains as a base of probiotics for poultry industry / Koshchaev A.G., Lysenko Yu.A., Lysenko A.A., Luneva A.V., Saleeva I.P., Fisinin V.I. // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. ? 2017. ? V. 9. ? № 8. ? P. 1373-1379.

23. Studying biological activity of lactobacillus hydrolysates / Koshchaev A.G., Lysenko Y.A., Luneva A.V., Gneush A.N., Aniskina M.V., Fisinin V.I., Saleeva I.P. // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. ? 2018. ? V. 10. ? № 10. ? P. 2475-2479.

Размещено на Allbest.ru