Wpływ preparatów probiotycznych na stan zdrowia i cechy hodowlane zwierząt

• Authors: Marta Trzeciak , Agnieszka Wolna-Maruwka , Donata Kosicka

Title variants

EN

Probiotics - their influence on health and breeding traits in livestock

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Preparaty probiotyczne wykorzystywane w żywieniu zwierząt działają stymulująco na układ odpornościowy, z tego powodu są wykorzystywane w leczeniu oraz profilaktyce infekcji układu pokarmowego i moczowo-płciowego zwierząt. W skład szerokiej gamy preparatów probiotycznych zalicza się bakterie mlekowe sklasyfikowane do rzędu Lactobacillales, które są Gram dodatnimi pałeczkami, nie wytwarzającymi endospor, w większości niezdolnymi do poruszania się. Ich cechą charakterystyczną jest zdolność do produkcji kwasu mlekowego w wyniku przeprowadzania beztlenowej fermentacji węglowodanów. Do najpopularniejszych bakterii mlekowych należą Bifidobacterium sp. oraz Lactobacillus sp.. Wyżej wymienione mikroorganizmy oddziałują antagonistycznie na patogeny zwierzęce, a mechanizm ich działania jest zróżnicowany. Proporcje ilościowe między bakteriami mlekowymi, a drobnoustrojami patogennymi w organizmie zwierzęcym determinują konkurencję o pokarm oraz przestrzeń niezbędną do ich wzrostu i rozwoju. Antagonistyczne oddziaływanie pomiędzy wyżej wymienionymi drobnoustrojami jest możliwe poprzez syntezę bakteriocyn w rybosomach komórki bakteryjnej oraz powstawanie metabolitów wtórnych podczas fermentacji mlekowej. Niezwykle ważny jest rodzaj i szczep bakterii mlekowych, ponieważ warunkują one sposób oddziaływania z mikroorganizmami patogennymi. Z dostępnego piśmiennictwa wynika, że probiotyki przyczyniają się do hamowania wzrostu i rozwoju bakterii chorobotwórczych, takich jak: Salmonella sp., Shigella sp., Clostridium difficile oraz enteropatogennych szczepów E.coli. Obecnie w hodowli zwierząt obserwuje się nadmierne stosowanie antybiotykowych stymulatorów wzrostu, które oprócz zwalczania mikroorganizmów pełnią rolę promotorów wzrostu. Konsekwencją ich nadużywania jest nie tylko obniżenie odporności zwierząt, ale również ryzyko powstania w ich organizmie szczepów opornych na antybiotyki. W związku z tym probiotyki wydają się być odpowiednią alternatywą, mającą ogromne znaczenie w profilaktyce i wspomaganiu rekonwalescencji, a także korzystnie wpływającą na parametry wzrostu zwierząt. Wykazano, że stosowanie bakterii mlekowych w hodowli zwierząt zmniejsza prawdopodobieństwo zapadalności na choroby układu pokarmowego oraz zwiększa produktywność zwierząt.

EN

Probiotic preparations stimulate the immune system. For this reason they are used in preventing and curing infections of the digestive and genitourinary systems. The wide array of probiotic preparations includes lactic bacteria classified as the Lactobacillales genus. The bacteria are Gram-positive, rod-shaped, do not produce endospores and are incapable of movement. Their name comes from lactic acid, which they produce in the process of anaerobic fermentation of carbohydrates. Bifidobacterium sp. and Lactobacillus sp. are the best-known groups of lactic acid-producing bacteria. These probiotic microorganisms are antagonistic to animal pathogens. They have various mechanisms of this interaction. All microorganisms living in the digestive tract have to compete for food and space needed for growth. The bacteria discussed in this article produce bacteriocins and secondary metabolites in the process of fermentation. These substances are toxic to other microorganisms. The type and strain of bacteria are crucial, as they determine the effect exerted on pathogens. As we can conclude from various publications, probiotic bacteria inhibit the proliferation of Salmonella sp., Shigella sp., Clostridium difficile and enteropathogenic strains of E. coli. Currently we can observe the excessive use of antibiotics in animal breeding. They are used as both antimicrobial agents and growth stimulants. This results not only in impairment of animals' natural immune system, but also, more importantly, it creates the risk of bacteria developing antibiotic resistance. Therefore, probiotics seem to be the right alternative to antibiotics as they not only prevent diseases, but also enhance growth. It has been proved that the use of lactic bacteria in livestock decreases the incidence of diseases of the digestive system and increases the productivity of animals.

Keywords

PL

mikroorganizmy chorobotwórcze; oddziaływania antagonistyczne; probiotyki; stymulatory wzrostu; zwierzęta hodowlan

• Journal: Kosmos
• Year: 2016
• Volume: 65
• Issue: 1
• Pages: 57-67

Dates

published

2016

Contributors

author

Marta Trzeciak

• Katedra Mikrobiologii Ogólnej i Środowiskowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Szydłowska 50, 60-656 Poznań, Polska
• Department of General and Environmental Microbiology, Poznań University of Life Sciences, 50 Szydłowska, 60-656 Poznań, Poland

author

Agnieszka Wolna-Maruwka

• Katedra Mikrobiologii Ogólnej i Środowiskowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Szydłowska 50, 60-656 Poznań, Polska
• Department of General and Environmental Microbiology, Poznań University of Life Sciences, 50 Szydłowska, 60-656 Poznań, Poland

author

Donata Kosicka

• Katedra Mikrobiologii Ogólnej i Środowiskowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Szydłowska 50, 60-656 Poznań, Polska
• Department of General and Environmental Microbiology, Poznań University of Life Sciences, 50 Szydłowska, 60-656 Poznań, Poland

References

• Adams M., 1999. Safety of industrial lactic acid bacteria. J. Biotechnol. 68, 171-178.
• Ashayerizadeh A., Dabiri N., Ashayerizadeh O., Mirzadeh K. H., Roshanfekr H., Mamooee M., 2009. Effect of dietary antibiotic, probiotic and prebiotic as growth promoters, on growth performance, carcass characteristics and hematological indices of broiler chickens. Pakistan J. Biol. Sci. 12, 52-57.
• Bednarek D., Szamańska-Czerwińska M., 2006. Antybiotyki i inne substancje antybakteryjne stosowane w paszach leczniczych. Życie Wet. 2006, 81, 558-561.
• Besselink M. G. H., Van Santvoort H. C., Buskens E., Boermeester M. A., Van Goor H., Timmerman H. M., Nieuwenhuijs V. B. i współaut., 2008. Probiotic prophylaxis in predicted severe acute pancreatitis: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet 371, 651-659.
• Bielecka M., 2002. Żywność probiotyczna. Pediatria Współczesna. Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka 4, 27-32.
• Bogdanov G., Popkhristov P., Marinov L., 1962. Anticancer effect of antibioticum bulgaricum on Sarcoma-180 and the solid form of Ehrlich carcinoma. Abstr. VIII Int. Cancer Congress, Moscow, 364.
• Borriello S. P., Hammes W. P., Holzapfel W., Marteau P., Schrezenmeir J., Vaara M., Valtonen V., 2003. Safety of probiotics that contain lactobacilli or bifidobacteria. Clin. Infect. Dis. Off. Publ. Infect. Dis. Soc. Am. 36, 775-780.
• Briske-Anderson M. J., Finley J. W., Newman S. M., 1997. The influence of culture time and passage number on the morphological and physiological development of Caco-2 cells. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 214, 248-257.
• Canani R. B., Cirillo P., Terrin G., Cesarano L., Spagnuolo M. I., De Vincenzo A., Albano F., Passariello A., De Marco G., Manguso F., 2007. Probiotics for treatment of acute diarrhoea in children: randomised clinical trial of five different preparations. BMJ 335, 340.
• Cebra J. J., 1999. Influences of microbiota on intestinal immune system development. Am. J. Clin. Nutr. 69, 1046S-1051.
• Chaucheyras-Durand F., Walker N. D., Bachc A., 2008. Effects of active dry yeasts on the rumen microbial ecosystem: past, present and future. Anim. Feed Sci. Tech. 145, 5-26.
• Chiang S. H., Hsieh W. M., 1995. Effect of direct-fed microorganisms on broiler growth performance and litter ammonia level. Asian-Australas. J. Anim. Sci. 8, 159-162.
• Corpet D. E., 1996. Microbiological hazards for humans of antimicrobial growth promoter use in animal production. Revue de Médecine Vétérinaire 147, 851-862.
• Dibner J. J., Richards J. D., 2005. Antibiotic growth promoters in agriculture: history and mode of action. Poult. Sci. 84, 634-643.
• Egert M., De Graaf A. A., Smidt H., De Vos W. M., Venema K., 2006. Beyond diversity: functional microbiomics of the human colon. Trends Microbiol. 14, 86-91.
• Ewing W. N., Cole D. J. A., 1994. The Living Gut: An Introduction to Micro-Organisms in Nutrition Context. Context Graphics, Dungannon, Ireland, UK.
• Fao/Who, 2002. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. Raport of a joint FAO/WHO working group on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food. London Ontario, Canada.
• Fuller R., 1989. Probiotics in man and animals. J. Appl. Bacteriol. 66, 365-368.
• Gajewska J., Laks M., 2008. Characteristics of faecal Bifidobacterium sp. bacteria isolated from patient with colitis ulcerosa diagnosis. Second Eur. Conf. Probiotics and their Applications, EUPROBIO 2008, Cracow, 15-17 October 2008.
• Gajewska J., Błaszczyk M. K., 20012. Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej (LAB). Post. Mikrobiol. 51, 55-65.
• Gajewska J., Masznicz M., Rekiel A., Batorska M., Pawlicka E., Więcek J., 2008a. Skład mikroflory kału prosiąt i tuczników otrzymujących dodatek preparatu probiotycznego i/lub kwasu benzoesowego. Roczn. Nauk PTZ. 4, 165-174.
• Gajewska J., Twardowska A., Woszczyk M., Rekiel A., Batorska M., 2008b.Wpływ różnych dodatków paszowych w programach żywienia prosiąt na skład mikroflory kałowej rosnących świń. Ekologia i Technika 16, 33-37.
• Grela E., 2004. Optymalizacja żywienia świń z wykorzystaniem nowej generacji dodatków paszowych. Pr. Mat. Zoot. 15, 53-63.
• Gwiazdowska D., Trojanowska K., 2005. Bakteriocyny - właściwości i aktywność przeciwdrobnoustrojowa. Biotechnologia 1, 114-130.
• Hamer D. H., 2002. From farm to the kitchen table: the negative impact of antimicrobial use in animals on humans. Nutr. Rev. 60, 261-264.
• Heczko P. B., Strus M., Kochan P., 2008. Projektowanie probiotyków do zastosowań medycznych. Post. Mikrobiol. 47, 431-434.
• Holzapfel W. H., Schillinger U., 2002. Introduction to pre- and probiotics. Food Research International, 35, 109-116.
• Jin L. Z., Ho Y. W., Abdullah N., Jalaludin S., 1998. Growth performance, intestinal microbial populations, and serum cholesterol of broilers fed diets containing Lactobacillus cultures. Poult. Sci. 77, 1259-1265.
• Kabir L. S. M., 2009. The Role of Probiotics in the Poultry Industry. Int. J. Mol. Sci. 10, 3531-3546.
• Kalavathy R., Abdullah N., Jalaludin S., Ho Y. W., 2003. Effects of Lactobacillus cultures on growth performance, abdominal fat deposition, serum lipids and weight of organs of broiler chickens. Br. Poult. Sci. 44, 139-144.
• Kekkonen R.-A., Lummela N., Karjalainen H., Latvala S., Tynkkynen S., Jarvenpaa S., Kautiainen H., Julkunen I., Vapaatalo H., Korpela R., 2008. Probiotic intervention has strain-specific anti-inflammatory effects in healthy adults. World J. Gastroenterol. 14, 2029-2036.
• Kelly D., King T. P., 2001. Luminal bacteria: regulation of gut function and immunity. [W:] Gut Environment of Pigs. Piva A., Bach Knudsen K. E., Lindberg J. E. (red.). Nottingham University Press, Nottingham, UK, 113-131.
• Kopp M.V., Hennemuth I., Heinzmann A., Urbanek R., 2008. Randomized, double-blind, placebo-controlled trial of probiotics for primary prevention: no clinical effects of Lactobacillus GG supplementation. Pediatrics 121, e850-e856.
• Kowalski C., Łebkowska B., Pomorska M., 2006. Probiotyki - potencjalna alternatywa dla terapii antybiotykowej. Magazyn Weterynaryjny (Suppl. Świnie) 6, 60-66.
• Kullen M. J., Klaenhammer T. R., 2000. Genetic modification of intestinal lactobacilli and bifidobacteria. Curr. Issues Mol. Biol. 2, 41-50.
• Kuśmierska A., Fol M., 2014. Właściwości immunomodulacyjne i terapeutyczne drobnoustrojów probiotycznych. Probl. Hig. Epidemiol. 95, 529-540.
• Lan P. T. N., Sakamoto M., Benno Y., 2004. Effects of two probiotic Lactobacillus strains on jejunal and cecal microbiota of broiler chicken under acute heat stress condition as revealed by molecular analysis of 16S rRNA genes. Microbiol. Immunol. 48, 917-929.
• Libudzisz Z., 2002. Probiotics and prebiotics in fermented milks. Ped. Wsp. 4, 19-25.
• Libudzisz Z., 2004. Mikrofora jelitowa a probiotyki. Zakażenia 6, 49-51.
• Libudzisz Z., 2010. Bakterie fermentacji mlekowej. [W:] Mikrobiologia techniczna. Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z. (red.). Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 25.
• Luyer M. D., Buurman W. A., Hadfoune M., Speelmans G., Knol J., Jacobs J. A., Dejong C. H. C., Vriesema A. J. M., Greve J. W. M., 2005. Strain-specific effects of probiotics on gut barrier integrity following hemorrhagic shock. Infect. Immun. 73, 3686-3692.
• Magasanik B., 2003. Ammonia assimilation by Saccharomyces cerevisiae. Eukaryot. Cell 2, 827-829.
• Marteau P., Gerhardt M. F., Myara A., Bouvier E., Trivin F., Rambaud J. C., 1995. Metabolism of bile salts by alimentary bacteria during transit in the human small intestine. Microb. Ecol. Health Dis. 8, 151-157.
• Mikołajczak J., Jarzynowska A., El-Essa, 2004. Wpływ preparatu probiotycznego na tempo wzrostu i stan zdrowotny prosiąt. Rocz. Nauk. Zoot., Suppl. 20, 115-119.
• Mikulski D., Jankowski J., Naczmanski J., Mikulska M., Demey V., 2012. Effects of dietary probiotic (Pediococcus acidilactici) supplementation on performance, nutrient digestibility, egg traits, egg yolk cholesterol, and fatty acid profile in laying hens. Poult. Sci. 91, 2691-2700.
• Mizak L., Gryko R., Kwiatek M., Parasion S., 2012. Probiotyki w żywieniu zwierząt. Życie Weterynaryjne 87, 736-742.
• Modi C. M., Mody S. K., Patel H. B., Dudhatra G. B., Kumar A., Sheikh T. J., 2011. Growth promoting use of antimicrobial agents in animals. J. Appl. Pharm. Sci. 1, 33-36.
• Mohnl M., 2006. Benefits from using biomicin c-x and biomin imbo in pultry production. Biom. Newslett. 4, 37.
• Morelli L., 2000. In vitro selection of probiotic lactobacilli: a critical appraisal. Curr. Issues Intest. Microbiol. 1, 59-67.
• Mountzouris K. C., Tsirtsikos P., Kalamara E., Nitsch S., Schatzmayr G., Fegeros K., 2007. Evaluation of the Efficacy Of A Probiotic Containing Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, and Pediococcus strains in promoting broiler performance and modulating cecal microflora composition and metabolic activities. Poult. Sci. 86, 309-317.
• Mróz Z., 2001. Some developments on Dutch nutritional approaches to protect piglets against post-weaning gastrointestinal disorders in the absence of in-feed antibiotics. J. Anim. Feed Sci. 10 (Suppl. 1), 153-167.
• Parker R., 1974. Probiotics, the other half of antibiotic story. Anim. Nutr. Health 29, 4-8.
• Pastuszak J., Wijma J., 2004. Żywienie prosiąt bez antybiotykowych stymulatorów wzrostu. Magazyn Weterynaryjny (Suppl. Monografia. Zdrowie Świń) 6, 68-70.
• Podkówka W., Podkówka Z., 1995. Probiotyki. [W:] Dodatki paszowe dla świń. Kotarbińska M., Grela E. (red.). Instytut Fizjologii i Żywienia Zwierząt PAN, 75-86.
• Prost E. K., 1999. Probiotyki. Med. Wet. 55, 75-79.
• Rekiel A., 2002. Wykorzystanie dodatków paszowych mogących efektywnie zastąpić antybiotykowe stymulatory wzrostu. Wykorzystanie genetycznych i pozagenetycznych metod zmierzających do poprawy jakości produkowanej wieprzowiny. Mat. Konf., IZ ZZD Pawłowice, 6.11.2002 r., 51-63.
• Rekiel A., Gajewska J., 2006. Zmiany mikroflory jelitowej tuczników pod wpływem wybranych czynników żywieniowych. Medycyna Wet. 62, 925-930.
• Rekiel A., Wiecek J., Bielecki W., Gajewska J., Cichowicz M., Kulisiewicz J., Batorska M., Roszkowski T., Beyga K., 2007. Effect of addition of feed antibiotic flavomycin or prebiotic BIO-MOS on production results of fatteners, blood biochemical parameters, morphometric indices of intestine and composition of microflora. Arch. Tierz. 50, 172-180.
• Rekiel A., Gajewska J., Pawlicka E., Masznicz M., Tokarska G., Kulisiewicz J., 2008. Charakterystyka enterokokków kałowych izolowanych od prosiąt otrzymujących preparaty Lactiferm lub Biogen. Med. Wet. 64, 1141-1145.
• Rojas M., Conway P. L., 1996. Colonization by lactobacilli of piglet small intestinal mucus. J. Appl. Bacteriol. 81, 474-480.
• Ruseler-Van Embden J. G., Van Lieshout L. M., Gosselink M. J., Marteau P., 1995. Inability of Lactobacillus casei strain GG, L. acidophilus, and Bifidobacterium bifidum to degrade intestinal mucus glycoproteins. Scand. J. Gastroenterol. 30, 675-680.
• Salminen M. K., Tynkkynen S., Rautelin H., Saxelin M., Vaara M., Ruutu P., Sarna S., Valtonen V., Järvinen A., 2002. Lactobacillus bacteremia during a rapid increase in probiotic use of Lactobacillus rhamnosus GG in Finland. Clin. Infect. Dis. Off. Publ. Infect. Dis. Soc. Am. 35, 1155-1160.
• Sanders M. E., Gibson G. R., Gill H. S., Guarner F., 2007. Probiotics: their potential to impact human health. Counc. Agric. Sci. Technol. Issue Pap. 36, 1-20.
• Schrezenmeir J., De Vrese M., 2001. Probiotics, prebiotics, and synbiotics--approaching a definition. Am. J. Clin. Nutr. 73, 361S-364S.
• Shimizu-Kadota M., Kiwaki M., Sawaki S., Shirasawa Y., Shibahara-Sone H., Sako T., 2000. Insertion of bacteriophage phiFSW into the chromosome of Lactobacillus casei strain Shirota (S-1): characterization of the attachment sites and the integrase gene. Gene 249, 127-134.
• Siggers R. H., Thymann T., Siggers J. L., Schmidt M., Hansen A. K., Sangild P. T., 2007. Bacterial colonization affects early organ and gastrointestinal growth in the neonate. Livest. Sci. 109, 14-18.
• Simon O., Jadamus A., Vahjen W., 2001. Probiotic feed additives - effectiveness and expected modes of action. J. Anim. Feed Sci. 10, 51-67.
• Sims M. D., Dawson K. A., Newman K. E., Spring P., Hoogell D. M., 2004. Effects of dietary mannan oligosaccharide, bacitracin methylene disalicylate, or both on the live performance and intestinal microbiology of turkeys. Poult. Sci. 83, 1148-1154.
• Siuta A., 2000. Wpływ krajowego preparatu probiotycznego na wskaźniki odchowu prosiąt. Rocz. Nauk. Zoot., Supl., 6: 213-217.
• Sretenovic L., Petrovic M., Aleksic S., Pantelic V., Katic V., Bogdanovic V., Beskorovajni R., 2008. Influence of yeast, probiotics and enzymes in rations on dairy cows performances during transition. Biotechnol. Anim. Husb. 24, 33-43.
• Steinka I., 2011. Wybrane aspekty stosowania antybiotyków. Ann. Acad. Med. Gedan. 41, 97-108.
• Śliżewska K., Biernasiak J., Libudzisz Z., 2006. Probiotyki jako alternatywa dla antybiotyków. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Chemia spożywcza i Biotechnologia 984, 79-91.
• Taylor A. L., Dunstan J. A., Prescott S. L., 2007. Probiotic supplementation for the first 6 months of life fails to reduce the risk of atopic dermatitis and increases the risk of allergen sensitization in high-risk children: a randomized controlled trial. J. Allergy Clin. Immunol. 119, 184-191.
• Timmerman H. M., Koning C. J. M., Mulder L., Rombouts F. M., Beynen A. C., 2004. Monostrain, multistrain and multispecies probiotics--A comparison of functionality and efficacy. Int. J. Food Microbiol. 96, 219-233.
• Tortuero F., 1973. Influence of the implantation of Lactobacillus acidophilus in chicks on the growth, feed conversion, malabsorption of fats syndrome and intestinal flora. Poult. Sci. 52, 197-203.
• Turner J. L., Dritz S. S., Minton J. E., 2001. Alternatives to conventional antimicrobials in swine diets. Prof. Anim. Sci. 17, 217-226.
• Vibhute V., Shelke R., Chavan S., Nage S., 2011. Effect of probiotics supplementation on the performance of lactating crossbred cows. Vet. World 4, 557-561.
• Vos P., Garrity G., Jonem D., Krieg N. R., Ludwig W., Rainey F. A., Schleifer K. H., Whitman W. B., 2009. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Tom 3. The Firmicute: Lactobacillales. Springer.
• Williams P. E., Tait C. A., Innes G. M., Newbold C. J., 1991. Effects of the inclusion of yeast culture (Saccharomyces cerevisiae plus growth medium) in the diet of dairy cows on milk yield and forage degradation and fermentation patterns in the rumen of steers. J. Anim. Sci. 69, 3016-3026.
• Wojdat E., Kwiatek K., 2003. Znaczenie probiotyków w żywieniu zwierząt. Pasze Przem. 4, 2-6.
• Wojdat E., Kwiatek K., 2005. Probiotyki w żywieniu zwierząt. Życie Wet. 80, 509-511.
• Xu Z. R., Hu C. H., Xia M. S., Zhan X. A., Wang M. Q., 2003. Effects of dietary fructooligosaccharide on digestive enzyme activities, intestinal microflora and morphology of male broilers. Poult. Sci. 82, 1030-1036.