ПРОВЕТ Статьи | Публикации Свиноводство Обзорная статья: бутираты в кормлении животных. Классификация, биологическая роль.
Чаще всего искали: 

Обзорная статья: бутираты в кормлении животных. Классификация, биологическая роль.

Обзорная статья: бутираты в кормлении животных. Классификация, биологическая роль.

Брылина М.А. – кандидат ветеринарных наук, Брылина В.Е. – кандидат биологических наук, доцент кафедры иммунологии и биотехнологий ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА им. К.И. Скрябина.

Аннотация

Соли масляной кислоты – бутираты давно известны в области кормления животных, их используют в незащищенной или защищенной формах, в виде матрицы на базе растительных жиров или в микрогранулированном виде с защитной оболочкой, на базе солей кальция, натрия или в виде триглицеридов масляной кислоты. Помимо классификации бутиратов в обзорной статье описано многогранное биологическое действие масляной кислоты на организм. Многочисленные исследования показали, что кормовые добавки на основе бутиратов улучшают показатели продуктивности, обладают иммуномодулирующими свойствами, ингибируют провоспалительные пути, положительно влияют на микробиоту желудочно-кишечного тракта и эффективны в борьбе с сальмонеллезом животных.

Введение

В медицине масляная кислота давно известна в роли необходимого компонента для эффективной работы кишечника, она имеет энергетическую ценность и обеспечивает противовоспалительное, иммуномодулирующее и антираковое действия. Также многочисленные исследования применения масляной кислоты и ее солей – бутиратов, доказали свою эффективность в ветеринарии.

Таким образом к ключевым рекомендациям поддержания оптимального состояния кишечника относят:

1.     Обеспечение роста и развития полезной микрофлоры и поддержание естественного микробиома организма.

2.     Сохранение целостности слизистой оболочки кишечника.

3.     Переключение воспалительной реакции – врожденного иммунитета на специфический иммунитет.

4.     Обеспечение эффективного пищеварения и усвоения питательных веществ.

Оптимизация работы кишечника необходима, если мы стремимся получить максимальные результаты и полностью реализовать генетический потенциал свиней и современных кроссов сельскохозяйственной птицы.

Роль и биологическое действие бутиратов

1. Обеспечение роста и развития полезной микрофлоры и поддержание естественного микробиома организма.

Масляная кислота постоянно присутствует в экосистеме кишечника, ее продуцируют несколько представителей микрофлоры толстого отдела кишечника, в том числе, Clostridiaceae кластеров IV и XIVa. Интересен медицинский факт, что масляная кислота является основным метаболическим «топливом» для колоноцитов, предохраняя их от аутофагии (самопереваривания). Эти данные лишний раз подчеркивают необходимость и важность присутствия масляной кислоты в толстом отделе кишечника.

Дополнительный ввод бутиратов в корма животных стимулирует развитие полезной микрофлоры, и одновременно подавляет рост патогенных бактерии, например, Clostridium perfringens - возбудителя некротического энтерита.

Важной особенностью бутиратов является их специфическое действие против представителей рода Salmonella. Известно, что бутираты подавляют экспрессию генов, отвечающих за факторы патогенности Salmonella typhimurium (Lawhon et al., 2002) и Salmonella enteritidis (Van Immerseel et al., 2005), и предотвращают адгезию и колонизацию бактериями слизистой оболочки кишечника. В результате сальмонеллы не способны вызвать заболевание.

2. Сохранение целостности слизистой оболочки кишечника.

Целостность кишечника обеспечивают две важны структуры: межклеточные соединения, которые обеспечивают плотный контакт между соседними эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника, и слой слизи, покрывающий поверхность эпителиальных клеток в просвете кишечника (Canani et al., 2011; Ulluwishewa et al., 2011, Ploger et al., 2012). Нарушение барьера слизистой приводит к воспалительной реакции. Это происходит, когда патогены или токсины проходят между эпителиальными клетками через разрушенные межклеточные плотные соединения, связываются с TLR рецепторами на базолатеральной поверхности клеток и активируют каскад реакций, приводящих к воспалению (Yilmaz et al., 2005; Lewis et al., 2010). Peng et al., 2009 показали, что бутираты увеличивают экспрессию белков, образующих межклеточные плотные соединения, и, как следствие, сохраняют целостность кишечного эпителия.

Масляная кислота играет ключевую роль в поддержании барьера слизистой оболочки кишечника. Научная литература описывает способность бутирата стимулировать продукцию гликопротеинов слизи, что защищает организм от проникновения патогенов и токсинов с помощью физического барьера (Willemsen et al., 2003). Повышенная экспрессия гена одного из белков слизи MUC2 была отмечена при добавлении бутирата in vitro (Barcelo et al., 2000).

Таким образом, бутираты оказывают благотворное влияние на поддержание целостности и барьерной функции кишечника, они стимулируют синтез белков межклеточных соединений и повышают продукцию слизи. Эти реакции препятствуют развитию воспаления и бактериальной транслокации[1] в кишечнике (Lewis et al., 2010).

3. Переключение воспалительной реакции – врожденного иммунитета на специфический иммунитет.

Иммунная система - сложнейшая система организма. С одной стороны она призвана защищать его от патогенов, а с другой стороны, при чрезмерной реакции иммунитета происходит перерасход энергии и питательных веществ корма. На практике это проявляется повышением коэффициента конверсии корма.

Одним из доступных способов направить иммунную систему в режим эффективной защиты с наименьшими затратами ресурсов, является введение в корм бутиратов.

Известно, что соли масляной кислоты способствуют переключению энергозатратного неспецифического (врожденного) иммунитета, который всегда активируется первым при вторжении чужеродных патогенов, на «энергосберегающий» специфический (приобретенный) иммунитет.

Классическим примером реакции врожденного иммунитета является воспаление. Во время воспалительных реакций энергия, которую животные получают из питательных веществ корма, используется для осуществления обширных иммунных реакций и противостояния патологическим процессам посредством многочисленных метаболических реакций, в то время как рост скелетных мышц и продуктивность снижаются (Klasing and Johnstone, 1991).

В случае применения бутиратов, время воспалительной реакции сокращается, а дальнейшее воспаление предупреждается. Механизмом подавления провоспалительных путей бутиратами происходит с помощью ингибирования цитоплазматической IκB киназы (IKK) (Moeinian et al., 2013). IKK инициирует выработку провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли α (TNF-α), интерлейкины (IL) 1β, 2 и 6 (Barnes and Karin, 1997). Провоспалительные цитокины изменяют распределение энергетических ресурсов организма животных. При этом происходит активация специфического иммунитета для обеспечения эффективной элиминации патогенов или активного ответа на вакцинацию.

4. Обеспечение эффективного пищеварения и усвоения питательных веществ.

Доказано, что бутираты стимулирует выработку пищеварительных ферментов, что обеспечивает эффективное усвоение корма. Бутираты повышают уровни холецистокинина, глюкагоноподобного и YY пептидов, а также снижают уровень пептида поджелудочной железы. Эти изменения увеличивают время нахождения корма в желудке и стимулируют секрецию желудочного сока и ферментов поджелудочной железы. Как следствие, всасываемость и усвоение питательных веществ улучшаются, что способствует увеличению темпов роста и улучшению морфологии кишечника.

Масляная кислота также запускает активный рост ворсинок кишечника: во-первых, она стимулирует пролиферацию стволовых клеток крипт и их дифференцировку в энтероциты; во-вторых, масляная кислота удлиняет срок жизни энтероцитов, ингибируя их апоптоз - естественную гибель в апикальной части ворсинок. Все это приводит к увеличению количества энтероцитов в пределах каждой ворсинки, за счет чего происходит ее удлинение, а значит и увеличение полезной площади всасывания питательных веществ корма.

На практике, добавляя бутираты в корма птицы и свиней, производителя получают снижение коэффициента конверсии корма, увеличение среднесуточного прироста массы, увеличение яйценоскости, улучшение качества скорлупы, увеличение выводимости, увеличение сохранности поросят, высокие темпы роста свиней. Наряду с улучшением показателей продуктивности животных наблюдают и улучшение здоровья - снижение случаев возникновения диареи, прекращение возникновения сальмонеллеза, некротического энтерита, снижение давления кокцидий.

Масляная кислота и ее соли

Незащищенные бутираты

Защита бутиратов – критически важная характеристика при выборе продукта. Во-первых, именно защита сохраняет бутират от температурного воздействия во время грануляции корма. Во-вторых, незащищенные бутираты всасываются уже в желудке моногастричных животных (Ichikawa et al., 2002). Это необходимо учитывать, так как использование незащищенной формы бутиратов приводит к значительному увеличению их дозировки. Доказательством служат исследования Hu and Guo, 2007 и Manzanilla et al., 2006, которые отметили высокую концентрацию масляной кислоты в желудке, но не в тощей кишке и слепых отростках бройлеров. Аналогично и у свиней – в при добавлении незащищенной формы бутирата в корма ученые отметили высокую концентрацию масляной кислоты в желудке животных, но не в толстом отделе кишечника. Кроме того, по данным исследования Hu and Guo, 2007 лишь при дозировке, превышающей 2 г/кг корма незащищенный бутират смог повлиять на морфологию двенадцатиперстной и частично тощей кишки цыплят, при скармливании добавки в течение всего периода выращивания (0-35 дней).

Таким образом, незащищенная форма бутиратов не влияет или слабо влияет на показатели продуктивности, морфологию кишечника и регуляцию иммунной системы.

Защищенные бутираты

Защищенные бутираты разделяют на два вида: 1. бутират, встроенный в матрицу – обычно в растительный жир; 2. бутират с микрокапсулированным покрытием, где можно отличить внешнюю защитную оболочку от внутреннего ядра.

Растительный жир является наиболее распространенным материалом для матрицы бутиратов (Smulikowska et al., 2009; Zhang et al., 2011a; Czerwinski et al., 2012; Jerzsele et al., 2012). Процент включения бутирата и растительного жира, образующего матрицу, может варьироваться у различных производителей.

Общеизвестно, что жировая матрица обеспечивают частичную защиту от всасывания бутиратов в желудке, позволяя им достигнуть кишечника. Что касается доступности бутиратов в области толстого отдела кишечника, информации мало, тем не менее, Mallo et al., 2012 показали увеличение концентрации бутирата в толстом отделе свиней при использовании защищенной формы, и аналогичные результаты наблюдались в слепых отростках бройлеров (Moquet et al., 2016). В результате исследований Jerzsele et al. (2012) и Czerwinski et al. (2012) обнаружили влияние защищенных бутиратов на значительное удлинение ворсинок тощей кишки при дозировках 1,05 и 0,3 г/кг корма соответственно.

Натриевые и кальциевые соли масляной кислоты

Отличие бутирата натрия от бутирата кальция заключается, в химической структуре натрия и кальция. Натрий, обладая одной валентностью (I), способен соединится с одним остатком масляной кислоты. Кальций – двухвалентный элемент и присоединяет два остатка масляной кислоты, что в два раза больше, по сравнению с натрием. Это означает, что при прочих равных условиях (процент жира, наличие капсулы, др.), кальциевые бутираты всегда будут содержать больше молекул масляной кислоты, чем натриевые.

Бутират кальция менее растворим, чем бутират натрия. Разница в растворимости двух солей влияет на скорость диссоциации бутиратов в кишечнике: как только масляная кислота вступает в контакт с жидкой средой желудочно-кишечного тракта, она сразу освобождается от натрия и всасывается эпителием двенадцатиперстной кишки. Поэтому бутират натрия не сможет выполнить свою роль в толстом отделе кишечника. В связи с этим для натриевых бутиратов требуется больше матрицы или защиты в составе, а это приводит к низкой концентрации действующего вещества.

Молекулы масляной кислоты из кальциевой соли будут высвобождаться постепенно, по мере прохождения гранулы по кишечнику, достигая толстого отдела – это обеспечивает более низкая растворимость кальция.

Таким образом, бутираты кальция позволяют создавать защищенные продукты с высокой концентрацией действующего вещества, без потери эффективности его действия.

Глицериды масляной кислоты

К бутиринам относят моно-, ди- и триглицериды масляной кислоты. Поскольку моногастричные животные имеют липолитическую активность в двенадцатиперстной кишке (Moreau et al., 1988), считается, что масляная кислота высвобождается в двенадцатиперстной кишке под действием липазы поджелудочной железы. Липазы расщепляют сложноэфирные связи триглицерида в положения sn-1 и sn-3 (указаны красными стрелками на рисунке 1)  (Doreau and Chilliard, 1997). Как следствие, две молекулы масляной кислоты из трех неизбежно абсорбируются в двенадцатиперстной кишке, а затем в тощей кишке всасывается и остаток – монобутирин (моноглицерид) (рис. 1). Leeson et al. (2005) в своем исследовании не обнаружили выраженного влияния триглицеридов масляной кислоты на изменение высоты ворсинок и глубины крипт в тонком отделе кишечника.

Рисунок 1. Химическая формула три-, ди-, моноглицерида.

R1, R2, R3 - радикалы жирных кислот, например, масляной кислоты. Красными стрелками указаны сложноэфирные связи, позиции sp-1 и sp-3, которые разрушаются под воздействие липаз в двенадцатиперстной кишке.

Заключение

Оптимальная работа кишечника в общем и целостность его слизистой оболочки в частности -  залог успешной борьбы с патогенами, токсинами бактерий и микотоксинами, которые угрожают не только желудочно-кишечному тракту, но и здоровью животных.

Бутираты способны обеспечить целостность эпителиальной выстилки кишечника, увеличить полезную площадь всасывания нутриентов, повысить эффективность пищеварения путем стимулирования синтеза ферментов, сохраняют ресурсы организма, которые идут на рост организма, а не на чрезмерные иммунные реакции, при этом бутираты стимулируют выработку цитокинов, переключающих врожденный иммунитет на специфический.

На данный момент на рынке доступны бутираты кальция, натрия, а также триглицериды масляной кислоты. Важной характеристикой кормовой добавки является наличие защиты гранулы.

Компания ИМПЕКСТРАКО учла все недочеты существующих на рынке кормовых бутиратов и создала БУТИФОР® ССВ - высококонцентрированный 85% бутират кальция с запатентованной защитной капсулой, которая убирает запах масляной кислоты, но легко высвобождает кальциевую соль масляной кислоты в двенадцатиперстной кишке, обеспечивая постепенное высвобождение на протяжении всего кишечника.

БУТИФОР® ССВ вводят в корма на комбикормовых заводах или в кормоцехах, нормы ввода составляют:

  • Индейка: первые 4 недели жизни – 750 г/т корма; весь последующий период до убоя – 500 г/т
  • Племенное поголовье: молодняк – 200-300 г/т корма, период яйценоскости – 250- 400 г/т.
  • Несушки моложе 44 недель: 500 г/т, старше 44 недель: 250- 400 г/т
  • Бройлеры рост и финиш: 125-150 г/т корма.
  • Бройлеры стартового периода: 200-300 г/т корма
  • Поросята сосуны (до 8 кг): 2,0-3,0 кг/т
  • Поросята 8-22 кг: 0,75-1,50 кг/т корма
  • Поросята на откорме (22-120 кг): 0,40-0,60 кг/т (первый период – 0,60 кг/т, второй период – 0,4 кг/т)
  • Свиноматки: 1.0-2,0 кг/т корма или 20-40 г на гол. в сутки

 

Библиографический список предоставляется по запросу

 


[1] Бактериальная транслокация - проникновение микроорганизмов из просвета желудочно-кишечного тракта через слизистый барьер в крово- или лимфоток.

  • Среда, 15 Апрель 2020