CC BY
68
УДК619:579.62:616.9-036.22+636.5
ПРОФИЛАКТИЧЕCКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАННАНОЛИГОСАХАРИДОВ ПРИ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНЫХ БОЛЕЗНЯХ ТЕЛЯТ
Н.А. ШКИЛЬ1, доктор ветеринарных наук, зав. лабораторией
В.Ю. КОПТЕВ1, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник(в-таИ: [email protected])
М.А.ЛЕОНОВА1, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник
Н.Ю. БАЛЫБИНА2, студент
А.Л. БЫЧКОВ3, кандидат химических наук, старший научный сотрудник
1Институтэкспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН, п. Краснообск, Новосибирская обл., 630501, Российская Федерация 2Новосибирский государственный университет, ул. Пи-рогова, 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
3Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, ул. Кутателадзе, 18, Новосибирск, 630128, Российская Федерация
Резюме. Представлены результаты испытания кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, полученного механо-ферментативным способом. Кормовое средство использовали с лечебно-профилактической целью при желудочно-кишечных болезнях телят, вызываемыхусловно-патогенной микрофлорой. Для проведения исследований были сформированы две группыживот-ных симментальской породы профилакторного возраста по 40 гол. Телятам опытной группы с первого дня жизни в рацион вводили кормовое средство, содержащее маннанолигосахариды, в дозе 4 г/сутки в течение 30 дней. Ежедневно оценивали клиническое состояние животных, фиксировали наличие симптомов диареи. Прирост живой массы определяли в динамике - после рождения, на 30-е и 60-е сутки опыта. На 30-е сутки жизни телят отбирали пробы крови и кала. Ежедневное применение кормового средства оказало выраженное лечебно-профилактическое воздействие: в контрольной группе заболело желудочно-кишечными болезнями 16 гол. (40,0 %), в опытной - 9 гол. (22,5 %). При этом средняя продолжительность болезни в опытной группе сократилась на 30,2 %, по сравнению с контролем. Анализ микрофлоры кала телят показал, что при использовании кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, количество условно-патогенных представителей семейства Enterobacteriaceae у больных животных снижалось на 97,4 %, по сравнению с контролем; кокковой микрофлоры - на 24,3 %, грамположительных палочек - на 52,7 %. Через 30 суток после начала эксперимента разница в живой массе телят опытной и контрольной групп составила 15,6 %, через 60 суток-10,8 %.Эко-номическая эффективность применения кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, с лечебно-профилактической целью при желудочно-кишечных болезнях молодняка составила 18,8 руб. на 1 руб. затрат.
Ключевые слова: маннанолигосахариды (МОС), желудочно-кишечные болезни, телята, заболеваемость, прирост живой массы.
Для цитирования: Профилактическая эффективность манна-ноолигосахаридов при желудочно-кишечных болезнях телят / Н.А. Шкиль, В.Ю. Коптев, М.А. Леонова, Н.Ю. Балыбина, А.Л. Бычков //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 2. С. 63-65.
У животных существует тесная взаимосвязь между пищеварением, доступностью питательных веществ и бактериями, населяющими кишечный тракт [1]. Комбинация этих факторов влияет не только на биодоступность питательных веществ, необходимых для роста и поддержания здоровья организма, но и на возникновение заболеваний, вызываемых отдельными представителями условно-патогенной микрофлоры [2, 3].
Введение в состав корма антибиотиков в профилактических целях снижает общее количество бактерий в пищеварительном тракте, нарушает баланс нормофло-ры и условно-патогенной микрофлоры, способствует появлению антибиотикорезистентных штаммов [3, 4, 5].
Ранее проведённые исследования в области питания животных показали, что маннанолигосахариды (МОС) не ферментируются в кишечнике и не служат субстратом для питания патогенных или полезных микроорганизмов. Однако введение в рацион кормовых добавок, содержащих в своем составе МОС, снижает риск развития заболеваний инфекционной этиологии и повышает прирост живой массы [6].
На поверхности ряда патогенных микроорганизмов есть белки лектины, посредством которых они закрепляются в желудочно-кишечном тракте [7]. Эти белки специфичны к маннозным рецепторам клеток в кишечнике. Исследования в условиях in vitro показали, что 80 % штаммов Salmonella typhimurium и 67 % Salmonella enter-itidis обладают лектинами, чувствительными к маннозе, а прикрепление у штаммов E. coli к маннозным рецепторам превышает 65 % [8, 9, 10]. Также было показано, что более эффективно применение препаратов с МОС, чем содержащих мономерную маннозу, ввиду того, что а-1,3-и а-1,6-маннанолигосахариды в 37 раз лучше связывают E. coli, чем мономерная манноза [11-15].
Изначально технология выделения МОС из клеточной стенки дрожжей включала в себя индуцированный аутолиз, длительное нагревание в автоклаве, гидролиз кислотами и щелочами с последующим разделением продуктов [15, 16]. У этой методики были такие недостатки, как необходимость длительно поддерживать высокую температуру, использовать агрессивные и летучие реагенты и др.
Сейчас препараты, содержащие маннанолигосахариды, получают путём продолжительного ферментативного гидролиза ß-глюкана клеточной стенки [16, 17]. В результате гидролиза часть ß-глюкана деполимери-зуется до олигосахаридов и переходит в раствор. Поверхность разрушенной клеточной стенки становится более доступной для сорбции на ней бактерий.
В Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН разработана оригинальная методика производства МОС - механически активированный ферментативный гидролиз. Сочетание механической обработки смеси дрожжевой биомассы и целлюлозолитических ферментов с последующим ферментативным гидролизом позволило изготовить кормовое средство, превосходящее зарубежные аналоги по содержанию МОС в 1,4 раза. Этот препарат представляет собой частично гидролизованные клеточные стенки, на поверхности которых имеются доступные для сорбции бактерий маннанолигосахариды [18].
Цель работы - изучить лечебно-профилактическое действие кормового средства содержащего маннанолигосахариды при желудочно-кишечных заболеваниях телят.
Условия, материалы и методы. Для проведения исследования были сформированы 2 группы телят симментальской породы профилакторного возраста (n=40). Особям опытной группы с первого дня жизни в рацион вводили кормовое средство, содержащее МОС, в дозе 4 г/сутки в течение 30 суток. Такая дозировка была отработана в ходе
Таблица 1. Количественный состав условно-патогенной микрофлоры в лей крови установлено, что
к 14 суткам исследования количество юных лейкоцитов у телят опытной группы было выше, чем в контроле, на 0,1 %, базофилов - на 0,5 %, * - микроорганизмы родов Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella, Proteus; ** - моноцитов - на 0,2 %; эозино-микроорганизмы родов Streptococcus, Staphylococcus филов - ниже на 0,7 %.
предварительных исследований. Телята второй группы, не К 30 суткам исследования количество сегментоядерных получавшие никаких препаратов, служили контролем. лейкоцитов утелят опытной группы было выше, чем в контро-
Ежедневно оценивали клиническое состояние живот- ле, на 7,5 %, эозинофилов - на 1,3 %, базофилов - на 1,3 %, ных, фиксировали наличие симптомов диареи. Прирост моноцитов - на 0,7 %; количество палочкоядерныхлейкоци-живой массы определяли путем контрольных взвешива- тов - ниже на 0,4%, лимфоцитов - на 9,4 % (табл. 2). Таблица 2. Лейкоцитарная формула крови телят опытной и контрольной групп, %
кале телят, КОЕ/г
Группа Представители семейства Enterobacteriaceae* Кокковая микрофлора** Грамположитель-ные палочки
Опытная 1,0±5,6-107 15,6±12,9-107 6,2±5,4-107 Контрольная 38,9±14,0-107 20,6±33,2-107 1 3,1±12,1 -107
Группа Базофи-лы Эозинофи-лы Нейтрофилы Лимфоциты Моноциты
миелоци-ты юные палочкоя-дерные сегментоя-дерные
14 суток
Опытная 2,8±0,7 2,5±0,6 - 0,6±0,0 1,2±0,0 26,4±0,8 65,0±1,9 1,5±0,3
Контрольная 2,3±0,6 3,2±0,8 - 0,5±0,0 1,2±0,0 26,4±0,7 65,1±1,8 1,3±0,4
30 суток
Опытная 5,1±0,1 4,0±0,4 - - 3,6±0,9 24,5±0,6 59,4±1,8 3,4±0,6
Контрольная 3,8±0,2 2,7±0,1 — 1,0±0,0 4,0±0,7 17,0±0,7 68,8±2,1 2,7±0,8
Норма 0,0-2,0 0,5-6,0 0,0-0,1 0,0-1,0 1,0-6,0 24,0-62,0 20,0-64,0 1,0-5,0
ний в динамике: после рождения, на 30-е и 60-е сутки опыта. На 14-е и 30-е сутки жизни телят для проведения морфологических, биохимических и бактериологических исследований отбирали пробы крови и кала.
Микробный состав кала животных определяли методом серийных разведений с последующим посевом на питательные среды МПА, Эндо, висмут-сульфит агар, Китта-Тароцци. Для дифференциации и определения видового состава энтеробактерий использовали набор ПБДЭ (НПО «Диагностические системы», Нижний Новгород).
Лейкоцитарный профиль крови телят изучали на полуавтоматическом гематологическом анализаторе «MindreyDC-2800vet». Концентрацию общего белка определяли колориметрическим биуретовым методом, альбумина - колориметрическим методом с бромкрезо-ловым зелёным, глобулиновых фракций - турбидиметри-ческим методом [19]. Обработку цифрового материала осуществляли методами вариационной статистики с использованием программы Microsoft Excel.
Результаты и обсуждение. Кормовое средство, содержащее маннанолигосахариды, оказывало выраженное
Колебания в содержании лейкоцитарных клеток отражают физиологические изменения в организме. Повышение уровня эозинофилов, базофилов и моноцитов у телят опытной группы на фоне применения кормового средства, содержащего МОС, свидетельствует об активизации клеточных структур, направленных на устранение неблагоприятного воздействия чужеродных белков и токсинов.
По результатам изучения иммунологических показателей крови установлено, что к 30 суткам исследования содержание а-глобулинов у телят опытной группы было ниже, чем в контрольной, на 1,2 г/л (7,7 %); р-глобулинов - выше на 2,4 г/л (21,4 %), у-глобулинов - выше на 0,4 г/л (2,0 %).
Так как а-глобулины включают белки «острой фазы», то можно предположить, что повышенный уровень этой фракции у телят контрольной группы был связан с продолжающимся заболеванием желудочно-кишечного тракта. После применения кормового средства, содержащего МОС, у телят повысилось количество белков у-глобулиновой фракции, что в совокупности с увеличением числа моноцитов указывало на повышение напряжения иммунной системы (табл. 3).
Таблица 3.
сут., г/л
лечебно-профилактическое действие: в контрольной группе желудочно-кишечными болезнями заболело 16 гол. (40,0 %), в опытной - 9 гол. (22,5 %), что на 17,5 % меньше. При этом средняя продолжительность заболевания в опытной группе составила 2,4±0,1 суток, в контрольной -3,5±0,1 суток.
Анализ микрофлоры кала телят (табл. 1) показал, что численность условно-патогенных представителей семейства ЕМегоЬа&епааеае у больных животных при использовании кормового средства, содержащего МОС, снижалась, по сравнению с контролем на 37,9-107КОЕ/г (97,4 %). Аналогичную картину наблюдали и в отношении кокковой микрофлоры - разница составила 5,0-107 КОЕ/г (24,3 %), а также грамположительных палочек -6,9-107 КОЕ/г (52,7 %).
В результате изучения морфологических показате-
Иммунологические показатели сыворотки крови телят к 30
Группа Общий белок Альбумин а-глобулины ß-глобулины Y-глобулины
Опытная Контрольная 76,7±3,1 76,1±2,9 53,6±2,0 54,7±2,8 14,5±0,7 15,7±0,6 13,6±0,5 11,2±0,5 20,3±0,8 19,9±0,8
Через 30 суток после начала применения МОС масса телят опытной группы была выше, чем в контроле, на 15,6 %, через 60 суток - на 10,8 % (табл. 4).
Экономическая эффективность применения МОС в качестве лечебно-профилактического средства при желудочно-кишечных болезнях молодняка составила 18,8 руб. на 1 руб. затрат.
Таблица 4. Динамика прироста живой массы телят опытной и контрольной групп,кг
Группа Масса при рождении 30-ые сутки 60-ые сутки
масса среднесуточный прирост живой массы масса среднесуточный прирост живой массы
Опытная 26,9±1,3 44,5±1,8 0,59 66,8±5,9 0,67 Контрольная 26,5±1,6 38,5±1,9 0,40 60,3±4,2 0,56
Выводы. Использование кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, в дозе 4 г/сутки на 1 гол. в течение 30 суток после рождения снижало заболеваемость телят желудочно-кишечными заболеваниями на 17,5 % и сокращало сроки лечения на 32,0 %, по сравнению с контролем.
Изучаемое кормовое средство обладало выраженным сорбционным действием в отношении условно-патогенных микроорганизмов, снижая концентрацию представителей семейства Enterobacteriaceae на 37,9-107 КОЕ/г (97,4 %);
кокковой микрофлоры - на 5,0107 КОЕ/г (24,3 %), грам-положительных палочек - на 6,9-107 КОЕ/г (52,7 %), по сравнению с показателями контрольной группы.
Через 30 суток после начала использования кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, прирост живой массы телят был выше, чем в контрольной группе, на 15,6 %, через 60 суток - на 10,8 %. Экономическая эффективность его использования в качестве лечебно-профилактического средства при желудочно-кишечных болезнях молодняка составила 18,8 руб. на 1 руб. затрат.
Литература.
1. Максимюк Н.Н., Скопичев В.Г. Физиология кормления животных: Теории питания, приём корма, особенности пищеварения. СПб.: Изд. «Лань», 2004. 256 с.
2. Влияние кормовыхдобавокна основе органических кислотна бактериальное обсеменение комбикорма/Н.А.Толстых, С.В.Леонов, Ю.В. Итэсь, В.С.Городов, Ю.Г.Юшков, Г.М.Стеблева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. № 4 (251). С. 69-74.
3. Изменение устойчивости Salmonella enterica и Pseudomonas аегид1поэак антибактериальной и иммобилизационной активности Хлорамфеникола1 / В.Н. Афонюшкин, И.Н. Троменшлегер, М.Л. Филиппенко, М.А. Титова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2013. № 5. С. 66-74.
4. Филатова Е.В, Шкиль Н.Н. Изменение антибиотикочувствительности выделенной микрофлоры при терапии маститов у коров// Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2012. Т. 4. № 25. С. 78-80.
5. Warrand J. Healthy polysaccharides. The next chapter in food products // Food technol. Biotechnol. 2006. V. 44. № 3. Рр. 355-370.
6. Firon N., Ofek I., Sharon N. Interaction of mannose-containing oligosaccharides with the fimbriallectin of Escherichia coli// Biochemical and biophysical research communications. 1982. V. 105. № 4. Рр. 1426-1432.
7. Gadjeva M.,Takahashi K., Thiel S. Mannan-binding lectin - a soluble pattern recognition molecule// Molecular immunology. 2004. V. 41. № 2. Рр. 113-121.
8. Speights R.M., Downing S.L. Method for inhibiting the growth of Salmonella // Pat. USA. № 5.032.579. 16.07.1991.
9. Jacques K.A., Newman K.E. Effect of mannanoligosaccharide on performance of calves fed acidified and non-acidified milk replacers // J. Anim. Sci. 1993. № 71. Рр. 271.
10. Сорбционная активность маннанолигосахаридов в отношении микроорганизмов рода Salmonella в опытах in vitro и in vivo / В.Ю. Коптев, Н.А. Шкиль, М.А. Титова, И.С. Онищенко, Н.Ю. Балыбина, А.Л. Бычков // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2014. №2. С. 47-51.
11. Firon N., Oftek I., Sharon N. Carbohydrate specificity of the surface lectins of Escherichia coli, Klebsiellapneumoniae, and Salmonella typhimurium // Carbohydrate research. 1983. № 120. Pp. 235-249.
12. Smith S., Elbein A.D., Pan Y.T. Inhibition of bacterial binding by high-mannose oligosaccharides // Pat. USA. № 5.939.279. 17.08.1999.
13. Tzipori S. The relative importance of enteric pathogen affecting neonates of domestic animals //Advances in veterinary science and comparative medicine. 1985. № 29. Pp. 103-206.
14. Влияние кормового средства, содержащего маннанолигосахариды, на уровень бактерионосительства микроорганизмов рода Salmonella и приростживой массы сельскохозяйственной птицы / В.Ю. Коптев, Н.А. Шкиль, М.А.Леонова, И.С. Онищенко, Н.Ю. Балыбина, А.Л. Бычков //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. №1. С. 46-48.
15. Kumao T., Fujii S. Mannanoligosaccharides blended coffee beverage intake increases the fat level in feces // Journal of health science. 2006. V. 52. № 3. P. 329-332.
16. Жукова Е.В. Влияние антибактериального комплексного препарата «Тиаката» и «Гликопина» на иммунобиологические показатели крови телят при желудочно-кишечных болезнях: автореф. канд. вет. наук. Казань, 2012. 23с.
17. Secretory immunoglobulin a carries oligosaccharide receptors for E.coli Type 1 fimbriallectin / A.E. Wold, J. Mestecky, M. Tomana, et al.// Infection and Immunity. 1990. № 58. V. 9. Pp. 3073-3077.
18. Изменение супрамолекулярной структуры клеточной стенки Saccharomyces cerevisiae при механоферментативной обработке / А.Л. Бычков, Е.И. Рябчикова, К.Г. Королев, О.И. Ломовский //Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17. № 5. С. 479-486.
19. Кондрахин И.П. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики: справочник. М.: Колос, 2004. 520 с.
PREVENTIVE EFFECTIVENESS OF MANNANOLIGOSACCHARIDES AT GASTROINTESTINAL
DISEASES OF CALVES
N.A. Shkil1, V.Yu. Koptev1, M.A. Leonova1, N.Yu. Balybina2, A.L. Bychkov3
'Institute of Experimental Veterinary of Siberia and the Far East of the Siberian Federal Science Center Agricultural Biotecnology of the
RAS, p. Krasnoobsk, Novosibirskaya obl., 630501, Russian Federation
2Novosibirsk State University, ul. Pirogova, 2, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
3Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of the SB of the RAS, ul. Kutateladze, 18, Novosibirsk, 630128, Russian Federation Abstract. The results of the use of a feed preparation containing mannanoligosaccharides, received by the mechanical and enzymatic methods, are presented. The feed preparation was used for the medioprophylactic purpose at gastrointestinal diseases of calves, caused by opportunistic microflora. To carry out the studies we formed two groups of calves of Simmental breed in 40 head. Calves from the experimental group from the first day of life were obtained the feed preparation containing mannanoligosaccharides at a dose of 4 g/day during 30 days. The clinical condition of the animals was assessed every day, the presence of diarrhea symptoms was recorded. Weight gain was registered in dynamics: after the birth, on the 30th and 60th days. On the 30th day of calf life blood and excrements were sampled. Everyday use of the feed preparation had a marked medioprophylactic action: 16 animals got sick of gastrointestinal diseases (40.0 %) in the control group; in the experimental one this value was 9 head (22.5 %). The average duration of the illness in the experimental group decreased by 30.2 %, compared to the control. The analysis of fecal microflora of calves from the test and control groups showed that the usage of the preparation decreased the number of opportunistic microorganisms of the family Enterobacteriaceae in ill animals by 97.4 %, compared with the control; coccal microflora - by 24.3 %, Gram-positive bacillus - by 52.7 %. In 30 days after the start of the experiment, the difference in live weight of calves from the experimental and control groups was 15.6 %, after 60 days - 10.8 %. Economic efficiency of the use of the feed preparation, containing mannanoligosaccharides, for the medioprophylactic purpose at gastrointestinal diseases of young animals was 18.8 rubles per 1 ruble of expenses. Keywords: mannanoligosaccharides (MOS), gastrointestinal disease, calves, morbidity, weight gain.
Author Details: N.A. Shkil, Dr. Sc. (Vet.), head of laboratory (e-mail: [email protected]); V.Yu. Koptev, Cand. Sc. (Vet.), senior researcher (e-mail: [email protected]); M.A. Leonova, Cand. Sc. (Vet.), senior researcher; N.Yu. Balybina, student; A.L. Bychkov, Cand. Sc. (Chem.), senior researcher.
For citation: Shkil N.A., Koptev V.Yu., Leonova M.A., Balybina N.Yu., Bychkov A.L. Preventive Effectiveness of Mannanoligosaccharides at Gastrointestinal Diseases of Calves. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2017. V. 31. No.2. Pp. 63-65 (in Russ.).
