آنتی بیوتیک ها
پروبیوتیک ها
الیگوساکاریدها
آنزیم ها
اسیدهای آلی
ترکیبات مورد استفاده برای کنترل تخمیر در شکمبه
افزودنی ها موادی هستند که به منظور افزایش کارایی مواد مغذی در جیره های غذایی حیوانات استفاده می شوند. این ترکیبات اثرات خود را با تاثیر بر دستگاه گوارش یا سلولهای دیواره آن اعمال می کنند. دلایل نظری مشخصی برای موثر بودن این مواد افزودنی وجود دارد. اما به علت طبیعت دینامیک فیزیولوژی دستگاه گوارش اثبات اثرات این مواد در عمل، بسیار مشکل است. برای مثال اندازه گیری تاثیر افزودن اسیدهای آلی به داخل حفره دستگاه گوارشی حتی با وجود استفاده از کانولای دو سر بسیار مشکل است.
آنتی بیوتیک ها
آنتی بیوتیکها ترکیبات شیمیایی هستند که مصرف مقدار کمی از آنها،رشد باکتری ها را متوقف می کند. این ترکیبات توسط سایر میکروارگانیسم ها از قبیل قارچ ها تولید می شوند اما می توان آنها را در آزمایشگاه نیز تولید نمود. آنتی بیوتیک ها در سطوح درمانی برای بهبود بیماری های باکتریایی به روزش تزریقی ،خوراکی و آشامیدنی مصرف می شوند. بعلاوه آنتی بیوتیک ها در زیر سطوح درمانی به منظور افزایش رشد،به جیره های غذایی نیز افزوده می شود. گروه های مختلف آنتی بیوتیک ها با مکانیسم های گوناگون موجب کاهش تعداد خاصی از باکتری های در روده شده (به متن تکمیلی 1- 25 مراجعه شود) و بدین نحو موجب افزایش کارایی مصرف مواد مغذی می گردند. مکانیسم های تاثیر آنتی بیوتیک ها عبارتند از :
کاهش یا حذف فعالیت باکتری های بیماری زا که ممکن است عفونت تحت بالینی را سبب شوند. لذا این امکان فراهم می گردد که سطح تولید جیوان میزبان به سطح بالقوه آن نزدیکتر شود.
حذف باکتری های تولید کننده توکسین ها که سبب کاهش رشد حیوان میزبان میشوند.
تحریک رشد میکروارگانیسم هایی که مواد مغذی ناشناخته سنتز می کنند.
کاهش رشد میکروارگانیسم هایی که با میزبان در مصرف مواد مغذی رقابت می کنند (تخمیر مواد مغذی توسط باکتری ها در مقایسه با جذب مستقیم آنها در حیوان فرایند بیهوده محسوب می شود)
افزایش ظرفیت جذب روده کوچک از طریق کاهش ضخامت دیواره روده.
این اثرات ممکن است با کاهش سوخت و ساز سلولهای مخاطی و کاهش ترشح مخاط همراه باشند دستگاه گوارشی بخش زیادی از انرژی و پروتئین مورد نیاز برای نگهداری حیوان را به خود اختصاص می دهند و هر کاهشی در وزن دستگاه گوارشی و سوخت و ساز سلولهای آن، موجب مصرف مواد مغذی به منظوری غیر از رشد دستگاه گوارشی در حیوان خواهد بود.
آنتی بیوتیک های محرک رشد عمدتاً در جیره های غذایی خوک و طیور استفاده می شود و معمولا 20 تا 40 میلی گرم در کیلوگرم غذا را تشکیل می دهند. این نوع آنتی بیوتیکها نرخ رشد و حیوان را 4تا 16 درصد و بازده غذایی آن را 2تا 7 درصد بهبود می بخشند. بهبود نرخ رشد و ضریب تبدیل غذایی در اثر مصرف آنتی بیوتیک های محرک رشد در حیوانات جوان و حیواناتی که در جیره غذایی آنها سطح پروتئین گیاهی بالاتر از پروتئین حیوانی باشد بیشتر خواهد بود. همچنین با مصرف این ترکیبات در غذای خوک های جوان میزان مرگ و میر آنها کاهش می یابد ولی این اثر در گله های سالم کمتر مشاهده شده است. عکس العمل گوساله های جوان به مصرف آنتی بیوتیک های محرک رشد قبل از مرحله نشخوار مشابه غیر نشخوار کنندگان است.
از آنجایی که نشخوار کنندگان برای تامین احتیاجات مواد مغذی خود اساسا‍ً به باکتری های موجود در شکمبه وابسته هستند،لذا مصرف آنتی بیوتیک ها در جیره غذایی آنها ممکن است مشکلاتی را به همراه داشته باشد. با این وجود بر اساس بررسی های انجام شده، آنتی بیوتیک های خاصی از نوع یونوفر (از قبیل موننسین سدیم) می توانند در کنترل باکتری های مضر شکمبه بدون ایجاد اختلال در کل تخمیر، موثر واقع شوند. مخصوصاً هنگامی که این آنتی بیوتیک ها در جیره های غذایی با علوفه کم و کنسانتره بالا مصرف شوند. در این حالت تغییرات اندکی در تخمیر شکمبه رخ می دهد. از جمله اینکه تولید متان کاهش و نسبت اسید پروپیونیک افزایش یافته و عملکرد حیوان نیز بهبود می یابد. مصرف موننسین سدیم به میزان 20 تا 30 میلی گرم در کیلوگرم غذا با افزایش نرخ وزن با مصرف مقدار غذای یکسان یا با حفظ نرخ افزایش وزن با مصرف کمتر غذا، موجب بهبود ضریب تبدیل غذایی می گردد. همچنین تجزیه پذیری اسیدهای آمینه کاهش یافته و مازاد اسید پروپیونیک جهت گلوکنئوژنسیز ذخیره می شود.
استفاده گسترده از آنتی بیوتیک ها با بروز سریع مقاومت در سویه هایی از باکتری ها همراه بوده است. انتقال این مقاومت به سایر سویه ها منجر به ایجاد جمعیت هایی از باکتری ها می شود که در مقابل بسیاری از آنتی بیوتیک ها مقاوم خواهند بود. این مسئله کارآیی مصرف آنتی بیوتیک ها را در درمان بیماری ها محدود ساخته است . اگر در گذشته می توانستند یک عفونت باکتریایی را با طیفی از آنتی بیوتیک ها درمان کنند، امرزه برخی باکتری ها را تنها می توان به وسیله یک آنتی بیوتیک خاص کنترل کرد. نگرانی در اینجاست که اگر این باکتریها هم در برابر این آنتی بیوتیک مقاوم شوند آنگاه بیماری غیر قابل درمان خواهد بود. به همین دلیل در سالهای اخیر استفاده از آنتی بیوتیک ها به عنوان محرک رشد از طریق وضع قوانینی محدود شده است. در اتحادیه اروپا در سا 2000 فقط چهار آنتی بیوتیک فلاوفسفولیپول، آویلامایسین،سالینومایسین، سدیم و موننسین سدیم به عنوان محرک رشد مجوز استفاده داشتند.
ماده دیگری که موجب افزایش رشد خوک ها می شود، مس نام دارد و تصور می شود که این تاثیر به علت ویژگی آنتی باکتریال آن باشد (به فصل 6 مراجعه شود) زمانی که سولفات مس به جیره غذایی خوک ها به میزان بیش از آنچه برای عملکرد طبیعی آنها لازم است افزوده می شود (200 میلی گرم مس در کیلوگرم غذا در مقایسه با 5 میلی گرم در کیلوگرم) خوک ها سریع تر رشد می کنند به علت تجمع مس درمحیط و ایجاد مسمومیت در اثر مصرف کودهای حیوانی حاوی مس زیاد درد مراتعی که گوسفندان در آن چرا می کنند، در اتحادیه اروپا قوانینی برای کنترل مصرف مس در غذای خوک ها وضع شده است. مطابق این قوانین غذای خوک های جوان تا سن 16 هفتگی باید حاوی 175 میلی گرم مس در هر کیلوگرم باشد. اما پس از این سن این مقدار باید به 100 میلی گرم در کیلوگرم کاهش یابد و از 6 ماهگی حداکثر میزان مصرف مس باید به 35 میلی گرم در کیلوگرم غذا محدود شود.
متن تکمیلی 1- 25
نحوه عملکرد آنتی بیوتیک ها
آنتی بیوتیک ها با دخالت در متابولیسم سلولی باکتری ها، موجب توقف رشد آنها می گردند. آنتی بیوتیک ها را به چهار گروه طبقه بندی می کنند:
1 – آنتی بیوتیک هایی که در سنتز مواد تشکیل دهنده دیواره سلولی باکتری های دخالت کرده و موجب فروپاشی سلولهای باکتری می شوند . این آنتی بیوتیک ها ترکیباتی با وزن مولکولی بالا (1200 <) بوده و بر باکتری های گرم مثبت هستند. این نوع آنتی بیوتیک ها به مقدار ناچیز توسط میزبان جذب می شوند لذا غیر رسمی هستند. همچنین بقایای قابل ملاحظه ای نداشته و دوره کارنس ( به مدت زمان قطع مصرف آنتی بیوتیک در غذای حیوان تا قبل از کشتار، دوره کارنس اطلاق می گردد) ندارند. آووپارسین و فلاوومایسین نمونه هایی از این نوع آنتی بیوتیک ها هستند.
2- آنتی بیوتیک هایی که بازدارنده سنتز پروتئین باکتریایی بوده و عمدتا بر روی باکتری های گرم مثبت موثر هستند ووزن مولکولی متوسط (500 <) دارند. این ترکیبات در مقایسه با آنتی بیوتیک هایی با وزن مولکولی بالا،بیشتر جذب بدن شده و دوره کارنس ندارند. تایلوزین و برجینیامایسین نمونه هایی از این نوع هستند.
3-آنتی بیوتیک هایی که بازدارنده ی سنتزDNA باکتریایی بوده و فعالیت وسیع الطیفی دارند. وزن مولکولی شان پایین بوده (حدود 250) و دارای دوره کارنس هستند، نیتروفورانس و کوئینوگزالین – ان – اکسید در این گروه از آنتی بیوتیک ها جای دارند.
آنتی بیوتیک های یونوفر که بر تعادل الکترولیتی (Na/K) سلولهای باکتریایی اثر دارند و این تاثیر را از طریق انتقال پتاسیم به داخل سلول اعمال می کنند. در این حالت باکتری برای پمپ کردن پتاسیم به بیرون سلول نیازمند انرژی خواهد بود که در نهایت پمپ یونی کارایی خود را از دست داده و پتاسیم در داخل سلول باکتری جمع می شود. طی فرایند اسمز، آب وارد باکتری شده و سلول پاره می شود. موننسین سدیم نمونه ای از این گروه آنتی بیوتیک ها می باشد.
پروبیوتیک ها
بر خلاف آنتی بیوتیک ها که به عنوان محرک های تغذیه ای جهت از بین بردن باکتری ها استفاده می شوند، پروبیوتیک ها برای افزایش رشد سویه های خاص و کاهش رشد سویه های نامطلوب باکتری ها در دستگاه گوارش به غذا افزوده می شوند. یک پروبیوتیک، مکمل غذایی میکروبی زنده محسوب می شود که از طریق بهبود تعادل میکروبی روده، تاثیر سودمندی بر حیوان میزبان دارد. با وجود اینکه دستگاه گوارش تمام حیوانات به هنگام تولد عاری از میکروب است ،اما در اثر تماس با مادر و محیط اطراف انواعی از میکروب ها در دستگاه گوارش مستقر می شوند. میکروارگانیسم های مفید، آنزیم هایی تولید می کنند که توانایی هضم حیوان را کامل می کند و حضور آنها در دستگاه گوارش به عنوان سد دفاعی بر علیه بیماریزاهای مهاجم می باشد. اختلال در فرایند هضم دستگاه گوارش در مواقع استرس (از قبیل مرحله از شیرگیری حیوان) امری عادی است و خوراندن باکتری های مفید مثل لاکتوباسیل ها در این مواقع، به مصرف آنتی بیوتیک ها ترجیح داده می شود چرا که مصرف آنتی بیوتیک ها در این شرایط علاوه بر باکتری های مضر گونه های مفید باکتریایی را هم از بین می برد.
پیشنهاد شده است که باکتری های مفید تاثیر خود را به طرق زیر اعمال می کنند:
چسسبیدن به دیواره ی دستگاه گوارشی و ممانعت از تکثیر میکروارگانیسم های بیماریزا . باکتری های مضر از قبیل ایکولای برای اعمال تاثیرات نامطولب خود باید به دیواره دستگاه گوارش بچسبند . این اتصالات از طریق ساختارهای مویی شکل به نام فیمبریا که در سطح سلول باکتری موجود است، صورت می گیرد . فیمبریا از پروتئینی به نام لکتین ساخته شده است که ضمن شناسایی به طور انتخابی به گیرنده های الیگوساکاریدی خاصی در دیواره روده متصل می شود. همان طوری که در شکل 25-1 نشان داده شده است لاکتوباسیل ها در رقابت بر سر اتصال به این گیرنده موفق تر هستند.
انتروتوکسین های تولید شده توسط باکتری های بیماریزا را خنثی کرده و موجب از بین رفتن ترشحات سمی می شوند. شواهد موجود حاکی از آن است که باکتری های زنده موجود در پروبیوتیک ها قادر به خنثی سازی این توکسین ها هستند. اما ماده موثر آنها هنوز شناسایی نشده است.
فعالیت باکتری کشی: لاکتوباسیل ها موجب تخمیر لاکتوز و تبدیل آن به اسیدلاکتیک می شوند. لذا pH کاهش یافته و به حدی می رسد که باکتری های مضر نمی توانند آن را تحمل کنند. طی این فرایند پراکسیدهیدروژن نیز تولید شده که مانع رشد باکتری های گرم منفی می شود. گزارشات موجود حاکی از آن است که گونه های استرپتوکوکوس و لاکتوباسیلوس که جز و باکتری های تولید کننده اسیدلاکتیک محسوب می شوند نیز آنتی بیوتیک تولید می کنند.
جلوگیری از سنتز آمین ها : باکتری های کلی فرم (coliforms) یا دکربوکسیلاسیون اسیدهای آمینه، آمین ها را تولید می کنند که موجب تحریک پذیری روده می شوند این ترکیبات سمی بوده و باعث ایجاد اسهال در حیوان میزبان می گردند. باکتری های مفید با جلوگیری از تکثیر کلی فرم ها مانع تولید آمین ها خواهند شد.
افزایش قدرت ایمنی: تلقیح دهانی لاکتوباسیل ها به خوک های جوان افزایش سطح پروتئین سرم و تعداد گلبول های سفید خون شده و با تحریک تولید آنتی بادی ها و افزایش فعالیت فاگوسیتوزی به توسعه سیستم ایمنی بدن کمک می نمایند.
سایر اثرات فرضی پروبیوتیک ها شامل واکنش مطلوب با نمک های صفراوی، افزایش تولید آنزیم های هضمی و جذب موثر مواد مغذی و افزایش تولید ویتامین ها می باشد
در بررسی پاسخ خوکهای جوان موثر هستند. چرا که در خوک های جوان توسعه دستگاه گوارش پس از مرحله از شیر گیری جیوان همچنان ادامه دارد. در حالی که استفاده از پروبیوتیک ها در مرحله رشد و پایان دوره پرورش خوک ها کمتر موثر است. چونکه در این سنین جمعیت متعادلی از میکروارگانیسمها در دستگاه گوارش آنها قبلاً شکل گرفته است. میکروارگانیسمهای مفید روده وقتی موثر واقع می شوند که برای حیوان میزبان مضر نبوده و در برابر صفرا و مواد اسیدی مقاوم باشند. همچنین در روده به مقدار کافی تکثیر شده مانع فعالیت باکتری های بیماریزا گردیده و در هنگام تولید و انبارداری بتوانند ماندگار بوده و خواص خود را حفظ کنند.