Лучший пробиотик при антибиотиках

Г.Ю.Лаптев, Е.А.Йылдырым, Н.И.Новикова, 
Д.Г.Тюрина, Л.А.Ильина, А.В.Дубровин, 
В.А.Филиппова, Е.П.Горфункель, В.Х.Меликиди, 
Е.С.Пономарева, К.А.Калиткина

ООО «Биотроф»

Лучший пробиотик при антибиотиках

В последние годы во многих развитых странах активно ведется борьба с использованием антибиотиков при выращивании животных и птицы. В России также принят ряд законодательных актов, регулирующих применение антибиотиков в сельском хозяйстве. 

Все больше отечественных животноводческих и птицеводческих предприятий стремятся получить разрешение на маркировку продукции знаком соответствия «Без антибиотиков», поскольку такая продукция пользуется повышенным спросом у потребителей и при эффективном маркетинге приносит дополнительную прибыль. Однако специалисты отмечают, что в некоторых случаях полностью отказаться от антибиотиков при промышленном содержании животных и птиц крайне сложно. Когда бактериальная инфекция стремительно захватывает поголовье, антибиотики могут быть единственной линией защиты.

Антагонисты или синергисты?

Антибиотики ликвидируют возбудителей бактериальных инфекций животных и птиц, но они же часто вызывают и ряд сопутствующих патологий. Прежде всего, это непосредственное токсическое воздействие антибактериального препарата на полезных представителей нормофлоры. Учитывая, какие важные функции в организме выполняет нормофлора, игнорирование баланса микроорганизмов в кишечнике в процессе использования антибиотиков может привести к целому ряду негативных последствий: воспаление и повреждение слизистой кишечника, потеря способности энтероцитов (клеток эпителия) кишечника всасывать питательные вещества и воду, появление диареи, долгосрочное нарушение процессов пищеварения, иммунитета и пр.

Не вызывает сомнений, что даже после относительно кратковременного использования антибиотиков значительная часть поголовья нуждается в восстановлении нормобиоты кишечника, поддержке пищеварения и иммунитета. Дальнейшая антимикробная терапия не может решить эти задачи. В то же время, научно-обоснованное применение правильно подобранных пробиотиков может способствовать скорейшему завершению патологических процессов в организме животных и птиц.

Если пробиотик вводить в рацион во время антибиотикотерапии (желательно также до и после курса), негативных последствий удастся избежать. По мнению исследователей (Montassier et al., 2021), снижение численности популяций некоторых представителей микробиома антибиотиками способствует более эффективной колонизации пищеварительной системы пробиотиками. В таких условиях пробиотики оказывают еще более выраженное позитивное влияние на микробиом, стимулируя развитие нормофлоры. Кроме того, выровненный состав микробиома будет оказывать детоксикационное воздействие, что поможет «разгрузить» работу печени и почек.

Какие пробиотики можно давать с антибиотиками?

Становится очевидным, что пробиотики и антибиотики работают в партнерстве. Однако антибиотики не способны отличить полезные пробиотические бактерии от тех, которые вызывают заболевание. При этом большинство пробиотиков чувствительны к некоторым широко применяемым в практике птицеводства кормовым и ветеринарным антибиотикам. Это существенный недостаток бактериальных препаратов, который заметно ограничивает их использование, ведь их применение наряду с антибиотикотерапией неизбежно сопровождается инактивацией штаммов таких пробиотиков. Поэтому для достижения необходимой области колонизации в пищеварительной системе, пробиотические микроорганизмы должны быть устойчивыми к действию антибиотиков.

Исходя из этого, в качестве пробиотиков рекомендуется использовать полиантибиотикорезистентные штаммы микроорганизмов, которые могут применяться одновременно с антибиотиками. Для решения вопроса о возможности одновременного применения пробиотиков и антибиотиков необходимо располагать сведениями о чувствительности к ним штаммов в составе биопрепаратов.

В геноме некоторых штаммов бацилл, особенно вида Bacillus subtilis, имеется консервативная (наследуемая и сохраняемая у вида в процессе эволюции) система генов защиты от стресса оболочки клетки LiaF-LiaRS. Она обеспечивает адаптацию и устойчивость к подмножеству антибиотиков (бацитрацин, рамопланин, ванкомицин, эндурацидин), повреждающе действующих на клеточную стенку бактерий. Эта группа антибиотиков уничтожает некоторые патогенные бактерии на этапе бактериальной пролиферации (увеличения количества клеток), препятствуя образованию клеточной стенки и блокируя действия ферментов MURG, отвечающих за синтез пептидогликанов (строительных компонентов) мембраны.

Показано (Rukmana et al., 2009), что экспериментальная делеция (искусственное уничтожение, «выключение») генов LiaR и LiaS у мутантных штаммов приводит к возникновению гиперчувствительности к эндурацидину и другим антибиотикам, повреждающе действующим на клеточную стенку.

Примечательно, что данные гены отсутствуют у некоторых патогенных бактерий, в том числе, рода Clostridium, что объясняет их высокую чувствительность к некоторым антибиотикам, например, эндурацидину (Jordan et al., 2006). Именно поэтому антибиотики действует на патогенов, но не на пробиотических бацилл.

Механизм устойчивости

Многочисленные исследования доказали, что пробиотический, в т.ч., антибиотикорезистентый потенциал различных штаммов бацилл одного вида может достаточно сильно варьироваться и является штаммоспецифичной характеристикой.

Пробиотиком, который обладает устойчивостью ко многим кормовым и ветеринарным антибиотикам, является Целлобактерин-Т на основе штамма Bacillus subtilis, что было доказано при проведении полногеномного секвенирования с использованием прибора MiSeq («Illumina, Inc.», США). Для оценки пула (всей совокупности) генов, связанных с устойчивостью к антибиотикам, использовали базу данных KEGG Pathway (http://www.genome.jp/kegg/).

По результатам анализа генома штамма B. subtilis были обнаружены подсистемы (группы метаболических путей), обеспечивающие устойчивость к бацитрацину, эндурацидину и другим антибиотикам. Так, был выявлен оперон (участок хромосомы, включающий группу генов) LiaRS TCS, а именно гены, LiaR, LiaS, LiaG, LiaH, LiaI, которые отвечают за устойчивость к антибиотикам, повреждающим клеточные стенки (табл. 1, рис. 1).



Таким образом, штамм B. subtilis в составе пробиотика Целлобактерин-Т имеет множественную устойчивость к антибиотикам, обусловленную целым комплексом генов. С одной стороны, бактерии изменяют свою внешнюю структуру таким образом, чтобы антибиотик не мог прикрепиться к ним. С другой стороны, они «перемещают» антибиотик обратно за пределы бактериальной клетки с помощью эффлюкс-насоса (т.е. выводящей помпы), прежде чем он сможет причинить бактерии вред.

Дополнительный анализ чувствительности к антибиотикам B. subtilis в составе пробиотика Целлобактерин-Т диско-диффузионным методом подтвердил, что данный штамм сохраняет полную устойчивость как минимум к 3 антибиотикам: бацитрацин (Бацилихин), колистин (Коли-фуд) и авиламицин (Максус), а также умерен ную резистентентность к антибиотику окситетрациклин (Эгоцин).

Нечувствительность штамма B. subtilis в составе пробиотика Целлобактерин-Т к ряду антибиотиков способствует выживанию этих бактерий в условиях введения в рацион антибактериальных препаратов. Антибиотики бацитрацин, эндурацидин, колистин, авиламицин и ряд других, а также пробиотик Целлобактерин-Т не проявляют взаимный антагонизм и являются абсолютно совместимыми и взаимодополняющими группами препаратов.

Этот факт, в частности, объясняет высокий уровень пробиотической активности данного биопрепарата на фоне применения антибиотиков. Результаты многочисленных производственных испытаний показали, что при совместном применении пробиотика Целлобактерин-Т и антибиотиков увеличение среднесуточного привеса бройлеров составляло от 3 до 10%, возможность увеличения ввода подсолнечного шрота в ростовые и финишные рационы при этом составляла до 20-30% без снижения зоотехнических показателей, наблюдалось увеличение сохранности птицы, индекса продуктивности, яйценоскости, улучшение конверсии корма.

Есть ли риск распространения резистентности?

Известно, что бактерии могут обмениваться генетической информацией. Микроорганизмы, используемые в составе пробиотических добавок, резистентные к антибиотикам, в некоторых случаях могут становиться источником приобретенных детерминант (факторов/ генетических единиц) устойчивости к антибиотикам для бактерий, обитающих в пищеварительной системе животных и птиц, тем самым внося свой вклад в распространение антибиотикорезистентности.

Дело в том, что генетической основой антибиотикорезистентности у бактерий являются:

1. мутации в собственной хромосомной ДНК;

2. внедрение чужеродной ДНК путем горизонтального переноса генетического материала — обмена подвижных генетических элементов (плазмид или транспозонов) между бактериями.

Во втором случае может происходить передача генов антибиотикорезистентности между бактериями (рис. 3).


У лактобактерий, выделенных из некоторых пищевых продуктов и пробиотиков, обнаружены приобретенные гены устойчивости, способные к горизонтальному переносу in vitro и in vivo (Анисимова, Яруллина, 2020). Экспериментально доказана передача гена устойчивости к тетрациклину tetM от лактобактерий к Enterococcus faecalis и Lactoccocus lactis. Наиболее распространенным механизмом передачи генов антибиотикорезистентности у лактобактерий является конъюгация. Эти находки настораживают и требуют контроля за культурами молочнокислых бактерий, используемых для производства пробиотиков, в плане отсутствия мобильных генетических элементов, которые включают гены антибиотикорезистентности.

Генетическое отличие штамма Bacillus subtilis в составе пробиотика Целлобактерин-Т от некоторых других групп бактерий заключается в том, что устойчивость к антибиотикам у него «природная» или «внутренняя», т.е. приобретенная в ходе эволюции в результате хромосомных мутаций, предполагающих перестройку целых фрагментов ДНК. Более того, эта устойчивость комплексная: она кодируется целой системой генов (набором из минимум 6-ти генов). Важно, что в мобильных фрагментах генома Bacillus subtilis в составе пробиотика Целлобактерин-Т гены резистентности не присутствуют. Такая хромосомно-опосредованная резистентность означает, что гены антибиотикорезистентности не передаются другим бактериям (Сухорукова и др., 2012).

Более того, при проведении экспериментов на бройлерах с использованием метода количественной ПЦР с обратной транскрипцией мы показали, что применение пробиотика на основе Bacillus sp. приводит к снижению экспрессии (работы) генов антибиотикорезистентности (таких, как bla_shv, ampC и mrcA) от 1,3 до 6,1 раза у кишечного микробиоценоза. Это связано с восстановлением состава нормобиоты и снижением доли патогенов, склонных к интенсивному обмену генетической информацией.

Работа в партнерстве

Таким образом, антибиотики и пробиотики не должны рассматриваться как несовместимые группы препаратов. Их совместное рациональное использование в рамках соблюдения законодательства об использовании антибиотиков создает предпосылки для достижения максимального результата в широком спектре неблагоприятных ситуаций. Тем не менее, устойчивость к антибиотикам у пробиотиков считается одним из важных свойств в случаях применения на поголовье комбинаций этих препаратов. Однако многие пробиотики чувствительны к некоторым широко применяемым в практике птицеводства кормовым и ветеринарным антибиотикам, поэтому их использование совместно с антибиотиками иногда становится не эффективным.

Сегодня, без сомнения, качественным пробиотиком с доказанной эффективностью и естественной полиантибиотикорезистентностью является Целлобактерин-Т на основе B. subtilis. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии вероятности передачи детерминант устойчивости от штамма в составе данного пробиотика другим видам бактерий, обитающих в кишечнике ввиду их хромосомного расположения.


Поделиться статьей:

Другие статьи из журнала:

Трактор Zoomlion ломает стереотипы

Трактор Zoomlion ломает стереотипы

О трендах времени, ломке стереотипов, конкурентоспособности и важности сервиса мы беседуем с директором ООО «Агромаг» Андреем Романенковым.

«Агрорусь»: выставка, которую нельзя пропустить

«Агрорусь»: выставка, которую нельзя пропустить

В последний августовский день 2022 года в петербургском КВЦ «Экспофорум» торжественно открылась 31-я международная агропромышленная выставка «Агрорусь-2022». Площадь экспозиции в этом году составила свыше 7000 кв.м, на ней разместилось более 150 экспонентов из 36 российских регионов.

Хорошее решение для трамбовки

Хорошее решение для трамбовки

Главный инженер ЗАО «Племенной завод ПРИНЕВСКОЕ» Виктор Александрович Иванов больше 40 лет работает на инженерных должностях в сельском хозяйстве и все эти годы – в «ПРИНЕВСКОМ». Это интервью – о технических тонкостях кормозаготовки и, особенно, закладки кормовой массы в траншеи.