Профілактика хвороб та добробуту риб

Пре-, про-, син- та постбіотики останнім час все частіше використовуються в аквакультурі з метою зміцнення імунної системи риб, поліпшення їх здоров’я та зменшення вживання ліків у випадках захворювання. Що це за речовини, за якими механізмами вони діють і головне – чи дійсно вони допомагають?

У Регламенті (ЄС) № 37/2010 риба описана як «незначні (міноритарні) види», для яких офіційно затверджено лише обмежену кількість ветеринарних препаратів. Нестача методів лікування ускладнює ефективне лікування цих тварин у аквакультурі в разі захворювання. Ветеринари можуть перепрофілювати стандартні комерційні антибіотики для використання для риби, але це допустимо лише в тому випадку, якщо можна виключити ризик для здоров’я людей і тварин і дотримуватись періоду очікування, що становить принаймні 28 днів до випуску риби на ринок. Крім впливу на ріст та можливих втрат риби через захворювання, компанії, які зазнали впливу такого явища, також зазнаватимуть фінансових втрат через затримку вилову, що може значно порушити ритм циклів відтворення. З цих причин все більше компаній звертаються до профілактичних заходів, які зміцнюють самопочуття і стан риби, тим самим запобігаючи захворюванням. Речовини, що впливають на так званий мікробіом, викликають особливий інтерес. Цей термін походить від грецьких слів “mikrós” (малий) і “bios” (життя), і він означає сукупність усіх мікроорганізмів, які в природі живуть на рибах та інших багатоклітинних організмах і в них. Більшість мікроорганізмів живуть у травному тракті як кишкова флора. Однак тепер ми знаємо, що багато бактерій також живуть на поверхні шкіри (флора шкіри) і слизових оболонках тіла. Деякі мікробіомні організми є лише коменсалами. Це означає, що вони живуть поруч із рибою-господарем, не завдаючи їй помітної шкоди чи особливої користі. Проте значно більша кількість мікроорганізмів у процесі еволюції розвинули симбіотичні відносини з хазяїном, що проявляється у складних багатошарових взаємовідносинах на рівні метаболічних процесів. Наприклад, мікробіом кишківника сприяє підвищенню цінності споживаних поживних речовин. Він синтезує важливі для життя вітаміни, виробляє коротколанцюгові жирні кислоти, які позитивно впливають на кишкове середовище, сприяє розщепленню складних для перетравлення компонентів їжі та бореться із запаленнями. Крім того, більшість імунних клітин організму знаходиться в кишківнику, і їхня функція регулюється корисними симбіотичними бактеріями кишківника.

Пребіотики стимулюють активність бактерій, які присутні у кишківнику у природному стані, тим самим зміцнюючи імунну систему і роблячи рибу менш вразливою до збудників захворювань.

Мікробіом кишківника впливає на стан здоров’я риби

Ступінь впливу мікробіоти на метаболізм, ефективність імунної системи та фізіологічні показники риб довго недооцінювалася. Проте результати останніх досліджень значно розширили наше розуміння зв’язків між змінами мікробіому кишечника та хронічними запальними захворюваннями.

Тому будь-які заходи, які запобігають негативним зрушенням у видовому складі або кількості бактерій, можуть бути корисними терапевтичними підходами для запобігання або полегшення дисбіозу. Дисбіоз, також відомий як дисбактеріоз, – це патологічне порушення балансу мікроорганізмів в кишечнику.

Пробіотичні бактерії також можуть підтримувати воду в ставках та інших об’єктах аквакультури «чистою». Такі промислово виготовлені очищувачі води в основному складаються з висококонцентрованої сухої суміші кількох видів бактерій, які здатні розкладати широкий спектр білків, крохмалю, жирів, вуглеводнів, волокон та екскрементів до своїх молекулярних компонентів.

Раніше варіантами втручань на рівні мікроорганізмів були передусім антибіотики. Ці активні речовини негативно впливають на метаболізм бактерій, зазвичай дуже ефективно і дуже специфічним чином, так що вони в кінцевому підсумку гинуть. Однак антибіотики не відрізняють корисну мікробіоту від патогенних бактерій, тому вони, з одного боку, корисні, а з іншого боку також завдають великої шкоди мікробіому і можуть спровокувати дисбактеріоз. Ці знання та постійна критика використання антибіотиків в аквакультурі сприяли глобальному пошуку альтернатив для профілактичного захисту здоров’я риб. І зі значним успіхом, незважаючи на значне збільшення виробництва аквакультури, споживання антибіотиків, за даними ФАО (Продовольча та сільськогосподарська організація) та ВООЗ (Всесвітня організація охорони здоров’я) зменшується. Основними факторами, які вплинули на зменшення вживання антибіотиків, стали покращені умови утримання, розробка гігієнічних планів, розробка специфічних вакцин і сучасних стратегій лікування пре- і пробіотиками, синбіотиками та постбіотиками. Розробка цих терапевтичних підходів до лікування або профілактики дисбіозу риб знаходиться на досить ранній стадії, але є дуже перспективною. Попит на відповідну продукцію та результати досліджень щодо варіантів використання постійно зростає.

Цілеспрямована підтримка видів бактерій з позитивним впливом

Що таке пребіотики? Пребіотики – це речовини, які вживаються з їжею і не перетравлюються, але, тим не менш, позитивно впливають на рибу, оскільки стимулюють діяльність бактерій, що зустрічаються в кишечнику. Вони змінюють умови в шлунково-кишковому тракті, допомагаючи певним видам бактерій розвиватися більш ефективно, зміцнюючи імунну систему і знижуючи сприйнятливість риб до збудників захворювань. Простіше кажучи, пребіотики — це своєрідні ласощі для специфічних кишкових бактерій, таких як лактобактерії та біфідобактерії, які вибірково споживаються і сприяють здоров’ю. Ці речовини, як правило, являють собою неперетравлювані вуглеводні (олігосахариди) і волокна, що містять декстрин, інулін, лігнін, віск або бетаглюкан. Хоча було проведено лише кілька досліджень щодо використання пребіотиків у вирощуванні риби та ракоподібних, вже було показано, що вони мають дуже позитивний вплив на ріст, використання кормів та мікробіом кишечника. Вони покращують опірність до патогенних бактерій, зміцнюють природну імунну систему, а також запобігають пошкодженню клітин. Ці впливи роблять пребіотики перспективними кандидатами на роль кормових добавок в аквакультурі, які сприяють здоров’ю риб, а також є екологічно чистими. В одному дослідженні, наприклад, вплив комерційного пребіотика Levabon aquagrow E, виготовленого з автолізованих дріжджових клітин (Saccaraomyces cerevisiae), який містить потенційно імуномодулюючі речовини, такі як хітин, хітиназа, нуклеотиди, маннан та маннопротеїни, було випроувано у дослідженнях у стресових умовах на ріст молодняка лаврака європейського (Dicentrarchus labrax). Було відзначено тенденцію до того, що риба, яку годували пребіотиком, демонструвала кращий ріст і більшу життєву силу. Пребіотики природно присутні в багатьох кормах для аквакультури на рослинній основі, які оброблялися дуже мало або не оброблялися зовсім. Вони можуть бути виготовлені промисловим способом із різноманітних вихідних матеріалів, включаючи лактозу (молочний цукор). До відомих пребіотиків у кормах для тварин належать ді-, оліго- та полісахариди, інулін, лактулоза, лактитол, рафіноза, стахіоза, а також фруктани та олігофруктоза. Зазвичай для цих речовин характерно те, що вони стійкі до травних ферментів і шлункової кислоти і тому потрапляють в кишечник, не перетравлюючись. Там вони сприяють здоровому балансу в мікробіомі кишечника, а також оптимізації видового складу кишкової флори.

Пре- та пробіотики зазвичай згодовуються разом з кормами.

Вважається, що деякі пробіотики – живі мікроорганізми, якими годують рибу, -мають сприятливий вплив

На відміну від пребіотиків, які діють шляхом цілеспрямованого «годування» бактерій, які природним чином присутні в кишечнику, пробіотики — це живі мікроорганізми, які змішуються з кормом і ковтаються рибами всередину. Якщо вид пробіотичних бактерій та обсяги годування обрані правильно, апологетами пробіотиків стверджується, що ці речовини мають зміцнюючий вплив на організм господаря. Проте ступінь цих впливів часто стає предметом дискусій, принаймні, він не настільки виражений, як іноді стверджується. Однак пробіотичний ефект лактобактерій, а також деяких дріжджів та інших видів є відносно певним і визнаним. Як пре-, так і пробіотики є компонентами різної сировини, які є частиною здорового та повноцінного харчування для риб і ракоподібних. Якщо кишкова флора ослаблена через захворювання або нездорову їжу, шкідливі мікроорганізми можуть розмножуватися і витісняти корисні кишкові бактерії. Якщо кишкове середовище пошкоджено, імунний бар’єр стає пористим, і збудники захворювань можуть легко проникати в організм. За допомогою пробіотиків можна спробувати заповнити кишечник корисними бактеріями, щоб виправити наявний дисбаланс і відновити мікробіом. Це відносно добре працює при деяких шлунково-кишкових захворюваннях. Переваги пробіотиків у покращенні загального стану здоров’я довгий час недооцінювалися. Проте біотехнологічні компанії зараз інтенсивно працюють у всьому світі над новими терапевтичними підходами з  пробіотиками для запобігання захворюванням і підтримки процесу одужання. У деяких областях комерційної аквакультури пробіотики вже використовуються рутинно. Зазвичай їх додають в корм для риб. Завдяки комбінації захисних щеплень і регулярного додавання в корм пробіотиків сучасна аквакультура може майже повністю обійтися, наприклад, без ліків. Риби ростуть набагато краще і більш толерантні до стресів у неволі. Лактобактерії утворюють молочну кислоту з вуглеводyів як частину свого метаболізму, і вони відіграють дуже важливу роль у цьому контексті. Вони особливо корисні при вирощуванні молодої риби з ще недостатньо розвиненими мікробіомами шкіри та кишківника, які можуть бути спрямовані на використання корисних бактеріальних культур для захисту від збудників захворювань. Лактобактерії конкурують з потенційними патогенними бактеріями за поживні речовини та кисень і не дають їм рости, таким чином запобігаючи інфекції. Деякі лактобактерії мають у своїх клітинних стінках бетаглюкан, який стимулює імунну систему. Виробництво молочної кислоти також знижує рН кишечника, що ускладнює виживання шкідливих бактерій. Число “хороших” бактерій зростає, а  “поганих” зменшується.

Пробіотики вимагають регулярних контрольних доз

Звісно, пробіотики також можуть мати позитивний вплив на дорослих риб, які вже розвинули бактеріальну спільноту в кишечнику. Тому деякі пробіотичні бактерії можуть утримуватися лише на короткий час у наявній кишковій флорі і незабаром витісняються. У таких випадках пробіотики можуть проявляти свою захисну дію, лише якщо їх регулярно вводити в їжу або «поповнювати». Однак сучасні дослідження показують, що це варте зусиль. Пробіотики підвищують ефективність використання кормів, а тварини менше виділяють екскрементів, що означає менше забруднення води та навколишнього середовища. Для риб, що розмножуються, значно підвищується плодючість і виживає більше ембріонів. Однак деякі критики сумніваються в корисних властивостях деяких штамів пробіотиків, особливо коли їх рекламують і продають як «чудодійні ліки» від інфекцій. Обіцяні терапевтичні ефекти не були остаточно продемонстровані в кожному випадку, і все ще існує велика потреба в подальших дослідженнях. Що стосується використання пробіотиків у їжу для людей, то ЄС на початку 2007 року поклав край недоведеним твердженням, пов’язаним зі здоров’ям, за допомогою Регламенту щодо заяв про здоров’я. Позитивні оцінки були опубліковані для більшості штамів пробіотиків, але були також випадки, коли твердження про користь для здоров’я не могли бути достовірно доведені. Також часто невідомо, як саме діють ці речовини. Наскільки відомо, пробіотики стимулюють або модулюють слизову оболонку кишечника. Деякі можуть також регулювати вироблення імуноглобулінів, що зміцнює імунний захист. Ймовірно, що деякі пробіотичні бактерії також можуть самі виробляти бактеріоцини, які пригнічують ріст інших конкуруючих бактерій. У аквакультурі діапазон застосовуваних пробіотиків вже набагато ширший, ніж у наземному сільському господарстві, і їх позитивний ефект вже не може ставати предметом серйозних сумнівів. Зокрема, на креветкових фермах вони часто є методом вибору для профілактики інфекцій у поголів’ї тварин. У численних дослідженнях водних тварин було виявлено чіткі ознаки того, що штами бактерій з пробіотичним ефектом можуть потенційно пригнічувати захворювання. В одному з цих досліджень досліджувався вплив пробіотиків на хворого райдужного пструга. Під час лікування пробіотичні бактерії придушили патогени, і риба стала здоровою. Виробник кормів BioMar зі своїми продуктами Larviva розробив і випустив на ринок асортимент продукції, доповнений пробіотичними бактеріями виду Pediococcus acidilacti (Bactocell). Ці корми схвалені в ЄС для всіх видів аквакультури. За даними BioMar, вони значно зменшують частоту вад розвитку у личинок риб.

Син- та постбіотики мають порівнюваний ефект

Відповідно до принципу “краще перестрахуватися, ніж шкодувати”, на практиці також часто використовуються синбіотики, які поєднують пребіотики з пробіотиками, підсилюючи їх позитивний ефект. У той час як пребіотики мають позитивний вплив на ріст мікроорганізмів, які вже знаходяться в кишечнику, пробіотики використовуються для доповнення кишкової флори додатковими корисними видами бактерій.

Постбіотики залишаються інструментом у наборі сучасних терапевтичних засобів. Цей термін охоплює корисні молекули та речовини, створені мікроорганізмами. Сюди входять, наприклад, олігосахариди маннану (MOS), природні цукрові комплекси (вуглеводні), які, серед інших джерел, виділені з клітинних стінок пивних дріжджів. Вони покращують здоров’я та імунітет кишківника шляхом цілеспрямованої стимуляції росту та діяльності видів бактерій у кишківнику, зокрема лактобактерій. MOS також пригнічує ріст збудників захворювань, не даючи їм утвердитися на слизовій оболонці кишечника. Дослідження показали, що добавки MOS в корм можуть значно зменшити кількість бактерій Vibrio, які завдають великої шкоди багатьом видам риб. MOS також позитивно впливають на кишкові структури риби. Порівняння між поперечними зрізами кишківника пструга, якому згодовували або не годували його добавками MOS, чітко показує, що кількість і розмір кишкових мікроворсинок значно збільшується під впливом MOS. Це збільшує площу поверхні кишечника та оптимізує роботу травлення, що особливо корисно для багатьох видів риб за низьких температур води. Добавки MOS у корм також покращують імунну систему риб, тому все більше компаній також використовують постбіотики як профілактичний захід для підтримки здоров’я своїх тварин.

Таким чином, висновок щодо використання корисних мікроорганізмів у аквакультурі є цілком зрозумілим. У той час як використання антибіотиків постійно зменшується, інтерес до використання дієтичних пре-, про-, син- і постбіотиків зростає. Їх використання є розумною стратегією для зміцнення здоров’я та добробуту багатьох видів риб і ракоподібних, і вони є екологічно безпечною альтернативою антибіотикам. Вони покращують кишкову флору та оптимізують використання їжі. Вони пригнічують або усувають патогенні бактерії та зміцнюють імунну систему, що зменшує кількість лікарських засобів, необхідних для боротьби з бактеріальними інфекціями. Вони також знижують рівень стресу риби та покращують якість води. Все це робить пробіотики та бактеріально ефективні речовини цінними інструментами в концепціях здоров’я багатьох рибницьких операцій. Зі збільшенням світового попиту на екологічно чисту рибу та морепродукти, які вирощуються екологічно чистим способом, ймовірно, збільшиться використання мікроорганізмів з пробіотичним ефектом.

MK