Постнатальный период развития поросят является важным этапом выращивания, считается критической точкой, поскольку существует множество негативных факторов, влияющих на развитие пищеварительной и иммунной системы поросенка.
В период после отъема у поросенка возникает серьезная физиологическая перестройка организма, которая протекает одновременно с технологическим стрессом, вызванным формированием новых групп и перемещением животных. Как правило, в этот критический период часто возникают различные дисфункции кишечника и иммунной системы (1).
Применение кормовых программ, не содержащих антибиотиков, способствует укреплению системы пищеварения и здоровья животных, повышая конечную продуктивность. Одним из таких продуктов является бутират (SCFA).
Бутират представляет собой жирную кислоту с короткой цепью, которая заслуживает особого внимания как важный источник энергии для клеток в кишечном тракте, а также является необходимой для развития и поддержания собственной микробиоты кишечника.
Ферментация пищевых волокон комменсальными бактериями приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот (SCFA). Приблизительно 95-99% SCFA производиться в толстом отделе кишечника, быстро поглощается и поставляет энергию животному (2). Пищевые волокна и их ферментные метаболиты играют важную роль в обмене веществ.
Бутират считается наиболее важным SCFA для кишечных эпителиальных клеток, особенно клеток в толстой кишке, которые поглощают бутират, используя его для производства энергии и поддержания гомеостаза (3).
Многочисленные исследования указывают на важность бутирата для обеспечения энергией эпителиальных клеток, поглощения натрия и воды, влияния на пролиферацию и дифференцировку эпителиальных клеток, развитие ворсинок и улучшение систем защиты кишечника. Бутират укрепляет барьерную функцию, обладает антимикробной активностью и положительно влияет на иммунную систему (4).
На ранней стадии жизни бутират является важным фактором развития желудочно-кишечного тракта. Новорожденные животные производят небольшое количество бутирата, производство увеличивается во время развития толстого отдела кишечника. Дополнение источника бутирата способствует ускоренному развитию слизистой оболочки кишечника и улучшает процесс пищеварения у новорожденных поросят (5).
Бутират активно регулирует выделение антимикробных пептидов (таких как дефензины и кателицидины), являются важными эффекторными молекулами врожденной иммунной системы. Эти пептиды (HDP), обладают широким противомикробным действием против бактерий, простейших, оболочечных вирусов и грибков. HDP могут связываться с различными типами микробных мембран и вызывать их разрушение, что приводит к гибели микробов (6). Эта естественная первая линия защиты против микробов делает положительное регулирование антимикробных пептидов (HDP) интересным подходом в качестве альтернативной или дополнительной терапии к лечению антибиотиками.
Недавнее исследование выявило новую роль бутирата в системе защиты хозяина: результаты этого исследования на цыплятах показали, что бутират повышает антибактериальную активность иммунных клеток хозяина. Что еще более важно, пероральные добавки бутирата привели к значительному снижению Salmonella enteritidis после заражения (7).
Ранним шагом в патогенезе бактерий, таких как сальмонелла, является взаимодействие между бактериями и клетками-хозяевами. В низких дозах бутират регулирует экспрессию генов инвазии у сальмонелл, тем самым снижая способность бактерий прикрепляться к клеткам-хозяевам кишечного эпителия, становясь инвазивными и вирулентными (8). Другие исследования подтверждают эффективность бутирата при ингибировании колонизации патогенными микроорганизмами кишечной палочки (9) и, в частности, сальмонеллы (10).
Признаками того , что бутират увеличивает защитный барьер слизистой оболочки толстого отдела кишечника является стимуляция образования гликопротеинов муцина. Эти гликопротеины муцина необходимы в слое слизи, который защищает кишечный эпителий (11).
В настоящее время на рынке доступны различные формы масляной кислоты в виде солей Na, K, Mg или Ca, в защищенной и не защищённой формах. При оральном применении незащищённый бутират будет немедленно абсорбирован в первой части пищеварительного тракта прежде, чем достигнет толстого отдела кишечника. Чтобы оказать влияние на толстую кишку, следует медленно высвобождать бутират через желудочно-кишечный тракт (12). Надлежащая защита позволяет бутирату должным образом проходить желудок, не адсорбируясь и не разрушаясь под воздействием соляной кислоты.
Современной разновидностью масляной кислоты является маслянисто-жидкий триглицерид, состоящий из трех молекул масляной (бутановой) кислоты, которые связаны с одной молекулой глицерина через сложноэфирную связь. (13).
В отличии от своих предшественников, трибутирин обладает не только высокой активностью, но также исключает ряд негативных эффектов, связанных с преждевременным разрушением и всасыванием масляной кислоты в передних отделах системы пищеварения. Альфа-монобутирин достигнет тонкой кишки из-за его сильной ковалентной связи между молекулой глицерина и масляной кислоты, которая, кроме того, делает молекулы независимыми от рН. Таким образом, масляная кислота защищена от абсорбции в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта и нацелена на нижний отдел. При этом триглицериды масляной кислоты не требуют специальной защиты, так как сами по себе переносят условия высоких температур в течение длительного времени (14). Альфа-монобутирин известен своими антибактериальными эффектами против грамотрицательных бактерий, и показано, что эти эффекты сильнее по сравнению с самой масляной кислотой (15).
О положительном эффекте применения трибутирина свидетельствует множество публикаций и источников. Учитывая успешный опыт зарубежных коллег, в Российских условиях был проведен производственный опыт на группе поросят после отъема. Все взятые в опыт животные были разделены на группы: группа контроль и группа, которой использовали Трибутирин, произведенный компанией VTR Bio-Tech, GUANDONG.
Чтобы проверить влияние продукта по сравнению с группой отрицательного контроля испытания проводили на группе поросят-отъемышей на коммерческой ферме в России. Всего 1400 поросят-отъемышей в возрасте 20 дней были разделены на 2 группы. Поросят содержали в 30 секциях по 2 повторения по 40 поросят в каждой секции со средней начальной массой тела 6,04 кг. Все животные получали одинаковые базовые рационы (корм I и корм II). Группа контроля получала триглицериды масляной кислоты в дозе 1 кг / т. Результаты всего испытания представлены в таблице Таб. 1
Таб.1
| Сектор | возраст при постановке | поставлено голов | вес | ср. вес 1 гол. | возраст при передаче | средний вес 1 гол. |
падеж |
сохранность, % | среднесуточный привес, кг | |
| дн. | голов | кг. | кг. | дн. | кг | гол. | вес, кг | % | кг | |
| 1 (Трибутирин) | 20 | 700 | 8380 | 5,98 | 75 | 30,3 | 12 | 310 | 98,3 | 0,443 |
| 2 (контроль) | 20 | 700 | 8440 | 6,10 | 75 | 30,1 | 35 | 519 | 95,0 | 0,432 |
Сравнение между контрольной и опытной группами проводили в течение общего периода четырех недель.
Главными критериями оценки явились показатели темпов роста, расхода корма, а так же показатель смертности. Среднесуточный прирост веса у поросят, получавших продукт, увеличился на 2,4 % по сравнению с контрольной группой, что привело к более высокой конечной массе тела. При этом в контрольной группе проявилась тенденция к снижению потребления корма, что может быть результатом энергии, обеспечиваемой трибутирином, и лучшего усвоения питательных веществ из-за лучшего развития кишечника. Как в контрольной, так и в опытной группах было низкое патогенное давление, так как в первые дни после перевода в новую секцию у поросят было проявление диареи. В течение первой недели после перевода диарея была меньше в два раза и составляла не более 1,5% от общего числа животных.
Эти результаты показали, что трибутирин улучшал показатели роста и развития, помимо этого трибутирин был более эффективен для снижения случаев диареи после перевода поросят в группу доращивания без дополнительной медикаментозной поддержки. Эти наблюдения предполагают, что в качестве химического вещества для восстановления кишечной атрофии трибутирин должен использоваться в первом и втором периодах начальной фазы выращивания, соответственно.
Вывод
Преимущества бутирата в форме триглицерида в свиноводстве в настоящее время неоспоримы, с сильной научной поддержкой и практическими результатами, указывающими в том же направлении. Бутират необходим в качестве источника энергии для эпителиальных клеток и жизненно важных функций кишечника. Прямое добавление бутирата в форме триглицерида в рацион применимо для разных стадий производства, приводит к целенаправленному высвобождению SCFA в пищеварительном тракте, уменьшению типичного запаха бутирата во время производства и при кормлении, дает разнообразные полезные эффекты. В частности, улучшает суточный прирост поросят-отъемышей, тем самым увеличивая вес и устойчивость после отъема, снижая смертность поросят и, в конечном итоге, успешно увеличивая производство свиноматок до еще одного поросенка-отъемыша в год.
Список литературы:
- 1. Focusing on early life piglet performance is critical for success. Chr. Hansen. International Pig Topics 2018. Volume 33 Number 2, page 6-7.
- Absorption of short-chain fatty acids and their role in the hindgut of monogastric animals. Von Engelhardt, W., et al., et al. 1989, Animal Feed Science and Technology, 23, pp. 43-53.
- Role of short-chain fatty acids in the hind gut. Von Engelhardt, W, et al., et al. 1998, The Veterinary Quarterly, Vol. 20, Supplement 3, pp. S52-S59.
- The microbiome and butyrate regulate energy metaboism and autophagy in the mammalian colon. Donohoe, D.R., et al., et al. 2011, Cell metabolism 13, pp. 517-526.
- Effect of sodium butyrate on the small intestine developement in neonatal piglets feed by artificial sow . Kotunia, A., et al., et al. 2004, Journal of physiology and pharmacology, 55, suppl. 2, pp. 59-68.
- Tizard, I.R. Veterinary Immunology, an introduction. St. Louis, Missouri 63146 : SAUNDERS Elsevier, 2009.
- Butyrate enhances disease resistance of chickens by inducing antimicrobial host defense peptide gene expression. Sunkara LT, Achanta M, Schreiber NB, Bommineni YR, Dai G, Jiang W, Lamont S, Lillehoj HS, Beker A, Teeter RG, Zhang G PLoS One. 2011; 6(11):e27225.
- Butyrate specifically down-regulates Salmonella pathogenicity Island 1 gene expression. Gantois, I., et al., et al. 2006, Applied and Environmental Microbiology, pp. 946-949.
- Effect of butyric acid on performance, gastrointestinal tract health and carcass characteristics in broiler chickens. Panda, A.K., et al., et al. 2009, Asian-Aust. J. Animal Science Vol. 22, No7, pp. 1026-1031.
- Microencapsulated short-chain fatty acids in feed modify colonization and invasion early after infection with Salmonella enteritidis in young chickens. Van Immerseel, F., et al., et al. 2004, Poultry Science 83, pp. 69-74.
- Butyrate: implications for intestinal function. Leonel, A.J. en Alvarez-Leite, J.I. 2012, Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 15, pp. 474-479.
- Effects of dietary sodium butyrate supplementation on the intestinal morphological structure, absorptive function and gut flora in chickens. Hu, Z. en Guo, Y. 2007, Animal Feed Science and Technology 132, pp. 240-249.
- Davis, R. E. 1930. The metabolism of tributyrin. J. Biol. Chem. 88:67-75.
- Effects of Tributyrin on Intestinal Energy Status, Antioxidative Capacity and Immune Response to Lipopolysaccharide Challenge in Broilers. Jiaolong Li1, Yongqing Hou1, Dan Yi, Jun Zhang, Lei Wang, Hongyi Qiu, Binying Ding1,2,*, and Joshua Gong. Asian Australas. J. Anim. Sci. Vol. 28, No. 12 : 1784-1793 December 2015
- In Vitro Antimicrobial Activities of Organic Acids and Their Derivatives on Several Species of Gram-Negative and Gram-Positive Bacteria. Lauren Kovanda, Wen Zhang, Xiaohong Wei, Jia Luo, Xixi Wu, Edward Robert Atwill, Stefan Vaessen, Xunde Li. Department of Animal Science, University of California. MDPI. 20 September 2019