Польза от пробиотиков в аквакультуре

Болезни рыб и других коммерческих видов вызывают большую обеспокоенность. Каждый год болезни приводят к огромным потерям в секторах аквакультуры. Использование пробиотиков может стать хорошим подспорьем в снижении риска развития болезней и повышении продуктивности.

В настоящем обзоре собрана информация из различных значимых исследований и обзорных статей, связанных с болезнями рыб, пробиотиками и микробным сообществом кишечника. Авторы постарались сделать все возможное, чтобы представить актуальную информацию в сжатой форме.

Содержание

Введение

В обзоре продемонстрированы различные полезные аспекты пробиотиков в секторах аквакультуры. Эти вещества рассматриваются как новые функциональные агенты, которые потенциально влияют на микробиоту кишечника любого водного организма. Уже задокументировано, что они выполняют широкий спектр функций в организме хозяина (таких как снижение заболеваний и стресса, повышение иммунитета, модуляция микробиоты кишечника, а также помощь в питании, улучшение качества воды и т.д.). Кроме того, благотворное воздействие пробиотиков способствует повышению кормовой ценности и росту животного, а также улучшению скорости нереста и вылупления в системе аквакультуры. В настоящем обзоре описаны все функции этих биологически активных веществ и их связь с имеющимися сведениями.

Сообщений об эффективности пробиотиков и их подробном механизме действия мало. До настоящего времени известно несколько примеров, однако не в коммерческом секторе. Большинство исследований основано на лабораторных условиях, поэтому потенциал может измениться, когда препараты используют в естественной среде (пруды и озера).

Аквакультура является самой быстрорастущей отраслью пищевой промышленности в нескольких странах, таких как Китай, Индия, Норвегия и др. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО), в 2017 году объем производства продукции аквакультуры достиг 106 млн. тонн с оценочной стоимостью 163 доллара США при темпах роста 6,6. Самый высокий уровень добычи/вылова рыбы зафиксирован в азиатских странах, за которыми следуют страны Америки, Европы и Африки. Водные животные находятся в тесной связи с внешней средой, что повышает риск подверженности заболеваниям (Banerjee & Ray, 2017). Кроме того, высокая плотность поголовья, загрязнение воды, инсектициды, содержащиеся в сельскохозяйственных дренажных водах, и ненадлежащее кормление повышают риск бактериальных, грибковых и вирусных заболеваний у культивируемых животных. (Banerjee & Ray, 2017). В системе интенсивного культивирования вспышка болезни является серьезной проблемой, которая снижает прибыль в пищевой промышленности, а также ухудшает социально-экономическое состояние страны (Bondad-Reantaso et al., 2005).

Использование антибиотиков в аквакультуре в качестве профилактической меры обуславливает эволюцию и распространение нескольких устойчивых патогенов человека, таких как Aeromonas sp., Escherichia tarda, Escherichia coli, Vibrio vulnificus, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae и многих других (Allameh et al., 2016; Brogden et al., 2014). В обзоре Lakshmi, Viswanath, и Sai Gopal (2013) представили информацию о развитии резистентности у водных патогенов в условиях длительного воздействия антибиотиков (Lakshmi et al., 2013). Таким образом, использование определенных препаратов в аквакультуре ограничено в нескольких странах, таких как США и Канада.

Использование пробиотиков наряду с пищевыми добавками является плодотворной стратегией борьбы с патогенными агентами с помощью различных механизмов в качестве альтернативы лечению антибиотиками (Bandyopadhyay et al., 2015; Wu, Jiang, Ling, & Wang, 2015). Термин «пробиотик» произошел от греческих слов «pro» (= польза) и «bios» (= жизнь), которые представляют собой живые организмы (обычно бактерии или дрожжи или сочетание того и другого) и принимаются с пищей, чтобы различными способами оказывать благотворное воздействие на хозяина (Fuller, 1989).

Эта концепция в отношении аквакультуры принципиально отличается от тех, которые используются для наземных организмов в зависимости от определенных критических факторов влияния. В настоящее время хорошо известно, что пробиотики играют жизненно важную роль в поддержании здоровья кишечника путем модуляции структуры микробного сообщества. (Nayak, 2010). Микробы также размножаются независимо от животного-хозяина в ответ на заболевания (Bondad-Reantaso et al., 2005; Irianto & Austin, 2002). Первая экспериментальная попытка применения пробиотиков в аквакультуре предпринята Kozasa (1986), с учетом благотворного воздействия этих веществ на людей и домашнюю птицу (Kozasa, 1986). Быстрая эволюция пробиотиков в аквакультуре хорошо известна из-за неблагоприятного воздействия широко используемых антибиотиков и химикатов широкого спектра действия, которые убивают большинство полезных бактерий наряду с патогенными бактериями для водных видов. (Lakshmi et al., 2013). Их также используют в различных механизмах в системе аквакультуры для устранения органических отходов и загрязняющих веществ, в результате включения «биоремедиации» и «биоконтроля» при решении экологических проблем. В данном случае эти препараты могут играть эффективную роль в производстве продукции аквакультуры, обеспечивая защиту от неспецифических заболеваний, а также отсутствие загрязнения источников воды (Nandi, Banerjee, Dan, Ghosh, & Ray, 2018; Panigrahi, Kiron, Satoh, & Watanabe, 2010). Цель данного обзора — обобщить и оценить текущую информацию об эффективности и механизме действия пробиотиков для определения их общего количества в сложном микробном сообществе аквакультуры.

Способы применения пробиотиков

В зависимости от способа действия пробиотики можно разделить на две широкие категории: (а) кишечные пробиотики, которые вводятся перорально вместе с пищей для улучшения связанной с кишечником полезной микробной флоры (таблица 1) и (б) водные пробиотики: эти типы агентов размножаются в водной среде и исключают патогенные бактерии из конкретной среды, потребляя все доступные питательные вещества, что приводит к уничтожению патогенных бактерий путем голодания (таблица 2).

Таблица 1. Кишечные пробиотики и их благотворное воздействие на водные организмы

Название вида Позитивные эффекты Источник
Lactobacillus rhamnosus Укрепляет иммунитет и снижает заболеваемость Nikoskelainen, Ouwehand, Bylund, Salminen, and Lilius (2003)
Lactobacillus plantarum Улучшает стрессоустойчивость Taoka, Yuge, Maeda, and Koshio (2008)
Lactobacillus rhamnosus Улучшает показатели крови Panigrahi et al. (2010)
Streptococcus sp. Улучшает усвоение корма и скорость роста Lara-Flores and Olvera-Novoa (2013)
Bacillus subtilis Усиливает клеточный иммунитет Sánchez-Ortiz et al. (2015)
Bacillus subtilis + Lactococcus lactis + Saccharomyces cerevisiae Повышает выживаемость, стимулирует обмен веществ, возрастание массы тела Abareethan and Amsath (2015)
Bacillus amyloliquefaciens Повышает концентрацию антител, снижает стресс Nandi et al. (2018)
Bacillus subtilis + Lactobacillus rhamnosus Улучшает усвоение корма Munirasu, Ramasubramanian, and Arunkumar (2017)
Lactobacillus sp. Снижает нагрузку патогенами, обеспечивает защиту от Aeromonas hydrophilla He et al. (2017)
Bacillus cereu Обеспечивает защиту от Aeromonas hydrophilla Dey, Ghosh, and Hazra (2018)
Different species of Bacillus, Arthrobacter, Paracoccus, Acidovorax etc Снижает нагрузку патогенами и обеспечивает питательными веществами Nandi et al. (2018)
Alcaligenes sp. AFG22 Повышает содержание легких короткоцепочечных жирных кислот Asaduzzaman et al. (2018)

Таблица 2. Водные пробиотики и их роль в поддержании качества воды

Название вида Позитивные эффекты Источник
Bacillus spp. Снижает содержание аммиака и нитрита Porubcan (1991)
Enterococcus faecium ZJ4 Улучшает качество воды и укрепляет иммунитет Wang and Wang (2008)
Lactobacillus acidophilus Улучшает качество воды Dohail, Abdullah, Roshada, and Aliyu-Paiko (2009)
Bacillus NL110, Vibrio NE1 Снижает содержание аммиака и нитрита Mujeeb Rahiman, Yousuf, Thomas, and Hatha (2010)
Nitrosomonas sp.,Nitrobacters sp. Снижает содержание аммиака, фосфата и нитрита в воде пруда Padmavathi, Sunitha, and Veeraiah (2012)
Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Saccharomyces cerevisiae Снижает содержание нитрата, поддерживает pH и повышает содержание растворенного кислорода Melgar Valdes, Barba Macías, Alvarez-González, Tovilla Hernández, and Sánchez (2013)
Paenibacillus polymyxa Укрепляет иммунитет и снижает стресс от патогенов Giri, Sukumaran, and Oviya (2013)
Lactobacillus rhamnosus Снижает нагрузку патогенами в культуральном бассейне Talpur et al. (2013)
Pseudomonas sp. Улучшает транскрипцию анти-микробных пептидов Ruangsri, Lokesh, Fernandes, and Kiron (2014)
Bacillus spp Обеспечивает рост полезных водорослей и снижает рост вредных водорослей Lukwambe et al. (2015)
Nitrosomonas sp., Nitrobacters sp. Снижает нагрузку патогенами в культуральном пруду и повышает содержание растворенного кислорода Sunitha and Krishna (2016)

Предлагаемые потенциальные препараты

В последнее время применение пробиотиков является очень популярной практикой в секторе аквакультуры. В основном их выделяют из кишечника рыбы. Среди нескольких бактериальных потенциальных пробиотиков все большую популярность приобретают молочнокислые бактерии (LAB), Bifidobacterium и Streptococcus (Giri et al., 2013). Несмотря на то, что их применение является относительно новым подходом, он привлек внимание благодаря потенциальной активности в контроле различных физиологических процессов водных организмов. Впоследствии многие пробиотики, такие как Aeromonas media, Bacillus subtilis, Lactobacillus helveticus, Enterococcus faecium, Carnobacterium inhibens и т.д., считаются в настоящее время наиболее эффективными. Однако известно, что грамотрицательные факультативные симбиотические анаэробы, такие как Vibrio, Pseudomonas, Plesiomonas и Aeromonas, которые присутствуют в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) рыбы и моллюсков, также обладают потенциалом. (Lakshmi et al., 2013; Verschuere, Rombaut, Sorgeloos, & Verstraete, 2000). Помимо данных о лабораторных штаммах, на рынке доступны различные экспериментально одобренные коммерческие препараты, которые также эффективны в аквакультуре (таблица 3).

Таблица 3. Коммерческие пробиотики для аквакультуры, доступные на рынке

Препарат Производитель Состав
Prosol Prosol Chemicals Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum
Progut Lincoln Pharmaceuticals Клеточная стенка дрожжей, маннопротеины, бетаглюканы, нуклеотиды и пептиды
Aqualact Biostadt India неизвестно
Lact-Act Geomarine Biotechnologies Lactobacillus sporogens
Engest Microtack Bacilus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis
Grobact Tropical Biomarine System Lactobacillus rhamosus, Lactobacillus acidophillus, Saccharomyces boulardii, Bacillus coagulans, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum
Prolacto Drug International Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus bulgaricus и fructo-oligosaccharides
ProbioDiet Prowin Bio-Tech Saccharomyces sp., Lactobacillus sp. и Bacillus sp.
Hydroyeast Aquaculture Agranco Corp Streptococcus faecium, Lactobacillus acidophilus, Yeast, Bifidobacterium sp. и пробиотики
Biotix Plus Matrix Biosciences Lactobacillus sp.
AquaStar Biomin Pediococcus sp., Lactobacillus sp., Enterococcus sp., Bacillus sp.
Biocom Plus VXL Drugs and pharmaceuticals неизвестно
NatuRose Artemia International Haematococcus pluvialis
Enterotrophotic National Centre For Aquatic Animal Health, India Bacillus cereus, Arthrobacter nicotianae
Nitro-PS+ Micro-Pro Asian Bio Tech неизвестно
Pond Plus Novozymes Различные типы гетеротрофных бактерий
Eco-Pro symbiosis animal feeds Rhodopseudomonas palustris

Скрининг пробиотиков

Несмотря на то, что пробиотики используют в аквакультуре благодаря их биологической активности широкого спектра, выбор неподходящих микроорганизмов ведет к провалу многих исследований. Скрининг — это первый и наиболее важный шаг, который достигается поэтапным тщательным изучением. До настоящего времени различные исследовательские группы упоминали о нескольких потенциальных микроорганизмах, но их использовали только в лабораторных условиях. В целях коммерческой реализации на рынке важно провести полномасштабные испытания. Для выбора потенциальных пробиотиков необходимы данные о механизмах их действия (Pandiyan et al., 2013). Широко признано, что кандидат должен обладать определенными свойствами, чтобы способствовать созданию эффективных агентов (Priyodip, Prakash, & Balaji, 2017; Thakur, Rokana, & Panwar, 2016). Критерии выбора пробиотика включают следующее: (а) он должен быть безвреден для хозяина; (б) неинвазивен и неканцерогенен; (в) должен эффективно достигать целевого участка хозяина; (г) должен содержать плазмиду без генов устойчивости к антибиотикам и вирулентности; (д) должен быть колонизирован в течение стабильного периода времени и воспроизводиться в организме хозяина; и (е) должен эффективно работать в модельной системе хозяина в отличие от результатов, полученных in vitro.

Однако на сегодняшний день скрининг пробиотиков сосредоточен на поиске активных агентов против патогена, вызывающего заболевания в водной среде. При скрининге потенциальных пробиотиков in vitro большинство исследователей используют идентификацию ингибирующей или антагонистической активности (Kesarcodi-Watson, Kaspar, Lategan, & Gibson, 2008; Sahu, Swarnakumar, Sivakumar, Thangaradjou, & Kannan, 2008). Для скрининга на присутствие ингибирующих веществ in vitro обычно применяют четыре метода: метод двойного слоя, метод диффузии в чашке с агаром, метод Cross-Streak и диск-диффузионный метод. Основной принцип всех этих методов основан на том, что бактерия (продуцент) производит внеклеточное вещество, которое ингибирует ее саму или другой штамм бактерий (индикатор) (Kesarcodi-Watson et al., 2008; Priyodip et al., 2017). Методы, используемые в аквакультуре, включают несколько основных этапов: (а) общие сведения о применении пробиотиков; (б) получение заявленных пробиотиков; (в) оценка их патогенности как in vivo, так и in vitro; и (г) долгосрочная практическая оценка вводимых пробиотиков. В последнее время для отбора и оценки также используется ряд быстрых и чувствительных молекулярных инструментов, включая методы ERIC-PCR и PCR-DGGE/TGGE, FISH и секвенирование генов 16S рРНК (Qi, Zhang, Boon, & Bossier, 2009; Wu et al., 2015) (рис. 1).

Рис. 1 Демонстрация технологической схемы различных методов скрининга и критериев отбора пробиотиков в аквакультуре
Рис. 1 Демонстрация технологической схемы различных методов скрининга и критериев отбора пробиотиков в аквакультуре

Благотворное влияние и способ действия пробиотика в аквакультуре

Риск распространения заболеваний стимулирует исследования пробиотиков для устойчивого развития аквакультуры. В связи с возросшей обеспокоенностью общественности по поводу использования антибиотиков, неудивителен стремительный рост популярности пробиотиков. В настоящее время Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) рекомендует применять пробиотики для улучшения качества водной среды, снижения смертности (Subasinghe, 2005) и повышения устойчивости к предполагаемым патогенам хозяина (Irianto & Austin, 2002). Благотворное воздействие носит непостоянный характер в зависимости от времени применения (Verschuere et al., 2000). Эффективность и способ действия многих пробиотиков, используемых в последнее время в аквакультуре, обобщены в таблице 4.

Таблица 4. Последние исследования пробиотиков в аквакультуре

Вид Потенциальный пробиотик Дозировка и метод введения Наблюдения Способ действия Источник
Абалон (Haliotis discus hannai Ino) Shewanella colwelliana WA64, Shewanella olleyana WA65 10 (9) клеток/г пробиотика; в корм Усиление клеточного и гуморального иммунитета Иммуностимуляция Jiang, Liu, Chang, Liu, and Wang (2013)
Голубого рак (Cherax tenuimanus) Bacillus sp., Shewanella sp. 10 (8) КОЕ/г корма Улучшение показателей хвостовой мышцы, повышение общего числа кровяных телец Улучшение питательной ценности Ambas, Suriawan, and Fotedar (2013)
Тигровая креветка (Penaeus monodon) Bacillus cereus 0.1–0.4%/100 г корма Возрастание скорости роста и выживаемости, активизация респираторного взрыва и лизосомальной активности Улучшение питательной ценности NavinChandran et al. (2014)
Индийский карп Катля (Catla catla) Bacillus amyloliquefaciens FPTB16 1 × 107, 1 × 108, и 1 ×109 КОЕ/г корма Стимуляция клеточного иммунитета, лизосомальной активности, увеличение содержания миелопероксидазы Иммуностимуляция Das, Nakhro, Chowdhury, and Kamilya (2013)
Индийский карп Роху (Labeo rohita) Bacillus subtilis, Terribacillus saccharophillus 1 × 107 КОЕ/г корма Стимуляция гуморального иммунитета, активности фагоцитов сыворотки, активизация респираторного взрыва Иммуностимуляция Giri et al. (2013); Kalarani, Sumathi, Roshan, Sowjanya, and Reddy (2016)
Нильская тиляпия (Oreochromis niloticus) Lactobacillus plantarum AH 78 0.5, 10, или 20% ( по массе) с кормом Существенное возрастание экспрессии генов цитокинов, IL-4, IL-12 и IFN-γ Иммуностимуляция Hamdan, El-Sayed, and Mahmoud (2016)
Карп (Ctenopharyngodon idellus) Shewanella xiamenensis A-1, S. xiamenensis A-2 and Aeromonas veronii A-7 1 × 108 клеток/г с кормом Возрастание фагоцитарной и лизосомальной активности, системы комплимента C3, экспрессии генов иммунитета (IL-8, IL-1β, lysozyme-C, и TNF-α) Иммуностимуляция Wu et al. (2015)

Поддержание качества воды

Пробиотики помогают улучшить качество воды благодаря их способности участвовать в обмене органических питательных веществ в аквакультуре (Wang & Wang, 2008; Wang, Zheng, Liao, Huang, & Sun, 2007). Насыщение воды органикой и азотистыми отходами, включая аммоний и аммиак (NH3), являются серьезной проблемой, например, при выращивании сома в прудах (Sahu et al., 2008). На сегодняшний день информация о поддержании баланса NH3/NO2/NO3 в пруду потенциальными пробиотиками ограничена (Wang et al., 2007) (рис. 2). Существует стойкая тенденция объединять вместе различные фотосинтезирующие бактерии, Bacillus, нитрификаторы и денитрификаторы; поэтому пробиотики часто называют многофункциональными и их можно применять к различным видам в различных условиях культивирования (Wang & Wang, 2008). Кроме того, пробиотики более эффективны в преобразовании органического вещества в CO2 (рис. 2), поэтому рекомендуется поддерживать их высокий уровень в производственных прудах для снижения нагрузки органического углерода и улучшения качества воды и здоровья рыбы.

Диаграммное представление обобщенной информации, полученной в результате исследований различных водных организмов, для объяснения возможной роли пробиотиков в системе аквакультуры
Рисунок 2. Способы применения пробиотика: (i) добавление в искусственный рацион и воду для культивирования, и (ii) промывание и добавление с живым кормом. Диаграммное представление обобщенной информации, полученной в результате исследований различных водных организмов, для объяснения возможной роли пробиотиков в системе аквакультуры. Пробиотики улучшают (обозначено стрелкой вверх) массу тела, пищеварение, площадь поверхности микроворсинок, антиокислительные ферменты, стрессоустойчивость, иммунный ответ, плодовитость, оплодотворяемость хозяина, а также качество воды в водной среде. Они также снижают (обозначено стрелкой вниз) уровень патогенных бактерий и их энтеральную колонизацию, вирусную активность, уровень кортизола в организме хозяина. Однако влияние пробиотиков на репродуктивную составляющую водных животных до сих пор не изучено (отмечено знаком вопроса). Ag- антиген, CAT- каталаза, DC — дендритная клетка, GnIH — гонадотропин-ингибирующий гормон, GnRH — гонадотропин-рилизинг гормон, GPx — глутатион пероксидаза, GtH — гонадотропин, Ig — иммуноглобулин, IGF — инсулиноподобный фактор роста-I, IHNV инфекционный некроз гемопоэтической ткани лососёвых, MAMPs микробные молекулярные паттерны, PRR рецепторы распознавания паттернов патогенов, SOD супероксиддисмутаза

Увеличение темпов роста и выживаемости

Пробиотики также используют для стимулирования роста различных культивируемых видов в аквакультуре. У яванского карпа (Puntius gonionotus) Enterococcus faecalis вызывает увеличение массы при добавлении в рацион 10,7 и 10,9 кое г−1 по сравнению с контрольной группой карпа (Allameh et al., 2016). Микроорганизмы способны колонизировать ЖКТ в течение длительного периода времени, благодаря более высокой скорости размножения, чем скорость изгнания после приема препарата. Пробиотики постоянно используют для поддержания здоровья, вследствие усиления экспрессии нескольких иммунологических факторов, занятия физического пространства и, следовательно, снижения патогенной нагрузки на слизистый слой кишечника (Banerjee & Ray, 2017). Кроме того, предлагаемые потенциальные пробиотики также играют жизненно важную роль в усвоении питательных веществ в организме хозяина. Hamdan et al. (2016) сообщили об увеличении сырых липидов, общего белка и массы тела у нильской тиляпии (Oreochromis niloticus), получавшей пробиотический штамм Lactobacillus sp. (Hamdan et al., 2016). Это также зависит от таких факторов, как качество воды, виды гидробионтов, уровень ферментов и генетическая устойчивость. Tan, Chan, Lee, и Goh (2016) также отметили увеличение роста и выживаемости Xiphophorus helleri, Xiphophorus maculates и Poecilia reticulate после приема корма с пробиотиками, содержащими Bacillus subtilis и Streptomyces sp. (Tan et al., 2016).

Улучшение усвояемости питательных веществ

Пробиотические микроорганизмы оказывают благотворное воздействие на ЖКТ водных животных при переваривании пищевых питательных веществ, а также при производстве энергии. Наиболее распространены для этих целей молочнокислые бактерии (Ringø et al., 2018). Они содержатся в большом количестве в кишечнике здоровых животных и, по словам Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), в целом считаются безопасными (статус GRAS) (Giri et al., 2013). Однако такое повышение усвояемости питательных веществ обусловлено повышенным уровнем пищеварительных ферментов (протеазы, амилазы, целлюлозы, фитазы и т.д.), вырабатываемых пробиотиком, и изменением микробного сообщества в кишечнике хозяина (Banerjee, Nandi, & Ray, 2017; Burr & Gatlin, 2005; Ghosh, Banerjee, Moon, Khan, & Dutta, 2017). Например, несколько бактерий (Rhodobacter sphaeroides и Bacillus sp.) эффективно участвуют в процессах пищеварения, активируя ферменты протеазы, липазы, амилазы и целлюлазы у белых креветок (Litopenaeus vannamei) (Wang & Wang, 2008) и двустворчатых моллюсков (Sahu et al., 2008). Кроме того, несколько недавних исследований показали, что пробиотики также стимулируют усвоение питательных веществ за счет увеличения площади поверхности желудочно-кишечного тракта хозяина, основываясь на количественных изменениях в гистологических измерениях площади кишечной складки, энтерохромаффинных клеток и микроворсинок (Zhou, Buentello, & Gatlin, 2010) (рис. 2). Также предполагается, что Lactobacillus brevis и Bacillus subtilis способны продуцировать большее количество фермента фитазы (до 1 354 906,6 Ед/мл), что помогает усваивать фитат растительного продукта, химически известный как мио-инозитол гексафосфат (Priyodip et al., 2017). До настоящего времени сообщалось, что несколько бактерий (Pseudomonas sp., Brevibacterium sp., Microbacterium sp., Agrobacterium sp. и Staphylococcus sp.) вносят вклад в физиологию питания и метаболизма арктического гольца (Salvelinus alpines) (Ringø, Dimitroglou, Hoseinifar, & Davies, 2014). Различные штаммы бактерий в форме пробиотиков также вносят значительный вклад, модулируя микробную популяцию кишечника организма хозяина, особенно путем синтеза жирных кислот, минералов, витаминов и незаменимых аминокислот (Nayak, 2010; Newaj-Fyzul, Al-Harbi, & Austin, 2014).

Воздействие на фитопланктон

Пробиотические бактерии играют жизненно важную роль в контроле роста водорослей, особенно планктона красного прилива (Qi et al., 2009). Бактерии, антагонистичные по отношению к водорослям, нежелательны при выращивании личинок в зеленой воде в инкубаторе, где культивируются одноклеточные водоросли, но полезны, когда в культурном пруду развиваются нежелательные виды водорослей.

Бактериостатические эффекты пробиотиков

Пробиотические бактериальные популяции могут выделять различные химические вещества, которые оказывают бактерицидное или бактериостатическое действие как на грамотрицательные, так и на грамположительные бактерии. Эти ингибирующие вещества имеют различное происхождение: белковое (лизоцим и различные протеазы), химическое (перекись водорода) и железохелатирующее соединение, например, сидерофор (Giri et al., 2013). LAB производит бактериоцины, которые могут изменять межпопуляционные отношения, влияя на результат конкуренции за химические вещества или энергию (Kesarcodi-Watson et al., 2008; Ringø et al., 2018). Данные ингибирующие вещества играют важную роль в ингибировании и размножении патогенов и тем самым снижают патогенную нагрузку. Информация об ингибирующих веществах, вырабатываемых пробиотическими бактериями, приведена в таблице 5.

Таблица 5. Производство ингибирующих веществ предлагаемыми потенциальными пробиотиками

Кандидат Ингибирующее вещество Ингибируемый патоген Источник
Vibrio anguillarumVL4335 Сидерофор Vibrio ordalii Pybus, Loutit, Lamont, and Tagg (1994)
Vibrio sp. Сидерофор Vibrio splendidus Gatesoupe, (1997)
Pseudomonas fluorescence AH2 Сидерофор Vibrio anguillarum Gram, Melchiorsen, Spanggaard, Huber, and Nielsen (1999)
Photobacterium leiognathi, Vibrio scophthalmi and Enterovibri norvegicus Сидерофор не обнаружен Sugita, Mizuki, and Itoi (2012)
Lactobacillus murinus AU06 Бактериоцин Vibrio sp., Micrococcus Elayaraja, Annamalai, Mayavu, and Balasubramanian (2014)
Pediococcus acidilactici L-14 Педиоцин PA-1 не обнаружен Araújo et al. (2016)
Bacillus subtilis LR1 Бактериоцин Aeromonas hydrophila, Aeromonas salmonicida, Bacillus mycoides and Pseudomonas fluorescens Banerjee et al. (2017)
Strains H4 (not identified) Бактериоцин Pseudomonas stutzeri Feliatra et al. (2018)

Стимуляция деколонизации патогенных бактерий

Одним из возможных механизмов предотвращения колонизации патогенами является физическая конкуренция за места прикрепления на слизистом слое кишечника хозяина. Известно, что способность прикрепляться к слизи и поверхности стенок необходима бактериям для закрепления в кишечнике рыб (Cruz, Ibáñez, Hermosillo, & Saad, 2012; Roeselers et al., 2011). Поскольку адгезия бактерий к поверхности тканей важна на начальных стадиях заражения, конкуренция за адгезивные рецепторы с патогенами станут приоритетным эффектом пробиотиков (Chabrillón, Arijo, Díaz-Rosales, Balebonz, & Moriñigo, 2006). Как правило, эти микроорганизмы имеют белки связывания со слизистой оболочкой (mucus binding protein), которые способствуют ускорению процесса колонизации. В исследовании Mackenzie et al. (2010) сообщили о различном характере экспрессии ключевого рецептора mub в различных штаммах Lactobacillus и сравнили их эффективность связывания в слизистой оболочке кишечника (Mackenzie et al., 2010).

Укрепление иммунной системы

Пробиотики играют полезную иммуностимулирующую роль, помогая в защите водных культивируемых видов за счет уменьшения воздействия болезней и проникновения патогенов (Dawood & Koshio, 2016; Hai, 2015). Таким образом, использование пробиотиков в качестве иммуностимуляторов является очень практичным подходом для повышения производства. Многие авторы подтвердили использование пробиотиков для повышения иммунного ответа, устойчивости к болезням и уменьшения пороков развития у карповых видов (Wu et al., 2015). Возможным механизмом их действия являются клеточные и гуморальные иммунные реакции. Так, экспрессия IL-1b, TNFα и лизоцима-C увеличивается при кормлении рыбы рационом, обогащенным Aeromonas veronii, Vibrio lentus и Flavobacterium sasangense (Dawood & Koshio, 2016). Уровень миелопероксидазы, лизоцима, компонента комплемента С3, альбумина и иммуноглобулинов, респираторный взрыв (respiratory burst) и фагоцитарная активность лейкоцитов крови улучшились у нескольких видов рыб (Chi et al., 2014; Giri et al., 2013). Экспериментальные данные подтверждают, что пробиотики, добавленные в рацион в количестве 10 КОЕ/г в течение 2 недель, действуют как иммуномодулятор, связывая MAMPs (микробные молекулярные паттерны) с PRRs (рецепторами распознавания паттернов патогенов) на иммуногенных клетках, таких как дендритные клетки, макрофаги, которые запускают внутриклеточный сигнальный каскад, приводящий к высвобождению специфических цитокинов и интерлейкинов активированными Т-клетками для оказания антивирусного, провоцирующего или противовоспалительного действия (Akhter, Wu, Memon, & Mohsin, 2015; Balcázar et al. , 2006) (рис. 2). К сожалению, конкретная роль пробиотических добавок на выражение иммунологических параметров до сих пор полностью не изучена.

Воздействие на вирусные патогены

Несмотря на то, что данные указывают на инактивацию вирусов некоторыми экстрактами из различных пробиотических штаммов бактерий в аквакультуре, точный механизм их действия неизвестен. Однако хорошо известно, что предлагаемые потенциальные пробиотики, такие как Pseudomonas sp. и Vibrios sp. очень эффективны против ‘вируса инфекционного некроза гемопоэтической ткани лососёвых’ (IHNV) (Sahu et al., 2008). Кроме того, у Paralychthys olivaceus, которых кормили Sporolac (Lactobacillus sp.), вырабатывается устойчивость к вирусу лимфоцистной болезни (LCDV) (Harikrishnan, Balasundaram, & Heo, 2010). Аналогичные эксперименты также доказали повышенную устойчивость к вирусу у морских окуней, которых кормили пробиотическим штаммом Bacillus subtilis E20 (Liu, Chiu, Wang, & Cheng, 2012).

Влияние на воспроизводство

Применение пробиотиков для повышения способности сопротивляемости болезням подтверждено документально, но исследований о влиянии и механизме действия пробиотиков на репродуктивные показатели водных животных не хватает (рис. 2). Очень немногие исследования были направлены на демонстрацию роли пробиотических добавок на репродуктивные показатели в аквакультуре (Abasali & Mohammad, 2011; Ghosh, Sinha, & Sahu, 2007), с использованием различных штаммов, таких как BsubtilisLactobacillus acidophilusLactobacillus casei. Документально подтверждено, что пробиотики влияют на воспроизводство в различных факторах, таких как оплодотворение, гонадосоматический индекс, плодовитость и получение мальков от самок (Abasali & Mohammad, 2011). В одном из недавних исследовании получены данные о том, что пробиотики увеличивают ежедневное количество овулировавших яиц по сравнению с контрольным уровнем, повышают скорость вылупления и ускоряют эмбриональное развитие у рыбок Данио (Gioacchini et al., 2013). Однако еще предстоит провести более точные эксперименты по использованию пробиотиков для повышения продуктивности водных животных.

Другие функции

Очень малое количество из последних исследований посвящено влиянию пробиотиков на некоторые основные физиологические процессы в водных организмах. У европейского морского окуня пробиотик помогает увеличить массу тела, стимулируя транскрипцию мРНК инсулиноподобного фактора роста (IGF)-I (Carnevali, Sun, Merrifield, Zhou, & Picchietti, 2014). Кроме того, в настоящее время общепризнано, что пробиотики снижают концентрацию гормона стресса кортизола и активируют экспрессию антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы) для повышения стрессоустойчивости (Zolotukhin, Prazdnova, & Chistyakov, 2018) (рис. 2), которые необходимы для улучшения репродуктивных показателей у водных организмов (Hasan, Moniruzzaman, & Maitra, 2014; Hasan, Pal, & Maitra, 2020).

Понимание механизма действия наряду с надлежащими методами применения может быть ключом к использованию пробиотиков в аквакультуре. Однако точный способ действия еще предстоит выяснить, так как пробиотик часто проявляет специфические для хозяина и штамма различия в их активности. Использование пробиотиков приобретает потенциальный научный и коммерческий интерес в аквакультуре на глобальном уровне (Banerjee & Ray, 2017; Carnevali et al., 2014; Hoseinifar, Ringø, Masouleh, & Esteban, 2016).

Пробиотики и различные виды кормов в аквакультуре

Использование сбалансированных кормов с добавлением пробиотиков является распространенной практикой в секторе коммерческой аквакультуры. Она помогает фермерам и потребителям получать рыбу с улучшенными показателями роста, качества мяса, производительности, иммунитета, количества белка, качества туши, здоровья кишечника и сниженными пороками развития (Hai, 2015; Ige, 2013). Однако огромное число фермеров из развивающихся стран и стран с низким уровнем дохода по-прежнему полагаются на натуральные корма (обычно фитопланктон и зоопланктон) для выращивания рыбы. Это снижает себестоимость продукции, но также производительность, качество мяса рыбы и повышает смертность, что в конечном итоге сказывается на доходах. Несколькими исследователями доказано, что кормление пробиотиками рыб с первой стадии их жизни (личинки) выгодно, так как заболеваемость на поздних стадиях становится ниже (табл. 6), но введение пробиотиков на ранних стадиях довольно затруднительно. Защита вылупившихся мальков или личинок является наиболее сложным вопросом в аквакультуре. Таким образом, модуляция микробиоты путем инокуляции пробиотических штаммов и их использование являются перспективной альтернативой. На более позднем этапе, искусственно сбалансированный рацион, обогащенный пробиотиками, полезен для здоровья рыб, и применять его очень просто. Однако, фермеры должны должны внимательно отнестись к трем основным ограничивающим факторам (Vadstein et al., 2018; Vine, Leukes, & Kaiser, 2006), а именно: (a) вымывание корма, которое снижает доступность пробиотика для хозяина. Таким образом, необходимо нормирование дозы и регулярный мониторинг; (b) предлагаемый потенциальный пробиотик оказывает благоприятное воздействие на хозяина только тогда, когда он активен или живет в различных соответствующих условиях окружающей среды, поэтому фермеры должны быть обеспокоены этими факторами; (в) природа различных прудов отличается в зависимости от физико-химических параметров и естественных кормов (зоопланктон и фитопланктон). Таким образом, применение, типы и дозы пробиотиков будут варьироваться соответствующим образом.

Таблица 6. Взаимодействие между пробиотиками и различными видами корма в рыбоводстве

Вид личинки рыб Пробиотик в корме Позитивные эффекты Источник
Scophthalmus maximus Brachionus plicatilis, обогащенные молочнокислыми бактериями Сопротивляемость против широкого спектра Vibrio sp. Gatesoupe (1994)
Scophthalmus maximus Brachionus plicatilis, обогащенные пробиотическими бактериями Облегчают колонизацию кишечника и повышает выживаемость Makridis, Fjellheim, Skjermo, and Vadstein (2000)
Sparus aurota Сухой или живой корм (Brachionus plicatilis и Artemia salina), обогащенные Lactobacillus fructivorans и Lactobacillus plantarum Колонизируют эпителий кишечника и существенно снижают смертность в культуре личинок и мальков Carnevali et al. (2004)
Gadus morhua Живой корм, обогащенный пробиотическими бактериями Phaeobacter gallaeciensis Снижение нагрузки патогенами в культуре личинок ходе D’Alvise et al. (2012)
Seriola lalandi Живой корм (B. rotundiformis и B. plicatilis) и Artemia sp.), обогащенные Pseudoalteromonas sp. Повышает выживаемость личинок Sayes, Leyton, and Riquelme (2018)
Scophthalmus maximus Branchionus plicatils и Artemia sinica, обогащенные Bacillus amyloliquefaciens Улучшает состав микробного сообщества в живом корме и благотворно влияет на здоровье личинок Jiang et al. (2018)
Centropomus undecimalis Корм, обогащенный Bacillus licheniformis и Bacillus amyloliquefaciens Улучшает качество воды, здоровье рыб и среду бассейна Tarnecki, Wafapoor, Phillips, and Rhody (2019)

Пробиотики и микробное сообщество кишечника рыбы

Среда кишечника обеспечивает благоприятную нишу для врожденной микрофлоры, предоставляя им пространство, места прикрепления и питание. Сбалансированные микробные сообщества очень важны для поддержания здоровья кишечника (Banerjee & Ray, 2017; Giatsis et al., 2016). Во время болезни нарушается состав естественной микрофлоры в кишечнике, что создает ряд проблем, связанных со здоровьем. Рыба живет в таких условиях, которые окружены огромной популяцией патогенных бактерий, грибков и смертельно опасных вирусов (Egerton, Culloty, Whooley, Stanton, & Ross, 2018).

Восстановление микробных сообществ кишечника с помощью пищевых добавок с пробиотиками является эффективным методом улучшения здоровья рыбы (Han et al., 2015). Однако выбор пробиотиков сильно варьируется от одного вида рыбы к другому в целях правильного поддержания соотношения благоприятных и неблагоприятных бактерий в слизистой оболочке кишечника.

На сегодняшний день протестировано несколько предагаемых бактерий на пробиотический потенциал; однако лишь некоторые из бактерий, такие как Bacillus sp., Micrococcus sp., Enterococcus sp., Phaeobacter sp., Shewanella sp., молочнокислых бактерий и Pseudomonas sp. оказались более успешными в вопросе изменения микрофлоры кишечника у рыб (Lobo et al., 2014; Меррифилд и др., 2010a, b). В ходе исследования Asaduzzaman и его коллеги сообщили о благотворном воздействии трех пробиотиков (Shewanella sp. AFG21, Bacillus sp. AHG22 и Alcaligenes sp. AFG22) у Tor tambroides, которые способны изменять микробный состав в сторону благотворных популяций бактерий (Asaduzzaman et al., 2018). Несколько исследователей сообщили, что пробиотики значительно индуцировали многие складки кишечной микробиоты для производства нескольких метаболитов, включая летучие короткоцепочечные жирные кислоты (ЛКЖК), которые играют жизненно важную роль в поддержании здоровья кишечника рыбы (рис. 3) (Allameh, Ringø, Yusoff, Daud, & Ideris, 2017; Asaduzzaman et al., 2018; Burr & Gatlin, 2005). Отмечалось, что пробиотическая модуляция микробиоты кишечника не ограничивается возрастом и зрелостью рыбы, поскольку пробиотики оказывают благоприятное воздействие на все возрастные группы, начиная от личинок и заканчивая взрослыми особями (Merrifield & Carnevali, 2014). В предыдущем исследовании сообщалось, что рацион радужной форели с добавлением пробиотиков был очень эффективным для увеличения популяции полезных бактерий Bacillus subtilis (Newaj-Fyzul et al., 2007). Также сообщили, что колонизация B. subtilis на поверхности эпителия кишечника обеспечивает защиту (повышает иммунитет, снижает окислительный стресс, увеличивает концентрацию лизоцима в сыворотке крови и усиливает фагоцитарную активность специализированных клеток) от патогенного штамма Aeromonas sp.

Вывод Newaj-Fyzul и его коллег (Newaj-Fyzul et al., 2007) дополнительно подтвержден исследованием, проведенным Bagheri, Hedayati, Yavari, Alizade и Farzanfar (2008), которые использовали коммерческий пробиотический продукт (Bioplus), содержащий смесь B. subtilis и Bacillus licheniformis. В том же направлении исследование, проведенное на четырех видах рыб (Poecilia sphenops, Xiphophorus maculates, Poecilia reticulate и Xiphophorus helleri), которых кормили рационом, содержащим B. subtilis, показало увеличение популяции B. subtilis на поверхности слизистой оболочки кишечника (Ghosh, Sinha, & Sahu, 2008). Также провели оценку влияния двух пробиотических штаммов Bacillus subtilis и Rhodococcus sp. на микробиоту кишечника Oreochromis niloticus (Martínez Kathia et al., 2018). Результаты исследования ясно показали значительное изменение микробного сообщества кишечника (увеличение процента протеобактерий и бактероидет) у рыб, которых кормили пробиотиками, по сравнению с контрольной группой. В исследовании также сообщалось, что бактерии, принадлежащие к типу proteobacteria, играют важную роль, поскольку они участвуют в минерализации органических соединений и процессе рециркуляции питательных веществ в рыбе (Cardona et al., 2016). Однако способность двух пробиотиков к восстановлению микробиоты кишечника также протестирована на больной малоплавниковой моллинезии (Poecilia sphenops), получавшей антибиотики (Schmidt, Gomez-Chiarri, Roy, Smith, & Amaral-Zettler, 2017). Результаты исследования показали, что оба предлагаемых варианта пробиотиков (Phaeobacter inhibens S4Sm и Bacillus pumilus RI06-95Sm) смогли восстановить микробное сообщество до нормального уровня. Среди нескольких пробиотических штаммов широко изучались группы лактобацилл в качестве пробиотиков в аквакультуре. Широко известно, что лактобациллы обладают высокой способностью к колонизации и, таким образом, дольше сохраняются на поверхности эпителия кишечника и оказывают большее благотворное воздействие на хозяина и кишечную микробиоту (Merrifield & Carnevali, 2014). Исследования на модели безмикробной рыбы показали, что пробиотик наряду с факторами окружающей среды оказывает большое влияние на модуляцию микробиоты кишечника в плане выработки антител, снятия стресса и колонизации резистентности (Kelly & Salinas, 2017). Способность пробиотика воздействовать на микроорганизмы на поверхности слизистой оболочки кишечника зависит от нескольких внешних/экологических (качество воды, температура и рН) и внутренних факторов (возраст рыбы, сила связывания пробиотика, продолжительность рациона с пробиотическими добавками, система введения и т.д.). Изменение любого из этих факторов может снизить эффективность пробиотика. Перекрестный контакт между хозяином и микробом на поверхности эпителия кишечника — сложное явление, которое отвечает за поддержание здоровой среды. Восстановление микробиоты кишечника у пациента с помощью фекальной микробной терапии (микробиота, собранная у здорового человека) для решения ряда заболеваний является обычной процедурой в человеческой практике (Aas, Gessert, & Bakken, 2003). Исследования пробиотиков у млекопитающих, включая человека, находятся на пиковом уровне, однако в случае с аквакультурой такой глубины исследований все еще не хватает.

Рис. 3. Влияние пробиотиков на выработку метаболитов микробной флорой кишечника
Рис. 3. Влияние пробиотиков на выработку метаболитов микробной флорой кишечника

Пробиотики и иммунитет слизистых оболочек

Помимо системного иммунитета, рыбы обладают хорошо выраженным иммунитетом слизистой оболочки, который очень важен для защиты и выживания. До настоящего времени иммунитет слизистой оболочки у рыб изучали в основном у костных рыб (Lazado & Caipang, 2014). Лимфоидные ткани, ассоциированные со слизистой оболочкой (MALT) костных рыб, можно разделить на три широкие категории: лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей (SALT), лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником (GALT), и лимфоидная ткань, ассоциированная с жабрами (GIALT). Однако недавно Salinas (2015) обнаружена лимфоидная ткань, ассоциированная с носоглоткой (NALT) . Иммуномодуляция пробиотическими бактериями — это жизненно важный процесс, который даёт рыбе энергию для борьбы с окружающими патогенами как в воде, так и внутри организма. Слизистый секрет рыб содержит широкий спектр антимикробных пептидов (AMPs), таких как AJN-10 (Liang, Guan, Huang, & Xu, 2011), гадусцидин-1 и -2 (Browne, Feng, Booth, & Rise, 2011), писцидин-3 (Dezfuli, Giari, Lui, Lorenzoni, & Noga, 2011) и YFGAP (Seo, Lee, Go, Park, & Park, 2012), которые играют непосредственную роль в ингибировании патогенов (Fuochi et al. , 2017; Gallo & Nakatsuji, 2011; Gomez, Sunyer, & Salinas, 2013). Кожный слизистый слой выступает в качестве первого защитного барьера у рыб, поскольку он находится в непосредственном контакте с водой. Среди лимфоидных тканей GALT является самой важной, и примечательно, что у рыб она не имеет Пейеровых бляшек, как у млекопитающих. Однако GALT содержит другие важные компоненты (плазматические клетки, макрофаги, лимфоциты и т.д.), которые необходимы для защиты (Lazado & Caipang, 2014).

Сообщалось, что пробиотики модулируют мукозальный иммунитет у рыб путем увеличения популяции (10-30%) гранулоцитов и лимфоцитов, что связано с клеточной опосредованной защитой слизистой оболочки (Lazado & Caipang, 2014). Кроме того, в исследовании GALT морской креветки (Sparus aurata) также сообщалось, что пероральное введение смеси пробиотических штаммов (Lactobacillus plantarum и Lactobaccillus fructivorans) усиливало выработку антител и клеток гранулоцитов G7+ (Picchietti et al., 2007). В целом, плазматические клетки рыб вырабатывают три типа антител: IgM, IgD и IgZ. Считается, что действие IgT/IgZ связано с иммунитетом слизистой оболочки кишечника у рыб (Salinas, Zhang, & Oriol Sunyer, 2011). В то время как IgM является общим иммуноглобулином, ответственным за борьбу с вторгшимся патогеном, и уровень этого антитела повышен в слизи кишечника у рыб, которых кормили рационом с добавлением пробиотиков (Salinas et al., 2008). Введение пробиотиков также увеличивало популяцию продуцирующих IgM В-клеток в собственной пластинке кишечника у молоди рыб (Abelli, Randelli, Carnevali, & Picchietti, 2009). Аналогичным образом, также протестировано влияние пробиотика на целостность кишечника и иммунитет слизистой оболочки кишечника у мальков радужной форели (Oncorhynchus mykiss) (Gisbert, Castillo, Skalli, Andree, & Badiola, 2013). Результаты различных исследований также подтвердили, что Bacillus cereus оказывает значительное благотворное воздействие на кишечник за счет увеличения высоты ворсинок (в среднем на 14,5%), площади ворсинок (в среднем на 28,6%), массы ворсинок, а также за счет усиления инфильтрации лейкоцитов и количества бокаловидных клеток (1,63 ± 0,03 по отношению к контрольным 1,22 ± 0,05 на 100 мкм кишечного эпителия) (Asaduzzaman et al., 2018; Gisbert et al., 2013). В настоящее время исследования иммунитета слизистой оболочки рыб приобретают огромную популярность, и в этой области задействовано несколько исследователей (таблица 7). Иммунизация/вакцинация — эффективный метод повышения устойчивости к болезням, но его применение все еще ограничено в секторах аквакультуры (Liu et al., 2019). Считается, что вакцинация рыбы для повышения иммунитета слизистой оболочки кишечника более эффективна, чем системный иммунитет. Несмотря на то, что пробиотики очень эффективны в защите от широкого спектра патогенов, использование мукозальных вакцин наиболее предпочтительно, так как оно продлевает период защиты (Munang’and, Mutoloki, & Evensen, 2015).

Таблица 7. Влияние пробиотиков на иммунитет слизистой оболочки рыб

Кандидат пробиотик/Продукт Вид рыб Влияние на иммунитет и морфологию кишечника Источник
Lactococcus lactis, Lactobacillus sakei, и Leuconostocmesenteroides Oncorhynchus mykiss Усиление фагоцитарной активности лейкоцитов кишечника Balcázar et al. (2006)
Pediococcusacidilactici Oncorhynchus mykiss Увеличение длины ворсинок и площади поверхности, абсорбции Merrifield et al. (2010a, b)
GP21 и GP12 Gadus morhua Снижает активность каспазы-3 и лактатдегидрогеназы с эпителиальных клетках кишечника, инфицированных патогеном Lazado, Caipang, Brinchmann, and Kiron (2011)
Bacillus subtilis FPTB13 и хитин Catla catla Усиливает продукцию мукоидных лизосом кожи, щелочной фосфатазы, миелопероксидазы и общего белка Sangma & Kamilya, (2015)
Shewanellaputrefaciens Sparus aurata Усиливает активность мукоидных лизосом кожи и системы комплимента C3.  Усиливает  экспрессию белка 1 неспецифического цитотоксического клеточного рецептора и фактора усиления естественных клеток-киллеров Cordero, Morcillo, Cuesta, Brinchmann, and Esteban (2016)
Bacillus coagulans и Lactobacillusplantarum Danio rerio Увеличение популяции интраэпителиальных лимфоцитов. Повышенная регуляция TNF-α и IL-10 Wang, Ren, Fu, and Su (2016)
Галактоолигосахариды (пребиотик) и Pediococcusacidilactici Cyprinus carpio Увеличение концентрации иммуноглобулинов в кожной слизи Modanloo, Soltanian, Akhlaghi, and Hoseinifar (2017)
Vitacel® и PrimaLac®

Lactobacillus plantarum и Cordyceps militaris гриб

Rutiluskutum

Oreochromis niloticus

Модуляция иммунитета слизистой оболочки и усиление активности пищеварительных ферментов. Усиливает активности мукоидных лизосом кожи и пероксидаз Mirghaed et al. (2018)

Van Doan, Hoseinifar, Dawood, Chitmanat, and Tayyamath (2017)

Bacillus amyloliquefaciens (GB-9) и Yarrowialipolytica lipase2 (YLL2) Hybrid sturgeon (Acipenserschrenkii × Acipenser baerii) Усиливает активности мукоидных лизосом кожи и фагоцитарной активности лейкоцитов Fei et al. (2018)
Lactobacillus casei и Agaricus bisporus Danio rerio Повышенная регуляция экспрессии генов иммунитета слизистой оболочки (TNF-α, LYZ, и IL1B) и генов антиоксидантов SOD, CAT Safari, Hoseinifar, Dadar, and Khalili (2018)

Заключение и перспективы

Текущие исследования совершенствуют и оптимизируют использование пробиотиков в аквакультурной промышленности. Примечательно, что будущее применение также перспективно в связи с постоянно растущим спросом на пробиотики для аквакультурных животных. Дальнейшие исследования продемонстрируют методы скрининга пробиотических штаммов, специфичных для хозяина, из системы выращивания аквакультуры, для значительного управления их качеством и функциональными свойствами. Кроме того, исследования должны быть направлены на изучение влияния и механизм действия пробиотиков на репродуктивные показатели и развитие гонад водных организмов в системе инкубации промышленного масштаба. Пробиотические бактерии оказывают широкий спектр полезных эффектов на организм хозяина, но все же существуют определенные ограничения. Например, антимикробные соединения или бактериоцины, продуцируемые предлагаемыми потенциальными пробиотиками против патогенных бактерий, не являются видоспецифичными. Таким образом, для повышения эффективности пробиотических бактерий необходимо улучшение штамма. Существует несколько методов молекулярной биологии, таких как рекомбинантная технология, мутагенез и т.д., которые доступны для улучшения генетического состава пробиотического штамма. Однако применение этих методов ограничено предлагаемыми потенциальными пробиотиками, используемыми в аквакультуре. Необходимо провести дальнейшие исследования для решения этих серьезных проблем и подготовки эффективных пробиотиков.

——

Kazi Nurul Hasan, Goutam Banerjee. Recent studies on probiotics as beneficial mediator in aquaculture: a review. The Journal of Basic and Applied Zoology 81(1). December 2020

Похожие статьи:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

÷ пять = два