Несмотря на расширение использования пробиотиков, их применение в кормах для рыб ограничено. Процессы производства кормов губят и ингибируют рост чувствительных к теплу бактерий, что мешает внедрению пробиотиков. В последнее время предложены технологии пост-формирования гранул и другие, призванные решить эту проблему. Преимущества их использования наблюдаются во всем мире.

Пробиотики позволяют компаниям производить функциональные комбикорма с повышенной добавленной стоимостью. Во время их потребления гидробиотами, пробиотик благополучно колонизирует кишечный тракт и вызывает ряд благоприятных воздействий, к которым нередко относятся повышенный иммунитет и устойчивость к различным заболеваниям.

Кишечник является одной из основных мишеней для вторжения патогенных микроорганизмов. Успешность инфицирования обусловлена преодолением многочисленных барьеров и ответных реакций со стороны иммунитета хозяина.

Естественный ответ иммунитета = 1-я реакция

Как у млекопитающих, так и у рыб, в иммунной системе происходят естественные (неспецифические) и адаптивные (специфические) реакции. По сравнению с млекопитающими, рыбы больше зависят от естественной реакции иммунитета. Это обусловлено двумя причинами. С одной стороны, врожденная иммунная система является неспецифической, вследствие чего она вызывает реакцию иммунитета против широкого круга патогенов. С другой стороны, поскольку рыба является хладнокровным животным, формирование у нее иммунитета занимает значительное время. Например, выработка антител у лосося занимает до шести недель по сравнению с часами или днями, требующимися для этого врожденной иммунной системе.

Укрепление первой защитной реакции

Слизистый слой, образованный бокаловидными клетками, обеспечивает немедленную защиту. Поскольку слизь содержит ряд противомикробных соединений, она выполняет функции «капкана» и уничтожает патогенные микроорганизмы, тем самым создавая как физический, так и химический барьеры. Этот слизистый слой может быть изменен комменсальной микрофлорой, а также бактериями-пробиотиками. Например, после кормления тилапии коммерческим пробиотиком в течение пяти недель, в ее кишечнике обнаружено примерно на 60% больше бокаловидных клеток (рис. 1). Дополнительные бокаловидные клетки способствуют выработке слизи, тем самым создавая прочный барьер, потенциально задерживая патогены и предотвращая их прикрепление к нижнему слою эпителия.

Укрепление барьера через изменение плотности микроворсинок

Под слизистым слоем располагается эпителий, в основном состоящий из энтероцитов. Клетки эпителия покрыты микроворсинками. Электронная микроскопия показала, что пробиотики значительно увеличивают плотность микроворсинок в кишечнике. За счет большего количества микроворсинок возрастает площадь поверхности всасывания, в связи с чем хозяин получает больше питательных веществ из корма. Кроме того, между микроворсинками остается меньше пространств, где патогену легче проникнуть сквозь эпителий (рис. 2). Возрастание плотности микроворсинок обуславливает более эффективный барьер между внутренней частью кишечника и внешней средой.

Многочисленная армия лейкоцитов

Микроорганизмов, проникших во внутреннюю среду, ожидают внутриэпителиальные лейкоциты (IELs). Исследование в Плимутском университете показывает, что добавление в корм тилапии пробиотиков приводит к значительному увеличению количества внутриэпителиальных лейкоцитов (IEL). В зависимости от дозы пробиотика, а также от продолжительности кормления, рост составляет 22-38% (рис. 1).

Реактивность иммунитета

Все патогены воздействуют на патоген-ассоциированные молекулярные мишени (PAMP), находящиеся на поверхности клеток. Эти рецепторные молекулы, такие как толл-подобные рецепторы (TLR), сообщают хозяину о типе патогенных микроорганизмов, являются ли они бактериальными, вирусными, грибковыми (Рисунок 3). Анализ экспрессии генов в кишечнике тиляпии показал почти 5-кратное возрастание экспрессии толл-подобного рецептора 2 (TLR2). Толл-подобный рецептор 2 (TLR2) важен в процессе распознавания грамположительных бактерий. Это имеет особую важность, поскольку тилапия, наряду со многими другими тепловодными животными, подвержена воздействию ряда грамположительных инфекционных бактерий, особенно стрептококков.

После активации TLR рецепторы инициируют множество молекулярных цепочек и выработку провоспалительных цитокинов. Добавление пробиотиков в корм тилапии вызывает увеличение экспрессии таких прововоспалительных генов, как интерлейкин 1 бета (IL-1β) и фактор некроза опухоли-альфа (TNFα). Учитывая эти данные, можно сделать вывод, что рыба более подготовлена к борьбе с потенциальными патогенными микроорганизмами, так как хозяин гораздо быстрее распознает и устраняет угрозу. В связи с этим реактивность его иммунитета значительно выше.

Правильный баланс

Кишечник является обителью множества комменсальных микроорганизмов. Они находятся под защитой хозяина, но, сами по себе, вносят вклад в развитие кишечника, его питательные и иммунные функции. Противовоспалительные цитокины являются частью механизма толерантности, способствуя снижению чувствительности хозяина, тем самым не вызывая защитной реакции иммунитета на «хорошие» бактерии. Кроме того, они способствуют поддержанию баланса провоспалительных цитокинов, таким образом поддерживая баланс в иммунной системе слизистой оболочки.

Эксперименты с тиляпией в условиях in vivo показывают, что экспрессия двух противовоспалительных генов, интерлейкина-10 (IL-10) и трансформирующего ростового фактора бета (TGFβ), возрастает после внесения пробиотической пищевой добавки AquaStar® Growout. В результате, организм хозяина не рассматривает пробиотики как угрозу, и, одновременно, пробиотики способствуют развитию и поддержанию толерантности слизистой оболочки.

Поддержание общего иммунитета: увеличение здоровья кишечника

Успешно преодолевая локальный иммунитет кишечника, патоген оказывается во власти общей иммунной системы. У рыб этот процесс контролируется пронефросом. Поэтому, функции тканей пронефроса также проверены на предмет экспрессии генов. По аналогии с исследованием кишечника, проверка тканей пронефроса с использованием ПЦР с обратной транскрипцией (RT-PCR) показала возрастание экспрессии генов иммунитета, генов толл-подобного рецептора 2 (TLR2), про- и противовоспалительных факторов при питании рыб пробиотиками. Таким образом, иммунитет хозяина получает огромную пользу от пробиотиков не только на уровне отдельных тканей, на которые произошло первоначальное воздействие, но и на уровне всего организма в целом.

Заключение

Пробиотики не только способствовуют развитию защитной функции кишечника, но также улучшают реактивность иммунитета и механизмы толерантности в тканях кишечника и в других иммунных органах. Это открывает путь для укрепления здоровья животных, уменьшения случаев заболеваний и внедрения использования химических препаратов в аквакультуры.

——

thefishsite.com/articles/probiotics-to-boost-immune-fitness-and-gut-health-1