Повечето зърнени храни, използвани като фуражни суровини, са податливи на замърсяване с микотоксини. Тези токсични вторични метаболити се произвеждат от гъби преди или след прибиране на реколтата и причиняват тежки икономически загуби по цялата верига на селскостопанската стойност. За добитъка отрицателните последици включват остри ефекти като нарушена чернодробна и бъбречна функция, повръщане или анорексия, както и хронични ефекти като имуносупресия, забавяне на растежа и репродуктивни проблеми. Следователно управлението на микотоксините е от най-голям приоритет за производителите на животни по целия свят.

Но как изобщо микотоксините причиняват такива увреждания? Тази статия се задълбочава в сложните процеси, които протичат при контакт на микотоксини със стомашно-чревния тракт (GIT). Чревният епител е първата тъкан, която е изложена на микотоксини и често при по-високи концентрации от другите тъкани. По-задълбоченото разбиране на това как микотоксините влияят на GIT ни позволява да оценим каскадните ефекти върху здравето и производителността на животните, защо такива щети вече се появяват при нива на замърсяване доста под официалните прагове за безопасност - и какво можем да направим за това.

Чревният епител: оживеното място за сортиране на хранителни вещества и вредни вещества

Когато се погълнат микотоксини, те срещат чревния епител на GIT (Фигура 1). Този единствен слой клетки, покриващи чревния лумен, изпълнява две противоречиви функции: първо, той трябва да бъде достатъчно пропусклив, за да позволи усвояването на хранителните вещества. От друга страна, той представлява основната физиологична бариера срещу вредни агенти като вируси, микроорганизми и токсини.

В рамките на чревния епител няколко вида високоспециализирани клетки участват в епителната регенерация, абсорбцията на хранителни вещества, вродената защита, транспорта на имуноглобулини и имунното наблюдение. Селективната бариерна функция се поддържа поради образуването на сложни мрежи от протеини, които свързват съседни клетки и запечатват междуклетъчното пространство. Освен това чревният епител е покрит със слуз, произведена от бокалови клетки, която изолира повърхността му, предотвратявайки адхезията на патогени към ентероцитите (чревни абсорбиращи клетки).

Поради двойното си участие в храносмилателните и имунните процеси, чревният епител играе ключова роля в цялостното здраве на животното. Важното е, че епителът е директно изложен на целия товар от погълнати микотоксини. Следователно техните ефекти могат да бъдат проблематични дори при ниски концентрации.

Фигура 1: Чревен епител

бойното

Проблемни ефекти на микотоксините върху чревния епител

Повечето микотоксини се абсорбират в проксималната част на стомашно-чревния тракт (Таблица 1). Тази абсорбция може да бъде висока, както в случая на афлатоксини (

90%), но също така и много ограничено, както в случая с фумонизините ( Таблица 1: Места на скорост и абсорбция на различни микотоксини

Вредното въздействие на микотоксините върху чревния епител първоначално се проявява чрез:

  • Намаляване на протеиновия синтез, което намалява бариерата и имунната функция (Van de Walle et al., 2010)
  • Повишен оксидативен стрес на клетъчно ниво, което води до липидна пероксидация, засягаща клетъчните мембрани (Da Silva et al., 2018)
  • Промени в генната експресия и производството на химически пратеници (цитокини), с ефекти върху имунната система и клетъчния растеж и диференциация (Ghareeb et al., 2015)
  • Индукцията на програмирана клетъчна смърт (апоптоза), засягаща репозицията на имунните и абсорбиращите клетки (Obremski & Poniatowska-Broniek, 2015)

Важно е, че проучванията, базирани на реалистични предизвикателства с микотоксините (напр. Burel et al., 2013), показват, че нивата на микотоксин, необходими за задействане на тези процеси, са по-ниски от нивата, докладвани като безопасни от EFSA, Агенцията за безопасност на храните на Европейския съюз. Крайните последици варират от намалена абсорбция на хранителни вещества до възпалителни реакции и патогенни нарушения при животното (Фигура 2).

Фигура 2: Въздействие на микотоксините върху стомашно-чревния тракт и последици за моногастралните животни

1. Промяна на морфологията и функционалността на чревната бариера

Микотоксините DON, фумонизин и Т2 предизвикват намаляване на скоростта на пролиферация и диференциация на епителните клетки. Това причинява намаляване на височината и повърхността на чревните власинки, което от своя страна води до намаляване на абсорбцията на хранителни вещества. Освен това някои хранителни транспортери се инхибират от действието на микотоксини като DON и T2, например, като влияят отрицателно върху транспорта на глюкоза.

Няколко проучвания показват, че микотоксините като афлатоксин В1, ДОН, фумонизин В1, охратоксин А и Т2 могат да увеличат пропускливостта на чревния епител на домашни птици и свине (напр. Pinton & Oswald, 2014). Това е най-вече следствие от инхибирането на протеиновия синтез. В резултат на това се увеличава преминаването на антигени в кръвния поток (напр. Бактерии, вируси и токсини). Това увеличава податливостта на животното към инфекциозни чревни заболявания. Освен това увреждането, което микотоксините причиняват на чревната бариера, води до това, че те също се абсорбират с по-висока скорост.

2. Нарушена имунна функция в червата

Червата е много активен имунен сайт, където няколко имунорегулаторни механизма едновременно защитават тялото от вредни агенти. Имунните клетки са засегнати от микотоксини чрез иницииране на апоптоза, инхибиране или стимулиране на цитокини и индуциране на оксидативен стрес. Изследванията показват, че афлатоксинът, DON, фумонизинът, Т2 и зеараленонът взаимодействат с чревната имунна система по такъв начин, че чувствителността на животното към вирусни и бактериални инфекции се увеличава (напр. Burel et al., 2013). Освен това, чрез увеличаване на тяхното фекално елиминиране, хоризонталното предаване на патогени се удължава.

За птицепроизводството един от най-тежките ентерични проблеми с бактериален произход е некротичният ентерит, причинен от токсините на Clostridium perfringens. Всеки агент, способен да разруши стомашно-чревния епител - напр. микотоксини като DON, T2 и охратоксин - насърчава развитието на некротичен ентерит. Инхибирането на чревната имунна система, причинено от микотоксини като афлатоксин, DON и Т2, също си сътрудничи с развитието на това заболяване.

3. Промяна на чревната микрофлора

Стомашно-чревният тракт е дом на разнообразна общност от бактерии, гъбички, протозои и вируси, които облицоват стените на дисталната част на червата. Тази микробиота предотвратява растежа на патогенни бактерии чрез конкурентно изключване и секрецията на естествени антимикробни съединения, летливи мастни киселини и органични киселини.

Последните проучвания за ефекта на различни микотоксини върху чревната микробиота показват, че DON и други трихотецени благоприятстват колонизирането на колиформните бактерии при свинете. DON и охратоксин А също предизвикват по-голяма инвазия на салмонела и тяхното преместване в кръвния поток и жизненоважни органи при птици и свине - дори при нецитотоксични концентрации. Известно е, че фумонизин В1 може да индуцира промени в баланса на сфинголипидите на клетъчно ниво, включително за стомашно-чревни клетки. Това улеснява адхезията на патогенни бактерии, увеличава популациите им и удължава инфекциите, както е показано за случая на Е. coli.

От гледна точка на човешкото здраве колонизацията на червата на животни, произвеждащи храни, от патогенни щамове на Е. coli и салмонела е от особено значение. Излагането на микотоксин може да увеличи предаването на тези патогени, което представлява риск за човешкото здраве.

4. Взаимодействие с бактериални токсини

Когато микотоксините предизвикват промени в чревната микробиота, това може да доведе до увеличаване на концентрацията на ендотоксини в чревния лумен. Ендотоксините или липополизахаридите (LPS) са фрагменти от клетъчните стени на Грам-отрицателни бактерии. Те се освобождават по време на бактериална клетъчна смърт, растеж и делене. Следователно ендотоксините винаги присъстват в червата, дори при здрави животни. Ендотоксините насърчават освобождаването на няколко цитокини, които предизвикват засилен имунен отговор, причинявайки възпаление, като по този начин намаляват консумацията на фураж и производителността на животните, увреждането на жизненоважни органи, сепсис и смъртта на животните в някои случаи.

Синергията между микотоксини и ендотоксини може да доведе до свръхстимулация на имунната система. Взаимодействието между ендотоксини и естрогенни агенти като зеараленон например генерира хронично възпаление и автоимунни нарушения, тъй като имунните клетки имат естрогенни рецептори, които се стимулират от микотоксина. От друга страна, е доказано, че комбинацията от DON при ниски концентрации и ендотоксини в червата поражда намаляване на трансепителната резистентност и променя баланса на микробиотата.

За да се предотвратят вредните последици от микотоксините върху здравето и производителността на животните, са необходими проактивни решения, които подпомагат храносмилателната и имунната функционалност на чревния епител и спомагат за поддържането на балансиран микробиом в GIT. Освен това е от решаващо значение всеки антимикотоксинен продукт да притежава както антимикотоксинови, така и антибактериални токсинни свойства и да поддържа органите, които са най-насочени от микотоксини, например черния дроб. EW Nutrition’s Mastersorb® Gold премикс се основава на синергичната комбинация от естествени глинести минерали, клетъчни стени на дрожди и фитомолекули. Ефикасността му е широко тествана, включително като средство за справяне с ендотоксини на Е. coli.

Mastersorb® Gold: антимикотоксиновата активност стабилизира работата и укрепва здравето на черния дроб

Теренно проучване, проведено в Германия върху мъжки бройлери Ross 308, показа, че за бройлери, които получават диета, замърсена с DON и зеараленон, добавянето на 1 kg Mastersorb® Gold на тон фураж към диетата им води до значително подобряване на производителността. Те не само възстановиха индуцираната от микотоксин загуба на тегло (6% увеличение спрямо групата, получила само предизвикателството), но те натрупаха тегло спрямо контролната група (която не получи нито предизвикателството, нито Mastersorb® Gold). Конверсията на фуражите също се подобрява с 3% спрямо групата, предизвикана с микотоксини.

Научно изследване на кръстосани женски свине показа, че Mastersorb® Gold значително намалява вредните ефекти на замърсяването с фумонизин във фуражите. Намаляването на увеличаването на теглото и намаляването на конверсията на фуражите може да бъде смекчено съответно с 6.7% и 13 FCR точки (Фигура 3). Също така съотношението сфинганин/сфингозин (Sa/So), биомаркер за присъствие на фумонизин в кръвния серум, може да бъде намалено с 22,5%.

Фигура 3: Mastersorb® Gold повишава производителността на прасета, хранени със замърсена с фумонизин диета

Друго проучване на кръстосани женски прасенца, проведено в немски университет, изследва дали Mastersorb® Gold може да подпомогне производителността, както и здравето на черния дроб при естествено предизвикателство на ZEA (

5000ppb). Mastersorb® Gold значително подобрява наддаването на тегло и преобразуването на фуражите при прасенца, получаващи заразена с микотоксин диета: дневното наддаване на телесно тегло е 75g по-високо от това на група, получаваща само предизвикателството, а FCR се подобрява с 24% (1,7 срещу 2,25 за група без Mastersorb® Gold). Освен това Mastersorb® Gold значително подобрява чернодробното тегло (общо и относително) и нивата на AST на прасенцата (аспартат аминотрансфераза, ензим, показващ увреждане на черния дроб). Тенденцията към подобряване на теглото на далака и нивата на GGT (гама-глутамил трансфераза, друг ензим, показателен за чернодробните проблеми) също беше очевидна, като всичко това показва, че Mastersorb® Gold ефективно противодейства на вредното въздействие на замърсяването с микотоксини върху чернодробната функционалност.

Проучванията in vitro показват ефективността на Mastersorb® Gold срещу микотоксини, както и бактериални токсини

Фуражите за животни често са замърсени с два или повече микотоксини, което прави важно антимикотоксинното средство да бъде ефективно срещу широк спектър от различни микотоксини. Освен това, за да се предотврати увреждането на GIT на микотоксините, един ефективен продукт в идеалния случай трябва да адсорбира повечето микотоксини в първата част на червата на животното (при кисели условия). Експериментите in vitro в независим изследователски център в Бразилия показват, че приложението на 0,2% Mastersorb® Gold свързва всички тествани микотоксини със скорост от 95 до 97% при ниво на рН 3, използвайки реалистични предизвикателства от 1000ppb (Aflatoxin B1 и ZEA) и 2500ppb (Fumonisin B1 и DON). Резултатите от свързването, постигнати за Fumonisin и DON, които често се считат за напълно „необвързващи“, при предизвикателни близки до неутрални условия (pH 6), са особено обнадеждаващи.

Фигура 4: Капацитет на свързване на Mastersorb® Gold срещу различни микотоксини (%)

Що се отнася до неговата ефикасност срещу ендотоксини, едно in vitro проучване, проведено в университета в Утрехт, наред с други проучвания, показа, че Mastersorb® Gold е силен инструмент срещу LPS, освободен от Е. coli. За теста четири първокласни свързващи вещества за микотоксин бяха суспендирани в разтвор на фосфатен буфер до концентрации от 0,25% и 1%. LPS на E. coli се суспендира до крайна концентрация във всяка проба от 50 ng/ml. Срещу това особено голямо предизвикателство Mastersorb® Gold постигна степен на свързване от 75% при степен на включване от 1%: очевидно надминавайки конкурентните продукти, които в най-добрия случай показаха степен на свързване от 10%.

Заключение

Здравият стомашно-чревен тракт е от решаващо значение за цялостното здраве на животните: той гарантира, че хранителните вещества се абсорбират оптимално, осигурява ефективна защита срещу патогени чрез имунната му функция и е от ключово значение за поддържането на добре балансирана микрофлора. Дори на нива, считани от Европейския съюз за безопасни, микотоксините могат да компрометират различни чревни функции като абсорбция, пропускливост, имунитет и баланс на микробиота, което води до по-ниска продуктивност и податливост към заболявания.

За да се запази производителността на животните, е важно непрекъснато да се стремим към ниски нива на замърсяване във фуражните суровини - и да спрем неизбежните микотоксинови натоварвания от увреждане на чревния епител чрез използването на ефективно антимикотоксиново средство, което също поддържа животните срещу ендотоксини и повишава функцията на черния дроб. Изследванията показват, че Mastersorb Gold е мощен инструмент за проактивни производители, търсещи по-силно здраве, хуманно отношение и производителност на животните.

От Марисабел Кабалеро и Сабрия Реграги Мазили