Проблема использования антибиотиков в животноводстве и птицеводстве сегодня очень остро стоит во всем мире. Страны Европы, США и некоторые страны СНГ начинают активно запрещать применение антибиотиков в сельском хозяйстве. В то же время существуют другие способы борьбы с патогенной микрофлорой у животных. Например, кормовые препараты кислот, которые доказали свою эффективность.
Леонид Илларионович Подобед, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий отделом кормления, физиологии питания и кормопроизводства Института животноводства Национальной академии аграрных наук Украины в рамках видеоконференции «Мировая соя. Онлайн» дал интервью Издательскому дому «Сфера», подробно рассказав о препаратах, применение которых позволит снизить использование антибиотиков в животноводстве и птицеводстве.
– Леонид Илларионович, расскажите, пожалуйста, о европейском опыте и подходе к ограничению антибиотиков.
– Тут можно выделить три направления действия. Первое направление – создание препаратов, которые бы по механизму действия были одинаковые с антибиотиками, но не вызывали бы отрицательных воздействий на состояние животных, пищевую продукцию и, самое главное, не вызывали бы эффект антибиотикорезистентности. Это самая большая часть исследований и направлений изучения. Изобретаются препараты, которые по своему эффекту равны антибиотикам или даже превышают их эффект, но не вызывают антибиотикорезистентности. То есть микробы никак не могут приспособиться к тому, чтобы они их потребляли либо не обращали на них внимание.
Второе направление – это использование или разработка специальных кормов, которые тоже обладают очень сильными защитными свойствами в организме, т. е. это не добавки, а уже сами корма, но и опять же они не вызывают никакой антибиотикорезистентности. И третье направление – это изменение технологического процесса в животноводстве и птицеводстве, которое позволяло бы как можно больше дать возможности животному обходится без антибиотиков, т. е. жить таким образом, чтобы эти микроорганизмы не могли либо попадать, либо развиваться внутри.
Вот по этим трем направлениям в Европе сейчас и ведутся очень серьезные работы.
Европейский союз каждый год запрещает один препарат за другим для использования в животноводстве. И не только препараты антибиотического характера, но и те препараты, которые действуют тоже антимикробным способом, но влияют на качество продукции.
Например, с 2022 года Европа запретит использовать оксид цинка. Ветеринары хорошо знают, насколько это серьезный препарат, который используется при обработке свиней, он действует антимикробно и прочим образом, сохраняя здоровье свиньи. Но Европа решила, что в тех количествах, в которых ветеринары используют оксид цинка в качестве антимикробного средства, он накапливается в организме, откладывается в мышцах, превращаясь в канцерогенное вещество.
Я думаю, что эра антибиотиков еще продлится достаточно долго, но их использование будет сведено к минимуму. Я как-то нашел литературу в Интернете, которая свидетельствует о том, что потребление антибиотиков в мире все еще растет, а пик придется на 2024–2025 годы. Почему? Потому что в странах Юго-Восточной Азии, Китае, странах Африки и Южной Америки уровень использования антибиотиков в животноводстве возрастает, и поэтому общий уровень в мире постоянно еще растет. Но я думаю, что эту тенденцию мир остановит. А мы уже сейчас, поскольку мы находимся в определенном понимании процесса, должны следовать тем же направлением, каким следуют Европа и США, т. е. сейчас сделать все возможное, чтобы количество использования антибиотиков в животноводстве сокращалось.
– Сейчас существует несколько групп препаратов, которые доказали свою эффективность в ограничении применения антибиотиков. Например, кормовые препараты кислот. Леонид Илларионович, расскажите о них подробнее.
– Органические кислоты на сегодняшний день являются самыми близкими по действию на организм к антибиотикам. Препарат органических кислот мы начали использовать буквально на рубеже XX–XIX веков. Было замечено, что органические кислоты очень сильно способствуют снижению напряженности организма в отношении патогенной микрофлоры. Если животное находится в неблагоприятных климатических условиях и неблагоприятных условиях кормления и содержания, то оно чаще болеет, и очень часто болеет респираторными и желудочно-кишечными заболеваниями. От этих двух проблем, с точки зрения инфекционной этиологии, погибает больше всего животных. Прямое подкисление корма приводит к тому, что напряженность этих процессов резко ослабевает, особенно желудочно-кишечных. Так появились первые препараты кислот, так появился первый опыт их использования, но, поверьте мне, за годы постоянной эксплуатации и совершенствования этих продуктов появились и определенные требования и направления.
Сегодня на рынке РФ и стран СНГ вы найдете около 50 различных препаратов кислот. Надо понимать, как и какие кислоты выбирать, и как правильно позиционировать кислоты как таковые препараты органических кислот.
Первый очень важный момент, надо понять механизм действия любого препарата кислоты. Чтобы его понять, надо четко разграничить его две основные возможные функции, которые он может оказать на организм животных, которые схожи с той же функцией, которую выполняет антибиотик. Первая – это снижение кислотности в желудочно-кишечном тракте. Мы понимаем, что в желудке у свиней, у птиц кислотность составляет примерно около двух единиц pH, т. е. для того чтобы переварить любой корм, организм должен сначала поместить его в кислую среду. В этой кислой среде корм набухает, увеличивается площадь соприкосновения фермент-субстрат, и потом субстраты начинают действовать на него.
По мере движения из желудка в кишечник pH все время повышается, и условия для жизнедеятельности микроорганизмов тоже улучшаются, т. е. микробы не могут жить при pH двойном, они могут жить при pH, равном 5; 5,5; 6; 7; 8; 9 и т. д. Чем выше pH, тем лучше условия для жизни микроорганизмов, и такие условия создаются в кишечнике. Если же мы при помощи кислот понижаем pH, скажем, с 8 до 5, с 7 до 6 и т. д., то сразу микробам становится очень неуютно в условиях такой кислотной среды и степень их развития резко падает, но не всех и не всегда. Если концентрация микроорганизмов в кишечнике достаточно высокая, то они еще успеют навредить организму и сделать свое черное и не хорошее дело – испортить возможность нормального пищеварения, вызвать диарею, структурно изменить желудочно-кишечный тракт. Это заканчивается в лучшем случае выбраковкой животных, в худшем – их падежом.
Почему так происходит? Очень просто. Потому что микроорганизмы тоже в определенной степени могут бороться с кислотами. Повторяю, не так сильно, но в определенной степени могут. Важно для препарата любой кислоты, чтобы эта кислота смогла зайти внутрь микробной клетки. Но микробная клетка устроена таким образом, что ее оболочка не пропускает кислоту внутрь. Для того чтобы она это сделала, кислота должна поступить в тонкий отдел кишечника, вообще в кишечник в недиссоциированном виде, в нерасщепленном. Если же кислота после определенных манипуляций с соляной кислотой желудка расщепится на ионы, т. е. поступит туда в ионной форме, микробная клетка ионы эти не пропустит через микробную стену. Если вы просто возьмете обычную органическую кислоту (например, муравьиную, уксусную, пропионовую) и добавите ее в качестве стопроцентной кислоты в корм, то эффект ее антимикробного действия будет очень низкий, потому что в процессе ее движения по желудочно-кишечному тракту она диссоциирует ионы кислотного остатка и водорода, и в такой форме сильно воздействовать на микроорганизмы она не может, это не будет воздействие, аналогичное антибиотику.
Для того чтобы такое воздействие было, кислота должна пройти туда в недиссоциированном виде.
Покупая препараты кислот, препараты органических кислот в качестве кормовых добавок, вы должны обязательно задать вопрос поставщику, а насколько эта кислота способна диссоциировать в кишечнике на ионы?
Если ответа вы не получаете и такую способность вы определяете больше, чем 80%, не берите такие кислоты. Такие препараты будут слабо эффективны. Поэтому самым главным, самым серьезным условием для работы препаратов органических кислот является их способность защищаться от диссоциации в желудке. Это могут быть микрокапсулы. Это могут быть различные защитные оболочки этой кислоты, т. е. формы защиты могут быть совершенно разные – это первое условие.
Второе условие для того, чтобы кислоты хорошо работали, – содержание в препарате нескольких кислот. Почему? Потому что каждая из органических кислот имеет свой спектр действия. Самая сильная и самая быстродействующая – муравьиная кислота. Но она хорошо действует на микроорганизмы, плохо действует на грибки, поэтому если вы будете использовать одну муравьиную кислоту или препарат муравьиной кислоты, то, естественно, он будет воздействовать только на микроорганизмы, а грибковая микрофлора будет прекрасно развиваться в присутствии муравьиной кислоты. Пропионовая кислота будет действовать наоборот: на микробные агенты она будет действовать очень слабо, а на грибковые – очень хорошо. Таким же образом действует бензойная кислота.
Доказано, что сорбиновая кислота находится в желудочно-кишечном тракте дольше всего. Период ее действия гораздо больше, чем муравьиной кислоты или пропионовой кислоты, поэтому тройка муравьиная, пропионовая, сорбиновая или муравьиная, пропионовая, бензойная, сорбиновая создает такой хороший фон, который будет действовать гораздо шире, а эффективность будет гораздо выше. Еще очень важно, чтобы эти кислоты сохраняли свою активность на протяжении всего желудочно-кишечного тракта после желудка. Если в каком-то отделе кишечного тракта pH останется на прежнем уровне и активность кислоты снизится, то там и образуется очаг действия микроорганизмов, который потом разовьется в очень серьезную патологию.
Важно понять, что практически все органические кислоты безвредны с точки зрения влияния на качество продукции, потому что они постоянно присутствуют в организме. Их присутствие в форме тоже не дает отрицательного эффекта. Очень важно понять, что большинство органических кислот не вызывают антибиотикорезистентности.
Микроорганизмы пока не могут понять, что можно с ними бороться эффективно своей мутацией. Почему так? По крайней мере препарат органических кислот вводится как правило в доли примерно от 1 до 3 кг на тонну комбикорма. Эти препараты должны быть комплексные, т. е. состоять не из одной, а из нескольких кислот. Эти препараты должны быть защищены от кислотного барьера в желудке, т. е. неспособны повреждаться соляной кислотой желудка. И самое главное, что эти препараты должны действовать на всем протяжении тонкого и толстого отделов кишечника животных. Вот тогда будет получен эффект, который равен эффекту антибиотиков.
Но препараты кислот не обладают 100%-м эффектом антибиотиков. Они не способствуют выработке ростовых гормонов, а антибиотики способствуют. Они не содержат так называемого фактора роста, а антибиотики содержат. Так вот, кислоты не обладают всеми свойствами антибиотиков, если использование только одних кислот не приводит к полной замене антибиотиков, но к сокращению антибиотикотерапии и использованию антибиотиков в качестве кормовых средств это серьезно приводит. Поэтому я считаю, что на сегодняшний день это одно из самых сильных средств, я имею в виду использование кислот в кормлении, на пути к замене антибиотиков в организме и в рационе животных. Во всяком случае даже если не полной замене, то очень серьезным сокращением степени их использования.
– Насколько изучены ферменты в качестве средств ограничения антибиотиков?
– У ферментов нет антимикробных свойств, они не способны бороться с микробами. Но ферментные препараты очень серьезно изменяют степень и скорость переваривания корма. Это очень важное свойство для того, чтобы понять, почему микробы перестают развиваться. Жизнь, как любой процесс, – это есть потребление определенных питательных веществ и воды, сопровождающийся в конце ростом животных. Как только микроорганизмам не хватает питательных веществ, они перестают развиваться, это аксиома любого ветеринара сегодня. Поэтому, если мы в организм животных вводим ферменты, которые ускорят и усилят переваривание корма и снизят процент непереваренного корма в желудочно-кишечном тракте, этим самым мы снизим процент питательной среды для микроорганизмов. Они питаются тем, что не доел сам организм.
Чем больше корма переварится в желудочно-кишечном тракте, потом всосется в тонком кишечнике, тем меньше остаточной питательной среды для микроорганизмов останется, и тем самым мы естественно снизим степень их развития. Поэтому ферменты тоже рассматриваются, как способ снижения антибиотической нагрузки.
Какие требования к ферментам важны, чтобы это свойство ферментов, как заменитель или как ограничитель антибиотиков, проявилось. Первый момент – ферменты должны быть второго или третьего поколения (ферменты, в которых сразу несколько активностей, а не одна). Чем больше активностей у ферментов, тем лучше они работают в качестве заменителя антибиотика. Очень важно понять, что в мультикомпозицию должно входить хотя бы шесть основных ферментов. Очень важно, чтобы эти ферменты действовали, начиная с ротовой полости и заканчивая кишечником, т. е. имели пролонгированный период действия. Этого можно достигнуть определенными свойствами ферментов.
Очень важно, чтобы активность ферментов была достаточно высокой, для того чтобы переварить то, что не может переварить сам организм. И очень важно, чтобы эти ферменты, а это третье поколение ферментов, противостояли тепловому воздействию, потому что ферменты по своей природе – это белковые вещества, и как только мы прогоним корм через экструдер, экспандер, гранулятор, мы сразу уничтожим активность ферментов. Это приведет к снижению эффекта. Поэтому ферменты третьего поколения обязательно должны выдерживать температуру гарнулирования, т. е. 80°. Если эти условия соблюдаются, то это очень хорошие ферменты, их можно использовать.
Ферментные активности поставщики всегда должны указывать – какие и сколько. Например, если это протеаза, значит должно быть четко написано в сертификате качества, какой активностью будет характеризоваться эта протеаза. Если это амилаза, то какой активностью будет характеризоваться амилаза. Некоторые поставщики дают активности, например, двух ферментов – протеаза и целлюлоза, а потом пишут, что в состав этой композиции входит еще десятка два ферментов. Если не указана аналитическая активность других ферментов, то не верьте, что они есть и что они действуют на организм. Еще очень важно: ферментные препараты нельзя сравнивать между собой по единицам активности, потому что сто единиц активности одной фирмы не значит, что такой же фермент другой фирмы (сто единиц) будет также активен. Активность – понятие специфическое для определенного субстрата, в котором фермент испытан.
– Есть огромная группа средств: пребиотики, симбиотики, пробиотики. Что вы можете сказать об их роли? И в чем разница между ними?
– Автор теории пробиотиков – И.М. Сеченов. Он впервые обнаружил, что молочнокислые организмы являются антагонистами, т. е. противниками микроорганизмов гнилостных, болезнетворных, патогенных. Так появилась теория пробиотиков.
Борьба с микроорганизмами может осуществляться двумя путями: первый – уничтожение патогенных микроорганизмов (для этого нужны антибиотики), второй – развитие полезной микрофлоры, которая в результате своего развития вытеснит патогенную микрофлору (для этого нужны пробиотики).
Но наука не стояла на месте, и выяснилось, что для работы пробиотиков в организме нужны определенные условия. Для пробиотической микрофлоры нужна определенная pH-среда для первичной энкуляции на поверхности кишечника, чтобы развиваться. Для этого нужны пребиотики, которые можно вводить без пробиотиков. Можно вводить в организм только пребиотики, потому что полезная молочнокислая бифидофлора в организме уже есть. Вводя в организм пребиотические препараты, мы сможем усилить действие собственной микрофлоры организма и оказать то же позитивное воздействие в деле ограничения развития патогенных флор.
В последние десять лет появилось понятие симбиотики. Это такие препараты, которые одновременно содержат пробиотик и пребиотик, т. е. там есть и полезные микроорганизмы, и среда, в которой эти микроорганизмы будут первое время развиваться. При подборе этих препаратов надо обращать внимание на концентрацию действующего вещества в пробиотике, т. е. концентрацию полезных микроорганизмов. Для достижения положительного результата этот показатель должен быть высоким. Если патогенной микрофлоры много, то придется сначала использовать антибиотики, а потом уже восстанавливать пробиотическую флору, чтобы желудочно-кишечный тракт развивался по нормальному физиологическому пути.
Второй очень важный момент – это способность микроорганизмов проходить через кислотный барьер желудка. Современный пробиотический препарат должен содержать аннотацию, в которой указано, каким образом он минует этот кислотный барьер. Это могут быть микрокапсулы, защитная оболочка и др. Третий момент – это состав микроорганизмов в самом пробиотическом препарате, в который должны входить молочнокислые бактерии, бифидобактерии и спорообразующие микроорганизмы. При помощи пробиотика можно постоянно на всем протяжении выращивания животного держать микрофлору в очень строгом темном теле (я имею в виду не давать развиваться патогену). Это недешево, к сожалению, но использовать пробиотические препараты все-таки надо. Потому пробиотики способны заменять антибиотики.
– Леонид Илларионович, чем могут помочь комплексы растительного происхождения – фитобиотики эфирных масел – в этой проблеме?
– Это направление научных исследований появилось в последние десять лет. Растения вырабатывают фитопрепараты, которые обладают очень мощной антимикробной активностью. Для получения эффекта надо взять их экстракт в виде эфирных масел. Концентрат этих эфирных масел будет обладать антимикробным и бактериостатическим свойствами. На этом свойстве основано изобретение новых препаратов. На сегодняшний день известно около 30 наиболее эффективных веществ этих экстрактов (например, тимол, карвакрол, эвгенол, циннамальдегид и др.). Эти вещества прекрасно действуют в качестве антимикробных агентов по отношению к патогенной микрофлоре.
Но возникает вопрос: как эти эфирные масла попадут в тонкий отдел кишечника и не произойдет ли их расщепление? До тонкого отдела кишечника они не переварятся, потому что масла – это жиры, а ферменты, переваривающие жиры, находятся в тонком отделе кишечника в двенадцатиперстной кишке. Люди пошли дальше и начали объединять полезные свойства эфирных масел и кислот. Они действуют синергетически. Органические кислоты проходят недислоцированно в тонкий отдел кишечника, а масла защищают их от кислотного барьера желудка.
Так появились первые препараты, которые называются фитобиотиками. Такие препараты являются серьезной альтернативой для антимикробного воздействия на организм животного. Сегодня эти препараты активно используются в производстве органических продуктов питания.
Подчеркну, что препараты фитобиотиков должны быть многокомпонентными. Второе важное свойство фитобиотических препаратов – это пролонгированность действия, т. е. они должны вводиться в организм животного один раз в сутки во время кормления, а действовать несколько суток, потому что, если концентрация резко упадет, то и возможность развития патогенной микрофлоры опять восстановится. Наконец, третье. Очень важно, чтобы эти препараты действовали не только бактерицидно, но и бактериостатически. Это позволит сократить количество антибиотиков, если придется их использовать.
– Расскажите про триглицериды средней плотности. Чем они примечательны и какой у них эффект?
– Триглицериды были изобретены около пяти лет назад. Триглицериды – это жироподобные вещества, которые формируют определенную защитную пленку на поверхности желудочно-кишечного тракта. Они способны проникать внутрь микробной клетки и парализовать ее размножение. Это вещества, которые определенным образом способны защищать желудочно-кишечный тракт от воздействия микроорганизма. Они просто не прикрепляются в присутствии триглицерида. Я считаю это направление весьма перспективным. Но применение триглицеридов пока до конца не изучено.
– Какими еще способами можно решить проблему применения антибиотиков?
– Во-первых, животных надо кормить таким рационом, который бы не давал микроорганизмам патогенной микрофлоры активно развиваться. Для этого надо формировать кормовые рационы, связанные с получением очень хорошо перевариваемых кормовых продуктов и добавок. Во-вторых, создавать правильные условия содержания животных (количество поголовья на квадратном метре, требования к освещению помещения, его отоплению, газообмену). За счет микроклимата, технологических процессов мы сможем изменить внутреннее состояние организма с точки зрения накопления у него патогенной микрофлоры. И это очень важный момент, для того чтобы снизить уровень использования антибиотиков. В-третьих, необходимо разработать систему диагностики патогенной микрофлоры в организме животных, что позволит естественно сократить уровень использования антибиотиков. Мы будем использовать антибиотик только чисто направленного спектра действия, и в этом варианте мы его ограничим и в объеме, и в дозе, и в продолжительности использования.
Беседовала Юлия Геращенко
