Бұл мақала «Микробқа қарсы қолдану, микробқа қарсы төзімділік және жануарлардың тағамдық микробиомасы» зерттеу тақырыбының бөлігі болып табылады. Барлық 13 мақаланы қараңыз.
Органикалық қышқылдар жануарлар жеміне қоспа ретінде жоғары сұранысқа ие болып келеді. Бүгінгі күнге дейін тамақ қауіпсіздігіне, әсіресе құс еті мен басқа жануарларда тамақ арқылы берілетін патогендер пайда болуын азайтуға баса назар аударылды. Қазіргі уақытта бірнеше органикалық қышқылдар зерттелуде немесе қазірдің өзінде коммерциялық мақсатта қолданылуда. Кеңінен зерттелген көптеген органикалық қышқылдардың ішінде құмырсқа қышқылы солардың бірі болып табылады. Құмырсқа қышқылы жемде және асқазан-ішек жолында жемді қабылдағаннан кейін Salmonella және басқа да тамақ арқылы берілетін патогендер болуын шектеу үшін құс рационына қосылады. Құмырсқа қышқылының иесіне және тамақ арқылы берілетін патогендерге тиімділігі мен әсерін түсіну артқан сайын, құмырсқа қышқылының болуы Salmonella-да белгілі бір жолдарды тудыруы мүмкін екені айқын бола бастады. Бұл реакция құмырсқа қышқылы асқазан-ішек жолына еніп, асқазан-ішек жолын колонизациялаған Salmonella-мен ғана емес, сонымен қатар ішектің өз микробтық флорасымен де әрекеттескенде күрделене түсуі мүмкін. Шолуда құс еті мен құмырсқа қышқылымен өңделген жемнің микробиомасы бойынша ағымдағы нәтижелер мен одан әрі зерттеулердің перспективалары қарастырылады.
Мал шаруашылығында да, құс шаруашылығында да қиындық - азық-түлік қауіпсіздігіне байланысты тәуекелдерді шектей отырып, өсу мен өнімділікті оңтайландыратын басқару стратегияларын әзірлеу. Тарихи тұрғыдан алғанда, субтерапиялық концентрацияларда антибиотиктерді қолдану жануарлардың денсаулығын, әл-ауқатын және өнімділігін жақсартты (1-3). Әсер ету механизмі тұрғысынан субингибиторлық концентрацияларда енгізілетін антибиотиктер асқазан-ішек (АІЖ) флорасын және өз кезегінде олардың иесімен өзара әрекеттесуін модуляциялау арқылы иесінің реакцияларын реттейді деген болжам жасалды (3). Дегенмен, антибиотикке төзімді тағамдық патогендердің таралуы және олардың адамдардағы антибиотикке төзімді инфекциялармен байланысы туралы үнемі алаңдаушылық жануарлардың тағамдық өнімдерінде антибиотиктерді қолдануды біртіндеп тоқтатуға әкелді (4-8). Сондықтан, осы талаптардың кем дегенде кейбіріне сәйкес келетін (жануарлардың денсаулығын, әл-ауқатын және өнімділігін жақсарту) жем қоспалары мен жақсартқыштарды әзірлеу академиялық зерттеулер мен коммерциялық даму тұрғысынан үлкен қызығушылық тудырады (5, 9). Жануарлардың азық-түлік нарығына әртүрлі коммерциялық жем қоспалары, соның ішінде пробиотиктер, пребиотиктер, эфир майлары және әртүрлі өсімдік көздерінен алынған байланысты қосылыстар, сондай-ақ альдегидтер сияқты химиялық заттар (10-14) кірді. Құс шаруашылығында жиі қолданылатын басқа коммерциялық жем қоспаларына бактериофагтар, мырыш оксиді, экзогендік ферменттер, бәсекеге қабілетті қоспалар және қышқыл қосылыстар жатады (15, 16).
Қолданыстағы химиялық жем қоспаларының ішінде альдегидтер мен органикалық қышқылдар тарихи тұрғыдан ең кеңінен зерттелген және қолданылатын қосылыстар болды (12, 17–21). Органикалық қышқылдар, әсіресе қысқа тізбекті май қышқылдары (ҚТҚҚ), патогендік бактериялардың белгілі антагонистері болып табылады. Бұл органикалық қышқылдар жем қоспалары ретінде жем матрицасында патогендердің болуын шектеу үшін ғана емес, сонымен қатар асқазан-ішек жолының қызметіне белсенді әсер ету үшін де қолданылады (17, 20–24). Сонымен қатар, ҚТҚҚ ас қорыту жолындағы ішек флорасымен ашыту арқылы өндіріледі және кейбір пробиотиктер мен пребиотиктердің асқазан-ішек жолына түсетін патогендерге қарсы тұру қабілетінде механистік рөл атқарады деп есептеледі (21, 23, 25).
Жылдар бойы әртүрлі қысқа тізбекті май қышқылдары (ҚТҚҚ) жем қоспалары ретінде көп көңіл бөлді. Атап айтқанда, пропионат, бутират және формат көптеген зерттеулер мен коммерциялық қолданыстардың тақырыбы болды (17, 20, 21, 23, 24, 26). Алғашқы зерттеулер жануарлар мен құс жеміндегі тағамдық патогендермен күресуге бағытталған болса, соңғы зерттеулер олардың назарын жануарлардың өнімділігі мен асқазан-ішек жолдарының денсаулығын жалпы жақсартуға аударды (20, 21, 24). Ацетат, пропионат және бутират органикалық қышқылды жем қоспалары ретінде көп көңіл бөлді, олардың арасында құмырсқа қышқылы да перспективалы кандидат болып табылады (21, 23). Құмырсқа қышқылының тағамдық қауіпсіздігі аспектілеріне, атап айтқанда, мал жеміндегі тағамдық патогендермен жұқтыру жиілігін азайтуға көп көңіл бөлінді. Дегенмен, басқа да мүмкін қолданыстар қарастырылуда. Бұл шолудың жалпы мақсаты - құмырсқа қышқылының мал жемін жақсартатын зат ретіндегі тарихы мен қазіргі жағдайын зерттеу (1-сурет). Бұл зерттеуде біз құмырсқа қышқылының бактерияға қарсы механизмін қарастырамыз. Сонымен қатар, біз оның мал мен құсқа әсерін егжей-тегжейлі қарастырамыз және оның тиімділігін арттырудың мүмкін әдістерін талқылаймыз.
1-сурет. Осы шолуда қарастырылған тақырыптардың ой картасы. Атап айтқанда, келесі жалпы мақсаттарға бағытталған: құмырсқа қышқылының мал азығын жақсартатын зат ретіндегі тарихы мен қазіргі жағдайын, құмырсқа қышқылының микробқа қарсы механизмдерін және оны қолданудың жануарлар мен құстардың денсаулығына әсерін, сондай-ақ тиімділікті арттырудың ықтимал әдістерін сипаттау.
Мал мен құсқа арналған жем өндірісі - дәнді физикалық өңдеу (мысалы, бөлшектердің мөлшерін азайту үшін ұнтақтау), түйіршіктеу үшін термиялық өңдеу және жануардың нақты қоректік қажеттіліктеріне байланысты рационға бірнеше қоректік заттарды қосу сияқты бірнеше кезеңдерді қамтитын күрделі операция (27). Осы күрделілікті ескере отырып, жемді өңдеу дәнді жем зауытына жеткенге дейін, ұнтақтау кезінде және кейіннен құрама жем рационында тасымалдау және беру кезінде әртүрлі қоршаған орта факторларына ұшыратуы таңқаларлық емес (9, 21, 28). Осылайша, жылдар бойы жемде бактерияларды ғана емес, сонымен қатар бактериофагтарды, саңырауқұлақтарды және ашытқыларды қоса алғанда, өте алуан түрлі микроорганизмдер тобы анықталды (9, 21, 28–31). Осы ластаушы заттардың кейбіреулері, мысалы, белгілі бір саңырауқұлақтар, жануарлардың денсаулығына қауіп төндіретін микотоксиндерді шығара алады (32–35).
Бактерия популяциялары салыстырмалы түрде әртүрлі болуы мүмкін және белгілі бір дәрежеде микроорганизмдерді оқшаулау және анықтау үшін қолданылатын әдістерге, сондай-ақ үлгінің көзіне байланысты. Мысалы, түйіршіктеумен байланысты термиялық өңдеуге дейін микробтық құрамның профилі әртүрлі болуы мүмкін (36). Классикалық өсіру және пластинамен қаптау әдістері біраз ақпарат бергенімен, 16S рРНҚ геніне негізделген келесі буын секвенирлеу (NGS) әдісінің жақында қолданылуы жемшөп микробиомы қауымдастығын жан-жақты бағалауды қамтамасыз етті (9). Соланки және т.б. (37) жәндіктерді бақылау фумиганты фосфиннің қатысуымен біраз уақыт сақталған бидай дәндерінің бактериялық микробиомын зерттеген кезде, олар микробиомның жиналғаннан кейін және 3 ай сақталғаннан кейін әртүрлі екенін анықтады. Сонымен қатар, Соланки және т.б. (37) (37) бидай дәндерінде Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes және Planctomyces басым филалар, Bacillus, Erwinia және Pseudomonas басым туыстар, ал Enterobacteriaceae аз ғана үлесті құрайтынын көрсетті. Таксономик салыстыруларға сүйене отырып, олар фосфинді фумигациялау бактерия популяциясын айтарлықтай өзгерткенін, бірақ саңырауқұлақтардың әртүрлілігіне әсер етпегенін анықтады.
Соланки және т.б. (37) жем көздерінде микробиомдағы Enterobacteriaceae анықтауына негізделген қоғамдық денсаулық сақтау мәселелерін тудыруы мүмкін тағамдық патогендер де болуы мүмкін екенін көрсетті. Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7 және Listeria monocytogenes сияқты тағамдық патогендер жануарлар жемімен және сүрлеммен байланысты болды (9, 31, 38). Жануарлар мен құс жемінде басқа тағамдық патогендер сақталуы қазіргі уақытта белгісіз. Ге және т.б. (39) 200-ден астам жануарлар жемінің ингредиенттерін тексеріп, Salmonella, E. coli және Enterococci бактерияларын бөліп алды, бірақ E. coli O157:H7 немесе Campylobacter бактерияларын анықтамады. Дегенмен, құрғақ жем сияқты матрицалар патогенді E. coli көзі ретінде қызмет етуі мүмкін. 2016 жылы адам ауруымен байланысты Шига токсинін өндіретін Escherichia coli (STEC) серогруппаларының O121 және O26 індетінің көзін анықтау үшін Кроу және т.б. (40) клиникалық изоляттарды тамақ өнімдерінен алынған изоляттармен салыстыру үшін тұтас геномдық секвенирлеуді қолданды. Осы салыстыруға сүйене отырып, олар ықтимал көз ұн зауыттарынан алынған ылғалдылығы төмен шикі бидай ұны деген қорытындыға келді. Бидай ұнының ылғалдылығының төмендігі STEC ылғалдылығы төмен мал азығында да сақтала алатынын көрсетеді. Дегенмен, Кроу және т.б. (40) атап өткендей, STEC-ті ұн үлгілерінен бөліп алу қиын және бактериялық жасушалардың жеткілікті санын қалпына келтіру үшін иммуномагниттік бөлу әдістерін қажет етеді. Ұқсас диагностикалық процестер мал азығында сирек кездесетін тағамдық патогендерді анықтауды және оқшаулауды қиындатуы мүмкін. Анықтаудағы қиындық сонымен қатар бұл патогендердің ылғалдылығы төмен матрицаларда ұзақ сақталуына байланысты болуы мүмкін. Форғани және т.б. (41) бөлме температурасында сақталған және энтерогеморрагиялық Escherichia coli (EHEC) O45, O121 және O145 серогруппалары мен Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis және S. Anatum) қоспасымен егілген бидай ұнының 84 және 112 күнде сандық анықталатынын және 24 және 52 аптада әлі де анықталатынын көрсетті.
Тарихи тұрғыдан алғанда, Campylobacter ешқашан жануарлар мен құс жемінен дәстүрлі өсіру әдістерімен бөлініп алынбаған (38, 39), дегенмен Campylobacter құс еті мен құс өнімдерінің асқазан-ішек жолдарынан оңай бөлініп алынуы мүмкін (42, 43). Дегенмен, жемнің әлеуетті көз ретіндегі артықшылықтары әлі де бар. Мысалы, Alves және т.б. (44) бордақыланған тауық жеміне C. jejuni егу және кейіннен жемді екі түрлі температурада 3 немесе 5 күн сақтау тіршілікке қабілетті C. jejuni қалпына келуіне және кейбір жағдайларда тіпті олардың көбеюіне әкелетінін көрсетті. Олар C. jejuni құс жемінде тіршілік ете алады және сондықтан тауықтар үшін инфекцияның әлеуетті көзі болуы мүмкін деген қорытындыға келді.
Мал мен құс жемінің сальмонелламен ластануы бұрын көп көңіл бөлініп келді және жемге арнайы қолданылатын анықтау әдістерін әзірлеу және тиімдірек бақылау шараларын табу бойынша үздіксіз күш-жігердің басты назарында болып қала береді (12, 26, 30, 45–53). Жылдар бойы көптеген зерттеулер әртүрлі жем мекемелері мен жем зауыттарында сальмонелланы оқшаулау мен сипаттауды зерттеді (38, 39, 54–61). Жалпы алғанда, бұл зерттеулер сальмонелланы әртүрлі жем ингредиенттерінен, жем көздерінен, жем түрлерінен және жем өндіру операцияларынан бөліп алуға болатынын көрсетеді. Таралу деңгейі және бөлінген басым сальмонелла серотиптері де әртүрлі болды. Мысалы, Ли және т.б. (57) Salmonella spp. бар екенін растады. Ол 2002-2009 жылдар аралығындағы деректер жинау кезеңінде толық жануарлар жемінен, жем ингредиенттерінен, үй жануарларына арналған жемдерден, үй жануарларына арналған тәттілерден және үй жануарларына арналған қоспалардан жиналған 2058 үлгінің 12,5%-ында анықталды. Сонымен қатар, оң нәтиже берген Сальмонелла үлгілерінің 12,5%-ында анықталған ең көп таралған серотиптер С. Сенфтенберг пен С. Монтевидео болды (57). Техаста дайын тағамдар мен жануарлар жемінің қосымша өнімдерін зерттеуде Хсие және т.б. (58) Сальмонелланың ең көп таралуы балық ұнында, одан кейін жануарлар ақуыздарында, ал С. Мбанка мен С. Монтевидео ең көп таралған серотиптер екенін хабарлады. Жем зауыттарында ингредиенттерді араластыру және қосу кезінде жемнің ластануының бірнеше ықтимал нүктелері де бар (9, 56, 61). Магосси және т.б. (61) Америка Құрама Штаттарында жем өндірісі кезінде ластанудың бірнеше нүктелері болуы мүмкін екенін көрсете алды. Шын мәнінде, Магосси және т.б. (61) Америка Құрама Штаттарының сегіз штатындағы 11 жем зауытында (барлығы 12 сынама алу орны) кем дегенде бір оң Сальмонелла дақылын тапты. Жемді өңдеу, тасымалдау және күнделікті тамақтандыру кезінде сальмонелламен ластану мүмкіндігін ескере отырып, жануарлардың өндірістік циклі бойы микробтық ластанудың төмен деңгейін төмендететін және сақтай алатын жем қоспаларын әзірлеуге айтарлықтай күш салынып жатқаны таңқаларлық емес.
Salmonella-ның құмырсқа қышқылына ерекше реакциясының механизмі туралы аз мәлімет бар. Дегенмен, Huang және т.б. (62) құмырсқа қышқылы сүтқоректілердің аш ішегінде болатынын және Salmonella spp. құмырсқа қышқылын өндіре алатынын көрсетті. Huang және т.б. (62) Salmonella вируленттілік гендерінің экспрессиясын анықтау үшін негізгі жолдардың бірқатар делеция мутанттарын қолданды және форматтың Salmonella-ның Hep-2 эпителий жасушаларына енуіне ықпал ететін диффузиялық сигнал ретінде әрекет ете алатынын анықтады. Жақында Liu және т.б. (63) Salmonella typhimurium-нан рН 7.0 кезінде арнайы формат арнасы ретінде жұмыс істейтін, бірақ сонымен қатар жоғары сыртқы рН кезінде пассивті экспорт арнасы немесе төмен рН кезінде екінші реттік белсенді формат/сутегі ионының импорт арнасы ретінде қызмет ете алатын FocA формат тасымалдаушысын бөліп алды. Дегенмен, бұл зерттеу S. Typhimurium-ның тек бір серотипінде жүргізілді. Барлық серотиптер құмырсқа қышқылына ұқсас механизмдер арқылы жауап бере ме деген сұрақ туындайды. Бұл болашақ зерттеулерде қарастырылуы тиіс маңызды зерттеу сұрағы болып қала береді. Нәтижелерге қарамастан, жемдегі сальмонелла деңгейін төмендету үшін қышқыл қоспаларын пайдалану бойынша жалпы ұсыныстарды әзірлеу кезінде скринингтік тәжірибелерде бірнеше сальмонелла серотиптерін немесе тіпті әр серотиптің бірнеше штамдарын пайдалану орынды болып қала береді. Бір серотиптің әртүрлі кіші топтарын ажырату үшін штамдарды кодтау үшін генетикалық штрих-кодтауды пайдалану сияқты жаңа тәсілдер (9, 64) айырмашылықтардың қорытындылары мен түсіндірілуіне әсер етуі мүмкін ұсақ айырмашылықтарды анықтау мүмкіндігін ұсынады.
Форматтың химиялық табиғаты мен диссоциациялану формасы да маңызды болуы мүмкін. Бірқатар зерттеулерде Бейер және т.б. (65–67) Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni және Campylobacter coli ингибирлеуінің диссоциацияланған құмырсқа қышқылының мөлшерімен корреляцияланғанын және рН немесе диссоциацияланбаған құмырсқа қышқылына тәуелсіз екенін көрсетті. Бактериялар ұшырайтын форманың химиялық формасы да маңызды болып көрінеді. Кованда және т.б. (68) бірнеше грамтеріс және грамоң организмдерді тексеріп, натрий форматының (500–25 000 мг/л) және натрий форматы мен бос формат қоспасының (40/60 м/к; 10–10 000 мг/л) минималды ингибирлеу концентрацияларын (МИК) салыстырды. MIC мәндеріне сүйене отырып, олар натрий форматы тек Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis және Streptococcus pneumoniae-ге қарсы тежегіш әсер ететінін, бірақ Escherichia coli, Salmonella typhimurium немесе Enterococcus faecalis-ке қарсы әсер етпейтінін анықтады. Керісінше, натрий форматы мен бос натрий форматының қоспасы барлық организмдерге қарсы тежегіш әсер ететінін анықтады, бұл авторларды бос құмырсқа қышқылының микробқа қарсы қасиеттердің көпшілігіне ие деген қорытындыға әкелді. MIC мәндерінің диапазоны аралас формуладағы құмырсқа қышқылының деңгейімен және 100% құмырсқа қышқылына реакциямен корреляцияланатынын анықтау үшін осы екі химиялық форманың әртүрлі қатынастарын зерттеу қызықты болар еді.
Гомес-Гарсия және т.б. (69) шошқалардан алынған Escherichia coli, Salmonella және Clostridium perfringens бірнеше изоляттарына қарсы эфир майлары мен органикалық қышқылдардың (мысалы, құмырсқа қышқылы) комбинацияларын тексерді. Олар формальдегидті оң бақылау ретінде пайдаланып, құмырсқа қышқылын қоса алғанда, алты органикалық қышқылдың және алты эфир майының шошқа изоляттарына қарсы тиімділігін тексерді. Гомес-Гарсия және т.б. (69) Escherichia coli (600 және 2400 ppm, 4), Salmonella (600 және 2400 ppm, 4) және Clostridium perfringens (1200 және 2400 ppm, 2) қарсы құмырсқа қышқылының MIC50, MBC50 және MIC50/MBC50 анықтады, олардың ішінде құмырсқа қышқылы барлық органикалық қышқылдарға қарағанда E. coli және Salmonella-ға қарсы тиімдірек екені анықталды. (69) Құмырсқа қышқылы кіші молекулалық өлшемі мен ұзын тізбегіне байланысты Escherichia coli және Salmonella бактерияларына қарсы тиімді (70).
Бейер және т.б. шошқалардан бөлініп алынған Campylobacter штамдарын (66) және құстан бөлініп алынған Campylobacter jejuni штамдарын (67) тексеріп, құмырсқа қышқылының басқа органикалық қышқылдар үшін өлшенген MIC реакцияларына сәйкес концентрацияларда диссоциацияланатынын көрсетті. Дегенмен, құмырсқа қышқылын қоса алғанда, бұл қышқылдардың салыстырмалы потенциалы күмән тудырды, себебі Campylobacter бұл қышқылдарды субстраттар ретінде пайдалана алады (66, 67). C. jejuni қышқылын пайдалану таңқаларлық емес, себебі оның гликолитикалық емес метаболизмі бар екені көрсетілген. Осылайша, C. jejuni көмірсулар катаболизміне шектеулі қабілетті және энергия алмасуы мен биосинтетикалық белсенділігінің көп бөлігі үшін аминқышқылдары мен органикалық қышқылдардан глюконеогенезге сүйенеді (71, 72). Line және т.б. (73) жүргізген ерте зерттеу 190 көміртек көзін қамтитын фенотиптік массивті қолданды және C. jejuni 11168(GS) органикалық қышқылдарды көміртек көзі ретінде пайдалана алатынын көрсетті, олардың көпшілігі трикарбон қышқылы циклінің аралық өнімдері болып табылады. Вагли және т.б. жүргізген қосымша зерттеулер. (74) фенотиптік көміртекті пайдалану массивін пайдалану арқылы зерттеу барысында зерттелген C. jejuni және E. coli штамдары органикалық қышқылдарда көміртек көзі ретінде өсе алатынын көрсетті. Formate - C. jejuni тыныс алу энергия алмасуының негізгі электрон доноры және сондықтан C. jejuni үшін негізгі энергия көзі (71, 75). C. jejuni форматты көмірқышқыл газына, протондарға және электрондарға дейін тотықтыратын және тыныс алу үшін электрон доноры ретінде қызмет ететін мембранамен байланысқан форматдегидрогеназа кешені арқылы сутегі доноры ретінде пайдалана алады (72).
Құмырсқа қышқылы микробқа қарсы жемді жақсартатын зат ретінде ұзақ уақыт бойы қолданылып келеді, бірақ кейбір жәндіктер микробқа қарсы қорғаныс химиялық зат ретінде пайдалану үшін құмырсқа қышқылын да өндіре алады. Россини және т.б. (76) құмырсқа қышқылы шамамен 350 жыл бұрын Рей (77) сипаттаған құмырсқалардың қышқыл шырынының құрамдас бөлігі болуы мүмкін деп болжады. Содан бері құмырсқалар мен басқа да жәндіктердегі құмырсқа қышқылының өндірісі туралы түсінігіміз айтарлықтай өсті және қазір бұл процесс жәндіктердегі күрделі токсиндік қорғаныс жүйесінің бөлігі екені белгілі (78). Жәндіктердің әртүрлі топтары, соның ішінде шағылмайтын аралар, үшкір құмырсқалар (Hymenoptera: Apidae), жердегі қоңыздар (Galerita lecontei және G. janus), шағылмайтын құмырсқалар (Formicinae) және кейбір көбелек дернәсілдері (Lepidoptera: Myrmecophaga) қорғаныс химиялық зат ретінде құмырсқа қышқылын өндіретіні белгілі (76, 78–82).
Құмырсқалар, бәлкім, ең жақсы сипатталады, себебі оларда негізінен құмырсқа қышқылынан тұратын уды шашуға мүмкіндік беретін арнайы тесіктер - ацидоциттер бар (82). Құмырсқалар серинді прекурсор ретінде пайдаланады және у бездерінде көп мөлшерде форматты сақтайды, олар қожайын құмырсқаларды форматтың цитоуыттылығынан шашылғанға дейін қорғау үшін жеткілікті оқшауланған (78, 83). Олар бөлетін құмырсқа қышқылы (1) басқа құмырсқаларды тарту үшін дабыл феромоны ретінде қызмет етуі мүмкін; (2) бәсекелестер мен жыртқыштарға қарсы қорғаныс химиялық зат болуы мүмкін; және (3) ұя материалының бөлігі ретінде шайырмен біріктірілгенде саңырауқұлақтарға қарсы және бактерияға қарсы агент ретінде әрекет етуі мүмкін (78, 82, 84–88). Құмырсқалар өндіретін құмырсқа қышқылының микробқа қарсы қасиеттері бар, бұл оны жергілікті қоспа ретінде қолдануға болатынын көрсетеді. Мұны шайырға синтетикалық құмырсқа қышқылын қосып, саңырауқұлақтарға қарсы белсенділікті айтарлықтай жақсартқан Брух және т.б. (88) көрсетті. Құмырсқа қышқылының тиімділігі мен оның биологиялық пайдалылығының тағы бір дәлелі - асқазан қышқылын өндіре алмайтын алып құмырсқажегіштер өздерін балама ас қорыту қышқылы ретінде концентрлі құмырсқа қышқылымен қамтамасыз ету үшін құмырсқа қышқылы бар құмырсқаларды тұтынады (89).
Құмырсқа қышқылын ауыл шаруашылығында практикалық қолдану көптеген жылдар бойы қарастырылып, зерттелді. Атап айтқанда, құмырсқа қышқылын жануарлар жемі мен сүрлемге қоспа ретінде пайдалануға болады. Натрий форматы қатты және сұйық түрінде барлық жануарлар түрлері, тұтынушылар және қоршаған орта үшін қауіпсіз деп саналады (90). Олардың бағалауы бойынша (90), барлық жануарлар түрлері үшін 10 000 мг құмырсқа қышқылының эквиваленті/кг ең жоғары концентрациясы қауіпсіз деп саналды, ал 12 000 мг құмырсқа қышқылының эквиваленті/кг ең жоғары концентрациясы шошқалар үшін қауіпсіз деп саналды. Құмырсқа қышқылын жануарлар жемін жақсартатын зат ретінде пайдалану көптеген жылдар бойы зерттеліп келеді. Ол жануарлар мен құс жемінде сүрлем консерванты және микробқа қарсы агент ретінде коммерциялық құндылыққа ие деп саналады.
Қышқылдар сияқты химиялық қоспалар әрқашан сүрлем өндірісінде және жемді басқаруда ажырамас элемент болды (91, 92). Борреани және т.б. (91) жоғары сапалы сүрлемді оңтайлы өндіруге қол жеткізу үшін мүмкіндігінше құрғақ затты сақтай отырып, жем сапасын сақтау қажет екенін атап өтті. Мұндай оңтайландырудың нәтижесі - сүрлемдегі бастапқы аэробты жағдайлардан бастап, сүрлемді кейіннен ашытуға, сақтауға және азықтандыру үшін қайта ашуға дейін силостау процесінің барлық кезеңдерінде шығындарды азайту. Далалық сүрлем өндірісін және кейіннен сүрлемді ашытуды оңтайландырудың нақты әдістері басқа жерде егжей-тегжейлі талқыланды (91, 93-95) және мұнда егжей-тегжейлі талқыланбайды. Негізгі мәселе - сүрлемде оттегі болған кезде ашытқылар мен зеңдердің тудыратын тотығу нашарлауы (91, 92). Сондықтан, бұзылудың жағымсыз әсерлеріне қарсы тұру үшін биологиялық инокулянттар мен химиялық қоспалар енгізілді (91, 92). Силос қоспаларына қатысты басқа да ескеретін жайттарға сүрлемде болуы мүмкін патогендердің (мысалы, патогенді E. coli, Listeria және Salmonella), сондай-ақ микотоксин өндіретін саңырауқұлақтардың таралуын шектеу жатады (96–98).
Mack және т.б. (92) қышқыл қоспаларды екі санатқа бөлді. Пропиондық, сірке суы, сорбиндік және бензой қышқылдары сияқты қышқылдар күйіс қайыратын жануарларға берілгенде ашытқылар мен зеңдердің өсуін шектеу арқылы сүрлемнің аэробты тұрақтылығын сақтайды (92). Mack және т.б. (92) құмырсқа қышқылын басқа қышқылдардан бөліп, оны сүрлем ақуызының тұтастығын сақтай отырып, клостридиялар мен бұзылатын микроорганизмдерді тежейтін тікелей қышқылдандырғыш деп санады. Іс жүзінде олардың тұзды формалары тұзсыз формадағы қышқылдардың коррозиялық қасиеттерін болдырмау үшін ең көп таралған химиялық формалар болып табылады (91). Көптеген зерттеу топтары да құмырсқа қышқылын сүрлемге қышқылдық қоспа ретінде зерттеді. Құмырсқа қышқылы тез қышқылдандыру әлеуетімен және сүрлемдегі ақуыз бен суда еритін көмірсулардың мөлшерін азайтатын зиянды сүрлем микроорганизмдерінің өсуіне тежеуші әсерімен танымал (99). Сондықтан, He және т.б. (92) құмырсқа қышқылын сүрлемдегі қышқылдық қоспалармен салыстырды. (100) құмырсқа қышқылының Escherichia coli-ді тежейтінін және сүрлемнің рН деңгейін төмендете алатынын көрсетті. Қышқылдануды және органикалық қышқыл өндірісін ынталандыру үшін сүрлемге құмырсқа және сүт қышқылын өндіретін бактериялық дақылдар да қосылды (101). Шын мәнінде, Кули және т.б. (101) сүрлемді 3% (салмақ/көлем) құмырсқа қышқылымен қышқылдандырған кезде сүт және құмырсқа қышқылдарының өндірісі сәйкесінше 100 г үлгіге 800 және 1000 мг органикалық қышқылдан асатынын анықтады. Мак және т.б. (92) сүрлем қоспасын зерттеу әдебиетін, соның ішінде 2000 жылдан бері жарияланған, құмырсқа қышқылы мен басқа қышқылдарға бағытталған және/немесе қамтитын зерттеулерді егжей-тегжейлі қарастырды. Сондықтан, бұл шолу жеке зерттеулерді егжей-тегжейлі талқыламайды, тек құмырсқа қышқылының химиялық сүрлем қоспасы ретіндегі тиімділігіне қатысты кейбір негізгі мәселелерді қорытындылайды. Буферленбеген және буферленген құмырсқа қышқылы зерттелді және көп жағдайда Clostridium spp. Оның салыстырмалы белсенділігі (көмірсулардың, ақуыздың және лактаттың сіңуі және бутираттың бөлінуі) төмендеуге бейім, ал аммиак пен бутираттың өндірісі төмендейді және құрғақ заттардың сақталуы артады (92). Құмырсқа қышқылының өнімділігіне шектеулер бар, бірақ оны басқа қышқылдармен бірге сүрлем қоспасы ретінде пайдалану осы мәселелердің кейбірін шешетін сияқты (92).
Құмырсқа қышқылы адам денсаулығына қауіп төндіретін патогенді бактерияларды тежей алады. Мысалы, Паули мен Там (102) шағын зертханалық силостарды үш түрлі құрғақ зат деңгейі (200, 430 және 540 г/кг) қара бидай шөбінен тұратын L. monocytogenes егіп, содан кейін құмырсқа қышқылымен (3 мл/кг) немесе сүт қышқылы бактерияларымен (8 × 105/г) және целлюлозаны жою ферменттерімен толықтырды. Олар екі емдеу әдісі де құрғақ зат мөлшері аз силоста (200 г/кг) L. monocytogenes анықталмайтын деңгейге дейін төмендеткенін хабарлады. Дегенмен, орташа құрғақ зат силосында (430 г/кг) L. monocytogenes құмырсқа қышқылымен өңделген силоста 30 күннен кейін де анықталды. L. monocytogenes деңгейінің төмендеуі рН-ның төмендеуімен, сүт қышқылымен және біріктірілген диссоциацияланбаған қышқылдармен байланысты болып көрінді. Мысалы, Паули мен Там (102) сүт қышқылы мен біріктірілген диссоциацияланбаған қышқыл деңгейлерінің ерекше маңызды екенін атап өтті, бұл құрғақ заттардың мөлшері жоғары сүрлемдерден алынған құмырсқа қышқылымен өңделген орталарда L. monocytogenes деңгейінің төмендеуі байқалмағанының себебі болуы мүмкін. Осыған ұқсас зерттеулер болашақта Salmonella және патогенді E. coli сияқты басқа да кең таралған сүрлем патогендері үшін жүргізілуі керек. Бүкіл сүрлем микробтық қауымдастығының 16S рДНҚ тізбектілігін кешенді талдауы сүрлемнің жалпы микробтық популяциясындағы құмырсқа қышқылының қатысуымен сүрлемді ашытудың әртүрлі кезеңдерінде болатын өзгерістерді анықтауға көмектеседі (103). Микробиом деректерін алу сүрлемді ашытудың барысын жақсы болжау және сүрлемнің жоғары сапасын сақтау үшін оңтайлы қоспа комбинацияларын әзірлеу үшін аналитикалық қолдау көрсетуі мүмкін.
Дәнді дақылдардан алынатын мал азықтарында құмырсқа қышқылы әртүрлі дәнді дақылдардан алынатын жем матрицаларындағы, сондай-ақ жануарлардың жанама өнімдері сияқты белгілі бір жем ингредиенттеріндегі патоген деңгейін шектеу үшін микробқа қарсы агент ретінде қолданылады. Құс еті мен басқа жануарлардың патоген популяциясына әсерін екі санатқа бөлуге болады: жемнің өзінің патоген популяциясына тікелей әсер ету және өңделген жемді тұтынғаннан кейін жануарлардың асқазан-ішек жолында колония жасайтын патогендерге жанама әсер ету (20, 21, 104). Әрине, бұл екі санат өзара байланысты, себебі жемдегі патогендердің азаюы жануар жемді тұтынған кезде колонизацияның азаюына әкелуі керек. Дегенмен, жем матрицасына қосылған белгілі бір қышқылдың микробқа қарсы қасиеттеріне жемнің құрамы және қышқылдың қосылу формасы сияқты бірнеше факторлар әсер етуі мүмкін (21, 105).
Тарихи тұрғыдан алғанда, құмырсқа қышқылын және басқа да байланысты қышқылдарды қолдану негізінен жануарлар мен құс жеміндегі сальмонелланы тікелей бақылауға бағытталған (21). Бұл зерттеулердің нәтижелері әртүрлі уақытта жарияланған бірнеше шолуларда егжей-тегжейлі қорытындыланған (18, 21, 26, 47, 104–106), сондықтан осы шолуда осы зерттеулердің негізгі нәтижелерінің тек кейбірі ғана талқыланады. Бірнеше зерттеулер жем матрицаларындағы құмырсқа қышқылының микробқа қарсы белсенділігі құмырсқа қышқылының дозасы мен әсер ету уақытына, жем матрицасының ылғалдылығына және жемдегі және жануардың асқазан-ішек жолындағы бактериялардың концентрациясына байланысты екенін көрсетті (19, 21, 107–109). Жем матрицасының түрі және жануарлар жемінің ингредиенттерінің көзі де әсер ететін факторлар болып табылады. Осылайша, бірқатар зерттеулер Сальмонелла деңгейлері жануарлардың қосалқы өнімдерінен бөлініп алынған бактериялық токсиндер өсімдік қосалқы өнімдерінен бөлініп алынған бактериялардан өзгеше болуы мүмкін екенін көрсетті (39, 45, 58, 59, 110–112). Дегенмен, құмырсқа қышқылы сияқты қышқылдарға реакциядағы айырмашылықтар диетадағы сероварлардың тіршілік ету ұзақтығының және диета өңделетін температураның айырмашылығымен байланысты болуы мүмкін (19, 113, 114). Қышқылмен өңдеуге серовар реакциясындағы айырмашылықтар құс етінің ластанған жеммен ластануының факторы болуы мүмкін (113, 115), ал вируленттілік генінің экспрессиясындағы айырмашылықтар да рөл атқаруы мүмкін (116). Қышқылға төзімділіктегі айырмашылықтар, егер жеммен берілетін қышқылдар жеткілікті түрде буферленбесе, қоректік ортада сальмонелланы анықтауға әсер етуі мүмкін (21, 105, 117–122). Диетаның физикалық формасы (бөлшектердің мөлшері тұрғысынан) асқазан-ішек жолындағы құмырсқа қышқылының салыстырмалы түрде қолжетімділігіне де әсер етуі мүмкін (123).
Жемге қосылған құмырсқа қышқылының микробқа қарсы белсенділігін оңтайландыру стратегиялары да өте маңызды. Жем зауытының жабдықтарына ықтимал зақым келтіруді және мал жемінің дәмдік мәселелерін азайту үшін жемді араластырмас бұрын жоғары ластанған жем ингредиенттері үшін қышқылдың жоғары концентрациясы ұсынылды (105). Джонс (51) химиялық тазалау алдында жемде болатын сальмонеллаларды химиялық өңдеуден кейін жеммен жанасқанда сальмонеллаларға қарағанда бақылау қиынырақ деген қорытындыға келді. Жем зауытында өңдеу кезінде жемді термиялық өңдеу жемнің сальмонелламен ластануын шектеу үшін араласу ретінде ұсынылды, бірақ бұл жемнің құрамына, бөлшектердің мөлшеріне және ұнтақтау процесімен байланысты басқа факторларға байланысты (51). Қышқылдардың микробқа қарсы белсенділігі де температураға байланысты, ал органикалық қышқылдар болған кезде жоғары температура сальмонеллаға синергетикалық тежегіш әсер етуі мүмкін, бұл сальмонелланың сұйық дақылдарында байқалады (124, 125). Сальмонелламен ластанған жемдерді зерттеудің бірнеше зерттеулері жоғары температура жем матрицасында қышқылдардың тиімділігін арттырады деген пікірді растайды (106, 113, 126). Амадо және т.б. (127) әртүрлі ірі қара мал азығынан бөлініп алынған және қышқылдандырылған ірі қара түйіршіктеріне егілген Salmonella enterica және Escherichia coli 10 штаммында температура мен қышқылдың (құмырсқа немесе сүт қышқылы) өзара әрекеттесуін зерттеу үшін орталық композиттік дизайнды пайдаланды. Олар қышқылмен және бактериялық изолят түрімен қатар микробтық тотықсыздануға әсер ететін негізгі фактор жылу деген қорытындыға келді. Қышқылмен синергетикалық әсер әлі де басым, сондықтан төмен температуралар мен қышқыл концентрацияларын қолдануға болады. Дегенмен, олар сонымен қатар құмырсқа қышқылын қолданған кезде синергетикалық әсерлер әрқашан байқалмайтынын атап өтті, бұл оларды құмырсқа қышқылының жоғары температурада ұшып кетуі немесе жем матрицасы компоненттерінің буферлік әсерлері фактор деп күдіктеуге мәжбүр етті.
Жануарларға жем бермес бұрын жемнің сақтау мерзімін шектеу - жем беру кезінде жануардың ағзасына тағамдық патогендердің енуін бақылаудың бір жолы. Дегенмен, жемдегі қышқыл асқазан-ішек жолына енгеннен кейін, ол өзінің микробқа қарсы белсенділігін жалғастыруы мүмкін. Асқазан-ішек жолына экзогенді түрде енгізілетін қышқыл заттардың микробқа қарсы белсенділігі асқазан қышқылының концентрациясы, асқазан-ішек жолының белсенді орны, асқазан-ішек жолының рН және оттегі мөлшері, жануардың жасы және асқазан-ішек микробтары популяциясының салыстырмалы құрамы (бұл асқазан-ішек жолының орналасқан жеріне және жануардың жетілуіне байланысты) сияқты әртүрлі факторларға байланысты болуы мүмкін (21, 24, 128–132). Сонымен қатар, асқазан-ішек жолындағы анаэробты микроорганизмдердің тұрақты популяциясы (моногастриялық жануарлардың жетілген сайын төменгі ас қорыту жолында басым болады) ашыту арқылы органикалық қышқылдарды белсенді түрде өндіреді, бұл өз кезегінде асқазан-ішек жолына енетін өтпелі патогендерге антагонистік әсер етуі мүмкін (17, 19–21).
Алғашқы зерттеулердің көп бөлігі құстың асқазан-ішек жолындағы сальмонелланы шектеу үшін форматты қоса алғанда, органикалық қышқылдарды пайдалануға бағытталған, бұл туралы бірнеше шолуларда егжей-тегжейлі талқыланды (12, 20, 21). Бұл зерттеулерді бірге қарастырған кезде бірнеше маңызды бақылаулар жасауға болады. МакХан мен Шоттс (133) құмырсқа мен пропион қышқылын беру бактериялармен егілген тауықтардың соқыр ішегіндегі Salmonella Typhimurium деңгейін төмендететінін және оларды 7, 14 және 21 күндік жасында сандық түрде анықтағанын хабарлады. Дегенмен, Хьюм және т.б. (128) C-14-белгіленген пропионатты бақылаған кезде, олар диетадағы пропионаттың өте аз мөлшері соқыр ішекке жетуі мүмкін деген қорытындыға келді. Бұл құмырсқа қышқылына да қатысты ма, жоқ па, әлі анықталмаған. Дегенмен, жақында Бурасса және т.б. (134) бактериялармен егілген тауықтардың соқырішегіндегі құмырсқа және пропион қышқылымен қоректендіру Salmonella Typhimurium деңгейін төмендеткенін хабарлады, бұл бактериялар 7, 14 және 21 күндік жасында сандық түрде анықталды. (132) бройлер балапандарына 6 апталық өсу кезеңінде 4 г/т құмырсқа қышқылымен қоректендіру соқырішегіндегі S. Typhimurium концентрациясын анықтау деңгейінен төмен түсіргенін атап өтті.
Құс етінің рационында құс етінің асқазан-ішек жолдарының басқа бөліктеріне құс етінің құрамындағы құс етінің қышқылының болуы әсер етуі мүмкін. Әл-Тарази мен Әлшавабке (134) құс еті мен пропион қышқылының қоспасы дақыл мен соқыр ішекте Salmonella pullorum (S. PRlorum) ластануын азайта алатынын көрсетті. Томпсон мен Хинтон (129) коммерциялық тұрғыдан қолжетімді құс еті мен пропион қышқылының қоспасы дақыл мен асқазандағы екі қышқылдың да концентрациясын арттыратынын және репрезентативті өсіру жағдайында in vitro моделінде Salmonella Enteritidis PT4-ке қарсы бактерицидтік әсер ететінін байқады. Бұл пікірді Bird және т.б. (135) компаниясының in vivo деректері растайды, олар бройлер тауықтарының ауыз суына құс еті өңдеу зауытына тасымалданар алдындағы аштық кезеңінде құс еті бар тауықтарға ұқсас құс еті бар тауықтарды тасымалдау алдындағы симуляцияланған аштық кезеңінде құс еті қышқылын қосқан. Ауыз суға құмырсқа қышқылын қосу дақыл мен эпидидимдегі S. Typhimurium санының азаюына және S. Typhimurium-позитивті дақылдардың жиілігінің азаюына әкелді, бірақ эпидидимдегі оң нәтижелер санының азаюына әкелмеді (135). Органикалық қышқылдар асқазан-ішек жолдарының төменгі бөлігінде белсенді болған кезде оларды қорғай алатын жеткізу жүйелерін әзірлеу тиімділікті арттыруға көмектесуі мүмкін. Мысалы, құмырсқа қышқылын микрокапсуляциялау және оны жемге қосу соқыр ішектің құрамындағы Salmonella Enteritidis санын азайтатыны көрсетілген (136). Дегенмен, бұл жануар түріне байланысты өзгеруі мүмкін. Мысалы, Валия және т.б. (137) құмырсқа қышқылы, лимон қышқылы және эфир майы капсулаларының қоспасымен қоректенген 28 күндік шошқалардың соқыр ішегінде немесе лимфа түйіндерінде Salmonella санының азайғанын байқамады, ал нәжіспен Salmonella бөлінуі 14-ші күні азайғанымен, 28-ші күні азайған жоқ. Олар шошқалар арасында Salmonella-ның көлденең берілуінің алдын алынғанын көрсетті.
Мал шаруашылығында құмырсқа қышқылын микробқа қарсы агент ретінде зерттеу негізінен тағаммен берілетін Salmonella-ға бағытталғанымен, басқа асқазан-ішек жолдарының патогендеріне бағытталған кейбір зерттеулер де бар. Кованда және т.б. (68) жүргізген in vitro зерттеулері құмырсқа қышқылының Escherichia coli және Campylobacter jejuni сияқты асқазан-ішек жолдарының тағаммен берілетін басқа патогендеріне қарсы да тиімді болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұрынғы зерттеулер органикалық қышқылдар (мысалы, сүт қышқылы) және құрамында құмырсқа қышқылы бар коммерциялық қоспалар құс етіндегі Campylobacter деңгейін төмендетуі мүмкін екенін көрсетті (135, 138). Дегенмен, бұрын Бейер және т.б. (67) атап өткендей, құмырсқа қышқылын Campylobacter-ге қарсы микробқа қарсы агент ретінде қолдану сақтықты қажет етуі мүмкін. Бұл тұжырым құс етіндегі тағамдық қоспалар үшін әсіресе проблемалы, себебі құмырсқа қышқылы C. jejuni үшін негізгі тыныс алу энергия көзі болып табылады. Сонымен қатар, оның асқазан-ішек қуысының бір бөлігі формате сияқты асқазан-ішек жолдарының бактериялары шығаратын аралас қышқылды ашыту өнімдерімен метаболикалық айқаспалы қоректенуден туындайды деп есептеледі (139). Бұл көзқарастың белгілі бір негізі бар. Формата C. jejuni үшін хемоаттрактант болғандықтан, форматдегидрогеназа мен гидрогеназада ақаулары бар қос мутанттар бройлер тауықтарында жабайы типті C. jejuni штамдарымен салыстырғанда соқыр ішектің колонизациялану деңгейін төмендетті (140, 141). Сыртқы құмырсқа қышқылын қоспалау тауықтарда C. jejuni арқылы асқазан-ішек жолының колонизациясына қаншалықты әсер ететіні әлі белгісіз. Асқазан-ішек форматасының нақты концентрациясы басқа асқазан-ішек бактерияларының катаболизміне немесе жоғарғы асқазан-ішек жолында форматаның сіңуіне байланысты төмен болуы мүмкін, сондықтан бірнеше айнымалылар бұған әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, формат - кейбір асқазан-ішек бактериялары шығаратын ықтимал ашыту өнімі, ол асқазан-ішек форматасының жалпы деңгейіне әсер етуі мүмкін. Асқазан-ішек құрамындағы форматаны сандық анықтау және метагеномиканы қолдана отырып, форматдегидрогеназа гендерін анықтау формат өндіретін микроорганизмдер экологиясының кейбір аспектілеріне жарық түсіруі мүмкін.
Рот және т.б. (142) бройлер тауықтарын антибиотикалық энрофлоксацинмен немесе құмырсқа, сірке суы және пропион қышқылдарының қоспасымен тамақтандырудың антибиотикке төзімді Escherichia coli таралуына әсерін салыстырды. Жалпы және антибиотикке төзімді E. coli изоляттары 1 күндік бройлер тауықтарының біріктірілген нәжіс үлгілерінде және 14 және 38 күндік бройлер тауықтарының соқыр ішегінің құрамындағы үлгілерде есептелді. E. coli изоляттары ампициллинге, цефотаксимге, ципрофлоксацинге, стрептомицинге, сульфаметоксазолға және тетрациклинге төзімділікке әрбір антибиотик үшін бұрын анықталған шектеу нүктелеріне сәйкес тексерілді. Тиісті E. coli популяциялары сандық түрде анықталып, сипатталған кезде, энрофлоксацин де, қышқыл коктейлі қоспасы да 17 және 28 күндік бройлер тауықтарының соқыр ішегінен бөлініп алынған E. coli жалпы санын өзгерткен жоқ. Энрофлоксацинмен толықтырылған диетамен қоректенген құстардың соқыр ішегінде ципрофлоксацинге, стрептомицинге, сульфаметоксазолға және тетрациклинге төзімді E. coli деңгейі жоғарылаған, ал соқыр ішегінде цефотаксимге төзімді E. coli деңгейі төмендеген. Коктейльмен қоректенген құстардың соқыр ішегінде ампициллинге және тетрациклинге төзімді E. coli саны бақылау және энрофлоксацинмен толықтырылған құстармен салыстырғанда азайған. Аралас қышқылмен қоректенген құстардың соқыр ішегінде энрофлоксацинмен қоректенген құстармен салыстырғанда ципрофлоксацинге және сульфаметоксазолға төзімді E. coli санының азаюы байқалды. Қышқылдардың E. coli жалпы санын азайтпай антибиотикке төзімді E. coli санын азайту механизмі әлі күнге дейін түсініксіз. Дегенмен, Рот және т.б. жүргізген зерттеу нәтижелері энрофлоксацин тобының нәтижелерімен сәйкес келеді. (142) Бұл Cabezon және т.б. сипаттаған плазмидпен байланысқан ингибиторлар сияқты E. coli-де антибиотикке төзімділік гендерінің таралуының азаюының көрсеткіші болуы мүмкін. (143). Құс етінің асқазан-ішек жолдарының популяциясында құс етінің асқазан-ішек жолдарының популяциясында құмырсқа қышқылы сияқты жем қоспаларының қатысуымен плазмидалық антибиотиктерге төзімділіктің тереңірек талдауын жүргізу және асқазан-ішек резистомын бағалау арқылы бұл талдауды одан әрі жетілдіру қызықты болар еді.
Патогендерге қарсы оңтайлы микробқа қарсы жем қоспаларын әзірлеу, ең алдымен, асқазан-ішек жолдарының жалпы флорасына, әсіресе иесі үшін пайдалы деп саналатын микробиотаға минималды әсер етуі керек. Дегенмен, экзогендік жолмен енгізілетін органикалық қышқылдар резиденттік асқазан-ішек микробиотаға зиянды әсер етуі мүмкін және белгілі бір дәрежеде олардың патогендерге қарсы қорғаныс қасиеттерін жоққа шығаруы мүмкін. Мысалы, Томпсон мен Хинтон (129) құмырсқа және пропион қышқылдарының қоспасымен қоректенетін жұмыртқалаған тауықтарда сүт қышқылы деңгейінің төмендегенін байқады, бұл дақылда осы экзогендік органикалық қышқылдардың болуы дақыл лактобациллаларының азаюына әкелгенін көрсетеді. Дақыл лактобациллалары сальмонеллаға кедергі болып саналады, сондықтан бұл резиденттік дақыл микробиотасының бұзылуы асқазан-ішек жолында сальмонелла колонизациясының сәтті төмендеуіне кері әсерін тигізуі мүмкін (144). Ачыкгөз және т.б. құстардың төменгі асқазан-ішек жолына әсері төмен болуы мүмкін екенін анықтады. (145) Құмырсқа қышқылымен қышқылдандырылған су ішетін 42 күндік бройлер тауықтарында ішек флорасының жалпы саны немесе Escherichia coli саны бойынша ешқандай айырмашылықтар табылған жоқ. Авторлар бұл форманың асқазан-ішек жолдарының жоғарғы бөлігінде метаболизденуіне байланысты болуы мүмкін деп болжады, бұл экзогенді түрде енгізілген қысқа тізбекті май қышқылдары (SCFA) бар басқа зерттеушілермен байқалған (128, 129).
Құмырсқа қышқылын қандай да бір капсула түрінде қорғау оның асқазан-ішек жолдарының төменгі бөлігіне жетуіне көмектесуі мүмкін. (146) микрокапсулаланған құмырсқа қышқылы қорғалмаған құмырсқа қышқылымен қоректенетін шошқалармен салыстырғанда шошқалардың соқыр ішегіндегі жалпы қысқа тізбекті май қышқылының (SCFA) мөлшерін айтарлықтай арттырғанын атап өтті. Бұл нәтиже авторларды құмырсқа қышқылы дұрыс қорғалған жағдайда асқазан-ішек жолдарының төменгі бөлігіне тиімді жетуі мүмкін деген болжам жасауға мәжбүр етті. Дегенмен, бақылау диетасымен қоректенетін шошқалардағыдан жоғары болса да, формат және лактат концентрациясы сияқты басқа да бірнеше параметрлер қорғалмаған формат диетасымен қоректенетін шошқалардағыдан статистикалық тұрғыдан ерекшеленбеді. Қорғалмаған және қорғалған құмырсқа қышқылымен қоректенетін шошқаларда сүт қышқылының үш есеге жуық артуы байқалғанымен, лактобактериялар саны екі емдеу әдісімен де өзгерген жоқ. Айырмашылықтар соқыр ішектегі басқа сүт қышқылын өндіретін микроорганизмдер үшін айқынырақ болуы мүмкін (1), олар осы әдістермен анықталмайды және/немесе (2) метаболикалық белсенділігі өзгереді, осылайша ашыту үлгісін өзгертеді, осылайша резидент лактобактериялар көбірек сүт қышқылын өндіреді.
Ауыл шаруашылығы жануарларының асқазан-ішек жолына жем қоспаларының әсерін дәлірек зерттеу үшін жоғары ажыратымдылықтағы микробтық идентификация әдістері қажет. Соңғы бірнеше жылда микробиом таксондарын анықтау және микробтық қауымдастықтардың әртүрлілігін салыстыру үшін 16S РНҚ генінің келесі буын секвенирлеуі (NGS) қолданылды (147), бұл тағамдық жем қоспалары мен құс сияқты тағамдық жануарлардың асқазан-ішек микробиотасы арасындағы өзара әрекеттесуді жақсырақ түсінуге мүмкіндік берді.
Бірнеше зерттеулерде тауықтың асқазан-ішек микробиомының қоспаны формаға келтіру реакциясын бағалау үшін микробиомды секвенирлеу қолданылды. Окли және т.б. (148) ауыз суында немесе жемінде құмырсқа қышқылының, пропион қышқылының және орташа тізбекті май қышқылдарының әртүрлі комбинацияларымен толықтырылған 42 күндік бройлер тауықтарында зерттеу жүргізді. Иммундалған тауықтарға налидикс қышқылына төзімді Salmonella typhimurium штаммы қолданылды және олардың цекалары 0, 7, 21 және 42 күндік жасында алынып тасталды. 454 пиросеквенирлеу үшін цекал үлгілері дайындалды және секвенирлеу нәтижелері жіктеу және ұқсастықты салыстыру үшін бағаланды. Жалпы алғанда, емдеу цекал микробиомына немесе S. Typhimurium деңгейіне айтарлықтай әсер еткен жоқ. Дегенмен, микробиомның таксономиялық талдауымен расталғандай, құстар қартайған сайын Salmonella-ны анықтаудың жалпы көрсеткіштері төмендеді, ал Salmonella тізбектерінің салыстырмалы саны уақыт өте келе төмендеді. Авторлар бройлер балапандарының қартаюымен соқыр ішек микробтық популяциясының әртүрлілігі артқанын, асқазан-ішек флорасындағы ең маңызды өзгерістер барлық емдеу топтарында байқалғанын атап өтті. Жақында жүргізілген зерттеуде Ху және т.б. (149) екі кезеңде (1-21 күн және 22-42 күн) жиналған бройлер балапандарының соқыр ішек микробиомының үлгілеріне ауыз су мен органикалық қышқылдар (құмырсқа қышқылы, сірке қышқылы, пропион қышқылы және аммоний форматы) мен виргиниамицин қоспасымен толықтырылған диетаны берудің әсерін салыстырды. 21 күндік жасында емдеу топтарында соқыр ішек микробиомының әртүрлілігінде кейбір айырмашылықтар байқалғанымен, 42 күнде α- немесе β-бактериялардың әртүрлілігінде ешқандай айырмашылықтар анықталмады. 42 күндік жасында айырмашылықтардың болмауын ескере отырып, авторлар өсу артықшылығы оңтайлы әртүрлі микробиомның ертерек құрылуына байланысты болуы мүмкін деген болжам жасады.
Тек соқыр ішек микробтық қауымдастығына бағытталған микробиом талдауы тағамдық органикалық қышқылдардың әсерінің асқазан-ішек жолындағы қай жерде болатынын көрсетпеуі мүмкін. Хьюм және т.б. (128) нәтижелері көрсеткендей, бройлер тауықтарының жоғарғы асқазан-ішек жолының микробиомасы тағамдық органикалық қышқылдардың әсеріне сезімтал болуы мүмкін. Хьюм және т.б. (128) экзогенді түрде қосылған пропионаттың көп бөлігі құстардың жоғарғы асқазан-ішек жолында сіңетінін көрсетті. Асқазан-ішек микроорганизмдерін сипаттау бойынша жақында жүргізілген зерттеулер де бұл пікірді растайды. Нава және т.б. (150) органикалық қышқылдар қоспасының [DL-2-гидрокси-4(метилтио)май қышқылы], құмырсқа қышқылы және пропион қышқылы (HFP) ішек микробиотасына әсер ететінін және тауықтардың мықын ішегінде лактобациллалардың колонизациясын арттыратынын көрсетті. Жақында Гударзи Борожени және т.б. (150) органикалық қышқыл қоспасының [DL-2-гидрокси-4(метилтио)май қышқылы], құмырсқа қышқылы және пропион қышқылының (HFP) үйлесімі ішек микробиотасына әсер ететінін және тауықтардың мықын ішегінде лактобациллалардың колонизациясын арттыратынын көрсетті. (151) бройлер тауықтарын құмырсқа қышқылы мен пропион қышқылының қоспасымен екі концентрацияда (0,75% және 1,50%) 35 күн бойы тамақтандыруды зерттеді. Тәжірибе соңында дақыл, асқазан, мықын ішектің дистальды үштен екі бөлігі және соқыр ішек алынып, RT-PCR көмегімен асқазан-ішек флорасы мен метаболиттерін сандық талдау үшін үлгілер алынды. Өсіру кезінде органикалық қышқылдардың концентрациясы Lactobacillus немесе Bifidobacterium молдығына әсер етпеді, бірақ Clostridium популяциясын арттырды. мықын ішегінде жалғыз өзгерістер Lactobacillus және Enterobacter санының азаюы болды, ал соқыр ішекте бұл флора өзгеріссіз қалды (151). Органикалық қышқыл қоспасының ең жоғары концентрациясында дақылда сүт қышқылының жалпы концентрациясы (D және L) төмендеді, екі органикалық қышқылдың да концентрациясы асқазанда төмендеді, ал соқыр ішекте органикалық қышқылдардың концентрациясы төмен болды. Шажырқайда ешқандай өзгерістер болған жоқ. Қысқа тізбекті май қышқылдарына (ҚТҚҚ) келетін болсақ, органикалық қышқылдармен қоректенетін құстардың дақылы мен асқазанындағы жалғыз өзгеріс пропионат деңгейінде болды. Органикалық қышқылдың төмен концентрациясымен қоректенген құстардың дақылда пропионаттың он есеге жуық артуын көрсетті, ал органикалық қышқылдың екі концентрациясымен қоректенген құстардың асқазанында пропионаттың сәйкесінше сегіз және он бес есе артуын көрсетті. Шажырқайдағы ацетаттың артуы екі еседен аз болды. Жалпы алғанда, бұл деректер сыртқы органикалық қышқылды қолданудың көптеген әсерлері өнімділікте айқын болды, ал органикалық қышқылдардың төменгі асқазан-ішек микробтық қауымдастығына минималды әсері болды деген пікірді қолдайды, бұл жоғарғы асқазан-ішек жолдарының резидент флорасының ашыту үлгілері өзгертілген болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Әрине, асқазан-ішек жолындағы микробтардың формаға реакциясын толық анықтау үшін микробиомды тереңірек сипаттау қажет. Асқазан-ішек жолдарының нақты бөлімдерінің, әсіресе дақыл сияқты жоғарғы бөлімдердің микробтық таксономиясын тереңірек талдау микроорганизмдердің белгілі бір топтарын таңдау туралы қосымша түсінік бере алады. Олардың метаболикалық және ферментативті белсенділігі олардың асқазан-ішек жолына енетін патогендермен антагонистік байланысы бар-жоғын анықтауы мүмкін. Құстардың тіршілік ету кезеңінде қышқыл химиялық қоспалардың әсер етуі «қышқылға төзімді» резидент бактерияларды таңдайтынын және бұл бактериялардың болуы және/немесе метаболикалық белсенділігі патогендердің колонизациясына қосымша кедергі келтіретінін анықтау үшін метагеномдық талдаулар жүргізу қызықты болар еді.
Құмырсқа қышқылы көптеген жылдар бойы мал азығында химиялық қоспа және сүрлемді қышқылдандырғыш ретінде қолданылып келеді. Оның негізгі қолданылуының бірі - жемдегі патогендердің санын және олардың кейіннен құстардың асқазан-ішек жолында колонизациясын шектеу үшін микробқа қарсы әсері. In vitro зерттеулер құмырсқа қышқылының Salmonella және басқа да патогендерге қарсы салыстырмалы түрде тиімді микробқа қарсы агент екенін көрсетті. Дегенмен, жем матрицаларында құмырсқа қышқылын қолдану жем ингредиенттеріндегі органикалық заттардың көп мөлшерімен және олардың әлеуетті буферлік қабілетімен шектелуі мүмкін. Құмырсқа қышқылы жем немесе ауыз су арқылы жұтылған кезде Salmonella және басқа да патогендерге антагонистік әсер ететін сияқты. Дегенмен, бұл антагонизм негізінен асқазан-ішек жолының жоғарғы бөлігінде пайда болады, себебі пропион қышқылындағыдай, төменгі асқазан-ішек жолында құмырсқа қышқылының концентрациясы төмендеуі мүмкін. Құмырсқа қышқылын капсулалау арқылы қорғау тұжырымдамасы төменгі асқазан-ішек жолына көбірек қышқыл жеткізудің әлеуетті тәсілін ұсынады. Сонымен қатар, зерттеулер органикалық қышқылдардың қоспасы құстың өнімділігін жақсартуда бір қышқылды енгізуге қарағанда тиімдірек екенін көрсетті (152). Асқазан-ішек жолындағы Campylobacter формаға әртүрлі жауап беруі мүмкін, себебі ол форманы электрон доноры ретінде пайдалана алады, ал форма оның негізгі энергия көзі болып табылады. Асқазан-ішек жолындағы форма концентрациясын арттыру Campylobacter үшін пайдалы болатыны белгісіз, және бұл форманы субстрат ретінде пайдалана алатын басқа асқазан-ішек флорасына байланысты болмауы мүмкін.
Асқазан-ішек жолының құмырсқа қышқылының патогенді емес резиденттік асқазан-ішек микробтарына әсерін зерттеу үшін қосымша зерттеулер қажет. Біз иесіне пайдалы асқазан-ішек микробиомасының мүшелерін бұзбай, патогендерді таңдамалы түрде нысанаға алуды жөн көреміз. Дегенмен, бұл резиденттік асқазан-ішек микробтық қауымдастықтарының микробиом тізбегін тереңірек талдауды қажет етеді. Құмырсқа қышқылымен өңделген құстардың ішек микробиомасы бойынша кейбір зерттеулер жарияланғанымен, асқазан-ішек жолының жоғарғы микробтық қауымдастығына көбірек назар аудару қажет. Микроорганизмдерді анықтау және құмырсқа қышқылының қатысуымен немесе болмауы кезінде асқазан-ішек микробтық қауымдастықтары арасындағы ұқсастықтарды салыстыру толық емес сипаттама болуы мүмкін. Құрамы жағынан ұқсас топтардың функционалдық айырмашылықтарын сипаттау үшін метаболомика мен метагеномиканы қоса алғанда, қосымша талдаулар қажет. Мұндай сипаттама асқазан-ішек микробтық қауымдастығы мен құстардың құмырсқа қышқылына негізделген жақсартқыштарға өнімділік реакциялары арасындағы байланысты анықтау үшін өте маңызды. Асқазан-ішек функциясын дәлірек сипаттау үшін бірнеше тәсілдерді біріктіру органикалық қышқылдарды қоспалаудың тиімдірек стратегияларын әзірлеуге және сайып келгенде, тамақ қауіпсіздігі тәуекелдерін шектей отырып, құстардың денсаулығы мен өнімділігінің оңтайлы болжамын жақсартуға мүмкіндік береді.
SR бұл шолуды DD және KR көмегімен жазды. Барлық авторлар осы шолуда ұсынылған жұмысқа айтарлықтай үлес қосты.
Авторлар бұл шолудың жазылуын және жариялануын бастау үшін Anitox корпорациясынан қаржыландыру алғанын мәлімдейді. Қаржыландырушылар осы шолу мақаласында айтылған көзқарастар мен қорытындыларға немесе оны жариялау туралы шешімге ешқандай әсер еткен жоқ.
Қалған авторлар зерттеудің ықтимал мүдделер қақтығысы ретінде түсіндірілуі мүмкін кез келген коммерциялық немесе қаржылық қатынастар болмаған жағдайда жүргізілгенін мәлімдейді.
Доктор ДД Арканзас университетінің аспирантура мектебінің «Үздік оқытушылық стипендия» бағдарламасы арқылы көрсеткен қолдауына, сондай-ақ Арканзас университетінің жасуша және молекулалық биология бағдарламасы мен Тамақ ғылымдары кафедрасының үздіксіз қолдауына алғыс білдіреді. Сонымен қатар, авторлар осы шолуды жазудағы алғашқы қолдауы үшін Anitox компаниясына алғыс білдіреді.
1. Дибнер Дж.Дж., Ричардс Дж.Д. Ауыл шаруашылығында антибиотиктердің өсу стимуляторларын қолдану: тарихы және әсер ету механизмдері. Құс шаруашылығы ғылымы (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Джонс Ф.Т., Рик С.К. Құс жеміндегі микробқа қарсы препараттардың дамуы мен бақылау тарихы. Құс шаруашылығы ғылымы (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Антибиотиктердің өсу стимуляторларының субингибиторлық теориясы. Құс шаруашылығы ғылымы (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Тағамдық бактериялардағы антибиотиктерге төзімділік — жаһандық бактериялық генетикалық желілердегі үзілістердің салдары. Халықаралық тағамдық микробиология журналы (2002) 78:43–56. doi: 10.1016/S0168-1605(02)00241-6
5. Ван Иммерсил Ф, Кауэртс К, Девриезе Л.А., Хизебрук Ф., Дукател Р. Жемдегі сальмонелланы бақылауға арналған жем қоспалары. Құс шаруашылығы ғылымының дүниежүзілік журналы (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Ангуло Ф.Дж., Бейкер Н.Л., Олсен С.Дж., Андерсон А., Барретт Т.Дж. Ауыл шаруашылығында микробқа қарсы қолдану: адамдарға микробқа қарсы төзімділіктің берілуін бақылау. Балалар жұқпалы аурулары бойынша семинарлар (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Лекшми М, Аммини П, Кумар С, Варела МФ. Тамақ өндірісі ортасы және жануарлардан алынатын адам патогендеріндегі микробқа қарсы төзімділіктің эволюциясы. Микробиология (2017) 5:11. doi: 10.3390/microorganisms5010011
8. Лоренчо Дж.М., Сейдель Д.С., Каллауэй Т.Р. 9-тарау: Антибиотиктер және ішек қызметі: тарихы және қазіргі жағдайы. Рикке С.К., ред. Құс етіндегі ішек денсаулығын жақсарту. Кембридж: Берли Додд (2020). 189–204 беттер. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Рик SC. № 8: Жем гигиенасы. Ішінде: Дьюульф Дж, ван Иммерцель Ф, ред. Жануарлар өндірісіндегі және ветеринариядағы биоқауіпсіздік. Левен: ACCO (2017). 144–76 беттер.