Современные технологии для защиты коров от токсинов

Самыми изученными классами микотоксинов являются афлатоксины, зеараленон, ДОН, фумонизины, охратоксин А. В качестве примера бактериальных токсинов можно привести энтеротоксины, продуцируемые Clostridium perfringens, аэролизин, производимый Aeromonas sp., шигаподобные токсины, синтезируемые Escherichia coli и множество других.

Какие заболевания у коров вызывают микотоксины?

Присутствие бактериальных токсинов в организме коров может приводить к заболеваниям пищеварительного тракта, некротическим поражениям тканей, маститам, эндометритам, ламинитам, эндотоксическому шоку и др.

Микотоксины плесневых грибов имеют сходные мишени. Они подавляют иммунную систему, нарушают работу рубца, кишечника, печени, почек, репродуктивной, нервной системы коров, что приводит к преждевременной выбраковке животных. По статистике 20-30% абортов у коров связано с потреблением токсичного корма, что влечет за собой серьезный экономический ущерб, поскольку на сегодняшний день средняя стоимость нетели составляет 180-215 тыс. рублей. Остатки афлатоксина М1 в молоке составляют 1-6,2% от потребленного с кормом афлатоксина В1, что делает не пригодным его для детского питания. 

Считалось, что разнообразные по функциям микроорганизмы, населяющие содержимое рубца здоровой коровы, должны служить барьером, встающим на пути проникновения токсинов. В условиях современной интенсификации животноводства, высокие надои требуют от коровы экстремально высокую продуктивность синтеза. Так, потребность на лактацию дойной коровы с суточным удоем около 40 кг  составляет 131 МДж, что в 4 раза выше, чем потребность энергии для ее жизнедеятельности! В связи с этим, у высокопродуктивных коров состав микрофлоры рубца серьезно нарушен по сравнению с низкопродуктивными животными. 

Специалисты ООО «БИОТРОФ» с помощью молекулярно-биологического метода количественной ПЦР провели уникальное исследование, позволяющее сравнить состав рубцовой микрофлоры коров при скармливании силоса, загрязненного высокими концентрациями афлатоксинов (выше ПДК в 4 раза) и практически свободного от них (рис. 1). 

Рис. 1. Состав микрофлоры в рубце, тыс. клеток/мл (×103 кл./мл)

Оказалось, что поступление токсинов в рубец приводит к серьезному дисбиозу микробиома: резко падает содержание полезных целлюлозолитиков, расщепляющих клетчатку и ЛЖК-синтезирующих бактерий, что приводит к дисбалансу летучих жирных кислот.  Создаются благоприятные условия для роста патогенной микрофлоры.

Не все сорбенты безопасны

В связи с тем, что микотоксины поражают фуражные культуры еще в поле, избежать их попадания на кормовой стол не всегда удается. 

Снизить отрицательные последствия от проникновения микотоксинов в организм животных возможно путем нейтрализации их при помощи сорбентов. За рубежом давно принято решение вводить по умолчанию сорбенты в состав всех премиксов. У нас в стране, к сожалению, сорбенты начинают вводить в рацион уже при явных клинических проявлениях воздействия микотоксинов, когда разрушения организма животных могут быть необратимы.

В настоящее время на рынке продукции для животноводства существует широкий спектр различных сорбентов токсинов на основе активированного угля, глинистых минералов (монтмориллонитов/бентонитов), цеолитов, клеточных стенок дрожжей.

 Однако, еще в 1994 году за рубежом (Pasteiner, 1994), было показано, что многие энтеросорбенты обладают рядом существенных недостатков. Активированный уголь, глинистые минералы и цеолиты связывают и выводят из организма незаменимые микро- и макроэлементы, витамины и питательные вещества. Слабым местом сорбентов  на основе глинистых минералов является способность десорбировать микотоксины, поскольку связывающие силы в их молекулах основаны на мостиках Н-О-Н (силы Ван дер Ваальса) в гидратационных зонах вещества, в связи с чем связи довольно неустойчивы. Кроме того, довольно высокие нормы ввода многих препаратов могут приводить к снижению доступности питательных веществ кормов, травмированию стенок кишечника, нарушению целостности ворсинок и замедлению скорости их роста. Согласно исследованиям отечественных ученых (Иванов и др., 2008), эффективность клеточных стенок дрожжей отмечается лишь при низких концентрациях микотоксинов в кормах. 

Чем Заслон2+ отличается от других?

Благодаря инновационным разработкам отечественных ученых на рынке появился комплексный энтеросорбент токсинов Заслон2+ на основе уникального природного минерала органического происхождения, состоящего из аморфного кремнезема, композиции эфирных масел и двух штаммов полезных бактерий.

Обжиг минерала при температуре свыше 800оС гарантирует отсутствие токсичных элементов (тяжелых металлов, пестицидов, хлорорганических соединений и др.), температура кипения которых существенно меньше температуры обжига. Кроме того, это существенно повышает удельную поверхность сорбента (до 40 га/кг). Для примера, эта величина в 20 раз выше, чем удельная поверхность клеточных стенок дрожжей.

Энтеросорбенты обладают различной сорбционной способностью или емкостью, т.е. связывают в просвете кишечника различное количество веществ. Причем сорбенты могут выводить только молекулы определенных размеров, что важно учитывать в практике.

Для многих микотоксинов, связанных энтеросорбентом в кислой среде желудка (сычуга), сорбционные связи оказываются нестойкими и они десорбируются в условиях высокого уровня рН в кишечнике.

С помощью двухфазного метода мы проанализировали уровень истинной сорбционной емкости сорбента Заслон2+ с учетом уровней сорбции в условиях желудка (сычуга)  и десорбции в кишечнике. Для сравнения использовали популярный на рынке продаж энтеросорбент на основе алюмосиликатов и клеточных стенок дрожжей (под условным названием «Сорбент №1»).

Таблица 1 – Сорбционная емкость сорбентов

Результаты исследований (табл. 1) продемонстрировали необратимую высокую сорбцию микотоксинов у Заслона2+ при достаточно низком уровне десорбции. То есть, Заслон2+ работает, как в кислом, так и в щелочном диапазонах рН. Полученные результаты значительно превосходили эффект от применения сорбента на основе алюмосиликатов и клеточных стенок дрожжей. 

В серии экспериментов доказано, что в отличие от большинства сорбентов, Заслон2+ не связывает в организме витамины и минералы.

Рис. 2.  Содержание минералов в крови коров, ммоль/л 

Проведение экспериментов показало, что введение в рацион Заслона2+ не оказало достоверного влияния на содержание кальция и фосфора в крови коров (рис. 2) и витаминов А, Е и В2 в печени птиц.

Усиленное действие

Как было отмечено, поступление токсинов с кормом угнетающе действует на микрофлору рубца и иммунитет животного.

В связи с этим действие сорбентов необходимо усиливать, нанося на их поверхность биологически активные вещества. 

Именно поэтому в состав сорбента Заслон2+ введены эфирные масла и комплекс 2 штаммов полезных бактерий. При этом сорбент выступает одновременно в роли детоксиканта и носителя для доставки активных веществ в нужные отделы желудочно-кишечного тракта. 

Композиция из растительных эфирных масел повышает резистентность организма к негативному влиянию микотоксинов. Помимо этого, эфирные масла обладают мощной антимикробной активностью, антиоксидантным и противоспалительным эффектом. Выявлено, что эфирные масла обладают иммуномодулирующим действием, повышая уровень экспрессии генов синтеза белков интерлейкина 6 и интерлейкина 8, ответственных за врожденный иммунный ответ организма хозяина (рис. 3). При заражении патогенами выделяемые клетками Т-хелперами интерлейкины, подключают к борьбе В-лимфоциты, которые начинают производить «оружие особой точности» - антитела. Экспрессия (работа) генов иммунитета – это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок (например, интерлейкин). 

Рис. 3. Схема действия  энтеросорбента Заслон2+ 

(дизайн ООО «БИОТРОФ»)

        В свою очередь, у штаммов бактерий в составе сорбента Заслон2+ имеются уникальные ферментные комплексы, не обнаруженные у других родственных бактерий. Эти комплексы способны осуществлять биодеструкцию микотоксинов до безопасных соединений.

Рис. 4. Уровень биодеструкции микотоксинов у бактерий сорбента Заслон2+ 

На рисунке 4 представлены результаты опыта по установлению минимального уровня истинной биодеструкции микотоксинов штаммами бактерий (под условными названиями «штамм 1» и «штамм 2») в составе препарата Заслон2+, который определяли как разницу между биодеструкцией живыми бактериальными клетками и сорбцией инактивированными клетками. Видно, что бактерии эффективно разрушают молекулы токсинов, усиливая эффективность препарата.

Многие существующие методы энтеросорбции не учитывают необходимость восстановления нормального микробиоценоза рубца, нарушенного в результате токсикозов и других причин. Штаммы бактерий в составе сорбента Заслон2+ восстанавливают нормальную микрофлору в желудочно-кишечном тракте, обеспечивая сохранность микробного пейзажа и способствует активации пищеварения.

Доказано на практике

   Широкие испытания сорбента Заслон2+ на дойных коровах, проведенные в одном из передовых хозяйств Ленинградской области показали, что применение препарата в течение 71 дня оказывало выраженное воздействие на молочную продуктивность коров - способствовало повышению среднесуточного удоя на 1 голову до 2,6 кг (табл. 2).

2. Эффективность применения сорбента Заслон2+ на коровах

Радовало также сопутствующее увеличение содержания жира и белка в молоке у коров опытной группы (рис. 3). 

Количество афлатоксина М1 в молоке коров, которым скармливали Заслон2+, снижалось на 20,9%. 

Заключение

Интерес к энтеросорбции токсинов в животноводстве не ослабевает, поскольку в нашей стране большинство кормов, особенно силоса и сенажа, поражено токсинами микробного происхождения.

Модифицирование сорбентов биологически активными веществами придает им новые полезные свойства – трансформировать микотоксины до безопасных соединений, антимикробную активность в отношении патогенов, иммуномодулирующий и пробиотический эффект. В научно-производственной компании «БИОТРОФ» в результате длительной работы учёных был создан комплексный энтеросорбент Заслон2+, усиленный эфирными маслами и штаммами полезных бактерий, который решает специфические проблемы животноводства, возникающие при потреблении кормов, содержащих токсины бактерий и грибов.