DOI: https://doi.org/10.1186/s41936-024-00379-5
تاريخ النشر: 2024-07-15
المؤلف: Neha Halder وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
لقد زاد عدد السكان العالمي بشكل كبير مما أدى إلى زيادة الطلب على الغذاء، وخاصة في إنتاج الدواجن، مما أدى إلى استخدام واسع النطاق للمضادات الحيوية للوقاية من الأمراض وتعزيز الأداء. ومع ذلك، فإن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية قد أسفر عن مشاكل كبيرة، بما في ذلك مقاومة المضادات الحيوية وتأثيرات ضارة على ميكروبيوم الأمعاء. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لبدائل فعالة، حيث تبرز البروبيوتيك كمرشحين واعدين. البروبيوتيك، التي تُعرف بأنها كائنات دقيقة حية غير مرضية، قد أظهرت فوائد صحية متنوعة، بما في ذلك تحسين النمو والمناعة والهضم في الدواجن، بينما تعزز أيضًا جودة اللحوم والبيض.
تسلط هذه المراجعة المنهجية الضوء على الآليات التي تعمل من خلالها البروبيوتيك ودورها المحتمل في تعزيز صحة وإنتاج الدواجن. كما تؤكد على أهمية اختيار سلالات البروبيوتيك المناسبة للتسويق، حيث تظهر السلالات المختلفة فوائد متفاوتة. على سبيل المثال، تم ربط البروبيوتيك المعتمدة على بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) بمعدلات نمو محسنة وأداء إنتاجي أفضل. تساهم البروبيوتيك في تفاعلات المضيف والميكروبات، وتتحكم في العدوى المسببة للأمراض، وتدعم وظيفة المناعة من خلال آليات مثل الاستبعاد التنافسي وإفراز المركبات المثبطة. لتعظيم فوائد البروبيوتيك، هناك حاجة لمزيد من البحث لتأسيس بروتوكولات موحدة بشأن اختيار السلالات، وأشكال المكملات، والتركيزات، وطرق التسليم. بشكل عام، بينما تظهر البروبيوتيك وعدًا كبيرًا كبدائل للمضادات الحيوية في تربية الحيوانات، فإن المزيد من التحقيق مطلوب لتوضيح فعاليتها وتحسين تطبيقها.
مقدمة
تلعب صناعة الدواجن دورًا حيويًا في الأمن الغذائي العالمي، حيث يتجاوز عددها 26.8 مليار وتساهم بنسبة 37% في إنتاج اللحوم العالمية اعتبارًا من عام 2019. لقد أدى الطلب المتزايد على منتجات الدواجن، المدفوع بنمو السكان، وزيادة الدخل، والتحضر، إلى زيادة الضغط على قطعان الدواجن، مما أدى إلى زيادة استخدام المضادات الحيوية للوقاية من الأمراض وتعزيز النمو. لقد ساهم هذا الاعتماد المفرط على المضادات الحيوية في ظهور بكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية، مما يشكل مخاطر كبيرة على الصحة العامة حيث يمكن نقل هذه السلالات المقاومة من الحيوانات إلى البشر من خلال المنتجات الغذائية والبيئة.
استجابةً للتهديد المتزايد لمقاومة المضادات الحيوية، تستكشف الصناعة بدائل مثل البروبيوتيك، التي تم التعرف عليها لقدرتها على تحسين صحة الأمعاء والمناعة في الماشية. تم تقديم مفهوم البروبيوتيك من قبل العالمة إيلي ميتشنيكوف في أوائل القرن العشرين، وقد تطور ليشمل الكائنات الدقيقة الحية التي تمنح فوائد صحية عند إعطائها بكميات كافية. تُستخدم البروبيوتيك، جنبًا إلى جنب مع البريبايوتيك والسنبيوتيك، بشكل متزايد في حميات الدواجن لتعزيز أداء النمو، ومقاومة الأمراض، وصحة ميكروبيوم الأمعاء بشكل عام. تهدف هذه المراجعة إلى تسليط الضوء على أهمية البروبيوتيك في صحة وإنتاج الدواجن، مع التأكيد على دورها كبديل قابل للتطبيق للمضادات الحيوية في الصناعة.
مناقشة
تسلط المناقشة حول آليات عمل البروبيوتيك الضوء على دورها الحاسم في تعزيز صحة الميكروبات المعوية من خلال الاستبعاد التنافسي وتعديل المناعة. تقوم البروبيوتيك بتثبيط البكتيريا المسببة للأمراض عبر عدة استراتيجيات، بما في ذلك إفراز المركبات المثبطة مثل الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs)، والأحماض العضوية، والبكتيريوسين، التي تعطل جدران خلايا مسببات الأمراض ووظائفها الأيضية. على سبيل المثال، أظهرت البكتيريوسين مثل بيديوسين A ونيزين فعالية ضد مسببات الأمراض مثل *Clostridium perfringens*، مما يعزز أداء الدجاج اللاحم في التجارب الميدانية. بالإضافة إلى ذلك، تمنع البروبيوتيك التصاق مسببات الأمراض بخلايا الظهارة المعوية، مما يعزز المناعة المخاطية ويعزز إنتاج المخاطيات الواقية والدفاعات.
تتنافس البروبيوتيك أيضًا على العناصر الغذائية، مما يحد من توفرها لمسببات الأمراض ويخلق بيئة غير مواتية لبقائها. وقد تم إثبات هذا الاستبعاد التنافسي في دراسات مختلفة، حيث أظهرت تقليل استعمار مسببات الأمراض مثل *Salmonella* في الدواجن. علاوة على ذلك، تعدل البروبيوتيك استجابة المناعة لدى المضيف من خلال التفاعل مع خلايا المناعة، مما يعزز كل من المناعة الفطرية والتكيفية، ويؤثر على إنتاج السيتوكينات. على سبيل المثال، أظهرت سلالات مثل *Lactobacillus brevis* أنها تقلل من السيتوكينات المسببة للالتهابات، بينما يمكن أن ترفع سلالات أخرى استجابات الغلوبولين المناعي في الدجاج. بشكل عام، تضع الآليات المتعددة الجوانب للبروبيوتيك كبديل واعد للمضادات الحيوية في تربية الحيوانات، وخاصة في الدواجن، حيث تساهم في تحسين أداء النمو وصحة الأمعاء.
DOI: https://doi.org/10.1186/s41936-024-00379-5
Publication Date: 2024-07-15
Author(s): Neha Halder et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
The increasing global population has intensified food demand, particularly in poultry production, leading to widespread antibiotic use for disease prevention and performance enhancement. However, the overuse of antibiotics has resulted in significant issues, including antibiotic resistance and detrimental effects on gut microbiota. Consequently, there is an urgent need for effective alternatives, with probiotics emerging as promising candidates. Probiotics, defined as live non-pathogenic microorganisms, have been shown to confer various health benefits, including improved growth, immunity, and digestibility in poultry, while also enhancing the quality of meat and eggs.
This systematic review highlights the mechanisms through which probiotics operate and their potential roles in bolstering poultry health and production. It emphasizes the importance of selecting appropriate probiotic strains for commercialization, as different strains exhibit varying benefits. For instance, lactic acid bacteria (LAB)-based probiotics have been associated with enhanced growth rates and improved production performance. Probiotics contribute to host-microbe interactions, control pathogenic infections, and support immune function through mechanisms such as competitive exclusion and the secretion of inhibitory compounds. To maximize the benefits of probiotics, further research is necessary to establish standardized protocols regarding strain selection, supplementation forms, concentrations, and delivery methods. Overall, while probiotics show significant promise as alternatives to antibiotics in animal farming, further investigation is required to clarify their efficacy and optimize their application.
Introduction
The poultry industry plays a crucial role in global food security, with a population exceeding 26.8 billion and contributing 37% to global meat production as of 2019. The increasing demand for poultry products, driven by population growth, rising incomes, and urbanization, has led to heightened stress on poultry flocks, resulting in escalated antibiotic use for disease prevention and growth enhancement. This over-reliance on antibiotics has contributed to the emergence of antibiotic-resistant bacteria, posing significant public health risks as these resistant strains can be transmitted from animals to humans through food products and the environment.
In response to the growing threat of antibiotic resistance, the industry is exploring alternatives such as probiotics, which have been recognized for their potential to improve gut health and immunity in livestock. The concept of probiotics, introduced by scientist Ellie Metchnikoff in the early 1900s, has evolved to encompass live microorganisms that confer health benefits when administered in adequate amounts. Probiotics, along with prebiotics and synbiotics, are increasingly used in poultry diets to enhance growth performance, disease resistance, and overall gut microbiota health. This review aims to highlight the importance of probiotics in poultry health and production, emphasizing their role as a viable alternative to antibiotics in the industry.
Discussion
The discussion on the mechanisms of action of probiotics highlights their critical role in promoting gut microbial health through competitive exclusion and immune modulation. Probiotics inhibit pathogenic bacteria via several strategies, including the secretion of inhibitory compounds such as antimicrobial peptides (AMPs), organic acids, and bacteriocins, which disrupt pathogen cell walls and metabolic functions. For instance, bacteriocins like pediocin A and nisin have demonstrated efficacy against pathogens like *Clostridium perfringens*, enhancing broiler performance in field trials. Additionally, probiotics prevent pathogen adhesion to intestinal epithelial cells, thereby enhancing mucosal immunity and promoting the production of protective mucins and defensins.
Probiotics also compete for nutrients, limiting the availability for pathogens and creating an unfavorable environment for their survival. This competitive exclusion has been evidenced in various studies, showing reduced colonization of pathogens like *Salmonella* in poultry. Furthermore, probiotics modulate the host’s immune response by interacting with immune cells, enhancing both innate and adaptive immunity, and influencing cytokine production. For example, strains like *Lactobacillus brevis* have been shown to downregulate pro-inflammatory cytokines, while others can elevate immunoglobulin responses in chickens. Overall, the multifaceted mechanisms of probiotics position them as a promising alternative to antibiotics in livestock, particularly in poultry, where they contribute to improved growth performance and gut health.