Bart Matton
CJ Europe
Aminokwasy
wspomagają zdrowie jelit i wydajność prosiąt żywionych paszami o niskiej zawartości białka surowego
W miarę jak świat dochodzi do siebie po pandemii, wezwanie do poprawy wyników i organizacji zdrowia publicznego na całym świecie brzmiało bardzo mocno, ale nie było to niczym nowym. Program „Jedno zdrowie” Światowej Organizacji Zdrowia już od wielu lat dąży do osiągnięcia tego celu. Jednym z filarów tego programu jest ograniczenie lekooporności.
Zjawisko lekooporności jest jednym z największych zagrożeń dla globalnego zdrowia i bezpieczeństwa żywnościowego, szacuje się, że do 2050 r. będzie główną przyczyną zgonów, jeżeli nie podejmie się żadnych działań. Globalny plan działania na rzecz zwalczania lekooporności rozpoczęty w 2015 r. ma na celu ograniczenie stosowania antybiotyków u zwierząt hodowlanych i jest postrzegany jako podstawa do zabezpieczenia skutecznych antybiotyków dla ludzi. Aby zabezpieczyć dostawy żywności na całym świecie potrzebne są nowe i innowacyjne sposoby patrzenia na zdrowie zwierząt. Żywienie białkiem i aminokwasami jest jednym z kluczowych elementów podejścia do hodowli zwierząt bez użycia antybiotyków.
Rys. 1. Liczba zgonów związanych z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe na całym świecie w 2050 r. w porównaniu z innymi głównymi przyczynami zgonów
(źródło: O’Neil, 2014)
Kluczowa rola jelit w zdrowiu i wydajności
Aby w pełni zrozumieć, w jaki sposób białko i aminokwasy odgrywają kluczową rolę w zdrowiu i wydajności, musimy cofnąć się o ponad 2000 lat, kiedy Hipokrates (ok. 460-370 p.n.e.) stwierdził: „Wszystkie choroby zaczynają się w jelitach”. Jest to stwierdzenie, które wydaje się być coraz bardziej zgodne z nowoczesnymi technologiami badawczymi. Sugerując, że mikrobiom zamieszkujący jelita jest odpowiedzialny za ogólny stan zdrowia, wydajność, dobre samopoczucie i wiele innych, poprzez różne osie (tzw. oś jelitowo-płucna, oś jelitowo-mózgowa, oś jelitowo-wątrobowa itp.) Rzeczywiście, przewód pokarmowy jest największym organem odpowiedzialnym za odporność, jest złożonym, ale delikatnym ekosystemem, który zasadniczo decyduje o tym, jak nasze zwierzęta będą się rozwijać. Przyglądając się bliżej, barierę jelitową można podzielić na 4 warstwy ochronne (rysunek 2). Bariera mikrobiologiczna jest złożonym środowiskiem, którego metabolity, takie jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe mają zasadnicze znaczenie dla zdrowia jelit i ograniczania wzrostu patogenów. Bariera chemiczna, składająca się z warstwy śluzu, zawiera ogromne ilości przeciwciał chroniących gospodarza przed patogenami. Bariera fizyczna, składająca się z komórek nabłonkowych, wykonuje złożone zadania utrzymywania patogenów na zewnątrz i wchłaniania składników odżywczych, a ostatnia, bariera immunologiczna, zawiera komórki odpornościowe tkanki łącznej (lamina propria). W przypadku, gdy jeden lub więcej z tych mechanizmów ochronnych zostanie naruszonych, obserwujemy syndrom „przeciekającego jelita” i prawdopodobne jest wystąpienie problemów trawiennych, takich jak biegunka poodsadzeniowa (PWD).
Rys. 2. Różne warstwy bariery jelitowej
(za: Gao i wsp. 2020)
Redukcja poziomu białka i suplementacja aminokwasami
Ponieważ coraz więcej antybiotyków jest zakazanych do (zapobiegawczego) stosowania w żywieniu zwierząt, należy zwrócić większą uwagę na to, jak utrzymać dobrą równowagę w jelitach. Uczestnicy łańcucha żywieniowego są zgodni, że nie ma srebrnej kuli, która pozwoliłaby utrzymać homeostazę (jelita), ale potrzebne jest współdziałanie systemów zarządzania i produkcji pasz. Patrząc na paszę bardziej szczegółowo, żywienie białkiem jest podstawową i skuteczną strategią, od której należy zacząć. W rzeczywistości ilość niestrawionego białka przepływającego do jelit musi być brana pod uwagę w połączeniu z odżywianiem aminokwasami wykraczającym poza idealny poziom białka. Strumień niestrawionego białka jest określany przez połączenie jakości i ilości białka. Chociaż dbanie o jakość białka może wydawać się stosunkowo proste, to presja na tworzenie pasz zrównoważonych dla środowiska prowadzi do stosowania często mniej znanych, mniej strawnych źródeł białka zawierających więcej lub inne czynniki antyodżywcze w porównaniu do powszechnie stosowanej śruty sojowej. Ograniczenie ilości białka i praca nad idealnym profilem aminokwasowym z użyciem aminokwasów krystalicznych (AA), czasami prowadzi do nieoczekiwanej utraty wydajności. Jednak niedawne zwiększenie ilości dostępnych na rynku aminokwasów krystalicznych BESTAMINO™, np. izoleucyny (Ile) i histydyny (His), ale także argininy (Arg), umożliwia dalsze obniżenie poziomu CP w bezpieczny sposób bez utraty wydajności. Niedawne badanie przeprowadzone w Wageningen Livestock Research w Holandii przez CJ Bio wykazało, że możliwe jest zmniejszenie poziomu CP w paszy do 15% u prosiąt w okresie odchowu, bez użycia dużej dawki tlenku cynku (ZnO), antybiotyków, jeśli pasza jest wzbogacona krystalicznymi AA do zalecanego poziomu. Chociaż badanie to nie dotyczyło konkretnie różnic w poziomach białka, odpowiednia podaż aminokwasów zgodnie z przyjętymi zaleceniami pozwoliła uzyskać wyższy średni dzienny przyrost i spożycie paszy w porównaniu z paszami o niezbilansowanym profilu aminokwasów. Badania opublikowane przez Lynegaard i in. (2021) ponownie pokazują, jak ważne i krytyczne jest monitorowanie podaży aminokwasów w dietach bez ZnO. W tym badaniu po odsadzeniu (faza 1: 6-9 kg; faza 2: 9-15 kg; faza 3: 15-30 kg) autorzy porównali w fazie 1 i 2 grupę kontrolną pozytywną (PC) zawierającą wysoką dawkę ZnO (2500 ppm w fazie 1) z normalnym poziomem CP (±18,8%) do grupy kontrolnej negatywnej (NC) zawierającej normalny poziom CP (±18,8%), ale niezawierającej wysokiej dawki ZnO oraz do paszy o niskim poziomie CP (LCP) (15,1-15,4% CP) niezawierającej ZnO. Faza 3 miała ten sam poziom CP (±19%). Wydajność grupy LCP znacznie obniżyła się w porównaniu z innymi grupami (Tabela 1) pomimo teoretycznego dodania kolejnych aminokwasów limitujących, nawet do fenyloalaniny i tyrozyny. Autorzy wskazują, że w sposób niezamierzony wprowadzili zbyt mało dodanych aminokwasów, w szczególności (Leu, Ile, His, Phe i Tyr) od 5 do 12%. Oznacza to, że prosięta nie były karmione zgodnie z teoretycznymi wymaganiami dotyczącymi wydajności, co stanowiło dodatkowe wyzwanie dla prosiąt karmionych paszami niskiej zawartości CP. Badania Capozzalo (2017) i Van der Meera (2016) wykazały, że świnie trzymane w niedostatecznych warunkach sanitarnych lub poddawane różnym rodzajom wyzwań (stresom) mają wyższe zapotrzebowanie na aminokwasy. Pomimo tego niedoboru w badaniu Lynegaard, prosięta otrzymujące dietę LCP nie cierpiały na biegunkę w kojcach w pierwszej fazie, podobnie jak grupa PC, w porównaniu do grupy NC, która miała 6,7% przypadków biegunki w kojcach. W drugiej fazie zaobserwowano tylko 4% przypadków biegunki w grupie LCP w porównaniu z prawie 27% w grupie PC i prawie 45% w grupie NC. Patrząc na ogólną liczbę dni leczenia na jedną sztukę w całym doświadczeniu (6-30 kg), grupa PC odnotowała 2,6 dnia, a LCP tylko 1,7 dnia, różniąc się znacząco (P < 0,05) od grupy NC, która miała 4,6 dnia (Tabela 1). Wyniki te wskazują, że obniżenie poziomu CP ma pozytywny wpływ na zdrowie jelit, jednak aby utrzymać wydajność, konieczna jest prawidłowa suplementacja aminokwasami.
Tab. 1. Masa ciała na początku i na końcu badania. Procent leczenia biegunki kojca i dni leczenia na świnię
(na podst. Lynegaard i in. 2021)
CZYTAJ WIĘCEJ
Żywienie aminokwasami z myślą o zdrowiu jelit
Aby określić zapotrzebowanie zwierzęcia na aminokwasy, badania są najczęściej przeprowadzane w warunkach zbliżonych do idealnych pod względem warunków sanitarnych i zdrowia zwierząt. Jak wspomniano powyżej, trudne warunki zwiększają specyficzne zapotrzebowanie na aminokwasy. Rodrigues i współpracownicy (2021) zbadali wpływ suplementacji prosiąt Met, Thr, Trp 120% powyżej zaleceń NRC w połączeniu z infekcją salmonellą w diecie niskobiałkowej (16%) i wysokobiałkowej (20%). Dodanie funkcjonalnych aminokwasów miało nie tylko pozytywny wpływ na wydajność, ale także na status immunologiczny, niezależnie od poziomu CP. Metionina, jako część aminokwasów zawierających siarkę i prekursor cysteiny, odgrywa ważną rolę w statusie antyoksydacyjnym nabłonka jelitowego poprzez tworzenie glutationu (GSH), najbardziej obecnego przeciwutleniacza komórkowego w jelitach prosiąt i kurcząt. Mniej optymalne warunki sanitarne w połączeniu ze stresującym okresem odsadzenia zwiększają stres oksydacyjny w jelitach, zagrażając funkcjonalności jelit, prowokując „przeciekanie” jelit i prowadząc do PWD. BESTAMINO™ firmy CJ, L-metionina, wykazuje pozytywny wpływ na morfologię jelit, a dzięki 100% izomerowi L jest dostępna bezpośrednio dla komórek jelitowych do produkcji glutationu. Z drugiej strony treonina jest ważnym składnikiem śluzówki, a zatem jej odpowiednia podaż wspiera funkcję bariery chemicznej. Liu i in. (2022) wykazali, że tryptofan ma pozytywny wpływ na zdrowie jelit u prosiąt poddanych działaniu lipopolisacharydu E. coli, między innymi poprawiając status antyoksydacyjny i łagodząc stany zapalne. Dlatego też zwracanie uwagi nawet na dobrze znane i powszechnie stosowane aminokwasy w recepturach pomoże wesprzeć mechanizm obronny w jelitach. W ciągu ostatnich dwóch dekad coraz więcej badań koncentruje się na tym, jak określone aminokwasy modulują ogólny stan zdrowia jelit. Przeglądy opublikowane w 2021 r. przez Liao z Mississippi State University oraz Montout i współautorów z INRAe podsumowują w kompleksowo, w jaki sposób aminokwasy odgrywają kluczową rolę w zdrowiu jelit i odpowiedzi immunologicznej u świń i innych zwierząt gospodarskich. Na przykład, wspomniane powyżej aminokwasy, ale także Arg i Ile, są ważnymi czynnikami przyczyniającymi się do homeostazy jelitowej, a zatem nie można ich zaniedbywać myśląc o zdrowym odsadzeniu bez antybiotyków. Z jednej strony arginina wykazała dobry wpływ na morfologię jelit, funkcjonowanie bariery i procesy zapalne, podczas gdy izoleucyna wykazała pozytywny wpływ na funkcje odpornościowe zakażonych zwierząt. W związku z tym zapotrzebowanie na AA u zwierząt, które nie są profilaktycznie wspomagane środkami przeciwdrobnoustrojowymi, takimi jak terapeutyczne dawki ZnO, i są bardziej narażone na stres immunologiczny, wzrośnie w porównaniu z obecnymi zaleceniami dotyczącymi poziomów AA, w dużym stopniu zdeterminowanymi przez dobre warunki sanitarne lub ograniczenie ilości zakażeń. Co więcej, nowe sposoby formułowania paszy, takie jak zwiększona zawartość błonnika w celu wspierania zdrowia jelit lub stosowanie alternatywnych źródeł białka, wymagają dodatkowej uwagi ze strony żywieniowców na dodawanie do pasz aminokwasów w celu utrzymania wydajności.
Wnioski
Ograniczenie stosowania antybiotyków w celu zapobiegania powstawania antybiotykooporności będzie nadal rosło na całym świecie. Skarmianie paszą o niskiej zawartości CP jest bardzo skuteczną strategią osiągnięcia tych celów, gdy podaż aminokwasów jest ściśle monitorowana. To znaczy biorąc pod uwagę to, że największy organ odpornościowy będzie narażony na większy stres, i że aminokwasy odgrywają kluczową rolę w układzie odpornościowym. Ten dodatkowy stres jest spowodowany: zaprzestaniem prewencyjnego stosowania środków przeciwdrobnoustrojowych, nowymi nawykami żywieniowymi (np. stosowaniem błonnika), które koncentrują się na zdrowiu oraz uwzględnieniu przepisów dotyczących dobrostanu i zrównoważonego rozwoju. Powyższy koktajl wymaga od nas, abyśmy spojrzeli na formułowanie pasz szerzej niż obecnie. Bez wątpienia należy wykorzystać nowo dostępne aminokwasy, takie jak Ile i His, aby skorygować skład paszy pod kątem wydajności, ale także wyjść poza to i wykorzystać żywienie aminokwasami jako kluczową strategię poprawy zdrowia jelit i zmniejszenia biegunki po odsadzeniu młodych prosiąt.
