Добавка Euglena gracilis для матерей изменяет микробиоту кишечника свиноматок и поросят, снижает частоту диареи и способствует росту поросят

Микробиом кишечника является динамичной экосистемой, напрямую влияющей на здоровье, продуктивность и благополучие сельскохозяйственных животных. У свиноматок физиологические стрессы, связанные с беременностью и лактацией, часто приводят к дисбалансу кишечной микрофлоры (дисбиозу), что может негативно сказываться на их состоянии и, что особенно важно, на развитии потомства. Микробиота поросят формируется в первые часы и дни жизни преимущественно за счет вертикальной передачи от матери — через родовые пути, молоко (молозиво) и при прямом контакте. Стабильная и сбалансированная микробная колонизация кишечника в этот критический период закладывает основы для эффективного роста, развития иммунной системы и устойчивости к инфекциям, таким как диарея новорожденных.

В поисках стратегий для модуляции микробиоты и улучшения здоровья животных всё большее внимание уделяется пребиотикам — веществам, которые избирательно стимулируют рост полезной микрофлоры. Одним из перспективных природных пребиотиков является β-глюкан. В то время как в злаках (овёс, ячмень) его содержание относительно невелико, микроскопическая водоросль Euglena gracilis представляет собой его концентрированный источник. В её составе содержится до 70-90% уникального полисахарида — парамилона (β-(1,3)-глюкана). Помимо этого, E. gracilis богата аминокислотами, жирными кислотами и минералами, что усиливает её питательную и функциональную ценность.

Предыдущие исследования показали, что добавление E. gracilis в рацион свиноматок улучшает иммунологический и питательный профиль молозива, повышая в нём уровень иммуноглобулинов (IgG, IgA), а также содержание незаменимых аминокислот и жирных кислот. Это, в свою очередь, положительно сказывается на росте и выживаемости поросят. Однако оставалось не до конца изученным, как именно эта добавка влияет на сложную экосистему кишечной микробиоты как свиноматок, так и их потомства, и как эти изменения связаны с конкретными показателями здоровья.

Целью данного исследования была комплексная оценка влияния добавки E. gracilis в рацион свиноматок на:

1. Динамику и разнообразие кишечной микробиоты свиноматок и поросят.

2. Частоту возникновения диареи у поросят в подсосный период.

3. Рост и массу тела поросят до отъёма.

Методология исследования

В исследовании приняли участие 61 свиноматка породы Ландрас × Йоркшир. На 85-й день беременности их разделили на две группы:

- Контрольная группа (n=30): получала стандартный рацион для супоросных и лактирующих свиноматок.

- Опытная группа (n=31): получала стандартный рацион с ежедневной добавкой 1 грамма Euglena gracilis на голову. Добавка вносилась с 85-го дня беременности и до 21-го дня лактации.

Для детального анализа из общего числа были случайным образом отобраны по 15 свиноматок из каждой группы. После опороса от каждой из этих свиноматок также был выбран один поросёнок для наблюдения.

Сбор и анализ данных:

1. Оценка продуктивности: Регистрировалась толщина шпика у свиноматок, количество живых поросят, масса гнезда и индивидуальная масса поросят при рождении, на 1, 3, 10, 21-й дни и при отъёме.

2. Мониторинг диареи: Ежедневно с 1 по 21 день жизни оценивалась консистенция фекалий поросят по 4-балльной шкале. Случаи диареи фиксировались и анализировались.

3. Изучение микробиоты: Было собрано 180 образцов фекалий (от свиноматок на 109-й день беременности, 3-й и 21-й день лактации; от поросят на 3, 10 и 21-й день жизни). Состав микробиоты анализировался методом секвенирования гена 16S рРНК, что позволило определить таксономический состав и альфа-разнообразие (индексы Чао1, Шеннона, Симпсона).

4. Статистический анализ: Данные обрабатывались с использованием смешанных линейных моделей в программе SAS. Различия считались статистически значимыми при p ≤ 0.05, а тенденцией — при p ≤ 0.10.

Ключевые результаты

1. Рост поросят и здоровье кишечника:

- Масса тела: Поросята от свиноматок, получавших E. gracilis, продемонстрировали тенденцию к увеличению массы тела при отъёме (+0.28 кг, p=0.100) по сравнению с контрольной группой.

- Диарея: В опытной группе была зафиксирована достоверно более низкая частота диареи у поросят на 10-й и 12-й дни жизни (p ≤ 0.05), а также тенденция к снижению на 11-й день (p ≤ 0.10). Это указывает на укрепление кишечного барьера и повышение устойчивости к желудочно-кишечным расстройствам в критический период.

2. Изменения в кишечной микробиоте свиноматок:

- Альфа-разнообразие: У свиноматок, получавших добавку, к 21-му дню лактации наблюдалась более высокая выравненность (равномерность) микробного сообщества (индексы обратного Симпсона и Шеннона были выше, p ≤ 0.05) при меньшем видовом богатстве (индекс Чао1 ниже, p ≤ 0.05). Это говорит о селективном пребиотическом эффекте: добавка не увеличивала общее число видов, но способствовала доминированию полезных таксонов.

- Таксономический состав: В период лактации у опытных свиноматок повысилась относительная численность бактерий типа Bacteroidetes (рода Prevotella, участвующего в расщеплении клетчатки) и Spirochaetes (рода Treponema). Одновременно снизилась доля некоторых представителей типа Firmicutes (рода Clostridium и семейства Peptostreptococcaceae). Такой сдвиг в сторону микрофлоры, специализирующейся на ферментации сложных полисахаридов (как парамилон), является благоприятным.

3. Изменения в кишечной микробиоте поросят:

- Наследование профиля микробиоты: У поросят, выкармливаемых свиноматками из опытной группы, также отмечалось повышение доли Bacteroidetes (рода Bacteroides) и Proteobacteria (рода Escherichia), и снижение доли Firmicutes (рода Lactobacillus). Это свидетельствует о вертикальной передаче модифицированной микробиоты от матери или опосредованном влиянии через изменение состава молока.

- Связь микробиоты с ростом: Статистический анализ (неметрическое многомерное шкалирование) выявил положительную корреляцию между составом микробиоты кишечника поросят опытной группы и их массой тела на 10-й (тенденция, p=0.094) и 21-й (p=0.031) дни жизни.

- Функциональные прогнозы: Биоинформатический анализ (PICRUSt) предсказал, что у поросят опытной группы на 10-й день жизни повышена активность метаболических путей, связанных с метаболизмом аминокислот и энергии, что может объяснять тенденцию к лучшему росту.

Обсуждение и выводы

Полученные результаты убедительно демонстрируют, что добавление всего 1 г Euglena gracilis в сутки в рацион свиноматок в периоды поздней супоросности и лактации оказывает многогранное положительное влияние:

1. Пребиотический эффект: Парамилон и другие компоненты E. gracilis служат селективным субстратом для роста полезных бактерий, в частности из типов Bacteroidetes и Spirochaetes, способствуя стабилизации микробного сообщества в кишечнике свиноматок в стрессовый лактационный период.

2. Улучшение здоровья потомства: Модифицированная материнская микробиота, вероятно, через механизмы вертикальной передачи и изменения состава молозива/молока, положительно влияет на формирование микробиома поросят. Это приводит к снижению частоты диареи в критический подсосный период.

3. Стимуляция роста: Благодаря комплексному воздействию — улучшению питательности молока, укреплению иммунитета поросят и оптимизации работы их кишечной микробиоты для лучшего усвоения нутриентов — наблюдается тенденция к увеличению живой массы поросят к отъёму.

Заключение:

Включение Euglena gracilis в рацион свиноматок представляет собой эффективную, натуральную и научно обоснованную стратегию для модуляции микробиоты на протяжении цепи «мать-потомство». Это способствует улучшению здоровья кишечника, снижению риска диареи у поросят и повышению их продуктивности. Данный подход соответствует современным трендам в животноводстве, направленным на сокращение использования антибиотиков и повышение естественной резистентности животных за счет функциональных кормовых добавок. Для углублённого понимания механизмов и долгосрочных эффектов целесообразны дальнейшие исследования с применением метагеномных и метаболомных технологий.


Исследование: Animal Microbiome