Probiotyki w profilaktyce chorób ryb Piotr Gomułka, Mariusz Szmyt

Transkrypt

1 Warsztaty szkoleniowe : Ochrona zdrowia ryb w aspekcie jakości i bezpieczeństwa żywności Probiotyki w profilaktyce chorób ryb Piotr Gomułka, Mariusz Szmyt

2 Probiotyki historia znana i nieznana Od Egiptu po słowiańską Europę starożytni pijali jogurt, kefir, zsiadłe mleko Pasteur (1857) fermentacja mlekowa wywoływana przez żywe bakterie Lata 20-te i 30-te XX wieku pierwsze probiotyki komercyjne W Polsce po raz pierwszy zastosowano probiotyki w Mrągowie. Czy pochodziły z Olsztyna? W tym samym czasie zagościły w hodowli zwierząt i w akwakulturze

3 Zastąpią szczepionki? M. McLaughlin, Aquatic Veterinary Services, 2008

4 Czym jest probiotyk? Ferdinand Vergin w 1954r. pożyteczne bakterie" Parker (1974) - organizmy i substancje, które uczestniczą kształtowaniu równowagi bakteryjnej flory jelitowej Fuller (1989) - żywe mikrobiologiczne suplementy diety, które korzystnie wpływają na organizm zwierzęcia-gospodarza poprzez poprawę mikrobiologicznej równowagi jelit Moriarty (1998) w przypadku akwakultury rozszerza definicję o dodatki do wody W sensie praktycznym probiotyk to preparat zawierający kultury żywych bakterii pozytywnie oddziałujących na florę jelitową gospodarza Ponad 100 firm na świecie, ton probiotyków, 50 mln

5 Probiont Mianem probiontu określamy żywe szczepy bakterii wchodzące w skład probiotyków, szczepy o udowodnionym działaniu probiotycznym W obrębie jednego gatunku bakterii może funkcjonować wiele szczepów o różnych właściwościach, nie wszystkie mogą być stosowane jako probiotyki w preparatach rynkowych powinny znajdować się czyste kultury bakteryjne, posiadające odpowiednie certyfikaty Nazwa systematyczna: Rodzaj Bifidobacterium Gatunek lactis Szczep DN Nazwa handlowa: Actiregularis

6 Zatwierdzone szczepy probiontów Dyrektywą 70/524/EEC Poza Europą Bacillus cereus var. toyoi, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Enterococcus faecium, Lactobalillus casei, Lactobacillus farciminis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Pediococcus acidilactici, Saccharomyces cerevisiae, Streptococcus infantarius. Bakterie fotosyntetyzujące Rhodopseudomonas palustris, Rubrivivax gelatinosa, Rhodobacter capsulata Rhodobacter sphaeroides Phaeospirulium fulvum Pseudoalteromonas fluorescens (Vibrio anguillarum); Phaeobacter inhibens (Vibrio) Bacillus subtilis (Aeromonas hydrophila)

7 Rodem z horroru... δ-proteobakterie Vampirovibrio Vampirococcus Bdellovibrio Micavibrio. Właściwości Mogą wnikać do wnętrza innych bakterii i żywić się ich cytozolem Zmniejszają liczbę określonych szczepów o 2 rzędy wielkości Bdellovibrio zatwierdzony w Chinach Margulis i wsp., 1986, BioScience 36:

8 Mechanizmy działania probiotyków bezpośredni wpływa na inne mikroorganizmy zasiedlające jelito zarówno patogenne jak i symbiotyczne eliminacja konkurencyjna, wytwarzanie czynników antagonistycznych, Drapieżnictwo, metabolizm substancji zawartych w treści jelit, w tym: inaktywacja toksyn bakteryjnych i produktów przemiany materii, trawienie składników pokarmu niestrawnych dla gospodarza, zdolność do modulowania wrodzonej i nabytej odporności w jelicie gospodarza stymulacja procesu fagocytozy.

9 Efekty stosowania probiotyków Efekt Probiont Gatunek akwakultury większe przyrosty Bacillus sp. S11 Bacillus sp. Carnobacterium divergens Alteromonas CA2 Lactobacillus helveticus Streptococcus thermophilus Streptomyces Lactobacillus casei Bacillus NL 110, Vibrio NE17 Bacillus coagulans Krewetka Peneaus monodon sumik kanałowy dorsz atlantycki małż ostryżyca japońska turbot turbot ryba Xiphophorus helleri ryba Poecilopsis gracilis krewetka Macrobranchium rosenbergii karp

10 Efekty c.d. Efekt Probiont Gatunek akwakultury inhibicja patogenów Bacillus sp. Enterococcus faecium SF68 L. rhamnosus ATCC53103 Micrococcus luteus A1-6 Pseudomonas fluorescens Pseudomonas fluorescens AH2 Pseudomonas sp. Roseobacter sp. BS107 Saccharomyces cerevisiae, S. exiguous Phaffia rhodozyma Vibrio alginolyticus Vibrio fluviatilis Tetraselmis suecica Lactobacillus acidophilus Bacillus sp. Enterococcus sp. Lactococcus lactis krewetki węgorz pstrąg tęczowy pstrąg tęczowy pstrąg tęczowy pstrąg tęczowy pstrąg tęczowy przegrzebka, larwy krewetka Litopenaeus vannamei łososiowate pstrąg tęczowy łosoś atlantycki sumik afrykański Clarias gariepinus krewetka Farfantepenaeus brasiliensis strzępiel Epinephelus coioides

11 Efekty c.d. Efekt Probiont Gatunek akwakultury Lactobacillus helveticus Turbot poprawa wykorzystania pasz Bacillus NL 110, Vibrio NE17 Lactobacillus acidophilus Shewanella putriefaciens Pdp11 krewetka Macrobranchium rosenbergii Sumik afrykański Clarias gariepinus sola senegalska

12 Efekty c.d. Efekt Probiont Gatunek akwakultury Lactobacillus delbrueckii labraks Dicentrachus labrax Alteromonas sp. dorada Sparus auratus zwiększenie tolerancji na stres Bacillus subtilis, Lactobacillus acidophilus, Streptococcus cerevisiae Lactobacillus casei flądra Paralichthys olivaceus Ryba Poecilopsis gracilis Pediococcus acidilactici krewetka Litopenaeus stylirostris Shewanella putriefaciens Pdp11 koryfena Mahi mahi

13 Efekty c.d. Efekt Probiont Gatunek akwakultury Bacillus sp. 48 krewetka Peneaus monodon poprawa jakości wody Baciluus NL110. Vibrio sp. NE17 Lactobacillus acidophilus Bacillus coagulans SC 8168 krewetka Macrobranchium rosenbergii Sumik afrykański Clarias gariepinus krewetka Litopenaeus vannamei Bacillus sp., Saccharomyces sp. krewetka Peneaus monodon

14 Preparaty komercyjne Preparat Probiont Producent Alibio Bacillus sp. Suarez Company, Meksyk Bactocell PA10 Pedicoccus acidilactici Lallemad Nutrition Company, Francja Biogen B. subtilis, B. liheniformes Afryka Południowa Biostart Bacillus sp. i Paenobacillus sp. BioStart Company, Nowa Zelandia Biostart HB-2 Bacillus liheniformes Biostart, Nowa zelandia BioZyme Aqua Bacillus subtilis Aquarium Products, USA BGY35 Saccharomyces cerevisiae BGY35 Emmert Company, USA Cernivet LBC Bacillus toyoi Cerbiot, Szwajcaria SanoCare Bacillus sp. INVE Aquaculture, Belgia SanoGuard Bacillus sp. INVE Aquaculture, Belgia SanoLife Bacillus sp. INVE Aquaculture, Belgia Sporolac Bacillus sp. Sanzyme Ltd., Indie Toyocerin Bacillus cereus var. toyoi Rubinum, Hiszpania Cylactin Enterococcus faecium NCIMB Rubinum, Hiszpania

15 Dawkowanie CFU kg -1 paszy Napylenie Natryskowo Próżniowo Czas podawania zależny od : rodzaju pobieranego pokarmu gatunku ryby temperatury aktywności enzymów trawiennych (enkapsulacja)

16 Prebiotyki Niestrawne substancje, które selektywnie stymulują wzrost i metabolizm prozdrowotnych szczepów bakterii w przewodzie pokarmowym, najczęściej wielocukry mannozooligosacharydy (MOS), laktoza, galakto-gluko-mannoza (GGM), oligofruktoza (OF), ksylooligosacharydy (KOS) oraz inulina. Wszystkie są dozwolonymi dodatkami do pasz

17 Prebiotyki w akwakulturze prebiotyk Inulina MOS dawka (g kg -1 ), czas kuracji 150, cztery tygodnie 75, 3 tygodnie tydzień 20 1 miesiąc 10 1 miesiąc 2 4 tygodnie dni 2 90 dni gatunek palia alpejska łosoś atlantycki dorada turbot łosoś atlantycki sumik kanałowy labraks pstrąg tęczowy odpowiedź uszkodzenie komórek jelitowych wzrost masy jelit, nie stwierdzono uszkodzeń znaczące zahamowanie fagocytozy i wybuchu tlenowego lepsze tempo wzrostu, wzrost liczebności bakterii Bacillus zmniejszenie konsumpcji tlenu, spadek koncentracji białka i wzrost ilości energii w tkankach ciała. nie odnotowano zmian większe przyrosty, spadek wakuolizacji lipidów, zmniejszenie częstotliwości Vibrio sp. w nerkach większe przyrosty i przeżywalność, zwiększone miana przeciwciał i lizozymu, aktywności fagocytarnej, masy śluzu, odporności na Vibrio anguillarum.

18 Prebiotyki w akwakulturze prebiotyk FOS KOS GGM dawka (g kg -1 ) czas kuracji gatunek 10 4 tygodnie kulbak czerwony 0,2 d dni tilapia 20 1 miesiąc turbot (larwy) 20 7 tygodni bieługa 2,1 do 3,2 45 dni karaś srebrzysty 10 8 tygodni kulbak czerwony odpowiedź wzrost odporności nieswoistej zwiększona przeżywalność i odporność nieswoista wzrost masy ciała, zmiana składu flory jelitowej zwiększony wzrost i liczebność bakterii kwasu mlekowego zwiększona masa i aktywność enzymatyczna większe przyrosty, wykorzystanie pasz bez zmian, wzrost aktywności lizozymu, liczby i wysokości mikrokosmków w wyrostkach pylorycznych

19 EM - Efektywne mikroorganizmy Teruo Higa (1980) mieszanina ok 80 szczepów aerobowych i anaerobowych powszechnie występujących w środowisku naturalnym organizmy fotosyntetyzujące (Rhodopseudomonas palustris, Rhodobacter spaeroides) bakterie kwasu mlekowego (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Streptococcus lactis ), drożdże (Saccharomyces cervisiae, Candida utilis), promieniowce Actinomycetes (Streptomyces albus, Streptomyces griseus), grzyby fermentujące (Aspergillus oryzae, Penicilium sp., Mucor hiemalis)

20 1. Namnożenie bakterii Założenia technologii EM Rozcieńczenie (kultury macierzystej) Aktywacja poprzez fermentację (7-10 dni w temperaturze 20 C do 35 C z dodatkiem melasy z trzciny cukrowej) 2. Odpowiednia aplikacja Wiele metod dopasowanych do skali, lokalizacji czy warunków fizycznych i geograficznych Kule błotne Bokashi 3. Utrzymanie wysokiej liczebności w środowisku naturalnym

21 Jak działają? Wiele szczepów mikroorganizmów wiele funkcji Synergizm wzmocnione działanie poszczególnych szczepów Podstawowym zadaniem jest skuteczny rozkład martwej materii organicznej Efekty w środowisku wodnym : zmniejszenie ilości zawiesiny ogólnej, BZT i ChZT, stężenia azotu amonowego (?) zmniejszenie miąższości osadów likwidacja zakwitów glonów (?) nieprzyjemnego odoru wody wywołanego wysokim poziomem amoniaku, siarkowodoru i metanu zwiększenie ilości tlenu rozpuszczonego w wodzie (?)

22 Zagrożenia Egzotyczne mikroorganizmy Wprowadzenie szczepów nosicieli nowego rodzaju odporności antybiotykowej Niewłaściwe stosowanie gwałtowna fermentacja Uwolnienie patogenów i toksyn z osadów dennych

23 Zamieszanie na rynku Probiotyki sprzedawane jako EM EM sprzedawane jako probiotyki Produkty fermentacji często nie zawierają żywych bakterii

24 Dziękuję za uwagę