В настоящее время во всех секторах животноводства активно обсуждается тема формирования резистентности к антибактериальным препаратам, включая факторы, ускоряющие данный процесс. Одним из таких факторов является железо. Неоспорима его важнейшая роль в живом организме, без него невозможны многие физиологические процессы. Однако данный микроэлемент, а именно его неорганическая форма, может оказывать негативное влияние на организм — способствовать развитию резистентности у патогенных бактерий, вызывающих различные поражения органов системы пищеварения. В статье изложены идеи, которые могут быть использованы для реализации комплексной программы по снижению уровня заболеваний ЖКТ у сельскохозяйственных животных и птицы.
Рассмотрим, почему так происходит, почему органическая форма железа предпочтительнее неорганической. В первую очередь необходимо отметить, что биодоступность минеральных веществ, в том числе железа, и их лигандов влияет на многие факторы: маркер фазы жизненного цикла животного или птицы, вероятность конкурирования лигандов за место в кишечнике, щелочность и т.д. И она может изменяться в зависимости от конкретной ситуации. Кроме того, результаты некоторых исследований показывают, что биодоступность, в частности, глицината железа (органическая его форма) составляет от10 до 20%, в зависимости от дозировки. В определенных условиях
[например, при наличии сорбатов, аскорбатов (витамин С) и других пищевых компонентов] его биодоступность может быть и выше, в то время как неорганическое железо усваивается не более чем на 10%.
- Потребность живых организмов в железе обусловлена его участием в клеточных процессах, начиная от выработки энергии и репликации ДНК и заканчивая транспортом кислорода и защитой от окислительного стресса. Бактериальные патогены также нуждаются в железе, чтобы размножаться, вызывая при этом различные заболевания у животных и птицы. Единственным источником железа для этих патогенов являются его ионы в желудочно-кишечном тракте позвоночного хозяина. Поступают они в организм с водой или кормом в свободной форме (степень окисле- ния +2) и серьезно влияют на развитие резистентности со стороны многих бактериальных патогенов.
Наиболее важная форма алиментарного иммунитета — природные механизмы секвестрации (ограничение на использование) железа. Позвоночные животные, лишенные свободного железа, обрекают бактериальные патогены при их проникновении в организм хозяина на голодание по ионам этого металла. Впервые данный эффект был замечен у людей c гемохромати(о)змом, врожденным заболеванием, связанным с накоплением высокого уровня
железа. Воздействие перегрузки организма железом способствовало повышенной восприимчивости пациентов к инфекциям. Кроме того, во многих исследованиях с применением избыточного количества железа было про-
демонстрировано увеличение вирулентности многочисленных патогенов на животных моделях. В соответствии с этим бактериальные патогены эволюционировали, чтобы ощущать истощение запасов железа в качестве маркера ткани позвоночных. Это восприятие обычно включает кон-
троль транскрипции, опосредованной железозависимым репрессором, известным как Fur (регулятор поглощения железа). Большинство патогенов эволюционно развили механизмы поглощения железа, которые конкурируют с опосредованной хозяином секвестрацией. Эти системы захвата можно разделить на три основные категории: на основе сидерофоров, захвата гема и рецепторы транс- феррина /лактоферрина. В качестве примера может быть золотистый стафилококк (S. aureus), которая вызывает целый ряд заболеваний, начиная от поверхностных раневых инфекций и заканчивая более тяжелыми заболеваниями, такими как септицемия, синдром токсического шока. Кроме того, он обладает исключительной способностью противостоять доступным в настоящее время противомикробным препаратам. Данные факты подчеркивают необходимость выявления новых мишеней при разработке противомикробных препаратов для лечения этой инфекционной угрозы.
Перспективной стратегией борьбы с бактериальными патогенами является невозможность получения ими питательных веществ, необходимых для роста. Позвоночное животное-хозяин жестко регулирует уровень железа и изолирует это ценное вещество внутри клетки в качестве механизма предотвращения размножения бактерий. Внеклеточное железо быстро удаляется трансферрином и лактоферрином, белками с высоким сродством к железу. Кроме того, большая часть железа у позвоночных находится в комплексе с гем-порфирином, который связан с гемопротеинами. Этот процесс ограничения доступа к питательному металлу известен как питательный иммунитет. В то время как позвоночный хозяин развил сложные механизмы, с помощью которых он изолирует железо от вторгшихся патогенов, S. aureus развил не менее сложные механизмы для получения доступа к железу во время инфекции.
Снижению уровня заболеваний ЖКТ у сельскохозяйственных животных и птицы, вызванных патогенными бактериями, будет способствовать применение железа в органической форме в комплексе с другими мероприятиями. В сравнении с неорганической формой глицинат железа, например, B-TRAXIM 2C Fe производства компании PANCOSMA (Швейцария) имеет ряд преимуществ:
• лучше растворяется, поэтому лучше усваивается. Легче переносится животными и птицей, поскольку наиболее совместим с организмом благодаря своей органической природе. В отличие от него, неорганический железо-сульфат может вызывать побочные эффекты, такие как запор;
• оказывает меньшее раздражающее действие на желудок, и поэтому его усвоение не сопровождается побочными эффектами, как после приема неорганической формы железа (запоры или диарея);
• лучше сочетается с другими биологически активными веществами, такими как витамин С, который повышает усвоение железа в кишечнике;
• имеет более благоприятный профиль безопасности, особенно для животных с ослабленным иммунитетом, например для новорожденных поросят-сосунов.
В целом же глицинат железа обладает многими преимуществами, хотя его биодоступность может быть примерно одинаковой с неорганической формой железа.
Выводы
Снижение уровня свободного двухвалентного железа (Fe+2), а также исключение неорганических форм железа из корма лишают патогенные микроорганизмы питательной среды для размножения, что в свою очередь является сдерживающим фактором для поражения системы пищеварения животных и птицы.
Полное замещение неорганического железа органическим, например, в форме глицината B-TRAXIM 2C Fe способствует укреплению иммунной системы, снижает риск его захвата патогенными микроорганизмами, так как ионы металла находятся в связанном состоянии и быстро проникают через стенку кишечника в организм, где связываются различными белками крови.
Для уменьшения содержания свободного железа в воде можно использовать дополнительные способы очистки: химический (применение хлора и калия перманганат) и механический (фильтры со специальной мембраной).
Использование органического железа при полном или частичном замещении целесообразно не только с точки зрения его высокой биодоступности, но и как инструмента по снижению доступности железа для патогенной микрофлоры, созданию неблагоприятных условий для ее роста и размножения в пищеварительной системе.