Микрофлора желудочно-кишечного тракта

Микрофлора ротовой полости. К постоянным обитателям полости рта животных относятся разнообразные кокки, палочки, нитчатые и извитые формы микроорганизмов, в том числе Spirochaeta dentium, обуславливающая разрушение плотной ткани зубов. Во рту обнаруживаются гнилостные бактерии, дрожжевые и плесневые грибы, попавшие в него с кормами. Количественный и качественный состав микрофлоры полости рта зависит от возраста, вида животного, типа кормления. Так, особенно много микроорганизмов обнаруживается в ротовой полости свиней.

Микрофлора кишечника. У новорожденных животных желудочно-кишечный тракт не содержит бактерий. ЖКТ контаминируется микрофлорой только после принятия первых порций пищи. Через несколько дней организм животного заселяется разнообразной микрофлорой, которая в дальнейшем может более или менее изменяться, но в основ­ном сохраняется до конца жизни животного.

Микрофлору желудочно-кишечного тракта животных принято делить на облигатную (молочнокислые бактерии, энтерококки, Cl. per­fringens, Cl. sporogenes, E. coli, и др.), которая адаптировалась к условиям этой среды и стала постоянной, и факультативную, изменяющуюся в зависимости от вида корма и воды.

В самом раннем возрасте, пока животное питается молоком, в его кишеч­нике обитают главным образом молочнокислые бактерии. Если корм взрослого животного содержит много углеводов, в микрофлоре кишечника увеличивается количество кислотообразующих бактерий. Попадая в кишечник с кор­мом, микрофлора подвергается здесь большим изменениям. Часть видов микроорганизмов погибает, часть же, приспосабливаясь к новым условиям, начинает постепенно размножаться.

Содержимое кишечника – благоприятная среда обитания для микроорганизмов. Однако здесь действует и ряд неблагоприятных факторов, способствующих адаптации и специализации микроорганизмов. Так, в толстом кишечнике накапливаются желчные кислоты до концентраций, которые способствуют угнетению роста некоторых бактерий. Бактерицидные свойства по отношению к микрофлоре кишечника также проявляют масляная и уксусная кислоты.

В составе кишечной микрофлоры различных животных содержится большое количество бактерий, способных разрушать целлюлозу, гемицеллюлозы, пектины. К ним относятся представители родов Bacteroides и Ruminococcus. В кишечнике лошадей, коров, овец, крыс, обезьян был обнаружен B. succinogenes, а в кишечнике лошадей, коров и кроликов – активно разрушающий клетчатку R. albus. Роды Bacteroides и Eubacterium, обнаруженные в кишечнике млекопитающих животных, способны к разрушению белковых субстратов.

Состав кишечной микрофлоры разных животных различен. Так, в кишечнике собак выявляется относительно много стрептококков и клостридиев.

В кишечнике, рубце жвачных животных и других органах представители нормальной микрофлоры распределены определенным образом. Часть форм приурочена к поверхности клеток, другие находятся на некотором удалении от ткани. Состав прикрепленных форм может изменяться при ослаблении или заболевании хозяина и даже при стрессе. При нервных стрессах, например, за счет активизации протеаз происходит разрушение белка на поверхности глоточного эпителия, что позволяет прикрепляться клеткам условно-патогенной бактерии Pseudomonas aeruginosa, которые начинают здесь активно размножаться вместо безвредных представителей нормальной микрофлоры. Образовавшаяся популяция Ps. aeruginosa в дальнейшем может вызвать поражение легких.

Рубец жвачных обильно заселен большим числом видов бактерий и простейших. Анатомическое строение и условия в рубце почти идеально отвечают требованиям жизнедеятельности микроорганизмов. Расщепление кормов и синтез важных органических соединений для животного организма осуществляют различные виды бактерий, дрожжей, актиномицетов и простейших. Видовой состав рубцовых микроорганизмов со временем претерпевает изменения. В среднем количество бактерий составляет 10^{2 ­­}–10³ клеток в 1 г рубцового содержимого, количество инфузорий достигает 3–4 млн.

В молочный период в рубце у телят преобладают молочнокислые и определенные виды протеолитических бактерий. Полное становление рубцовой микрофлоры завершается при переходе животных на грубые корма.

У взрослых жвачных видовой состав рубцовых бактерий постоянен и существенным образом не изменяется в зависимости от кормления, времени года и ряда других факторов. В функциональном плане наиболее важное значение имеют виды бактерий: Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus flavefaciens, R. albus, Cillobacterium cellulosolvens, Clostridi­um cellobioparus и др.

Основными продуктами сбраживания клетчатки и других углеводов являются масляная кислота, углекислота и водород.

В связи с наличием в рубце анаэробных условий углеводы в клетках рубцовых микроорганизмов окисляются не полностью, конечными продуктами брожения являются органические кислоты, углекислота, этанол, водород, метан. Часть продуктов гликолиза (молочная, янтарная, валериановая кислоты и некоторые другие вещества) используется самими бактериями в качестве источника энергии и для синтеза клеточных соединений. Конечные продукты углеводного обмена в рубце жвачных (летучие жирные кислоты) используются в обмене веществ животного-хозяина. Один из основных продуктов рубцового метаболизма – ацетат – становится предшественником жира молока и источником энергии для животных, а пропионат и бутират используются животными для синтеза углеводов.

В содержимом рубца широко представлены виды бактерий, утилизирующих различные моносахара. Кроме описанных выше, обладающих ферментами, разрушающими полисахариды и дисахариды, в рубце жвачных находится целый ряд видов бактерий, предпочтительно использующих моносахара, главным образом глюкозу. К ним относятся: Lachnospira multiparus, Selenomonas ruminantium, Lactobacillus acidophilus, Bifidobac­terium bidum, Bacteroides coagulans, Lactobacillus fermentum и др.

В настоящее время известно, что белок в рубце расщепляется под действием протеолитических ферментов микроорганизмов с образованием пептидов и аминокислот, которые в свою очередь подвергаются воздействию дезаминаз с образованием аммиака. Дезаминирующими свойствами обладают микроорганизмы, относящиеся к видам: Selenomonas rumi­nantium, Me­gasphaera eisdenii, Bacteroides ruminicola и др.

Большая часть потребляемого с кормом растительного белка превращается в рубце в белок. Как правило, процессы расщепления и синтеза белка идут одновременно.

Значительная часть рубцовых бактерий, являющихся гетеротрофами, для синтеза белка использует неорганические соединения азота. К наиболее важным в функциональном отношении рубцовым микроорганизмам принадлежат Bacteroides ru­minicola, Bacteroides succinogenes, Bacteroides amylophilus и др., использующие для синтеза азотистых веществ своих клеток аммиак.

Тонкий отдел кишечника содержит сравнительно небольшое количество микроорганизмов. В этом отделе кишечника чаще всего находятся устойчивые к действию желчи энтерококки, кишечная палочка, ацидофильные и споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи и др.

Толстый отдел кишечника наиболее богат микроорганизмами. Основные его обитатели: энтеробактерии, энтерококки, термофилы, ацидофилы, споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи, плесени, большое количество гнилостных и некоторых патогенных анаэробов (Cl. sporogenes, Cl. putrificus, Cl. perfringens, Cl. tetani, Fusobacterium necrophorum).

Роль нормальной микрофлоры. Как и в организме человека, нормальная микрофлора играет важную роль в защите организма животного от патогенов, стимулируя иммунную систему и принимая участие в реакциях метаболизма. В то же время она способна привести к развитию инфекционных заболеваний.

Нормальная кишечная микрофлора играет огромную роль в метаболических процессах организма и поддержании их баланса. Так, метаболизм некоторых веществ включает печеночную экскрецию (в составе желчи) в просвет кишечника с последующим возвратом в печень. Эти продукты экскретируются, как правило, в форме глюкуронидов и сульфатов, не способных в этом виде к обратному всасыванию. Всасывание обеспечивают кишечные бактерии, вырабатывающие соответствующие ферменты – глюкуранидазы и сульфатазы. Известна ведущая роль нормальной микрофлоры в обеспечении организма ионами Fe²⁺, Ca²⁺, витаминами К, D, группы В.

Значение микрофлоры было установлено после того, как были получены безмикробные животные (мыши, крысы, морские свинки, цыплята, поросята и др. виды) и стала успешно развиваться новая отрасль биологии – гнотобиология (от греч. gnotos – познание, bios – жизнь).

У гнотобиотов вследствие отсутствия антигенного раздражения иммунной системы возникает недоразвитие иммунокомпетентных органов (тимуса, лимфоидной ткани кишечника), ряда витаминов. Как следствие у гнотобиотов нарушаются физиологические функции: уменьшается масса внутренних органов, объем крови, в тканях понижается содержание воды. Исследования с использованием гнотобиотов позволяют изучать роль нормальной микрофлоры в механизмах инфекционной патологии и иммунитета, в процессах синтеза витаминов, аминокислот. При заселении организма гнотобиотов сообществами микроорганизмов удается выявлять физиологические функции этих сообществ.

Большую ценность для развития животноводства представляют СПФ-животные (от англ. spezifisch patogen frei), свободные только от патогенных видов микроорганизмов и имеющие все необходимые виды микроорганизмов в своем теле для проявления физиологических функций. СПФ-животные растут быстрее обычных, реже заболевают и могут служить ядром для племенных ферм, свободных от инфекционных заболеваний. Для их организации необходим высший уровень ветеринарно-санитарных мероприятий.