Search

پست بیوتیک و پارابیوتیک ها

با منع استفاده از آنتی بیوتیک ها در جیره طیور به دنبال افزایش گونه های مقاوم باکتریایی و انتقال باقی مانده های آنتی بیوتیکی به محیط، حفظ تعادل میکروبیوم و ارتقاء عملکرد آن، بدون آنتی بیوتیک ها تبدیل به یکی از اساسی ترین چالش های پیش روی تولیدکنندگان گردید.

استفاده از پروبیوتیک ها، پریبیوتیک ها و سیمبیوتیک ها به منظور تعدیل جمعیت میکروبی و حذف پاتوژن ها و جایگزینی آنها با گونه های مفید مورد توجه واقع شد. با این حال مشکلات فنی-کاربردی از قبیل مکانیسم مولکولی نا شناخته، رفتار های خاص در سویه های متفاوت، عمر کوتاه، توسعه مقاومت میکروبی، سختی تولید و حفظ زنده مانی و ثبات محصول به عنوان موانعی برای استقرار میکروفلور بومی همزیست مطرح گردید. به علاوه ایجاد فرصت رشد برای عوامل عفونی فرصت طلب، پاسخ های التهابی، سپسیس و انتقال باکتری به بافت یا خون، بازدهی استفاده از پروبیوتیک ها را تحت تاثیر قرار داده و از پتانسیل کاربردی آن ها می کاهد.

این مشکلات زمینه را برای استفاده از پست و پارابیوتیک ها فراهم آورد که با تعابیری متفاوتی نظیر پروبیوتیک های غیر زنده، پروبیوتیک های غیر فعال، متابیوتیک ها و گوست پروبیوتیک شناخته میشوند. اصطلاح پارادوکس پروبیوتیک زمانی شکل گرفت که نشان داده شد مواد حاصل از مرگ سلول های پروبیوتیکی میتواند به اندازه خود پروبیوتیک ها مفید واقع گردد و در مواردی حتی عملکرد بهتری از آن ها داشته باشد.

پست بیوتیک ها شامل مجموعه ای مرکب از متابولیت های پیچیده که توسط پروبیوتیک ها ساخته و ترشح میشوند که درمحتوای سلولی آزاد پروبیوتیک موجود میباشد نظیر آنزیم ها، پروتئین های ترشحی، اسید های چرب کوتاه زنجیر، باکتریوسین، بیوسورفاکتانت ها، اسیدهای آمینه، پپتید ها، اسیدهای آلی،  مشتقات فلاونوئیدی ، ترپنوئیدی و فنولیکی و ویتامین ها میباشد. در حالی که پارابیوتیک ها سلول های غیر فعال  شده پروبیوتیک ها می باشند که شامل کل یا تکه ای سلول دارای محتوای سلولی نظیر پپتیدوگلیکان، تیکوتئیک اسید، پروتئین های سطحی و عصاره خام سلولی میباشد.

مزایای استفاده از پست بیوتیک ها:

1.حذف خطر انتقال باکتریایی از روده به خون در مواقع اختلال ایمنی

2.حذف احتمال کسب و انتقال ژن مقاومت میکروبی

3.راحتی در استخراج، استاندارد کردن، انتقال و نگهداری

  1. عدم تجزیه سلولی و حفظ اثرات سودمند در بلند مدت

5.ارتقا تقابل مستقیم میان سلول های اپیتلیوم و مولکول های آزاد از سلول های متلاشی شده

پست و پارابیوتیک ها به دلیل ساختار شیمیایی خاص خود و مدت زمان نگهداری بالا(تا 5 سال) و مکانیسم های مختلف اثرگذاری در جلوگیری در التهاب، در مواقع فشار و استرس بالا، با ارتقا سیستم ایمنی و نقش آنتی اکسیدانی خود در حفظ عملکرد بدن مفید می باشند.هم چنین نقش آن ها در کاهش اتصال میکروارگانیسم های مهاجم به دیواره سلول های دستگاه گوارش و افزایش انسجام دیواره روده  مشاهده گردیده است.

انواع پست بیوتیک ها 

پروبیوتیک های کشته شده با حرارت(non-viable probiotics):

رقابت بر سر چسبندگی به سلول های میزبان با عوامل بیماری زا، ضد اسهال، توانایی سرکوب مارکرهای التهابی، ارتقا سیتوکین های التهابی ودارای اثر آنتی اکسیدانی میباشند.همچنین با تاثیر بر محور روده ای – مغزی (gut-brain axis) سبب تولید سرتونین و ارتقا سلامت میگردند.

بیوسورفاکتانت ها یا بیو امولسی فایرها:

ترکیبات فعالی که در سطح سلول باکتریایی ساخته یا ترشح میشوند و از کشش سطحی سلولی میکاهند. بیشتر در باکتری های مخمر و قارچ فیلامینتوس وجود دارند و مزیت استفاده از آن ها در سمیت پایین، تجزیه پذیری بالا و مقاومت به شوری و pH  میباشد. شامل گلایکو لیپید ها( Rhamnolipids, trehalolipids ,sophrolipids)، لیپوپروتئین ولیپوپپتیدها، فسفولیپیدها، ترکیبات قندی-پروتئینی و وزیکول های غشایی میباشد.در بیو رآکتور ها سطح pH، اکسیژن، دما و ترکیب مواد مغذی محیط کشت بر میزان آن ها تاثیر گذار است.

نقش بیوسورفاکتانت ها در ایجاد اخلال در شکل گیری بیو فیلم توسط پاتوژن ها که با خاصیت فومی و امولسیفایری خود مانع از اتصال باکتری ها ، مستقر شدن و ایجاد ارتباط در بیوفیلم میگردد. علاوه بر این نقش مستقیم آنتاگونیستی در مقابل سلول های باکتریایی که قسمت آبگریز آن ها براستحکام غشای سلول های باکتریایی اثر گذاشته و ایجاد حفره (pore forming) در آن ها میکند. همچنین اثر مستقیم بر لیپید های غشایی و اثر بر آنزیم های محدودکننده غشایی که باعث خروج اجزای سیتوپلاسمی داخل سلول میگردد. تعدیل ایمنی خاصیت ضد ویروسی و ضد سرطانی نیز از مزایای استفاده از بیوسورفاکتانت ها می باشد.

 

 

 

پلی ساکاریدهای خارجی (Exopolysacharides)

بیوپلیمرهایی که توسط میکروب ها ساخته و ترشح میشوند، دارای انواع مختلف خطی و شاخه دار بوده و بر اساس نوع واحد های سازنده به دو دسته همو پلی ساکاریدی (سلولز و دکستران) و هتروپلی ساکاریدی (زانتان) تقسیم میشوند. مزایای استفاده از آن ها شامل: اثر آنتی اکسیدانی با جذب رادیکال های آزاد، کاهش کلسترول با باند شدن با کلسترول آزاد، تقویت سیستم ایمنی (immonumodulatory)، ضد بیو فیلم ، جذب سموم و ضد تومور میباشد.

پروتئین های سطحی سلولی

پروتئین های سطحی سلولی باکتریایی شامل پروتئین های لایه S، پروتئین های باند شده با موکوس، پروتئین های باند شده فیبرونکتین ، پروتئین های باند شده با سورتاز و پروتئین های باند شده با کلاژن میباشد، که نقش اساسی در بروز مکانیسم دینامیک پروبیوتیک ها دارند. همچنین نقش درچسبندگی باکتری ها به محل های اتصال در میزبان دارند که پس از اتصال به عنوان شروع کننده فرآیندهای مختلف سلولی می باشند. در سلول های دیواره روده سبب فعال شدن مسیر های NFkB, MAPK(mitogen activated protein kinase) میگردد. بر اثر فعالیت این دو مسیر ترشح سیتو کین ها( chemokins , cytokins) تنظیم میگردد که مسئول تعدیل ایمنی (تاثیر بر ماکروفاژها و سلول های (T، ترشح پپتید های آنتی باکتریال (defensin) ترشح موسین و بیان TJF(tight junction factor)میگردد.

تیکوئیک اسید

گلایکوپلیمر آنیونی در باکتری های گرم مثبت بوده که میتواند به غشا( lipoteichoic acid) یا پپتیدوگلیکان( wall teichoic acid) متصل باشند و نقش در تعیین شکل سلولی ،تنظیم تقسیم سلولی و سایر جنبه های متابولیکی و فیزیولوژیکی سلولی دارند.LTA  به عنوان یک MAMP (microbiom_associated molecular pattern) توسط سلول های روده شناسایی میشود که تبدیل به یک سیگنال سلولی میشود و در ارتقا سیتوکین های ضد التهابی نقش دارد. به علاوه وجود دی-آلانین در آن با تاثیر بر ان- استیل گلوکزآمین سبب جلوگیری از تشکیل بیوفیلم و تخریب آن میشود.

دیواره سلولی

پپتیدوگلیکان شامل رشته گلیکانی دارای پیوند بتا 1و4 بین ان استیل گلوکز آمین و ان-استیل مورامیک اسید که با پیوند کوالانی به پپتید متصل شده و در باکتری های گرم مثبت سهم بیشتری دارد و استفاده از آن نقش تعدیل ایمنی شش ها و دستگاه تنفسی و جذب سموم دارد.

محتوای آزاد درون سلولی و فاکتورهای محلول در آن (Cell free supernatant and soluble factor)

بیومولکولهای متنوع با خاصیت ارتقا دهنده سلامتی نظیراسیدهای چرب زنجیر کوتاه، اسیدهای آلی، هیدروکربن ها، فنول، اسید آمینه، بنزوئیک اسید، الکل، قند و پپتید ها میباشد که با تغییر محتوای مواد مغذی در محیط کشت ترکیب آن ها تغییر میکند. در لاکتیک اسید باکتری ها ( LAB) مواد با وزن مولکولی پایین شامل هیدروژن پراکسید، رئوترین(آنتی بیوتیک) و دی استیلن، مواد با وزن مولکولی بالا شامل باکتریوسین و شبه باکتریوسین ها که دارای خاصیت ضد میکروبی و ضد بیوفیلم میباشد. هم چنین تاثیر در بیان موسین، اثر ضدالتهابی با تاثیر بر سایتوکین ها و اینترلوکین های 4 و5و10به علاوه ظرفیت بالای آنتی اکسیدانی ودارای  اثرمثبت بر بیان  )پروتئین های انسجام دهنده بین سلول های اپیتلیوم)TJF  میباشد.

باکتریوسین ها

مواد بیرون سلولی ضد میکروبی بر علیه باکتری های بیماری زا و ایجادکننده فساد میباشد که توسط بیشتر باکتری ها تولید شده و در لاکتیک اسید ها بیشترمورد مطالعه و استفاده قرار گرفته اند. این مواد منشا پروتئینی داشته و توسط ریبوزوم های باکتری های گرم مثبت و منفی تولید شده و دارای اسید های آمینه خاص نظیر لانتیونین، بتا متیل لانتیونین که به  lanthibiotic معروف میباشند. مکانیسم عمل آنها از طریق تاثیر بر پیوند دیواره سلولی با چربی ها و ایجاد حفره در آن ها  و قطع ارتباط مولکولی در جهت تشکیل پپتیدو گلیکان میباشد.

اسید های چرب زنجیره کوتاه SCFA

نقش در تامین انرژی سلول های کولون، تنظیم میکروبیوم کولون و تاثیر بر اینتروسایت های روده(مرگ سلولی، ازدیاد سلولی و تمایز سلولی) دارد.از استات در سلول های پیرامونی ،پروپیونات در کبد و بوتیرات در سلول های اپیتلیوم استفاده میشود.همچنین انسجام دیواره روده با تاثیر بر بیان TJFبا استفاده از آن ها مشاهده شده است.

استفاده از پست بیوتیک ها در طیور

در مواقعی که سطح ایمنی بدن پرنده دچار چالش شده و بدن با تهدید بیماری ها مواجه میشود استفاده از پست بیوتیک ها میتواند بسیار مفید واقع شود. در یک مطالعه با تلقین کلستردیوم پرفرجنس شرایط ایجاد بیماری در پرندگان گوشتی فراهم گردید، همچنین استفاده از واکسن کوکسیدیوز به عنوان عامل تنش زای  دیگر در پرندگان مورد بررسی واقع گردید و مشاهده شد استفاده از پست بیوتیک ها علاوه بر کاهش تعداد کلستردیوم ها در روده، سبب کاهش مرگ و میر و افزایش رشد و وزن گیری پرندگان میگردد.

نتیجه گیری:

با توجه به نیاز مبرم در خصوص یافتن جانشین های مناسب آنتی بیوتیکی، تحقیقات گسترده ای در خصوص استفاده از پست بیوتیک ها در تغذیه انسان و دام صورت پذیرفته است و نقش آن ها در تامین سلامتی و ارتقا عملکرد به مراتب مشاهده گردیده است. این محصولات میتوانند به عنوان محصول جانبی کارخانجات صنعتی تولید کننده متابولیت های صنعتی نظیر آنزیم یا محصولات اصلی تخمیری به راحتی تهیه و برای بلند مدت نگهداری شوند. مکانیسم عمل اختصاصی آنها و بی خطر بودن آنها برای میزبان پتانسیل بالای آن برای تبدیل شدن به کاربردی ترین مواد ضد میکروبی و تعدیل کننده ایمنی را نشان میدهد. خصوصیات کاربردی و مفید این محصولات با دامنه بالای اثرگذاری شامل: اثر ضد التهابی، ضد بیوفیلم، ضد ویروس، تعدیل ایمنی، ضد چسبندگی، منسجم کننده سد روده ای و خاصیت آنتی اکسیدانی زمینه را برای بکار گیری بیشتر آنها فراهم آورده است.
منابع:

the-probiotic-paradox-live-and-dead-cells-are-biological-response-modifiersthe-probiotic-paradox-live-and-dead-cells-are-biological-response-modifiers

با کارشناسان ما در ارتباط باشید

021-42918000