Noutati

Peptidoglicanii bacterieni: Scăderea performanței animalelor

de Dr. N.E. Ward si de Prof. Aaron J. Cowieson Profesor Adjunct, University of Sydney

Pe măsură ce producția animală devine din ce în ce mai complexă, factorii care in trecut erau neobservați pot împiedica performanța devenind o problemă mai mare. Bacteriile comensale intestinale – bacteriile care trăiesc împreună – se încadrează în această categorie.
Pereții celulari ai bacteriilor gram-negative nepatogene sunt în special lipopolizaharide. Peptidoglicanii (PGN-urile) sau mureina sunt componente primare ale bacteriilor gram-pozitive. În cazul bacteriilor intestinale normale, niciuna dintre clase nu provoacă boli. Dar fragmentele pereților lor celulari care rămân în intestin ca deșeuri intestinale pot sădea performanțele in ferma.
Acesta este în special cazul cu PGN (peptidoglucanii) – un șir care unește bacterii practic de toate tipurile, indiferent de specie, de tip sau de orice altă clasificare. În timp ce este necesar pentru supraviețuirea bacteriilor, PGN-ul poate scadea performanțele și profiturile din fermele de pasari și nu poate fi observat.

Ce este un peptidoglican?

PGN-ul este un polimer masiv de aminoacizi (de ex. peptido-) și de zaharuri (de exemplu, -glican) unic pentru pereții celulelor bacteriene. Componenții carbohidrați sau zaharuri alternează de la N-acetilglucozamină (NAG) legată B-(1,4) la acid N-acetilmuramic (NAM) legat transversal de peptide scurte (Figura 1). Aminoacizii se amestecă într-o structură bi- sau tridimensională, pentru a consolida și pentru a da forță. PGN-ul le asigură bacteriilor un suport structural împotriva presiunii osmotice.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1. Structura unui polimer peptidoglican.

Legendă: N-acetylglucosamine = N-acetilglucozamină
N-acetylmuramic = N-acetilmuramic
Reducing end = Capăt de reducere
Pentaglycine cros-link = Legătură transversală pentaglicină

PGN-urile sint supuse unei creșteri și divizări constante într-un mod asemănător cu reconstrucția osoasă la animale. Un randament ridicat de PGN de 50% apare la o singură generație, potrivit cercetătorilor. Acest PGN rămâne în mediul de creștere consumat și probabil imită un fenomen similar din lumenul intestinal.

Figura 2. Bacteriile gram-pozitive au un strat gros de peptidoglican (PGN), prezentat în roșu, în afara membranei. Bacteriile gram-negative au semnificativ mai puțin PGN în interiorul membranelor.

Legendă: GRAM-POSITIVE = GRAM-POZITIV
Cytoplasm = Citoplasmă
Thick peptidoglycan = Peptidoglican de grosime mare
Periplasmic space = Spațiu periplasmatic
Plasma membrane = Membrană plasmatica
Peptidoglycan = Peptidoglican
Outer membrane (lipopolysaccharide and protein) = Membrană exterioară (lipopolizaharide și proteină)

Nivelurile de expunere a peptidoglicanului

În bacteriile gram-pozitive (G+), PGN-ul este de aproximativ 90% din greutatea uscată. (Figura 2). Bacteriile G+ predomină în tractul intestinal. De exemplu, pentru microbiota curcanilor, 77% dintre microbi au fost tulpini G+, în timp ce 14% au fost coci G-, iar 9% au fost coci G+. La porcii sănătoși, 71% dintre microbi au fost G+. Acest lucru arată că bacteriile G+ există la un nivel disproporționat mai ridicat în tractul intestinal.
Moartea naturală a celulelor bacteriene generează o sursă abundentă de PGN în intestin. Într-un studiu, 34% din totalul bacteriilor din fecalele proaspete au fost clasificate ca moarte. În alt studiu, 32% dintre bacteriile din fecalele proaspete au murit, în timp ce alte 20% au fost „rănite”. Și deși lactococii G+ sunt rezistenți la aciditatea gastrică (rata de supraviețuire este între 90% și 98%), numai între 10 și 30% supraviețuiesc în duoden. De fapt, 60% din masa materiilor fecale este alcătuită din bacterii.
PGN-ul din aer poate fi abundent în unitățile de producție animală și în instalațiile de prelucrare a cerealelor. PGN-ul purtat de particulele de praf este obișnuit în halele de fătare si tineret din fermele de porci. Expunerea repetată la aceste particule organice de praf din aer poate slăbi funcția pulmonară la șoareci, potrivit cercetărilor efectuate la Nebraska.
Atunci când sursele din aer se adaugă bacteriilor G+ din tractul intestinal, unde 90% din peretele celular este PGN, iar între 30 și 35% dintre celule sunt moarte, expunerea la aceste deșeuri celulare este destul de mare. Această sursă constantă de deșeuri este cea care poate interfera fizic cu funcțiile normale ale substratului enzimatic intestinal.

Costul ridicat al secreției excesive de mucină

Mucoasele intestinale protejează împotriva potențialelor agenți patogeni și toxine și împiedică pătrunderea acestora în fluxul sanguin. Există o recunoaștere din ce în ce mai mare a faptului că PGN-ul și lipopolizaharidele acționează ca antagoniști intestinali și stimulează secreția de mucină. Aceasta poate afecta în mod negativ eficiența performanței animalelor prin bariera mucoasei intestinale.
De exemplu, aproximativ o treime din conținutul de aminoacizi al mucinei este treonina. Cerința gastrointestinală pentru majoritatea aminoacizilor esențiali este de 14 până la 33% – dar pentru treonină, aceasta ajunge la 61% pentru funcțiile legate de intestine și pentru producția de mucină. Cercetările din domeniul cresterii porcilor constată că treonina insuficientă din furaj restricționează secreția de mucină din intestin.
Mucina este în esență nedigestibilă pentru gazdă si reprezintă o pierdere netă de azot la animal. Astfel, sinteza excesivă de mucină și secreția alimentată de antagoniști precum PGN-ul sunt costisitoare din punct de vedere nutrițional.

În final

Cele mai mari amenințări la adresa performanței eficiente și profitabile a animalelor sunt cele care trec neobservate. Acestea permit factorilor de stres să se desprindă în mod secret de procesele normale ale corpului, îndepărtând substanțele nutritive de creștere și eficiență. Peptidoglicanii se încadrează în această categorie.


« | »

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *