Biologické metody prevence infekcí

Preventivní podávání antibiotik se v průběhu posledních padesáti let stalo standardním postupem ochrany chovů hospodářských zvířat před nebezpečím infekčních onemocnění. Tento postup se stal natolik běžný, že antibiotika byla trvalou součástí komerčně vyráběných krmných směsí. Týkalo se to zejména směsí pro mladší věkové kategorie zvířat, u nichž nebezpečí případných střevních onemocnění bylo nejvyšší.

Vedle prevence infekčních onemocnění, zejména střevních, byla antibiotika používána jako tzv. stimulátory růstu. Tento prorůstový efekt byl zaznamenán jako vedlejší efekt jejich preventivní aplikace již v samém počátku jejich používání. Ačkoliv se nikdy nepodařilo tento jev uspokojivě vysvětlit, je jisté, že v prvních obdobích krmného využití antibiotik byl opakovaně prokazován. Podstatnou roli v něm hrál zásah do střevní mikroflóry, který upřednostňoval složky zlepšující vy-užití krmiva.

Konec jedné éry

Oba popsané efekty však již dávno ztratily svoji váhu a jejich význam je v současné době jen mizivý. Mikroorganismy, jejichž růst a výskyt měl být antibiotiky ovlivňován, se vůči nim staly odolné. To ostatně potvrzují pokusy uskutečněné již v osmdesátých létech. Jednoznačně prokázaly sníženou účinnost obou přístupů. V tomto smyslu lze hovořit o tom, že přidávání antibiotik do krmiva je tradovaným reliktem, který v současné době již z větší části ztratil svůj původní smysl. Při životě jej udržuje již jen myšlenková strnulost, neodůvodněná obava ze ztráty ochranného efektu a zejména zájmy farmaceutických firem. Teprve skutečnost, že orgány Evropské unie tuto praxi zastavily, vedla k tomu, že používání krmných antibiotik bylo částečně omezeno. Nicméně dlouhá doba, po níž byla používána, má za následek, že mnozí si nedovedou představit prevenci novorozeneckým průjmům bez jejich plošného podávání. Proto jsme často svědky pokusů, pod více či méně zdůvodněnými záminkami, antibiotika do krmných dávek novorozených mláďat vrátit. S veškerou vážností je nutno zdůraznit, že v lepším případě se jedná o počínaní veskrze pošetilé, v horším případě za zřetelně nebezpečné.
Bezúčelnost „preventivního“ podávání antibiotik vynikne, uvědomíme-li si, že většina novorozeneckých průjmů je způsobována viry, proti nimž žádná antibiotika nepůsobí. V menší míře jsou zastoupena střevní onemocnění vyvolaná bakteriálními původci, proti nimž by antibiotika mohla byt účelně nasazena. Avšak jejich dlouhodobé používání v „preventivních“ dávkách vedlo k tomu, že téměř všichni potenciální původci zvířecích onemocnění si proti jejich účinkům vytvořili rezistenci. Bakteriální mikroorganismy jsou totiž nesmírně přizpůsobivé a v krátké době jsou schopny si vytvořit mechanismus, který jim umožní přežít i v nepříznivém prostředí. V tomto směru jsou rozhodně pohotovější, než my jsme schopni vyvíjet nová antibiotika. Jinými slovy, dlouhodobé zkrmování antibiotik vedlo k tomu, že jsme ztratili „moment překvapení“, který jediný může jejich použití zdůvodnit.
Můžeme-li zkrmování antibiotik z hlediska prevence onemocnění zvířat považovat za pošetilost, z hlediska zdraví člověka je nutno se na něj dívat jako na nepřípustný hazard. Je třeba si uvědomit, že geny odpovědné za rezistenci proti jednotlivým antibiotikům se v populacích bakterií mohou šířit jako infekce. Cesta jejich přenosu mezi zvířecími a lidskými patogenními mikroorganismy není příliš dlouhá a neschůdná. V současné době jednou z nejnebezpečnějších pandemií, která má za následek tisíce životů, je infekce multirezistentními stafylokoky, odolávajícími téměř všem používaným antibiotikům. Vzhledem k tomu, že zbývající antibiotika, vůči nimž jsou tyto mikroorganismy ještě vnímavé, jsou relativně toxické, lékaři často stojí před obtížnou volbou, zda nechat pacienta zemřít na infekci, nebo riskovat vážné poškození jeho ledvin nebo jater.
V následujícím textu se pokusíme zdůraznit jiné možnosti, jak dosáhnout ochrany chovů proti novorozeneckým průjmům bez výše uvedených nebezpečí. Rádi bychom však připomněli, že se nejedná jen o nějakou náhradu zakázaných antibiotik, ale o plnohodnotné preventivní postupy. Na druhé straně, většinou se jedná jen o prevenci, která může zabránit vzniku infekčního procesu. Pokud je však její ochranný efekt prolomen, je nutno přejít na razantnější postup, včetně cíleného použití antibiotik.
Z možného spektra biologických preventivních opatření uvádíme následující, krmivářsky využitelné postupy: probiotika, oligosacharidy a specifické IgY protilátky.

Probiotika 

Jejich pozitivní působení v podpoře trávení a v obraně trávicího traktu proti infekci je známo již delší dobu. Trávicí účinky probiotik je třeba spatřovat zejména v následujících působeních:
– snížení pH střevního obsahu (produkce kyseliny mléčné),
– produkce proteolytických a sacharolytických enzymů, zvyšujících využitelnost živin obsažených v krmivu,
– regulace střevní motility,
– pozitivní ovlivnění skladby střevní mikroflóry.
Ochranné účinky probiotik jsou založeny především na těchto aktivitách:
– přednostní kolonizaci střevní sliznice (kompetitivní exkluze) nejen mláďat, ale i zvířat vystavených náhlým změnám krmné dávky,
– tvorba kyseliny mléčné, která snižováním acidity střevního obsahu nevytváří vhodné prostředí pro přemnožení některých patogenních mikroorganismů,
– produkce antibakteriálních látek inhibujících množení některých bakteriálních druhů.
Významnou roli v ochraně střeva mohou hrát pouze ty bakteriální kmeny, které jsou schopny se ve větším rozsahu zachytit na povrch střevní sliznici a tímto způsobem jej kolonizovat. Účinek probiotických bakterií, které toho nejsou schopny, je pouze přechodný, a proto jen velmi omezený. V některých případech se rovněž chybuje v otázce vhodné kombinace probiotických kmenů podávaných současně. S ohledem na přirozený antagonismus některých z nich může docházet k rušení jejich pozitivních efektů, jimiž se vyznačují, pokud jsou aplikovány samostatně. V souvislosti se studiem interakcí mikrobiálních druhů a jejich společenstvech na pevných površích byla odhalena existence velmi zajímavého jevu, později nazvaného biofilm. Práce věnované tomuto problému ukázaly, že některé bakteriální druhy mají tendenci se samoorganizovat a vytvářet vzájemně se podporující společenstva, jejichž nezbytnou podmínkou je již zmíněná adheze na příslušné povrchy.
Pokud bychom měli uvažovat o použití probiotik jako náhrady za krmná antibiotika, lze konstatovat, že je více než nahradí. A to ať se jedná o růstově stimulační účinky nebo o prevenci střevních infekcí.

Oligosacharidy

Využití oligosacharidových molekul pro ochranu střeva před infekcí patogenními mikroorganismy vychází nejen z empirie, ale v poslední době i z poznatků o funkci jeho nespecifické obrany. V obraně střeva proti infekci se vedle velmi nespecifických barierových funkcí, jakými jsou mechanická slizniční bariéra, kyselost střevního obsahu a jeho motilita, uplatňují ještě další mechanismy vlastní většině sliznic. Nejvýznamnější mezi nimi je hlen produkovaný specializovanými buňkami střeva. Kromě některých mikrobicidních faktorů je jeho hlavní složkou mukoprotein mucin. Ten je tvořen bílkovinnou páteří, obalenou množstvím postranních oligosacharidových řetězců, jejichž chemická skladba je totožná s podobnými strukturami nacházejícím se na povrchu střevních buněk. Tyto oligosacharidové řetězce buněčných povrchů jsou cílovými strukturami, na něž se patogenní mikroorganismy mohou zachytit a sliznici tak kolonizovat. Mucin svým velkým povrchem pokrytým cílovými strukturami vytváří pro adherující bakterie nadbytek dostupných vazebných míst. Mikroorganismy se na ně přednostně navazují a vytvářejí tak shluky, které pak jsou pohybem střev spolu s jejich obsahem unášeny mimo dosah slizničních buněk. Tohoto principu je v současné době využíváno k prevenci střevních bakteriálních infekcí hospodářských zvířat. Děje se tak přidáváním mananových oligosacharidů extrahovaných z pivovarských kvasnic. Jsou podobné strukturám nacházejícím se na povrchu buněk střevního epitelu. Patogenní bakterie, které se snaží zachytit na povrchu střevní stěny, se váží přednostně na tyto „falešné cíle“, shlukují se kolem nich a podobně jako v případě mucinu jsou spolu se střevním obsahem vylučovány z organismu. Vzhledem k tomu, že složení a zastoupení jednotlivých oligosacharidů na povrchu enterocytů, stejně jako vazebná afinita adhezivních molekul jednotlivých bakteriálních kmenů a druhů, se mění, je vhodné v krmivu podávat jejich kombinace.
Pokud bychom měli zodpovědět otázku, do jaké míry může zkrmování oligosacharidů nahradit krmná antibiotika, lze na ni i v tomto případě odpovědět kladně.
Pokusy uskutečněné na mláďatech hospodářských zvířat to jednoznačně potvrzují.

Protilátky

Specifická imunita střeva je především zaměřena k tomu, aby patogenním mikroorganismům zabránila v jeho kolonizaci Činí tak dvojím způsobem: buď se naváží na vazebná místa na povrchu mikroorganismů, čímž jim mechanicky zabrání vázat se na povrch sliznice a tímto způsobem je neutralizují, anebo je shlukují (aglutinace). V obou případech jsou pak střevní peristaltikou, spolu s trusem, rychle vyloučeny z těla ven. Původ protilátek ve střevě je dvojí: buď jsou produkovány buňkami imunitního systému nacházejícího se přímo ve stěně zažívacího traktu, nebo jsou zevního původu. Přirozeným zdrojem zevních protilátek je v případě novorozených mláďat mlezivo a mléko. Vedle přirozených zdrojů zevně podávaných protilátek je možno protilátky do střeva dodávat i uměle. Dříve se tak dělo formou preparátů připravených ze sér nebo kolostra zvířat imunizovaných proti hlavním patogenním mikroorganismům napadajícím střevo. Tyto preparáty nemusí být nutně připraveny ze séra nebo kolostra stejného druhu jako konečný příjemce. Důležitá je spíše specifita a koncentrace protilátek než jejich původ. Preparáty tohoto typu byly v minulosti použity s poměrně dobrým výsledkem, a to jak u zvířat, tak i u lidí. Jejich širšímu uplatnění však brání nejen jejich cena, ale i poměrně značné obtíže spojené se sběrem, konzervací, skladováním a konečným zpracováním výchozí suroviny. Proto v současné době jejich místo zaujaly protilátky připravené z vaječných žloutků. Jedná se o protilátky připravené ze žloutků vajec získaných od nosnic imunizovaných vakcínami proti hlavním bakteriálním i virovým původcům střevních infekcí.
Protilátky jsou koncentrovány ve vaječných žloutcích, do nichž přestupují z krevního séra nosnic v době, kdy se tvoří vejce. Přestože se jedná o drůbeží imunoglobuliny izotypu IgG, vžil se k jejich označení termín žloutkové imunoglobuliny IgY (anglicky yolk – žloutek). V podstatě se jedná o drůbeží formu pasivního přenosu imunity z matek na potomstvo, která je analogií kolostrální a laktogenní imunity savců.
V trávicím traktu mláďat působí specifické protilátky IgY stejně jako protilátky mleziva a mléka nebo imunoglobuliny vylučované přímo sliznicí. Váží se na povrchy virů a bakterií a znemožňují jejich zachycení na střevních buňkách. Kromě toho, že tak znemožňují počáteční fázi infekce, zachycené virové a bakteriální částice se shlukují do komplexů, které střevem pouze procházejí.
Vyhodnocení vlivu perorálního podávání specifických imunoglobulinů IgY na nemocnost a průběh infekčních gastroenteritid telat a selat bylo předmětem několika experimentálních a terénních studií. Zvířata, odchovávaná ve stejných podmínkách, vystavená identickému infekčnímu tlaku, byla rozdělena na pokusná a kontrolní. Zvířatům v pokusných skupinách byla podávána tekutá nebo sušená vaječná melanž připravená z vajec nosnic imunizovaných prasečím a bovinním rotavirem, koronavirem skotu a enteropatogenními kmeny E. coli. Kontrolní zvířata dostávala stejným způsobem zpracovanou melanž připravenou z vajec neimunizovaných slepic nebo nebyla ošetřována vůbec. Výsledky těchto pokusů potvrdily, že protilátky IgY zvyšují odolnost mláďat vůči enterálním infekcím. Efekt jejich perorálního podávání se u sajících selat telat do 21 dnů stáří a u odstavovaných selat projevil snížením nemocnosti, výrazným poklesem úhynů, snížením intenzity a zkrácením délky onemocnění, zlepšením růstu a zvýšením denních přírůstků hmotnosti.
Výčet příznivých účinků dosahovaných zkrmováním sušených vaječných melanží by neměl zůstat jen u pasivního podávání specifických protilátek. Slepičí vejce jako nutriční základ pro vývoj kuřete je samo o sobě vynikajícím zdrojem živin pro mláďata ostatních hospodářských zvířat. Kromě toho obsahuje další biologicky aktivní látky s antibakteriálním působením, z nichž nejvýznamnější jsou lysozym a ovotransferin (analog laktoferinu).
Každá z naznačených cest je sama o sobě vhodná k náhradě krmných antibiotik, nicméně jejich případné kombinace umožňují dosažení výrazně lepších výsledků. Třeba již jen proto, že specifické IgY protilátky chrání proti virovým původcům střevních infekcí, což ostatní ze jmenovaných prostředků, včetně antibiotik, nejsou schopny zajistit. Při jejich kombinaci je však nutno zachovat jistou opatrnost, aby nedocházelo ke vzájemné neutralizaci jednotlivých účinků. Zatímco vaječné protilátky je možno kombinovat se zbývajícími dvěma prostředky bez obav, při jejich vzájemné kombinaci je nutno si ověřit, zda vybraná probiotická kultura neinteraguje s příslušným oligosacharidem. Pokud by tomu tak bylo, nelze je vzájemně kombinovat, v tomto případě by je oligosacharidy shlukovaly a činily je méně účinnými.
Naznačené cesty ochrany před průjmovými onemocněními hospodářských zvířat pomocí biologických krmných aditiv však nejsou jedinou cestou jejich prevence. V žádném případě by nemělo být zapomínáno na opatření organizační, zoohygienická a na specifickou imunoprofylaxi.
Skutečnost, že končí éra krmných antibiotik, nepředstavuje žádné vážné zdravotní riziko. Jejich původní působení se totiž již dávno vytratilo.
Tato práce vznikla za finanční podpory Ministerstva zemědělství České republiky (MZe 0002716201).

Klíčové informace

- Krmná aditiva nejen nahrazují účinky krmných antibiotik, ale vykazují řadu dalších pozitivních efektů.
- Probiotika stabilizují přirozenou střevní mikroflóru, a tím napomáhají zvyšovat přirozenou odolnost střeva proti bakteriální infekci.
- Oligosacharidy na sebe váží některé bakterie, brání jim infikovat slizniční povrchy. Kromě toho oba tyto prostředky modulují lokální imunitní systém střeva ve smyslu jeho vyšší výkonnosti.
- Specifické imunoglobuliny IgY jsou výhodné především proto, že mohou být (ve formě sušené vaječné nebo žloutkové melanže) přidávány přímo do krmiva nebo nápoje pro zvířata a lze je získávat, zpracovat a skladovat ve velkých objemech.

MVDr. Josef Krejčí
Výzkumný ústav veterinárního lékařství, Brno
Doc. MVDr. Josef Illek, DrSc.
Veterinární a farmaceutická univerzita Brno
Fakulta veterinárního lékařství
Klinika chorob přežvýkavců