Pixabay
Влияние здорового пищеварения на эффективность в птицеводстве обсуждается на протяжении долгого времени. В связи с запретом на использование антибиотических стимуляторов роста в Европе, а также с актуальной для всего мира темой сокращения использования антибиотиков в сельскохозяйственной отрасли появилась необходимость искать новые решения
Повысилась частота таких заболеваний, как некротический энтерит и дисбактериоз. В результате производители зачастую сталкиваются с сокращением прироста массы, обусловленным пониженными переваримостью и всасыванием питательных веществ.
Влажный помет также является симптомом, связанным с последствиями условий содержания, например, с возникновением язв на подушечках лап. Новое исследование посвящено так называемому «мусору» в кишечнике, в частности, липополисахаридам и пептидогликанам, которые образуются при жизнедеятельности комменсальных бактерий, и их влиянию на работу желудочно-кишечного тракта. Настоящая статья посвящена пептидогликанам.
Что такое пептидогликаны?
Клеточные стенки бактерий состоят из нескольких слоев; помимо мембран в их состав могут входить липополисахариды, протеины и пептидогликаны (PGN).
Грам-положительные бактерии покрыты толстым слоем пептидогликана (PGN), расположенным снаружи мембраны и показанным на рисунке красным. У грам-отрицательных бактерий PGN значительно меньше, и он находится внутри мембраны (DSM)
Грамположительные бактерии имеют толстый внешний слой PGN, а грамотрицательные — тонкий слой между внутренней и внешней мембраной и липополисахаридами (Рис. 1).
Структура полимера пептидогликана (DSM)
PGN состоит из крупной структуры полимера аминокислот/сахара (Рис. 2), которая обеспечивают структурную устойчивость к осмотическому давлению и защищает бактерию от внешних ударов.
В результате жизнедеятельности бактерий в кишечнике происходит выделение фрагментов клеточных стенок, в связи с чем в кишечнике остается большое количество PGN. Хотя в основной своей массе кишечная микробиота никаких заболеваний не вызывает, фрагменты клеточных стенок могут приводить к «замусориванию» кишечника.
Мусор в кишечнике
Фрагменты клеточных стенок, включая PGN, могут влиять на переваримость и всасывание питательных веществ — ввиду тех воспалительных реакций в кишечнике, которые может запускать PGN. Естественная смерть бактериальных клеток является богатым источником присутствия PGN в кишечнике. С увеличением микробной нагрузки в желудочно-кишечном тракте увеличивается и количество мусора — бактериальных клеток, соответственно растет и PGN.
Ученые заняты получением новых сведений о взаимосвязи между иммунной системой слизистых оболочек организма-хозяина и микробиомом. Важным представляется исследование содержания PGN в просвете кишок и его влияния на воспалительные процессы, переваримость и всасывание.
PGN в кишечнике
Выделение пептидогликанов в кишечник происходит непрерывно. Неизбежным является поражение эпителия (например, под действием кокцидий, микотоксинов, бактериальных токсинов), что позволяет PGN достигать рецепторов на базолатеральной поверхности эпителиальных клеток и активировать их (например, TLR2), запуская воспалительный путь. В кишечнике распознающие PGN белки связываются с PGN и могут расщеплять молекулу на более мелкие фрагменты.
Кишечный лизоцим может разрушать PGN. Это уменьшает потенциальный воспалительный сигнал, вызываемый PGN. Распад PGN также может приводить к образованию мурамилдипептида (МДП), который в свою очередь распознается внутриклеточными рецепторами (например, NOD2) и обладает противовоспалительным действием.
Дальнейший структурный и биохимический анализ пептидогликана обеспечит лучшее понимание взаимосвязи между гибелью бактериальных клеток и иммунным распознаванием организма-хозяина.
Роль ферментов
Ферменты, вырабатываемые в ответ на заражение, являются ключевым элементом врожденного иммунитета. Они помогают регулировать иммунную систему организма-хозяина в случае присутствия патогенов, а часть из них обладает антибактериальным действием. Некоторые эндогенные ферменты убивают бактерии посредством гидролиза PGN. При таком процессе распада возможно выделение продуктов бактерий, включая PGN.
Это в свою очередь может приводить к активации рецепторов на клетках хозяина — с запуском воспалительных реакций при распознавании PGN рецепторами TLR2.
Однако ферменты также играют ключевую роль в уменьшении воспаления на участках слизистых в условиях дальнейшего распада PGN. Механизм этого тонкого баланса до конца не ясен.
Действие PGN на иммунитет
Обнаружение пептидогликанов играет критически важную роль в запуске как врожденного, так и адаптивного иммунного ответа на инфекцию; его связывают с воспалительными процессами.
Так как распознавание пептидогликанов может управлять воспалительными реакциями во время желудочно-кишечных инфекций, то ключевым моментом представляются ферментные механизмы, контролирующие баланс между про- и противовоспалительной сигнализацией.
Если появится возможность изменить структуру PGN, чтобы потенциально про-воспалительные PGN расщеплялись до противовоспалительных МДП, для птицеводства это будет означать устранение нежелательных воспалительных процессов и, соответственно, оптимизацию эффективности и условий содержания.
Перевод статьи. Оригинал был опубликован в International Poultry Production • Том 27, Номер 4
