Crijevna mikrobiota je u današnje vrijeme prepoznata u održavanju i poboljšanju zdravlja i vitalnosti. To se tiče ljudi, ali i različitih vrsta životinja. U svinjogojstvu, samo zdrave svinje mogu ostvariti puni genski potencijal i osigurati kvalitetno meso uz minimalne troškove proizvodnje.
Procjenjuje se da trošak hrane predstavlja dvije trećine ukupnih troškova proizvodnje. Stoga je dobra iskoristivost hranjivih tvari koja se očituje u prirastu svinja važan čimbenik uspješnosti proizvodnje. Osim boljeg iskorištavanja hranjivih tvari, stabilna crijevna mikrobiota može na mnoge druge načine utjecati na održavanje zdravlja svinja. Ona dovodi do poboljšanja morfoloških i fizioloških svojstava gastrointestinalnog trakta, služi kao barijera u prodoru patogenih vrsta te ima imunološku ulogu.
Mikrobna kolonizacija crijeva prasadi započinje odmah nakon prasenja, kad mikroorganizmi počinju kolonizirati inače sterilna crijeva. Glavni čimbenici koji utječu na kolonizaciju crijeva prasadi su imunološka reakcija, prisutnost receptora u gastrointestinalnom traktu, dostupnost i sastav hranjiva za mikrobni rast, pH, prisutnost kisika i oksido-redukcijski potencijal. U prvim danima života prasadi, izvori inicijalne kontaminacije njihovog gastrointestinalnog sustava su krmača i tlo. Međutim, nakon ovog početnog razdoblja mikrobiota prasadi se mijenja i razlikuje od mikrobiote krmače. Tako postaje specifična za individualno prase.
Rano izlaganje prasadi mikroorganizmima prisutnima u tlu pozitivno utječe na brže sazrijevanje njihove crijevne mikrobiote. U konačnici je to popraćeno redukcijom potencijalno opasnih vrsta, kao i poboljšanim rastom prasadi. Smanjena izloženost prasadi mikroorganizmima u inicijalnom razdoblju povezuje se s usporenim uspostavljanjem zdrave probavne morfologije, fiziologije i imunoloških funkcija.
Rano odbijanje od krmače nije dobro
Mikrobna kolonizacija crijeva prasadi započinje aerobnim i aerotolerantnim bakterijama. Nakon toga kolonizaciju mogu nastaviti i anaerobi, budući da u prvom tjednu života prvi kolonizatori troše kisik i stvaraju anaerobne uvjete u gastrointestinalnom traktu. U intenzivnom svinjogojstvu, prasad se rano odbija od krmače (u dobi od 21 do 28 dana). Tako mijenja način hranidbe često prije nego se uspostavi stabilna crijevna mikrobiota i imunološki sustav. Odbićem se smanjuje mogućnost zaraze prasadi patogenima krmače. Međutim, praksa ranog odbića sprječava prasad da uspostavi zaštitnu crijevnu mikrobiotu laktacijom, čime je njihov probavni trakt pogodan za kolonizaciju neželjenim mikroorganizmima. Također, rano odbiće predstavlja stres za prasad, čime se dodatno remeti normalan sastav mikrobnih zajednica i povećava osjetljivost na različite bolesti. Npr. na bakterijski uzrokovanu dijareju (proljev), koja je najčešći uzrok uginuća prasadi.
Tanko crijevo i mukozna ovojnica gube 20 do 30 % relativne mase tijekom prva dva dana nakon odbića. Za potpuni oporavak treba pet do deset dana. U razdoblju nakon odbića, enterotoksični sojevi E. coli se najčešće povezuju s nastankom infekcija i bolesti. Većina istraživanja provedena tijekom razdoblja prelaska s tekuće na krutu hranu su pokazala smanjen broj laktobacila i smanjenje mikrobne raznolikosti, dok se broj Clostridium spp., Prevotella spp. i Proteobacteriaceae, uključujući patogene E. coli povećavao. Sastav dominantnih mikrobnih zajednica u gastrointestinalnom traktu sisajuće prasadi ovisi o mnogobrojnim čimbenicima. Kolonizacija gastrointestinalnog trakta uspostavlja se vrlo brzo. Tako 12 sati nakon prasenja ukupan broj bakterija u kolonu iznosi 109 log cfu/g sadržaja kolona. Već nakon 48 sati prasad u gastrointestinalnom traktu ima 90 % anaerobnih bakterija.
Čimbenici razvoja crijevne mikrobiote
Laktobacili i streptokoki su prepoznati kao dominantni rodovi na kraju prvog tjedna života te ostaju dominantni tijekom čitavog razdoblja sisanja. Kao ključni čimbenici razvoja crijevne mikrobiote svinja prepoznati su dob i uvjeti rasta. To uključuje i način hranidbe, dok urođeni čimbenici poput utjecaja krmače i spola imaju učinak na početku života prasadi. međutim, taj se učinak smanjuje s dobi.
Neželjeni mikroorganizmi mogu dospjeti u gastrointestinalni trakt svinja i kolonizirati ga te uzrokovati disbalans. Pri tomu mogu nastati štetni i toksični proizvodi, plinovi, dijareja, konstipacija, čirevi i trovanje, te svinje ne mogu učinkovito iskorištavati hranjive tvari.
Autohtona mikrobiota sprječava kolonizaciju neželjenih bakterija kompeticijom za stanište i hranjive tvari, proizvodnjom antimikrobnih tvari poput bakteriocina i metaboličkom proizvodnjom tvari koje stvaraju nepovoljan okoliš za rast drugih bakterija. Sluznica crijeva ima ključnu ulogu u stvaranju barijere i imunološkom odgovoru, a građena je od epitela i vezivnog tkiva. Sloj epitelnih stanica, kao i specijaliziranih bjelančevina koje se nalaze između njih, pružaju fizičku barijeru za ulazak patogena. Interakcija s crijevnim bakterijama utječe na obnavljanje ovih stanica.
Fermentacijom onih ugljikohidrata koje životinja inače ne može probaviti (prebiotika), crijevne bakterije oslobađaju kratko lančane masne kiseline. One služe kao izvor energije za regeneraciju intestinalnog epitela. Među njima, butirat je najpovoljniji izvor energije koji potiče normalnu proliferaciju i diferencijaciju crijevnog epitela te proizvodnju mucina. Mucin, tj. sluz, kojeg proizvode vrčaste stanice epitela probavnog trakta, predstavlja nepropustan sloj za patogene i toksine.
Povećanjem broja bakterija, kao što su laktobacili, povećava se produkcija mucina što rezultira stvaranjem bolje barijere. Crijevna mikrobiota također pridonosi imunomodulaciji imunološkog sustava. Fermentacija do koje dolazi u crijevima uslijed mikrobne aktivnosti stimulira imunoglobuline (IgA) i ograničava ulazak patogenih vrsta preko stanica epitela. S obzirom na stalno prisustvo antigena i ostalih tvari koje se nalaze u crijevnom sadržaju, imunološki sustav mora biti precizno reguliran da se spriječi prekomjeran imunološki odgovor prema ovim čimbenicima. Istodobno imunološki odgovor mora biti brz i efikasan prema svim povredama barijere i napada patogena kako bi se spriječio nastanak i širenje infekcije.
Probava kod svinja se uglavnom oslanja na hidrolizu hranjivih tvari iz hrane u gastrointestinalnom traktu koja se odvija pod utjecajem endogenih probavnih enzima. Međutim, dobroj probavi uvelike doprinosi i fermentacija koja se odvija pod utjecajem mikroorganizama. Primjerice, u debelom crijevu prisutni mikroorganizmi u značajnoj mjeri fermentiraju crijevni sadržaj. Debelo crijevo je karakterizirano neutralnom pH vrijednošću. Također obiluje dostupnim supstratima za rast mikroorganizama, a protok probavnog materijala se odvija sporo. Zbog toga pruža dobre uvjete za razvoj različitih bakterija.
Crijevna mikrobiota se ponekad čak smatra zasebnim organom. To je zbog ključne uloge koju ima u procesiranju hranjivih tvari i iskorištavanju dobivene energije. Razlike u sastavu crijevne mikrobiote mogu, barem djelomično, objasniti efikasnost iskorištavanja hrane kod svinja. Primijećeno je da životinje koje imaju više laktobacila efikasnije iskorištavaju dobivenu hranu. Također, pokazalo se da sastav mikrobnih zajednica varira između svinja različite tjelesne mase s time da su bakterije iz koljena Firmicutes predominantno detektirane kod težih svinja. Od posebne važnosti za probavu su mikrobni enzimi koji razgrađuju inače neprobavljivu celulozu i biljne polisaharide.
Crijevna mikrobiota može utjecati na efikasnost iskorištavanja krmiva kod svinja oslobađanjem kratko lančanih masnih kiselina uslijed fermentacije polisaharida te poboljšanim iskorištavanjem bjelančevina iz krmiva. Bakterije svojom metaboličkom aktivnošću na razne druge načine utječu na domaćina, na primjer oslobađanjem volatilnih masnih kiselina pospješuju transport vode u debelo crijevo, proizvode vitamin K i opskrbljuju domaćina egzogenim alkalnim fosfatazama. Isto tako, identificirani su mikrobni geni odgovorni za sintezu esencijalnih aminokiselina i vitamina.
