KIAN~~~~
10-25-2010, 02:08 AM
استفاده از پروبیوتیكها در آبزیان
تحقیق بر روی كاربرد پروبیوتیكها با هدف حفاظت از محیط زیست، در تغذیه حیوانات آبزی افزایش یافته است. پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه بصورت افزودنی غذائی استفاده میشوند و موجب بهبود سلامتی انسان و حیوانات اهلی میگردند.
تحقیق بر روی كاربرد پروبیوتیكها با هدف حفاظت از محیط زیست، در تغذیه حیوانات آبزی افزایش یافته است. پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه بصورت افزودنی غذائی استفاده میشوند و موجب بهبود سلامتی انسان و حیوانات اهلی میگردند. میكروبهای دستگاه گوارش ماهی و خرچنگ خوراكی به دلیل عبور جریان آب از لوله گوارش وابستگی ویژه‌ای به محیط خارجی دارند. بیشتر باكتریهای موجود در روده، بدلیل جریان مداوم باكتریهائی كه از آب و غذا وارد آن میشوند جابجا میگردند. بعضی از محصولات تجاری معرفی شده به عنوان پروبیوتیك مكمل غذائی نیستند و به منظور اهداف دیگری طراحی گردیده‌اند.
بحث پروبیوتیك زمانی مطرح شد كه مشخص گردید میكروبهای استفاده شده در لوله گوارش زنده می مانند. از طرف دیگر جنبه های دیگری مثل كنترل بیولوژیكی از طریق بهبود كیفیت آب و درمان بیولوژیكی نیز جهت پروبیوتیكها مطرح گردید‌ه‌است. اگر چه اولین پروبیوتیكهائی كه بر روی آبزیان آزمایش شدند برای موجودات خشكزی طراحی گردیده بودند ولی بعضی تاثیرات در ماهیها نیز به همان صورت مشاهده گردید. بدلیل عدم اطمینان از زنده ماندن باكتریها در محیط آبی، بیشتر تلاشها بر اساس جداسازی و انتخاب سویه‌های از پروبیوتیكی از محیط آبی بود.
این میكروبها شامل ویبریونها، پزودوموناسها، باكتریهای اسید لاكتیك، باسیلها و مخمرها میباشند. البته سه ویژگی درمورد میكروبهائی که به عنوان پروبیوتیك انتخاب میشوند باید در نظر گرفته شود.
1- حالت آنتاگونیستی در مقابل باكتریهای بیماریزا داشته باشند
2- خاصیت تشكیل كلنی داشته باشند.
3- امكان افزایش مقاوت میزبان در برابر پاتوژن را داشته باشند.
علاوه بر اینها باید با باكتریهای بیماریزا برای كسب غذا، همچنین امكان اتصال به دیواره روده رقابت نمایند و توانائی تحریك سیستم ایمنی بدن را داشته باشند.
مقدمه:
مدتها پیش از این میكروبها بصورت نا‌اگاهانه جهت نگهداری غذا استفاده می‌شدند و این روش تجربی جهت بهبود سلامتی انسان نیز بكار گرفته می‌شد.
در اوایل قرن بیستم مچنیكف پیشنهاد جایگزینی باكتریهای اسید لاكتیك در داخل روده انسان را بعلت متوقف كردن فعالیت سایر میكروبهای زیان آور داد. ولی استفاده از پروبیوتیكها به مفهوم جدید تقریبا از بیست و پنج سال قبل آغاز گردید و به مدت چندین سال در جوامع علمی بررسی گردید. برای پروبیوتیكها چندین تعریف ذكر گردیده است.
از جمله آنكه پروبیوتیكها ارگانیسمهائی هستند كه در تعادل میكروبی روده نقش دارند، ولی این تعریف در بیشتر موارد صدق نمی كند به همین دلیل بر اساس تعریف جدید پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه به عنوان مكمل غذائی جهت بهبود سلامتی استفاده میگردند. اولین مورد استفاده از پروبیوتیك در تغذیه آبزیان، در چند سال اخیر انجام یافته ولی علاقه به استفاده از آن بسرعت در حال گسترش میباشد. در حال حاضر امكان بررسی موقعیت آن از لحاظ تجربی و علمی امكان پذیر است. در این مقاله نیز
1- امكان استفاده از این اصطلاح علمی در آبزیان
2- تفاوت روند استفاده ازاین ماده در موجودات مختلف
3- چشم انداز تحقیقات آتی آن بررسی گردیده است.
● آیا محیط روده حیوانات آبزی برای پروبیوتیكها مناسب است؟
موجودات آبزی كاملا متفاوت از موجوداتی هستندكه در خشكی زندگی می‌كنند به دلیل توسعه مصرف پروبیوتیكها این سوال مطرح می گردد كه استفاده مناسب از پروبیوتیكها در آبزیان چگونه باید باشد. توسعه تغییرات انسان وحیوانات خشكزی، در داخل یك محیط آمنیوتیكی صورت می‌گیرد در حالی كه لارو بیشتر ماهیها در اوایل مرحله رشد در محیط خارج رها میشوند. این لاروها در حالیكه بی نظمی میكروبی وسیعی را در داخل دستگاه گوارش نشان می‌دهند شروع به تغذیه می‌كنند در حالی كه لوله گوارش آنها كاملا توسعه پیدا نكرده و در ضمن سیستم ایمنی بدن آنها نیز هنوز كامل نیست به همین دلیل استفاده از پروبیوتیكها در مراحل لاروی بسیار لازم است.
در لوله گوارش انسان و حیوانات خشكزی باكتریهای گرم مثبت بی هوازی سویه های غالب میباشند. در انسان مهمترین این گروهها، باكتریوسیدها، كوكسیهای گرم مثبت بی هوازی، ائوباكتریومها و بیفیدوباكتریومها هستند. در حالی كه سویه‌های تقریبا غالب در خوك استرپتوكوكها و لاكتوباسیلها هستند و به همین دلیل بیشتر سویه های استفاده شده به عنوان پروبیوتیك به گروههای بیفیدوباكترها، لاكتوباسیلها و استرپتوكوكها تعلق دارند .همچنین گونه غالب در لوله‌گوارش خرچنگ میكروبهای گرم منفی بی‌هوازی هستند.
در خرچنگها، صدفها و ماهیهای موجود در اعماق دریا ویبریوها و پزودوموناسها سویه های غالب را تشكیل می‌دهند و آئروموناسها، پزودوموناسها و انترو باكتریاسه‌ها گونه‌های غالب در ماهیهای آب شیرین میباشند. به همین دلیل مؤثرترین پروبیوتیكها برای حیوانات دریائی احتمالا متفاوت از آنهائی خواهند بود كه برای حیوانات خشك زی استفاده میگردند. پایداری بیشتر میكروبها در بدن حیوانات آبزی ناچیز است. همچنین بدلیل اینكه این حیوانات خونسرد هستند میكربهای همزیست با آنها نسبت به تغییر درجه حرارت متفاوت خواهند بود، ضمن اینكه تغییر شوری آب نیز احتمالا میكروبها را تحت تاثیر قرار خواهد داد.
ماهیهای اعماق دریا جهت مقابله با از دست دادن آب بدن مجبور به مصرف مداوم آب میباشند بنابراین بافت میكروبی موجود در روده حیوانات آبزی احتمالا بوسیله میكروبهای موجود در آب و غذا تحت تاثیر قرار می‌گیرد در لارو و ماهیهای كوچك تاثیر نوع تغذیه بر روی میكروارگانیسمهای دستگاه گوارش به وضوح ثابت شده است و این تاثیر به خصوص در مورد اولین تغذیه بسیار موثر میباشد. ایده استفاده از پروبیوتیك در یك دید وسیع Moriority در سال ۱۹۹۸ پیشنهاد كرد كه پروبیوتیكها به عنوان افزودنیهای آبی نیز تعریف شوند.
ولی یك تعریف كلی از پروبیوتیكها به صورت زیر میباشد كه پروبیوتیكها میكروبهائی هستند كه به داخل لوله گوارش موجود زنده وارد شده و توانائی زنده ماندن جهت بهبود سلامتی موجود را دارا میباشند. در سال ۱۹۹۱ Porubcan تلاشهائی جهت بهبود كیفیت آب آشامیدنی و افزایش راندمان تولید بعضی آبزیان توسط باكتریها انجام داد، كه عبارت بودند از:
1- شناور كردن فیلترهای زنده شامل باكتریهای نیتروژن زدا كه مقدار آمونیاك و نیتریت را در آب كاهش دادند و این امر باعث افزایش زنده ماندن میگوها گردید.
2- تركیبی از باسیلها در مجاورت هوا دهنده استخر، تقاضای موجود برای اكسیژن را كاهش داد و مقدار برداشت میگو را افزایش داد. به همین دلیل باكتریهای نیتروژن زدا و یا باسیلوسها را نیز بعلت بهبود كیفیت آب و افزایش سلامتی حیوان به عنوان پروبیوتیك تلقی می‌نمایند ولی این دو نوع باكتری كاملا متفاوتند بطوری كه باكتریهای نیتروژن زدا به هیچ عنوان در لوله گوارش حیوانات وجود ندارند و سویه باسیل ها نیز كه به عنوان پروبیوتیك برای حیوانات خشك زی استفاده می‌شود اساسا منشا خاك دارند ودر لوله گوارش وجود ندارند اما در طول روده فعال میباشند و در این مورد گزارشهای زیادی نیز از جداسازی باسیلها از ماهیها، خرچنگها و دو كفه‌ایها گزارش شده است.
در طی مطالعه‌ای مشخص شد كه باسیلهای اضافه شده به محیط پرورش گربه‌ماهیها، قدرت حیاتی آنها را افزایش می‌دهند ولی در تمام این مطالعات بیشتر توجه بر روی بهبود كیفیت آب بود. Kennedy و همكارانش در سال ۱۹۹۸ نوعی از باسیلوس سوبتیلیس را از یك نوع ماهی جدا نمود. تكثیر این سویه در داخل آب وقتی كه شوری آب از ۳۰ به ۳ واحد بین الملی كاهش یافت موجب حذف ویبریوها از كل لاروهای این گونه گردید. Moriarty در سال ۱۹۹۸ متوجه افزایش قابلیت زنده‌مانی میگوهائی شد كه در محیط پرورش آنها سویه‌هائی از باسیلها وجود داشتند، در این حالت تعداد ویبریوهای بیماریزا در رسوبات و آب كاهش پیدا كردند، ولی تاثیر آن بر روی میكروبهای روده مطالعه نگردید.
باسیلهای انتخاب شده علاوه بر فعالیت آنتی بیوتیكی بر علیه ویبریوها، به عنوان پروبیوتیك چند وظیفه دیگر نیز داشتند، از جمله ترشح آنزیمی و رقابت برای فضا و غذا كه این مكانیسمهای آنتاگونیسمی از بوجود آمدن گونه‌های مقاوم كه اولین خطر استفاده از آنتی‌بیوتیكها است جلوگیری می‌كند. البته برای تائید این نظریه و بیان خاصیت حذف رقابتی پروبیوتیكها احتیاج به آزمایشات و شواهد زیادتری میباشد. این اصل بر اساس جایگزینی یك گونه به جای گونه اولیه اخذ گردیده است به طوی كه گونه جدید امكان سازش بهتر با شرایط زیستی محدود را دارا باشد. خاصیت تولید آنتی بیوتیك توسط سویه‌های باسیلوس، امكان توجیه خاصیت حذف رقابتی پروبیوتیكها را ندارد.
در این خصوص Moriarty در سال ۱۹۹۸ فعالیت مهاركنندگی باسیلوس را در مقابل ویبریو در استخر خاكی نشان داد، اما تاثیر آن بر روی حیات میگوها احتمالا بصورت یك تاثیر غیر مستقیم روی سلامتی آنها بوده است. برای مثال تجزیه مواد آلی بوسیله باسیلوس احتمالا كیفیت آب را بهبود می بخشد با این حال استفاده از باسیل به عنوان یك مكمل در استخر هنوز احتیاج به بررسیهای بیشتری دارد . در حال حاضر استفاده از پروبیوتیك به عنوان یك كنترل بیولوژیكی مورد توجه می باشد. اصطلاح كنترل بیولوژیكی عبارت از محدود كردن و یا حذف آفات مخرب و یا پاتوژنها بوسیله ارگانیسمهای بخصوص می باشد.
Maeda و همكاران در سال ۱۹۹۷ كنترل بیولوژیكی را شامل روشهائی بیان كردند كه در آن بعضی میكروبها و یا ارگانیسمها در محیط آبی پاتوژنها را كشته و یا تعداد آنها را كاهش می دهند. در این حالت رفتار استخرهای ذكر شده در آزمایش Moriarty در سال ۱۹۹۸ نوعی از كنترل بیولوژیكی می تواند تلقی گردد. نخستین آزمایشها در مورد استفاده از پروبیوتیكها در تغذیه آبزیان توسط موادی صورت گرفت كه برای حیوانات خشكزی طراحی گردیده بود. بطور مثال اسپورهای باسیلوس توئی جدا شده از خاك، تلفات را در مار ماهی ژاپنی كه توسط نوعی میكروارگانیسم آلوده شده بود كاهش و سرعت رشد را افزایش داد. اسپورها نیز به سادگی در تركیب غذا مخلوط شدند.
ولی در این آزمایش سرنوشت اسبورها در لوله گوارش پیگیری نگردید كه مشخص گردد آیا اسپورها در روده رشد می‌كنند و یا دفع میشوند و درجه حرارت آب چه تاثیری بر روی آنها دارد. همان نوع از باسیلوس توئی بوسیله Kozasa در سال ۱۹۸۶ برروی رتیفرها آزمایش شدند. در این آزمایش رتیفرها به مدت ۲ ساعت اسپورها را فیلتر نمودند (استفاده كردند).
این روش موجب افزایش سرعت رشد گردید اما در این آزمایش نیز سرنوشت میكربها مطالعه نگردید. طی یك مطالعه دیگر كه با استفاده از اسپورهای باسیلوس انجام گرفت، بیشتر اسپورهای باسیلوس بوسیله رتیفرها در كمتر از یكساعت فیلتر گردید اما تعداد اسپورهای قابل رشد در كمتر از یكساعت به سرعت كاهش یافت اما در زمان خیلی كوتاه دوباره زندگی خود را آغاز كردند.
بر اساس بررسیهای انجام یافته بسیاری از باسیلها در طی فرایند تشكیل اسپور و یا پروتئولیز سلولهای رویش‌كننده، آنتی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بیو تیك تولید می‌كنند و زمانی كه رتیفرها از اسپورها استفاده می‌نمایند كاهش تعداد ویبریونها احتمالا از طریق آزاد شدن آنتی بیوتیك از این سلولها باشد. بطور كلی تاثیر مستقیم پروبیوتیك افزایش مقاومت رتیفرها در مقابل ویبریوها بود. محصولات تجاری بر اساس باكتریهای زنده اسیدلاكتیك نیز جهت لارو ماهیها معرفی گردیده است، این مواد تولید و سرعت رشد رتیفرها و ماهیها را افزایش می‌دهند.
در بعضی از نسبتهای اسید لاكتیك افزایش تعداد دیگر باكتریها نیز محدود میگردند و یا بعضی محصولات تجاری حاوی استرپتوكوك، موجب افزایش رشد و بهبود راندمان غذائی در ماهی كپور شدند، ضمن آنكه اشرشیا كولی در روده ماهی كپور بعد از ۱۴ روز تغذیه با این نوع پروبیوتیك ناپدید گردید. این محققان بدون هیچگونه شواهد آزمایشگاهی بیان كردند كه استرپتوكوك، توانائی بالائی در اتصال به اپیتلیوم روده ماهی كپور دارد.
البته این آزمایشها همانگونه كه ذكر شد با پروبیوتیكهای ساخته شده برای حیوانات خشك زی انجام یافته است واین نشان دهنده علاقه به استفاده از افزودنیهای باكتریائی در غذاهای آبزیان نیز میباشد. البته زنده ماندن این میكروبها در لوله گوارش حیوانات آبزی مورد تردید میباشد به همین دلیل بیشتر تلاشها برروی سویه‌های بومی با خاصیت پروبیوتیكی استوار گردیده است. تلاش برای شناسائی پروبیوتیكهائی كه بطور طبیعی در آب وجود دارند جداسازی و مشخص كردن میكروبهائی كه بطور ذاتی در محیط پرورش وجود دارند در هنگام تشریح بدن ماهیهای جوان و خرچنگها، میكروبهای بومی مستقر در نقاط مختلف معده و روده بدست می آیند. میكرو بهای چسبیده به اپیتلیال روده می‌توانند از آن جدا شوند اما این روش در مورد لارو و مواد غذائی زنده امكان پذیر نیست.
اما میتوانیم سطح خارجی لارو ماهی را با محلول یك دهم درصد محلول نمكی بنز آلكونیوم كلراید جهت جداسازی میكربهای چسبیده به سطح خارجی شستشو داده وسپس بوسیله واسطه های خاص و روشهای مناسب آنها را مشخص نمود. مطالعات اولیه اولین گزارشهای موفقیت آمیز توسط Maeda و Liao در سال ۱۹۹۲ ارائه شد كه در آن یك سویه به نام PM-۴ را ازمحیط پرورشی یك نوع لارو ماهی جدا نمود كه دارای قدرت زیستی و تكثیر خوب بود. این باكتری برای كنترل بیولوژیكی محیط این نوع لارو و ماهی كپور استفاده می شود.كنترل بیولوژیكی موجب افزایش زنده‌مانی لارو و محدود كردن رشد ویبریوآنگوئیلاروم وهالیفتوروس می‌گردد. ولی در این مطالعه هیچگونه بررسی بروی امكان زیست این باكتری در روده لارو كپور انجام نگرفت، در حالی كه عفونت ویبریو آنگوئیلاروم در ابتدا از روده شروع می‌شود.
Griffith در سال ۱۹۹۵ گزارش كرد كه لارو میگوهای پرورش یافته در بعضی استخرهای اكوادور بوسیله یك بیماری كه مشخصه آن تغییر در جمعیت باكتریها است تحت تاثیر قرار می‌گیرد. در این حالت نسبت ویبریو آلگینولیتیكس كاهش یافت در حالی كه ویبریو پاراهمولیتیكس افزایش یافت. به همین منظور سویه اولیه جدا شد و به عنوان پروبیوتیك در بعضی از استخرها استفاده گردید كه در این حالت قدرت زیستی میگوها به حد قبل از بیماری بازگشت .
Austin و همكارانش در سال ۱۹۹۵ تاثیر پروبیوتیكی این سویه را بررسی نمود و گزارش كرد كه سلولهای ویبریواوردالی توانائی زنده ماندن خود را در طول ۳ ساعت بعد از اضافه شدن پروبیوتیك به داخل محلول از دست دادند. همچنین ویبریو آنگوئیلاروم و آئوروموناس‌سالمونیسیدا نیز با وسعت كمتری مهار شدند. در آزمایشی دیگر مشخص گردید مقاوت ماهی سالمون شستشوداده شده با پروبیوتیك در مبارزه با بیماریها بهبود یافت.
بطور كلی چیزی كه از یك پروبیوتیك میتوانیم انتظار داشته باشیم عبارت است از
1- آنتاگونیسم با بیماریها
2- خاصیت كلنی شدن در روده با امكان چسبیدن به موكوس روده
3- افزایش مقاومت میزبان در مقابل بیماریها آنتاگونیسم با بیماریها
بنظر میرسد در باكتریهای خاكزی خاصیت آنتاگونیسمی یك امر مشترك باشد.
بطور مثال بیش از ۶۰% از باكتریهای جدا شده از زئوپلانكتونها، خاصیت باكتریولیتیك داشتند. و بیشتر از ۷۵% باكتریهای جدا شده از اسفنجها تركیبات آنتی باكتریال تولید می كردند. تغذیه لارو ماهی هالیبوت برای اولین بار با سویه مشخصی از باكتری، از رشد یك نوع ویبریو بیماریزا ممانعت كرد. خاصیت آنتی‌باكتریال در میكروبهای آب شیرین نیز وجود دارد. بطور مثال بعضی از باكتریهای اسید لاكتیك مانند لاكتوباسیلوس آنتاگونیسم بیماریهای ماهیها هستند. Sugita و همكارانش در سال ۱۹۹۸ یك سویه از باسیلها را كه آنتاگونیسم حدود ۶۳% از میكروبهای جدا شده از روده ماهی بودند شناسائی نمود. سویه‌های بیماریزای ویبریوآئوروموناس در بیشتر آزمایشهای آزمایشگاهی هدف بودند.
بعضی باكتریها بر ضد ویروسها میباشند و احتمالا برای كنترل بیماریهای ویروسی مؤثر میباشند. حالت آنتاگونیسمی در برابر پاتوژنها احتمالا بوسیله واسطه‌های دیگری به غیر از آنتی‌بیوتیكها باشد. اسیدهای آلی، پراكسید هیدوژن، سیدروفرها از جمله این واسطه‌ها می‌توانند باشند. البته شرایط آزمایش در حالت in-vitro و in-vivo متفاوت می باشد و بیان حالت آنتاگونیسمی در حالت in-vitro نمیتواند یك معیار كافی برای انتخاب پروبیوتیك باشد. خاصیت تشكیل كلنی در روده قدرت تشكیل كلنی یك معیار مهم برای پروبیوتیكهاست اما احتمالا اگر باكتریهای ناپایدار نیز در دز بالا و بصورت مداوم استفاده شوند مفید باشند. ب
نابراین در عمل ضروری میباشد كه پایداری پروبیوتیكها در روده ارزیابی گردد. در این خصوص پایداری باكتریهای اسید لاكتیك در روده مورد مطالعه قرارگرفته است. غلظت دیورجنس در سكتوم ماهیهای كاد جوان بیشتر بود. به نظر میرسد باكتریهای اسید لاكتیك جدا شده قادر به زنده ماندن برای چندین روز در روده ماهی جوان باشند. ویبریونها هم احتمالا روزها و یا حتی هفته‌ها در ماهی و لارو صدفها پایدار باشند. مخمرها نیز به موكوسهای روده قزل آلای رنگین‌كمان می‌چسبند و توانائی بالائی برای چسبیدن و تشكیل كلنی دارند و استفاده از آنها نیز در آبزیان مورد توجه میباشد. بهبود عكس‌العمل حیوانات آبزی در برابر بیماریها توسط مصرف پروبیوتیكها در بسیاری از آزمایشها تست گردیده است.
حیوانات آزمایش شده عبارت بودند از رتیفرها، لاروسپرماهیها، حلزونها، صدفها، ماهیهای كاد جوان، سالمون و قزل‌‌آلای رنگین كمان كه تقریبا در تمام آنها پاتوژنها ویبریونها بودند. اما پروبیوتیكها انواع مختلفی شامل ویبریونها، پزودوموناسها و باكتریهای گرم مثبت بودند. نحوه مقابله پروبیوتیك و پاتوژن در میزبان، بویژه برای تشخیص، یكی از موارد قابل بررسی میباشد. البته ایجاد شرایط ثابت در آزمایش نیز مهم میباشد زیرا فاكتورهای زیادی موجب حساسیت حیوانات در مقابل پاتوژنها و همچنین كارائی پروبیوتیكها می شوند، ولی این تاثیرات اغلب تكرار پذیری كمی دارند و در بسیاری از مطالعات فقط تعداد تلفات مورد مقایسه قرار گرفته است.
در آزمایشی كه از پروبیوتیكها برای لارو دوكفه‌ایها استفاده شد بهبود معنی داری در زنده‌مانی آنها مشاهده گردید. در این آزمایش لاروها به مدت یك ساعت از پروبیوتیكها استفاده كرده بودند. این محققان فرض كردند كه پروبیوتیكها مواد ممانعت كننده‌ای تولید می‌كنند كه رشد باكتریهای پاتوژن را متوقف می‌كنند. Gibson و همكارانش در سال ۱۹۹۸ مشاهده كردند كه كاهش پروبیوتیك حتی سریعتر از پاتوژن بود. اگرچه بعضی سویه‌های باكتریائی احتمالا وقتی كه به عنوان مكمل غذائی استفاده میشوند به عنوان واسطه‌های پرورشی عمل نموده و زنده‌مانی آبزیان را افزایش می‌دهند. چشم انداز توسعه پروبیوتیكها مزیتهای استفاده از پروبیوتیكها در برابر آنتی بیوتیكها بوسیله Moriarty در سال ۱۹۹۸ بحث گردید البته تاكنون بیشترخاصیت تولید مواد ممانعت كننده توسط پروبیوتیكها مورد توجه قرار گرفته است.
خطر پاتوژنهای مقاوم به پروبیوتیكهای انتخاب شده نیز نباید فراموش شود به همین دلیل تحقیق بر روی متنوع كردن آنتاگونیسمها استوار می باشد تا احتمال ایجاد باكتریهای مقاوم كاهش یابد. توانائی بعضی از پروبیوتیكها برای چسیبدن به موكوس روده احتمالا عفونت روده تولید شده توسط بعضی از پاتوژنها را متوقف كند. این حالت آنتاگونیسمی احتمالا از طریق رقابت برای مواد غذائی كه برای رشد باكتریها لازم میباشد و یا از طریق رقابت جهت اتصال به جدار روده انجام می‌شود. حذف رقابتی، یك مكانیسم برای بیان تاثیر پروبیوتیكها در شرایط زیستی محدود میباشد. آهن، مورد نیاز بسیاری از میكروارگانیسمهاست و در دسترس بودن آن در بافتهای حیوانات احتمالا برای بسیاری از پاتوژنها ضروری است.
Smith وDvey در سال ۱۹۹۳ پیشنهاد كردند كه حالت ممانعت كنندگی آئورومونلس سالمونسیدا بوسیله پزودوموناس فلوئوروسنس از طریق رقابت برای کسب آهن آزاد بود. فعالیت مهاركنندگی بسیاری از سویه های پزودوموناس بنظر میرسد از طریق تركیبات آهن دار میباشد. در لارو سپر ماهی نیز رقابت ویبریوها و باكتریهای آهن دار خالص شده، میتواند تا حدودی خاصیت پروبیوتیكی آنها را توجیه كند. فعالیت آنتی باكتریال باسیلوسهای جدا شده بوسیله Sugita و همكارانش در سال ۱۹۹۸ تا حدودی مربوط به تركیبات آهن دار بود. البته در انتخاب سویه های پروبیوتیكی باید به این نكته نیز توجه داشت كه استفاده از آنها، موجب افزایش نیاز میزبان به آهن نگردد. آهن معمولا در جیره غذائی ماهی اضافه می گردد و محدودیت آهن جمعیت میكروبها را بدون تاثیربر روی لارو ماهیها تغییر می‌دهد.
البته مواد غذائی دیگری نیز احتمالا میكروبهای روده را تحت تاثیر قرار دهند ولی وجود آنها برای حیات حیوانات آبزی ضروری میباشند. بطور مثال اسیدهای چرب غیر اشباع جیره، احتمالا نسبت باكتریهای اسید لاكتیك در لوله گوارش ماهی شمالی را تحت تاثیر قرار دهند. Gibson و Roberfroid در سال ۱۹۹۵ پریبیوتیك را به عنوان ماده غذائی غیر قابل هضم كه بطور مؤثری سلامتی میزبان را از طریق تحریك رشد و یا فعالیت باكتریهای موجود در كلون و یا محدود كردن رشد آنها تحت تاثیر قرار می‌دهد تعریف کردند. فروكتوگلوكوساكاریدها به عنوان افزودنیهای غذائی كه رشد بیفیدوباكترها و لاكتوباسیلها را در انسان و حیوانات خشك زی افزایش می‌دهند استفاده می شود.
لاكتوساكاروز بوسیله میكروبهای قسمت پائین روده ماهیان استخوانی دریائی تخمیر شده و موجب افزایش ضخامت لایه تونیكاموسكولاریس در این ماهیان میگردند. این نشان داد كه بعضی از محصولات حاصل از تخمیر، موجب تقویت لایه دفاعی روده در ماهی و انسان میگردند. به همین دلیل احتمالا چنین موادی كه بوسیله پروبیوتیكها قابل هضم بوده، آنتاگونیسم پاتوژنها هستند و بافت دفاعی میزبان را تحریك می‌كنند، برای مطالعه جالب خواهند بود . فرضیه تحریك سیستم ایمنی موجودات آبزی نیز قابل توجه می باشد.
بسیاری از محركهای سیستم ایمنی، روی ماهیها و خرچنگها آزمایش شده است و بعضی از این مواد مثل مورامیل دی پپتید ، گلوكانها و لیپوپلی‌ساكاریدها در دیواره سلولی میكروبها وجود دارند. احتمالا میكروبهای بومی دستگاه گوارش نیز سیستم ایمنی حیوانات آبزی را در برابر پاتوژنهای روده به همان صورتی كه در مورد حیوانات خشك زی گزارش شده تحریك می‌كنند. با این وجود علیرغم بسیاری از گزارشها، تحریك سیستم ایمنی توسط پروبیوتیكهای اسید لاكتیك هنوز قابل بحث می باشد. نتیجه‌گیری استفاده از پروبیوتیكها در آبزیان در حال افزایش می باشد. با این حال هنوز نیاز به تحقیقات زیادی در این مورد میباشد.
اولین سوال پاسخ داده نشده در بسیاری از موارد سرنوشت پروبیوتیكها در محیط پرورش آبزیان و در لوله گوارش می باشد. بررسیهای ایمینولوژیكی و مولكولی میتواند ابزار مفیدی برای سنتز پروبیوتیكها باشند. درزمینه روش مصرف، حداكثر دز مصرفی و راه‌حلهای تكنیكی برای زنده نگه داشتن این مواد در پلتهای خشك نیز نیاز به تحقیق می باشد. اسپورهای باسیلوس به راحتی می‌توانند به عنوان مكمل غذائی استفاده گردند و این یك مزیت اضافی این نوع پروبیوتیكهاست. علاوه بر آن باكتریهای اسید لاكتیك نیز نمونه‌های خوبی هستند ولی هنوز مطالعات بیشتری در این خصوص ضروری میباشد. باكتریهائی كه بصورت نرمال در حیوانات سالم وجود دارند نیز می توانند منبع خوبی برای پروبیوتیكها باشند.
تحقیق بر روی كاربرد پروبیوتیكها با هدف حفاظت از محیط زیست، در تغذیه حیوانات آبزی افزایش یافته است. پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه بصورت افزودنی غذائی استفاده میشوند و موجب بهبود سلامتی انسان و حیوانات اهلی میگردند.
تحقیق بر روی كاربرد پروبیوتیكها با هدف حفاظت از محیط زیست، در تغذیه حیوانات آبزی افزایش یافته است. پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه بصورت افزودنی غذائی استفاده میشوند و موجب بهبود سلامتی انسان و حیوانات اهلی میگردند. میكروبهای دستگاه گوارش ماهی و خرچنگ خوراكی به دلیل عبور جریان آب از لوله گوارش وابستگی ویژه‌ای به محیط خارجی دارند. بیشتر باكتریهای موجود در روده، بدلیل جریان مداوم باكتریهائی كه از آب و غذا وارد آن میشوند جابجا میگردند. بعضی از محصولات تجاری معرفی شده به عنوان پروبیوتیك مكمل غذائی نیستند و به منظور اهداف دیگری طراحی گردیده‌اند.
بحث پروبیوتیك زمانی مطرح شد كه مشخص گردید میكروبهای استفاده شده در لوله گوارش زنده می مانند. از طرف دیگر جنبه های دیگری مثل كنترل بیولوژیكی از طریق بهبود كیفیت آب و درمان بیولوژیكی نیز جهت پروبیوتیكها مطرح گردید‌ه‌است. اگر چه اولین پروبیوتیكهائی كه بر روی آبزیان آزمایش شدند برای موجودات خشكزی طراحی گردیده بودند ولی بعضی تاثیرات در ماهیها نیز به همان صورت مشاهده گردید. بدلیل عدم اطمینان از زنده ماندن باكتریها در محیط آبی، بیشتر تلاشها بر اساس جداسازی و انتخاب سویه‌های از پروبیوتیكی از محیط آبی بود.
این میكروبها شامل ویبریونها، پزودوموناسها، باكتریهای اسید لاكتیك، باسیلها و مخمرها میباشند. البته سه ویژگی درمورد میكروبهائی که به عنوان پروبیوتیك انتخاب میشوند باید در نظر گرفته شود.
1- حالت آنتاگونیستی در مقابل باكتریهای بیماریزا داشته باشند
2- خاصیت تشكیل كلنی داشته باشند.
3- امكان افزایش مقاوت میزبان در برابر پاتوژن را داشته باشند.
علاوه بر اینها باید با باكتریهای بیماریزا برای كسب غذا، همچنین امكان اتصال به دیواره روده رقابت نمایند و توانائی تحریك سیستم ایمنی بدن را داشته باشند.
مقدمه:
مدتها پیش از این میكروبها بصورت نا‌اگاهانه جهت نگهداری غذا استفاده می‌شدند و این روش تجربی جهت بهبود سلامتی انسان نیز بكار گرفته می‌شد.
در اوایل قرن بیستم مچنیكف پیشنهاد جایگزینی باكتریهای اسید لاكتیك در داخل روده انسان را بعلت متوقف كردن فعالیت سایر میكروبهای زیان آور داد. ولی استفاده از پروبیوتیكها به مفهوم جدید تقریبا از بیست و پنج سال قبل آغاز گردید و به مدت چندین سال در جوامع علمی بررسی گردید. برای پروبیوتیكها چندین تعریف ذكر گردیده است.
از جمله آنكه پروبیوتیكها ارگانیسمهائی هستند كه در تعادل میكروبی روده نقش دارند، ولی این تعریف در بیشتر موارد صدق نمی كند به همین دلیل بر اساس تعریف جدید پروبیوتیكها میكروبهای زندهای هستند كه به عنوان مكمل غذائی جهت بهبود سلامتی استفاده میگردند. اولین مورد استفاده از پروبیوتیك در تغذیه آبزیان، در چند سال اخیر انجام یافته ولی علاقه به استفاده از آن بسرعت در حال گسترش میباشد. در حال حاضر امكان بررسی موقعیت آن از لحاظ تجربی و علمی امكان پذیر است. در این مقاله نیز
1- امكان استفاده از این اصطلاح علمی در آبزیان
2- تفاوت روند استفاده ازاین ماده در موجودات مختلف
3- چشم انداز تحقیقات آتی آن بررسی گردیده است.
● آیا محیط روده حیوانات آبزی برای پروبیوتیكها مناسب است؟
موجودات آبزی كاملا متفاوت از موجوداتی هستندكه در خشكی زندگی می‌كنند به دلیل توسعه مصرف پروبیوتیكها این سوال مطرح می گردد كه استفاده مناسب از پروبیوتیكها در آبزیان چگونه باید باشد. توسعه تغییرات انسان وحیوانات خشكزی، در داخل یك محیط آمنیوتیكی صورت می‌گیرد در حالی كه لارو بیشتر ماهیها در اوایل مرحله رشد در محیط خارج رها میشوند. این لاروها در حالیكه بی نظمی میكروبی وسیعی را در داخل دستگاه گوارش نشان می‌دهند شروع به تغذیه می‌كنند در حالی كه لوله گوارش آنها كاملا توسعه پیدا نكرده و در ضمن سیستم ایمنی بدن آنها نیز هنوز كامل نیست به همین دلیل استفاده از پروبیوتیكها در مراحل لاروی بسیار لازم است.
در لوله گوارش انسان و حیوانات خشكزی باكتریهای گرم مثبت بی هوازی سویه های غالب میباشند. در انسان مهمترین این گروهها، باكتریوسیدها، كوكسیهای گرم مثبت بی هوازی، ائوباكتریومها و بیفیدوباكتریومها هستند. در حالی كه سویه‌های تقریبا غالب در خوك استرپتوكوكها و لاكتوباسیلها هستند و به همین دلیل بیشتر سویه های استفاده شده به عنوان پروبیوتیك به گروههای بیفیدوباكترها، لاكتوباسیلها و استرپتوكوكها تعلق دارند .همچنین گونه غالب در لوله‌گوارش خرچنگ میكروبهای گرم منفی بی‌هوازی هستند.
در خرچنگها، صدفها و ماهیهای موجود در اعماق دریا ویبریوها و پزودوموناسها سویه های غالب را تشكیل می‌دهند و آئروموناسها، پزودوموناسها و انترو باكتریاسه‌ها گونه‌های غالب در ماهیهای آب شیرین میباشند. به همین دلیل مؤثرترین پروبیوتیكها برای حیوانات دریائی احتمالا متفاوت از آنهائی خواهند بود كه برای حیوانات خشك زی استفاده میگردند. پایداری بیشتر میكروبها در بدن حیوانات آبزی ناچیز است. همچنین بدلیل اینكه این حیوانات خونسرد هستند میكربهای همزیست با آنها نسبت به تغییر درجه حرارت متفاوت خواهند بود، ضمن اینكه تغییر شوری آب نیز احتمالا میكروبها را تحت تاثیر قرار خواهد داد.
ماهیهای اعماق دریا جهت مقابله با از دست دادن آب بدن مجبور به مصرف مداوم آب میباشند بنابراین بافت میكروبی موجود در روده حیوانات آبزی احتمالا بوسیله میكروبهای موجود در آب و غذا تحت تاثیر قرار می‌گیرد در لارو و ماهیهای كوچك تاثیر نوع تغذیه بر روی میكروارگانیسمهای دستگاه گوارش به وضوح ثابت شده است و این تاثیر به خصوص در مورد اولین تغذیه بسیار موثر میباشد. ایده استفاده از پروبیوتیك در یك دید وسیع Moriority در سال ۱۹۹۸ پیشنهاد كرد كه پروبیوتیكها به عنوان افزودنیهای آبی نیز تعریف شوند.
ولی یك تعریف كلی از پروبیوتیكها به صورت زیر میباشد كه پروبیوتیكها میكروبهائی هستند كه به داخل لوله گوارش موجود زنده وارد شده و توانائی زنده ماندن جهت بهبود سلامتی موجود را دارا میباشند. در سال ۱۹۹۱ Porubcan تلاشهائی جهت بهبود كیفیت آب آشامیدنی و افزایش راندمان تولید بعضی آبزیان توسط باكتریها انجام داد، كه عبارت بودند از:
1- شناور كردن فیلترهای زنده شامل باكتریهای نیتروژن زدا كه مقدار آمونیاك و نیتریت را در آب كاهش دادند و این امر باعث افزایش زنده ماندن میگوها گردید.
2- تركیبی از باسیلها در مجاورت هوا دهنده استخر، تقاضای موجود برای اكسیژن را كاهش داد و مقدار برداشت میگو را افزایش داد. به همین دلیل باكتریهای نیتروژن زدا و یا باسیلوسها را نیز بعلت بهبود كیفیت آب و افزایش سلامتی حیوان به عنوان پروبیوتیك تلقی می‌نمایند ولی این دو نوع باكتری كاملا متفاوتند بطوری كه باكتریهای نیتروژن زدا به هیچ عنوان در لوله گوارش حیوانات وجود ندارند و سویه باسیل ها نیز كه به عنوان پروبیوتیك برای حیوانات خشك زی استفاده می‌شود اساسا منشا خاك دارند ودر لوله گوارش وجود ندارند اما در طول روده فعال میباشند و در این مورد گزارشهای زیادی نیز از جداسازی باسیلها از ماهیها، خرچنگها و دو كفه‌ایها گزارش شده است.
در طی مطالعه‌ای مشخص شد كه باسیلهای اضافه شده به محیط پرورش گربه‌ماهیها، قدرت حیاتی آنها را افزایش می‌دهند ولی در تمام این مطالعات بیشتر توجه بر روی بهبود كیفیت آب بود. Kennedy و همكارانش در سال ۱۹۹۸ نوعی از باسیلوس سوبتیلیس را از یك نوع ماهی جدا نمود. تكثیر این سویه در داخل آب وقتی كه شوری آب از ۳۰ به ۳ واحد بین الملی كاهش یافت موجب حذف ویبریوها از كل لاروهای این گونه گردید. Moriarty در سال ۱۹۹۸ متوجه افزایش قابلیت زنده‌مانی میگوهائی شد كه در محیط پرورش آنها سویه‌هائی از باسیلها وجود داشتند، در این حالت تعداد ویبریوهای بیماریزا در رسوبات و آب كاهش پیدا كردند، ولی تاثیر آن بر روی میكروبهای روده مطالعه نگردید.
باسیلهای انتخاب شده علاوه بر فعالیت آنتی بیوتیكی بر علیه ویبریوها، به عنوان پروبیوتیك چند وظیفه دیگر نیز داشتند، از جمله ترشح آنزیمی و رقابت برای فضا و غذا كه این مكانیسمهای آنتاگونیسمی از بوجود آمدن گونه‌های مقاوم كه اولین خطر استفاده از آنتی‌بیوتیكها است جلوگیری می‌كند. البته برای تائید این نظریه و بیان خاصیت حذف رقابتی پروبیوتیكها احتیاج به آزمایشات و شواهد زیادتری میباشد. این اصل بر اساس جایگزینی یك گونه به جای گونه اولیه اخذ گردیده است به طوی كه گونه جدید امكان سازش بهتر با شرایط زیستی محدود را دارا باشد. خاصیت تولید آنتی بیوتیك توسط سویه‌های باسیلوس، امكان توجیه خاصیت حذف رقابتی پروبیوتیكها را ندارد.
در این خصوص Moriarty در سال ۱۹۹۸ فعالیت مهاركنندگی باسیلوس را در مقابل ویبریو در استخر خاكی نشان داد، اما تاثیر آن بر روی حیات میگوها احتمالا بصورت یك تاثیر غیر مستقیم روی سلامتی آنها بوده است. برای مثال تجزیه مواد آلی بوسیله باسیلوس احتمالا كیفیت آب را بهبود می بخشد با این حال استفاده از باسیل به عنوان یك مكمل در استخر هنوز احتیاج به بررسیهای بیشتری دارد . در حال حاضر استفاده از پروبیوتیك به عنوان یك كنترل بیولوژیكی مورد توجه می باشد. اصطلاح كنترل بیولوژیكی عبارت از محدود كردن و یا حذف آفات مخرب و یا پاتوژنها بوسیله ارگانیسمهای بخصوص می باشد.
Maeda و همكاران در سال ۱۹۹۷ كنترل بیولوژیكی را شامل روشهائی بیان كردند كه در آن بعضی میكروبها و یا ارگانیسمها در محیط آبی پاتوژنها را كشته و یا تعداد آنها را كاهش می دهند. در این حالت رفتار استخرهای ذكر شده در آزمایش Moriarty در سال ۱۹۹۸ نوعی از كنترل بیولوژیكی می تواند تلقی گردد. نخستین آزمایشها در مورد استفاده از پروبیوتیكها در تغذیه آبزیان توسط موادی صورت گرفت كه برای حیوانات خشكزی طراحی گردیده بود. بطور مثال اسپورهای باسیلوس توئی جدا شده از خاك، تلفات را در مار ماهی ژاپنی كه توسط نوعی میكروارگانیسم آلوده شده بود كاهش و سرعت رشد را افزایش داد. اسپورها نیز به سادگی در تركیب غذا مخلوط شدند.
ولی در این آزمایش سرنوشت اسبورها در لوله گوارش پیگیری نگردید كه مشخص گردد آیا اسپورها در روده رشد می‌كنند و یا دفع میشوند و درجه حرارت آب چه تاثیری بر روی آنها دارد. همان نوع از باسیلوس توئی بوسیله Kozasa در سال ۱۹۸۶ برروی رتیفرها آزمایش شدند. در این آزمایش رتیفرها به مدت ۲ ساعت اسپورها را فیلتر نمودند (استفاده كردند).
این روش موجب افزایش سرعت رشد گردید اما در این آزمایش نیز سرنوشت میكربها مطالعه نگردید. طی یك مطالعه دیگر كه با استفاده از اسپورهای باسیلوس انجام گرفت، بیشتر اسپورهای باسیلوس بوسیله رتیفرها در كمتر از یكساعت فیلتر گردید اما تعداد اسپورهای قابل رشد در كمتر از یكساعت به سرعت كاهش یافت اما در زمان خیلی كوتاه دوباره زندگی خود را آغاز كردند.
بر اساس بررسیهای انجام یافته بسیاری از باسیلها در طی فرایند تشكیل اسپور و یا پروتئولیز سلولهای رویش‌كننده، آنتی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بیو تیك تولید می‌كنند و زمانی كه رتیفرها از اسپورها استفاده می‌نمایند كاهش تعداد ویبریونها احتمالا از طریق آزاد شدن آنتی بیوتیك از این سلولها باشد. بطور كلی تاثیر مستقیم پروبیوتیك افزایش مقاومت رتیفرها در مقابل ویبریوها بود. محصولات تجاری بر اساس باكتریهای زنده اسیدلاكتیك نیز جهت لارو ماهیها معرفی گردیده است، این مواد تولید و سرعت رشد رتیفرها و ماهیها را افزایش می‌دهند.
در بعضی از نسبتهای اسید لاكتیك افزایش تعداد دیگر باكتریها نیز محدود میگردند و یا بعضی محصولات تجاری حاوی استرپتوكوك، موجب افزایش رشد و بهبود راندمان غذائی در ماهی كپور شدند، ضمن آنكه اشرشیا كولی در روده ماهی كپور بعد از ۱۴ روز تغذیه با این نوع پروبیوتیك ناپدید گردید. این محققان بدون هیچگونه شواهد آزمایشگاهی بیان كردند كه استرپتوكوك، توانائی بالائی در اتصال به اپیتلیوم روده ماهی كپور دارد.
البته این آزمایشها همانگونه كه ذكر شد با پروبیوتیكهای ساخته شده برای حیوانات خشك زی انجام یافته است واین نشان دهنده علاقه به استفاده از افزودنیهای باكتریائی در غذاهای آبزیان نیز میباشد. البته زنده ماندن این میكروبها در لوله گوارش حیوانات آبزی مورد تردید میباشد به همین دلیل بیشتر تلاشها برروی سویه‌های بومی با خاصیت پروبیوتیكی استوار گردیده است. تلاش برای شناسائی پروبیوتیكهائی كه بطور طبیعی در آب وجود دارند جداسازی و مشخص كردن میكروبهائی كه بطور ذاتی در محیط پرورش وجود دارند در هنگام تشریح بدن ماهیهای جوان و خرچنگها، میكروبهای بومی مستقر در نقاط مختلف معده و روده بدست می آیند. میكرو بهای چسبیده به اپیتلیال روده می‌توانند از آن جدا شوند اما این روش در مورد لارو و مواد غذائی زنده امكان پذیر نیست.
اما میتوانیم سطح خارجی لارو ماهی را با محلول یك دهم درصد محلول نمكی بنز آلكونیوم كلراید جهت جداسازی میكربهای چسبیده به سطح خارجی شستشو داده وسپس بوسیله واسطه های خاص و روشهای مناسب آنها را مشخص نمود. مطالعات اولیه اولین گزارشهای موفقیت آمیز توسط Maeda و Liao در سال ۱۹۹۲ ارائه شد كه در آن یك سویه به نام PM-۴ را ازمحیط پرورشی یك نوع لارو ماهی جدا نمود كه دارای قدرت زیستی و تكثیر خوب بود. این باكتری برای كنترل بیولوژیكی محیط این نوع لارو و ماهی كپور استفاده می شود.كنترل بیولوژیكی موجب افزایش زنده‌مانی لارو و محدود كردن رشد ویبریوآنگوئیلاروم وهالیفتوروس می‌گردد. ولی در این مطالعه هیچگونه بررسی بروی امكان زیست این باكتری در روده لارو كپور انجام نگرفت، در حالی كه عفونت ویبریو آنگوئیلاروم در ابتدا از روده شروع می‌شود.
Griffith در سال ۱۹۹۵ گزارش كرد كه لارو میگوهای پرورش یافته در بعضی استخرهای اكوادور بوسیله یك بیماری كه مشخصه آن تغییر در جمعیت باكتریها است تحت تاثیر قرار می‌گیرد. در این حالت نسبت ویبریو آلگینولیتیكس كاهش یافت در حالی كه ویبریو پاراهمولیتیكس افزایش یافت. به همین منظور سویه اولیه جدا شد و به عنوان پروبیوتیك در بعضی از استخرها استفاده گردید كه در این حالت قدرت زیستی میگوها به حد قبل از بیماری بازگشت .
Austin و همكارانش در سال ۱۹۹۵ تاثیر پروبیوتیكی این سویه را بررسی نمود و گزارش كرد كه سلولهای ویبریواوردالی توانائی زنده ماندن خود را در طول ۳ ساعت بعد از اضافه شدن پروبیوتیك به داخل محلول از دست دادند. همچنین ویبریو آنگوئیلاروم و آئوروموناس‌سالمونیسیدا نیز با وسعت كمتری مهار شدند. در آزمایشی دیگر مشخص گردید مقاوت ماهی سالمون شستشوداده شده با پروبیوتیك در مبارزه با بیماریها بهبود یافت.
بطور كلی چیزی كه از یك پروبیوتیك میتوانیم انتظار داشته باشیم عبارت است از
1- آنتاگونیسم با بیماریها
2- خاصیت كلنی شدن در روده با امكان چسبیدن به موكوس روده
3- افزایش مقاومت میزبان در مقابل بیماریها آنتاگونیسم با بیماریها
بنظر میرسد در باكتریهای خاكزی خاصیت آنتاگونیسمی یك امر مشترك باشد.
بطور مثال بیش از ۶۰% از باكتریهای جدا شده از زئوپلانكتونها، خاصیت باكتریولیتیك داشتند. و بیشتر از ۷۵% باكتریهای جدا شده از اسفنجها تركیبات آنتی باكتریال تولید می كردند. تغذیه لارو ماهی هالیبوت برای اولین بار با سویه مشخصی از باكتری، از رشد یك نوع ویبریو بیماریزا ممانعت كرد. خاصیت آنتی‌باكتریال در میكروبهای آب شیرین نیز وجود دارد. بطور مثال بعضی از باكتریهای اسید لاكتیك مانند لاكتوباسیلوس آنتاگونیسم بیماریهای ماهیها هستند. Sugita و همكارانش در سال ۱۹۹۸ یك سویه از باسیلها را كه آنتاگونیسم حدود ۶۳% از میكروبهای جدا شده از روده ماهی بودند شناسائی نمود. سویه‌های بیماریزای ویبریوآئوروموناس در بیشتر آزمایشهای آزمایشگاهی هدف بودند.
بعضی باكتریها بر ضد ویروسها میباشند و احتمالا برای كنترل بیماریهای ویروسی مؤثر میباشند. حالت آنتاگونیسمی در برابر پاتوژنها احتمالا بوسیله واسطه‌های دیگری به غیر از آنتی‌بیوتیكها باشد. اسیدهای آلی، پراكسید هیدوژن، سیدروفرها از جمله این واسطه‌ها می‌توانند باشند. البته شرایط آزمایش در حالت in-vitro و in-vivo متفاوت می باشد و بیان حالت آنتاگونیسمی در حالت in-vitro نمیتواند یك معیار كافی برای انتخاب پروبیوتیك باشد. خاصیت تشكیل كلنی در روده قدرت تشكیل كلنی یك معیار مهم برای پروبیوتیكهاست اما احتمالا اگر باكتریهای ناپایدار نیز در دز بالا و بصورت مداوم استفاده شوند مفید باشند. ب
نابراین در عمل ضروری میباشد كه پایداری پروبیوتیكها در روده ارزیابی گردد. در این خصوص پایداری باكتریهای اسید لاكتیك در روده مورد مطالعه قرارگرفته است. غلظت دیورجنس در سكتوم ماهیهای كاد جوان بیشتر بود. به نظر میرسد باكتریهای اسید لاكتیك جدا شده قادر به زنده ماندن برای چندین روز در روده ماهی جوان باشند. ویبریونها هم احتمالا روزها و یا حتی هفته‌ها در ماهی و لارو صدفها پایدار باشند. مخمرها نیز به موكوسهای روده قزل آلای رنگین‌كمان می‌چسبند و توانائی بالائی برای چسبیدن و تشكیل كلنی دارند و استفاده از آنها نیز در آبزیان مورد توجه میباشد. بهبود عكس‌العمل حیوانات آبزی در برابر بیماریها توسط مصرف پروبیوتیكها در بسیاری از آزمایشها تست گردیده است.
حیوانات آزمایش شده عبارت بودند از رتیفرها، لاروسپرماهیها، حلزونها، صدفها، ماهیهای كاد جوان، سالمون و قزل‌‌آلای رنگین كمان كه تقریبا در تمام آنها پاتوژنها ویبریونها بودند. اما پروبیوتیكها انواع مختلفی شامل ویبریونها، پزودوموناسها و باكتریهای گرم مثبت بودند. نحوه مقابله پروبیوتیك و پاتوژن در میزبان، بویژه برای تشخیص، یكی از موارد قابل بررسی میباشد. البته ایجاد شرایط ثابت در آزمایش نیز مهم میباشد زیرا فاكتورهای زیادی موجب حساسیت حیوانات در مقابل پاتوژنها و همچنین كارائی پروبیوتیكها می شوند، ولی این تاثیرات اغلب تكرار پذیری كمی دارند و در بسیاری از مطالعات فقط تعداد تلفات مورد مقایسه قرار گرفته است.
در آزمایشی كه از پروبیوتیكها برای لارو دوكفه‌ایها استفاده شد بهبود معنی داری در زنده‌مانی آنها مشاهده گردید. در این آزمایش لاروها به مدت یك ساعت از پروبیوتیكها استفاده كرده بودند. این محققان فرض كردند كه پروبیوتیكها مواد ممانعت كننده‌ای تولید می‌كنند كه رشد باكتریهای پاتوژن را متوقف می‌كنند. Gibson و همكارانش در سال ۱۹۹۸ مشاهده كردند كه كاهش پروبیوتیك حتی سریعتر از پاتوژن بود. اگرچه بعضی سویه‌های باكتریائی احتمالا وقتی كه به عنوان مكمل غذائی استفاده میشوند به عنوان واسطه‌های پرورشی عمل نموده و زنده‌مانی آبزیان را افزایش می‌دهند. چشم انداز توسعه پروبیوتیكها مزیتهای استفاده از پروبیوتیكها در برابر آنتی بیوتیكها بوسیله Moriarty در سال ۱۹۹۸ بحث گردید البته تاكنون بیشترخاصیت تولید مواد ممانعت كننده توسط پروبیوتیكها مورد توجه قرار گرفته است.
خطر پاتوژنهای مقاوم به پروبیوتیكهای انتخاب شده نیز نباید فراموش شود به همین دلیل تحقیق بر روی متنوع كردن آنتاگونیسمها استوار می باشد تا احتمال ایجاد باكتریهای مقاوم كاهش یابد. توانائی بعضی از پروبیوتیكها برای چسیبدن به موكوس روده احتمالا عفونت روده تولید شده توسط بعضی از پاتوژنها را متوقف كند. این حالت آنتاگونیسمی احتمالا از طریق رقابت برای مواد غذائی كه برای رشد باكتریها لازم میباشد و یا از طریق رقابت جهت اتصال به جدار روده انجام می‌شود. حذف رقابتی، یك مكانیسم برای بیان تاثیر پروبیوتیكها در شرایط زیستی محدود میباشد. آهن، مورد نیاز بسیاری از میكروارگانیسمهاست و در دسترس بودن آن در بافتهای حیوانات احتمالا برای بسیاری از پاتوژنها ضروری است.
Smith وDvey در سال ۱۹۹۳ پیشنهاد كردند كه حالت ممانعت كنندگی آئورومونلس سالمونسیدا بوسیله پزودوموناس فلوئوروسنس از طریق رقابت برای کسب آهن آزاد بود. فعالیت مهاركنندگی بسیاری از سویه های پزودوموناس بنظر میرسد از طریق تركیبات آهن دار میباشد. در لارو سپر ماهی نیز رقابت ویبریوها و باكتریهای آهن دار خالص شده، میتواند تا حدودی خاصیت پروبیوتیكی آنها را توجیه كند. فعالیت آنتی باكتریال باسیلوسهای جدا شده بوسیله Sugita و همكارانش در سال ۱۹۹۸ تا حدودی مربوط به تركیبات آهن دار بود. البته در انتخاب سویه های پروبیوتیكی باید به این نكته نیز توجه داشت كه استفاده از آنها، موجب افزایش نیاز میزبان به آهن نگردد. آهن معمولا در جیره غذائی ماهی اضافه می گردد و محدودیت آهن جمعیت میكروبها را بدون تاثیربر روی لارو ماهیها تغییر می‌دهد.
البته مواد غذائی دیگری نیز احتمالا میكروبهای روده را تحت تاثیر قرار دهند ولی وجود آنها برای حیات حیوانات آبزی ضروری میباشند. بطور مثال اسیدهای چرب غیر اشباع جیره، احتمالا نسبت باكتریهای اسید لاكتیك در لوله گوارش ماهی شمالی را تحت تاثیر قرار دهند. Gibson و Roberfroid در سال ۱۹۹۵ پریبیوتیك را به عنوان ماده غذائی غیر قابل هضم كه بطور مؤثری سلامتی میزبان را از طریق تحریك رشد و یا فعالیت باكتریهای موجود در كلون و یا محدود كردن رشد آنها تحت تاثیر قرار می‌دهد تعریف کردند. فروكتوگلوكوساكاریدها به عنوان افزودنیهای غذائی كه رشد بیفیدوباكترها و لاكتوباسیلها را در انسان و حیوانات خشك زی افزایش می‌دهند استفاده می شود.
لاكتوساكاروز بوسیله میكروبهای قسمت پائین روده ماهیان استخوانی دریائی تخمیر شده و موجب افزایش ضخامت لایه تونیكاموسكولاریس در این ماهیان میگردند. این نشان داد كه بعضی از محصولات حاصل از تخمیر، موجب تقویت لایه دفاعی روده در ماهی و انسان میگردند. به همین دلیل احتمالا چنین موادی كه بوسیله پروبیوتیكها قابل هضم بوده، آنتاگونیسم پاتوژنها هستند و بافت دفاعی میزبان را تحریك می‌كنند، برای مطالعه جالب خواهند بود . فرضیه تحریك سیستم ایمنی موجودات آبزی نیز قابل توجه می باشد.
بسیاری از محركهای سیستم ایمنی، روی ماهیها و خرچنگها آزمایش شده است و بعضی از این مواد مثل مورامیل دی پپتید ، گلوكانها و لیپوپلی‌ساكاریدها در دیواره سلولی میكروبها وجود دارند. احتمالا میكروبهای بومی دستگاه گوارش نیز سیستم ایمنی حیوانات آبزی را در برابر پاتوژنهای روده به همان صورتی كه در مورد حیوانات خشك زی گزارش شده تحریك می‌كنند. با این وجود علیرغم بسیاری از گزارشها، تحریك سیستم ایمنی توسط پروبیوتیكهای اسید لاكتیك هنوز قابل بحث می باشد. نتیجه‌گیری استفاده از پروبیوتیكها در آبزیان در حال افزایش می باشد. با این حال هنوز نیاز به تحقیقات زیادی در این مورد میباشد.
اولین سوال پاسخ داده نشده در بسیاری از موارد سرنوشت پروبیوتیكها در محیط پرورش آبزیان و در لوله گوارش می باشد. بررسیهای ایمینولوژیكی و مولكولی میتواند ابزار مفیدی برای سنتز پروبیوتیكها باشند. درزمینه روش مصرف، حداكثر دز مصرفی و راه‌حلهای تكنیكی برای زنده نگه داشتن این مواد در پلتهای خشك نیز نیاز به تحقیق می باشد. اسپورهای باسیلوس به راحتی می‌توانند به عنوان مكمل غذائی استفاده گردند و این یك مزیت اضافی این نوع پروبیوتیكهاست. علاوه بر آن باكتریهای اسید لاكتیك نیز نمونه‌های خوبی هستند ولی هنوز مطالعات بیشتری در این خصوص ضروری میباشد. باكتریهائی كه بصورت نرمال در حیوانات سالم وجود دارند نیز می توانند منبع خوبی برای پروبیوتیكها باشند.