Влияние рациона на желудочно-кишечную микробиоту стареющих собак: потенциальные инструменты для улучшения здоровья

Влияние рациона на желудочно-кишечную микробиоту стареющих собак: потенциальные инструменты для улучшения здоровья

Университет штата Сан-Паулe (UNESP)
Жаботикабал, Сан-Паулу, Бразилия
E-mail: aulus.carciofi@gmail.com

Список сокращений
ФОС: фруктоолигосахариды
ЛТК: лимфоидная ткань кишечника
ЖКТ: желудочно-кишечный тракт
IgA: иммуноглобулин А
IgG: иммуноглобулин G
МОС: маннанолигосахариды
КЖК: короткоцепочечные жирные кислоты
КСД: клеточная стенка дрожжей

Резюме

Взаимосвязь между питанием, физиологией и микробиологией кишечника, а также иммунитетом хозяина была рассмотрена в контексте процесса старения у собаки и кошки. Оценка динамической взаимосвязи между этими тремя областями открывает возможности для улучшения здоровья кишечника и иммунологического статуса стареющих собак с помощью составления рациона. Ингредиенты корма, обработка и питательный состав, особенно некоторые специальные углеводы, такие как пребиотики, могут быть потенциальными инструментами для положительных изменений состояния кишечника у гериатрических собак.

Введение

Старение можно определить, как прогрессирующие изменения, протекающие в различных органах после завершения физиологической зрелости и приводящие к снижению их функциональных возможностей. Процессы старения сопровождаются нарушениями в физиологических системах и обменных процессах. К сожалению, эти изменения четко не определены у домашних животных. Несмотря на то, что термины "старый”, “пожилой” и "гериатрический", которые часто используются, взаимозаменяемы, они имеют различные значения. Животное относится к группе «пожилых», когда у него снижается активность, оно набирает или теряет вес, а также развиваются другие возрастные изменения в физиологии и поведении. И наоборот, термин “гериатрический” относится к хронологическому возрасту животного. Как правило, собаки крупных и гигантских пород считаются гериатрическими с 5-7и летнего возраста, тогда как мелкие или средние породы собак и кошки не относятся к группе гериатрических до 7-9и и более лет.1

Не установлено, что гериатрические собаки и кошки имеют определенные потребности в питательных веществах, которые четко отличают их от молодых взрослых животных в аспекте кормления и содержания. По этой причине, особое питание гериатрических собак и кошек является разумным подходом, который включает в себя различные аспекты рациона, такие как вкусовые качества, физическая форма, прием и пережевывание корма, содержание питательных веществ, энергоемкость, усвояемость и особенно использование питательных веществ и ингредиентов для укрепления здоровья и благополучия у пожилых животных. Эти условия кормления должны быть направлены на увеличение продолжительности и качества жизни, а также на задержку наступления гериатрической дисфункции и болезненных состояний. Для достижения этих целей, важно понимать возрастные изменения. Определение механизмов старения закладывает важную основу для разработки направлений, которые могли бы еще больше увеличить продолжительность жизни, в течение которой человек может оставаться клинически здоровым (“диапазон здоровья”).2

Один из подходов в питании гериатрических животных направлен на состояние кишечника. Две основные функции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) — это переваривание и усвоение питательных веществ и защита организма. Помимо хорошо известной функции обеспечения организма питательными веществами, ЖКТ является очень активным иммунным органом, который имеет сложную структуру и несколько специализированных типов клеток, играющих важную роль в защите организма от неблагоприятных условий внешней среды.3,4 Как активно функционирующий орган, ЖКТ имеет высокую потребность в питательных веществах, и поэтому использует значительное количество энергии, белка и аминокислот из общего количества питательных веществ, необходимых животному.

Таким образом, поступление нужного количества питательных веществ к ЖКТ имеет значение для поддержания правильного развития и функций пищеварительной системы. Основным местом, откуда поступают питательные вещества к слизистой оболочке кишечника, является его просвет, при этом транспорт питательных веществ к клеткам стенки кишечника по сосудам с кровью приобретает меньшее значение. Эти соединения, поглощенные из просвета, поступают из ингредиентов корма или высвобождаются и производятся кишечной микробиотой. Хорошо известно, что кишечная микробиота играет важную роль в пищеварении и здоровье кишечника.1 Некоторые метаболиты, образующиеся в результате переработки кишечной микрофлорой органических веществ корма, такие как амины и короткоцепочечные жирные кислоты, важны для специфических функций энтероцитов и колоноцитов. Учитывая это, динамическая взаимосвязь между питанием, иммунологией и микробиологией кишечника открывает возможности для улучшения здоровья кишечника и иммунологического статуса стареющих собак путем формирования сбалансированного рациона.

Возрастные изменения функционирования желудочно-кишечного тракта у собак и кошек

Исследования физиологических нарушений собак и кошек с возрастом стали более частыми в последние два десятилетия, возможно, в результате недавно установленного увеличения продолжительности жизни этих животных Старение сопровождается физиологическими нарушениями. При этом некоторые изменения очевидны, такие как седина, общее снижение кондиций тела, ухудшение состояния шерсти, а также снижение работы органов чувств (зрение и слух). Другие изменения менее очевидны, однако, и они включают нарушения в физиологии пищеварительного тракта, иммунной системы, почек и других органов. Домашние животные, как и люди, не стареют последовательно, и хронологический возраст не всегда соответствует физиологическому возрасту. Хотя многие домашние животные длительно остаются такими же активными и молодыми как в юности, у некоторых собаки снижается активность и могут проявляться признаки старения, начиная уже с 5-ти или 6-ти летнего возраста.7,8

Физиология и функции кишечника изменяются в процессе старения, что нередко сопровождается повышенной частотой желудочно-кишечных инфекций. С возрастом у человека могут проявляться некоторые дисфункции желудочно-кишечного тракта, в том числе замедление прохождения кормовых масс по кишечнику, снижение органосохранности, изменение активности ферментов, нарушение кровообращения и снижение секреции желчи и секреторной активности поджелудочной железы.9,10 Неизвестно, происходят ли эти изменения у собак или кошек. У старых кошек нарушения функции кишечника в основном связаны с уменьшением усвояемости питательных веществ, таких как белок, жир и крахмал.11,12 В других исследованиях показано, что у пожилых собак усвояемость питательных веществ, как правило, заметно не снижается.13 Другие возрастные изменения у кошек и собак включают повышенную частоту заболеваний пародонта, трудности в принятии корма и жевании, а также увеличение случаев диареи, рвоты и регургитации.14

Снижение усвоения питательных веществ у старых кошек, по-видимому, не связано ни с длительностью опорожнения желудка, ни со временем прохождения кормовых масс по кишечнику, так как в исследованиях не было обнаружено различий между скоростью прохождения проглоченной пищи через кишечный тракт у стареющих кошек по сравнению с молодыми.15 В [16], показано, что морфологические изменения в кишечнике, по-видимому, не являются причиной снижения усвояемости питательных веществ у человека.16 Однако, вероятно, такое предположение не было изучено у кошек; поэтому данная гипотеза не может быть отвергнута как причина снижения усвояемости у этого вида. Последствия снижения усвоения питательных веществ у стареющих кошек точно не известны. Пониженная усвояемость может способствовать снижению жировой массы, мышечной массы и массы тела у стареющих кошек.17 Эти эффекты еще больше очевидны при отсутствии изменений в свободном пищевом поведении у возрастных животных.18,19 Таким образом, поддержание пищевых привычек приема корма в сочетании с пониженным усвоением поступившей пищи, приведет к более низкому поглощению биодоступных питательных веществ.

Определение понятия "здоровье кишечника" является сложным и широким. По мнению Конвея, [20] можно рассматривать три основных компонента “здоровья кишечника": рацион, слизистая оболочка кишечника и кишечная микробиота. Морфология слизистой оболочки кишечника меняется в зависимости от питания, стресса, старения и/или заболевания. Эти изменения могут влиять на физиологию кишечника, нарушая усвоение питательных веществ и метаболизм. Изучая влияние возраста и рациона, Кузмук с соавт., [21], отметили морфологические различия слизистой кишечника у молодых (в среднем 1,2 года) и старых (в среднем 12,1 года) собак, которых кормили либо растительной, либо животной пищей.21 В исследовании установлено, что высота ворсинок тощей кишки увеличивалась у молодых собак, которые получали корм на основе растительных продуктов, с группами молодых собак, получавших рацион на основе животных продуктов, и старых собак, потребляющих рационы на основе растительных или животных компонентов. Глубина крипты толстой кишки у старых собак также была больше по сравнению с молодыми.

Ферментируемые углеводы считаются важной частью "питания кишечника" в пожилом возрасте. Они включают некоторые виды клетчатки, резистентный крахмал, некрахмальные полисахариды, такие как маннановые олигосахариды, фруктоолигосахариды, стахиозу и рафинозу и неабсорбирующиеся сахара, которые достигают толстой кишки и используются в бактериальной ферментации. Они обеспечивают поступление достаточного количества питательных веществ, необходимых для толстой кишки.22 Бактериальная ферментация этих соединений приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) и снижению рН, что, в свою очередь, может изменить состав и метаболическую активность кишечных бактерий23 и приводит к уменьшению количества азотистых остатков, поступающих в кровоток. КЖК, особенно масляная кислота, являются важными источниками энергии для колоноцитов,1, 24 способствующей адекватному всасыванию ионов, активных в кишечном кровотоке и участвующих в перистальтике. В исследовании на собаках, ферментируемая клетчатка способствовала лучшему развитию слизистой оболочки толстой кишки, увеличению соотношения между объемом и поверхностью колона и улучшала гистологическую структуру слизистой оболочки.25

Хотя этот обзор не является решающим, необходимо учитывать, что ЖКТ как орган обладает высокой скоростью метаболизма и нуждается в больших количествах питательных веществ, поступающих с компонентами корма. Слизистая оболочка кишечника имеет самые высокие темпы пролиферации и обновления клеток по сравнению с другими типами клеток в организме, и на этот процесс может затрачиваться от 10 до 20% энергии корма и до 50% суточной потребности в белке.26 Общий протеин, аргинин, глутамат, глутамин, глутатион, глицин, гистидин, витамин А, цинк и жирные кислоты являются ключевыми веществами для слизистой оболочки кишечника, которые должны содержаться в рационе в достаточном количестве, чтобы обеспечить кишечник и позволит ему адекватно выполнять функций пищеварения и защиты.

Нарушения в профиле питательных веществ и моделях ферментации корма, связанные со старением, не были хорошо изучены у животных-компаньонов. Возможно, что в результате изменения состава питательных веществ и микробного состава кишечника, активности и образования побочных продуктов ферментации можно улучшить состояние желудочно-кишечного тракта животных-компаньонов, нивелируя некоторые последствия старения и способствуя укреплению здоровья и повышению качества жизни.

Кишечная микробиота

Структура микробной колонии желудочно-кишечного тракта у собак и кошек аналогична таковой у других млекопитающих. При рождении кишечник стерильный, но его быстро колонизируют бактерии из окружающей среды. Процесс колонизации подвергается постоянному изменению популяции бактерий в зависимости от возраста, состояние здоровья, питания и условий окружающей среды.28 Нормальная кишечная микробиота имеет большое значение в пищеварении и метаболизме хозяина и обеспечивает естественный защитный барьер против внешних патогенов.1

Хотя микробиота у взрослых домашних животных была хорошо изучена, меньше известно об изменениях микробиоты, происходящих в процессе старения.3,30 Но они могут иметь значимые последствия у пожилых домашних животных, особенно у тех, кто получает антибактериальную терапию и которые наиболее восприимчивы к дисбиозу кишечника. Кишечная микробиота молодых взрослых собак, по-видимому, включает в себя большое количество бактероидов, бифидобактерий, лактобактерий и анаэробных кокков, в то время как у более старых животных содержится большее количество клостридий и энтерококков.32 Однако некоторые исследования показали противоречащие этому результаты, а именно, увеличение лактобактерий и бактероидов у старых собак.33

Причины изменений микробиоты, связанные с возрастом, до сих пор непонятны. С возрастом в организме происходит ряд физиологических и иммунологических изменений. Хопкинс с соавт., [32] предположил, что некоторые бактериальные штаммы имели превосходство и могли занимать новые экологические ниши, тем самым вызывая сдвиг в составе желудочно-кишечной микробиоты.32 Было высказано предположение, что снижение адгезии кишечных бактерий к слизистой оболочке может быть фактором, участвующим в уменьшении колонизации некоторыми видами бифидобактерий у старых животных.34 Эти изменения бактериальной популяции в толстой кишке могут иметь большое влияние на физиологию и метаболизм хозяина, но эти предположения требуют дальнейших исследований.

Иммунологическое старение и инфламэйджинг (уровень пептидных биомаркеров воспаления) у собак и кошек

Иммунологическое старение может быть определено как многофакторный комплекс нарушений, происходящих в иммунной системе пожилых людей, которые предрасполагают к повышенной заболеваемости и смертности вследствие инфекции и возрастных заболеваний.2 Изменения иммунного статуса считаются основными предрасполагающими факторами, приводящими к увеличению заболеваемости и смертности у стареющих людей. У многих других видов это возрастное ремоделирование иммунной системы также было установлено, оно обычно включает в себя снижение функции одних звеньев иммунитета в сочетании с усилением действия других. Такие изменения могут приводить к повышению восприимчивости к инфекциям у возрастных индивидуумов, и, возможно, связаны с увеличением заболеваемости раком, встречающихся у пожилых представителей всех видов.35

Инфламэйджинг - это термин, который определяет изменения в балансе про-воспалительных и противовоспалительных агентов, образующихся в организме в пожилом возрасте.36 В течение жизни постоянный контакт с антигенами приводит к адаптации животного и получения эффективных воспалительных реакций, что обеспечивает высокую устойчивость к инфекционным болезням, но также и повышенную восприимчивость к воспалительным заболеваниям в более позднем возрасте. С другой стороны, слабые воспалительные реакции, делают индивидуум более восприимчивым к инфекционным заболеваниям, но могут дать преимущество выживания в старости. Большая часть фенотипа старения, включая иммунологическое старение, объясняется дисбалансом между воспалительными и противовоспалительными реакциями в организме, что приводит к низкодифференцированному провоспалительному статусу, называемому инфламэйджингом.36 Поэтому для благополучного долголетия человек должен найти средства снижения воздействия провоспалительных факторов, сохраняя при этом существенные аспекты защитного иммунитета и предотвращая возникновение патологических (например, аутореактивных) ответных реакций иммунной системы.

Становится все более очевидной необходимость увеличения продолжительности жизни собак и кошек с помощью контроля состава рациона.37,38,39 Производители кормов для домашних животных принимали активное участие в исследовании иммунологического старения и инфламэйджинга у собак и кошек с целью разработки дополнительных специализированных диет, которые помогут замедлить эти процессы.

В недавнем исследовании [2], Дэй рассмотрел влияние процессов старения на иммунную систему собак и кошек.2 Кратко, к ним относятся: возрастное снижение пролиферативного ответа клеток крови на митогены; снижение количества периферических лимфоцитов крови, В-клеток, Т-клеток и относительного содержания CD4+ Т-клеток (хелперов); и увеличение процентного содержания CD8+ Т-клеток (Т-киллеров), что приводит к снижению соотношения CD4+:CD8+ клеток. Фенотипические изменения сопровождаются функциональными изменениями, такими как снижение способности реагировать на стимуляцию неспецифическими митогенами, относительные изменения баланса Th1 (Т-хелперы1) против Th2 (Т-хелперы2), CD4+ Т-клеточной активности и снижение реакции гиперчувствительности замедленного типа. Несмотря на общее согласованное мнение в отношении возрастных изменений иммунного статуса, различными исследовательскими группами получены противоречивые результаты, которые могут быть в некоторой степени объяснены использованием различных методик или различных критериев отбора проб.35

Эти изменения в лимфоцитах периферической крови, по-видимому, происходят также в пределах собственной пластинки стенки кишечника у стареющих собак с уменьшением числа Т-клеток и более низкой пролиферативной активностью популяций кишечных клеток.2,40 ЖКТ является крупнейшим лимфатическим клеточным органом, играющим важную роль как в местном, так и в системном иммунитете, включая блокирование патогенов, модуляцию иммунного ответа и феномен пероральной толерантности.40 В результате эти иммунологические последствия старения, вероятно, окажут влияние на здоровье пожилых животных. Иммунная система слизистой оболочки ЖКТ у собак состоит из организованных лимфоидных структур, в том числе пейеровых бляшек, брыжеечных лимфатических узлов и собственной пластинки.41 Последняя содержит несколько типов клеток, включая Т- и В-лимфоциты, макрофаги, тучные клетки, дендритные клетки, нейтрофилы и эозинофилы.42 Лимфоидная ткань кишечника (ЛТК) выполняет следующие функции: а) захват, обработка и предоставление организму антигенов, поступивших извне; б) локальная продукция антител, особенно иммуноглобулина А (IgA); и в) активация иммунноопосредованных реакций, особенно с участием цитотоксических Т-клеток CD8+ или NK (клетки - естественные киллеры) и макрофагов.

Предполагается, что кишечно-ассоциированные иммунологические нарушения могут быть вызваны изменениями в кишечной микробиоте, которые выявлены у стареющих собак.2 Увеличение количества аэробных и анаэробных бактерий в образцах фекалий, особенно клостридий у старых собак по сравнению с молодыми собаками, может быть одной из причин таких изменений в работе иммунной системы. Возможно, что использование ферментируемых углеводов, пребиотиков и особенно пробиотиков для индуцирования благоприятного сдвига в микробной популяции кишечника и образования конечных продуктов в результате жизнедеятельности бактерий у старых животных является интересным направлением для исследований, с хорошими перспективами смягчения неблагоприятного влияния старения иммунной системы у животных-компаньонов.

Потенциальные инструменты для улучшения состояния здоровья через изменение метаболизма кишечной микробиоты

Здоровье животных-компаньонов зависит от многих факторов, в том числе от поддержания функции кишечника и воздействия окружающей среды. В последнее десятилетие появилось много полезных исследований в этой области, результаты которых позволяют диетологам использовать коммерческие корма, чтобы помочь сформировать и поддерживать внутреннюю среду кишечника.

Ключевым фактором здоровья животных является состояние эубиоза, то есть установление и поддержание стабильной и здоровой микробиоты в пищеварительном тракте. Эубиоз (нормальная микрофлора кишечника) участвует в выполнении нескольких функций желудочно-кишечного тракта: переваривание питательных веществ, синтез витаминов, стимуляция иммунной системы, защита/укрепление слизистой оболочки как барьера для инвазии и антагонистические эффекты против патогенных микроорганизмов.43 На любом этапе жизни эти факторы являются ключевыми для поддержания здоровья, но они, вероятно, особенно важны в те периоды, когда животные наиболее восприимчивы к дисбиозу и другим проявлениям дисфункции ЖКТ, а именно, в пожилом возрасте.

Механизмы, с помощью которых нормальная микробиота помогает здоровью животного-хозяина, включают снижение рН (кислотности) толстой кишки и производство КЖК. Низкий рН ингибирует рост многих патогенных бактерий и может снижать кишечную абсорбцию потенциально токсичных соединений, таких как аммиак. Произведенные КЖК быстро поглощаются из полости кишечника, при этом 95-99% КЖК усваиваются до момента достижения ими дистального отдела толстого кишечника. Помимо того, что КЖК являются основным источником энергии для колоноцитов, они участвуют в местной защите и сохранении целостности слизистой оболочки, стимулируя пролиферацию, созревание и дифференцировку колоноцитов в криптах и облегчая нормальные секреторные и всасывающие функции толстой кишки. Они также стимулируют синтез белка и производство муцина, обеспечивая целостность и эффективность физического барьера слизистой кишечника.1,44 Кроме того, масляная кислота может также ингибировать развитие злокачественных клеток толстой кишки, но этот эффект все еще спорен и, по-видимому, зависит от совместного присутствия масляной кислоты и рыбьего жира.45

Исследования in vitro и in vivo показали, что конечные продукты ферментации, производимые кишечными бактериями, в значительной степени зависят от химического состава содержимого просвета кишечника, достигающего толстой кишки, особенно белков и непереваренных углеводов. Произведенное количество и соотношение отдельных КЖК (например, уксусной, пропионовой и масляной кислот) и молочной кислоты варьируют в зависимости от субстратных и кишечных микробных популяций. Микробная ферментация непереваренных аминокислот приводит к образованию некоторых гнилостных соединений. К ним относятся аммиак, который образуется в результате дезаминирования аминокислот, фенолы, индолы (продукты декарбоксилирования ароматических аминов), кислоты с разветвленной цепью (полученные в результате катаболизма аминокислот с разветвленной цепью) и несколько биогенных аминов, таких как путресцин, кадаверин, гистамин, фенилэтиламин и другие. Эти продукты обмена белка не только приводят к появлению запаха у фекалий, но также могут быть токсичными в высоких концентрациях.21

Особый интерес при разработке кормовых рационов для домашних животных и специальных ветеринарных диет представляет использование специальных ингредиентов, способных влиять на состав и метаболическую активность кишечной микробиоты, способствуя поддержанию эубиоза.46

Заслуживают внимания среди этих соединений - пребиотики. Пребиотик - это "селективно ферментированный ингредиент, который вызывает специфические изменения в составе и/или активности желудочно-кишечной микробиоты, которые благоприятно влияют на организм хозяина и состояние здоровья.”47 Из-за своей химической структуры эти соединения не всасываются в проксимальных отделах ЖКТ, не гидролизуются пищеварительными ферментами48 и попадают в толстую кишку. Изменение состава микробиоты толстой кишки под влиянием пребиотиков приводит к преобладанию нескольких групп бактерий, потенциально поддерживающих здоровое состояние, особенно, но не исключительно, это относится к лактобактериям и бифидобактериям.47 В основном, предложены два механизма изменения микробиоты при использовании пребиотиков: обеспечение питательными веществами желательных бактерий и конкурентная эксклюзия (исключение). Пребиотики также могут изменять метаболическую активность кишечной микробиоты, снижая концентрацию нежелательных соединений, таких как аммиак, биогенные амины, индолы, фенолы,30 даже без изменения количества фекальных бактерий.50

Недавно был проведен обзор использования пребиотиков в питании домашних животных.51 По сравнению с другими видами, информации относительно применения пребиотиков у кошек и собак немного. До сих пор существуют споры об эффективности этих соединений,52 с противоречивыми результатами среди исследований в этом направлении. Согласно общепризнанному мнению, основной рацион значительно влияет на действие пребиотиков; тип рациона, его питательный состав и качество ингредиентов также оказывают влияние на состав микробиоты толстой кишки и образование бактериального конечного продукта,53 указывая, возможно, на необходимость применения пребиотика в отдельных случаях кормления животного. Среди пребиотиков для собак и кошек наиболее изучены фруктоолигосахариды (ФОС). Они могут использоваться для ослабления избыточного роста бактерий в тонком кишечнике,54 что способствует уменьшению количества клостридий, увеличению бифидобактерий и лактобактерий,55 а также для снижения концентрации белковых катаболитов, образующихся в толстой кишке. ФОС является легкодоступным источником энергии для микробиоты кишечника, уменьшая затраты собственной энергии бактерий при ферментации белка и увеличивая включение азотистосодержащих веществ в бактериальный белок. Высокие дозы ФОСов, однако, могут привести к образованию мягких фекалий и снижению усвояемости питательных веществ.

Влияние другого пребиотика, маннанолигосахарида (МОС), было изучено у собак. МОСы могут быть выделены из клеточной стенки дрожжей (КСД), при этом фракция Маннана может составлять до 31%, что делает данные олигосахариды потенциальным пребиотическим источником в кормах для домашних животных. В литературе указано, что КСД обладает способностью благотворно влиять на количество кишечных микробов и/или их метаболическую активность.46 Кроме того, существуют данные о наличии иммуномодулирующих эффектов у этого пребиотика, включая повышенные концентрации иммуноглобулина А (IgA), иммуноглобулина G (IgG) и плазматических лимфоцитов.51 Секреция слизи бокаловидными клетками кишечника, по-видимому, также увеличивается в результате применения рационов, обогащенных КСД, что, в свою очередь укрепляет защитный барьер кишечника. МОСы обладают способностью агглютинировать штаммы Escherichia coli и сальмонелл, которые обладают специфическими для маннозы фимбриями (ворсинки - адгезины типа 1), что уменьшает их связывание со стенкой кишечника и колонизацию этих бактерий.56 МОСы имеет и другие механизмы, улучшающие состояния кишечной микробиоты, отмечено, что добавление их в рацион может уменьшать количество Clostridium perfringens в фекалиях собак,52 при этом сами клостридии не обладают маннозоспецифическими фимбриями.

Исследования in vitro показали, что МОСы умеренно ферментируются кишечной микробиотой у собак и кошек,57 являясь источником энергии для бактерий, продуцирующих толактат (предшественник диацетила). Это объясняет снижение рН фекалий и экскрецию аммиака с фекалиями у исследованных собак, как улучшение показателей здорового состояния толстой кишки. МОСы - это углеводы, находящиеся на поверхности стенки дрожжей, они обнаруживаются иммунной системой животных через маннан-связывающие рецепторы лектина в макрофагах. Эти рецепторы распознают компоненты клеточной стенки патогенов, включая многие бактерии и некоторые вирусы, и могут приводить к опсонизации и активации каскада реакций комплемента.58

В исследовании, проведенном Гомесом и др. (неопубликованные данные),59 для оценки пребиотической активности клеточной стенки дрожжей КСД у собак были использованы четыре питательных кормовых рациона с содержанием КСД в количестве 0%, 0,15%, 0,30% и 0,45%. В исследовании участвовало восемь собак породы бигль, которых разделили на две группы; четыре взрослых животных (4 года) и четыре собаки старшего возраста (10 лет). Дизайн исследования основывался на использовании планов латинских квадратов 4*4, один латинский квадрат для зрелых, а другой - для старых собак. Каждому периоду фазы адаптации, который составлял 15 дней, предшествовал пятидневный общий сбор кала для исследования переваримости и однодневный сбор свежих образцов кала для подсчета бактерий, измерения рН и определения концентрации короткоцепочечных жирных кислот и биоактивных аминов. На 21-й день исследования отбирали образцы крови для иммунофенотипического количественного определения типов лимфоцитов методом проточной цитометрии. Данные оценивали с помощью Proc GLM по протоколу SAS (В документации SAS говорится: "PROC GLM обрабатывает модели, связывающие одну или несколько непрерывных зависимых переменных с одной или несколькими независимыми переменными. Независимыми переменными могут быть либо классификационные переменные, разделяющие наблюдения на дискретные группы, либо непрерывные переменные) ; средние значения сравнивали с помощью теста Тьюки с полиномиальными и ортогональными контрастами (p<0,1).

Согласно результатам исследования, уровень усвояемости питательных веществ и количество обменной энергии не имели различий в зависимости от рациона, тем самым, не проявляя никаких эффектов КСД (p>0,05), а также не зависели от возраста животных (p>0,05). Включение в рацион клеточной стенки дрожжей не приводило к различиям в количестве общий аэробов в фекалиях (логарифм КОЕ/г сухой массы фекалий), общих анаэробов, E. coli, Clostridium spp., Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp. (p>0,10). Влияние возраста на количество бактерий в фекалиях не отмечено; была обнаружена только тенденция к увеличению общего числа аэробов у старых собак (Р=0,15).

С другой стороны, выявлено изменение некоторых показателей метаболической активности бактерий. Включение КСД в рацион привело к линейному увеличению концентрации масляной кислоты в фекалиях (ммоль/кг сухой массы; Р=0,055) и к снижению содержания в фекалиях некоторых биологически активных аминов (тирамина, гистамина, фенилэтиламина и триптамина). Эти данные, позволяют предположить, что включение КСД в рацион может улучшить состояние кишечника, уменьшая образование токсичных соединений, образующихся при ферментации белка, и увеличивая поступление масляной кислоты к слизистой оболочки толстого отдела кишечника. Также проводилась оценка влияния возраста животных на компоненты, образующиеся при микробном расщеплении. У собак старшего возраста наблюдались более низкие фекальные концентрации масляной кислоты (Р=0,01), гистамина (Р=0,04), агматина (р<0,01) и спермина (Р=0,01), а также более высокая кислотность фекалий (Р=0,03). Эти данные свидетельствуют о нарушении в метаболической активности кишечных бактерий и образовании конечного продукта в результате их жизнедеятельности, с изменением процессов ферментации в толстом отделе кишечника вследствие старения.

У собак установлено линейное увеличение группы Т-лимфоцитов (клеток\\л, р=0,1) и повышенное число В-лимфоцитов (р=0,05) при добавлении КСД в рацион, что свидетельствует о наличии иммунной стимуляции у животных. По сравнению с молодыми взрослыми собаками у старых собак отмечено снижение концентрации Т-лимфоцитов (р=0,01), Т-цитотоксических лимфоцитов (р<0,01) и В-лимфоцитов (р<0,01). Хотя результаты исследования в обоих группах продемонстрировала эффективность КСД, взрослые собаки показали более выраженные изменения в группах лимфоцитов периферической крови, чем старые собаки при использовании данного пребиотика (Рисунок 1). К сожалению, небольшое количество собак в каждой группе (всего четыре) не позволяет провести адекватное статистическое сравнение полученных результатов, но один из возможных выводов заключается в том, что более высокие дозы олигосахаридов необходимы в рационах для пожилых животных, страдающих снижением ферментативной активности бактерий в толстом отделе кишечника.

Выводы

Особенности питания пожилых животных заключаются в предотвращении или замедлении прогрессирования метаболических нарушений, которые развиваются в результате старения. Необходимы исследования по изучению благоприятных показателей питательности кормов для собак и кошек старшего возраста, что расширит возможности для улучшения состояния здоровья и качества жизни пожилых животных. Понимание скрытых механизмов, которые приводят к изменению микробной популяции кишечника и/или нарушению их метаболической активности у стареющих собак и кошек, и этих последствий для иммунного статуса хозяина, а также целесообразное использование рациона для благоприятного воздействия на микробиоту кишечника у старых животных, поможет разработать пищевые инструменты для поддержания и укрепления здоровья в старости.


Автор перевода: Наталья Анисимова - ветеринарный врач-терапевт, кардиолог, врач визуальной диагностики, кандидат ветеринарных наук, СВК Свой Доктор, Москва.

Список литературы
1. National Research Council (U.S.) Ad Hoc Committee on Dog and Cat Nutrition. Nutrient Requirements of Dogs and Cats. Rev. National Academies Press, Washington, DC. 2006.
2. Day MJ. Ageing, immunosenescence and inflammageing in the dog and cat. J Comp Path. 2010;142:S60-S69.
3. Ferguson A. Immunological functions of the gut in relation to nutritional state and mode of delivery of nutrients. Gut. 1994;35:S10-S12.
4. Cunningham-Rundles S, Lin DH. Nutrition and the immune system of the gut. Nutrition. 1998;14:573-579.
5. Li J, Kudsk KA, Gocynsky B, et al. Effects of parenteral and enteral nutrition on gut-associated lymphoide tissue. J of Trauma. 1995;39:44-52.
6. Schoor SR, Reeds PJ, Stool B. The high metabolic cost of functional gut. Gastroenterology. 2002;123:1931-1940.
7. Burkholder WJ. Age-related changes to nutritional requirements and digestive function in adult dog and cat. J Am Vet Med Assoc. 1999;215:625-629.
8. Laflamme DP. Nutrition for Aging Cats and Dogs and the Importance of Body Condition. Vet Clin Small Anim. 2005;35: 713-742.
9. Greenberg RE, Holt PR. Influence of aging upon pancreatic digestive enzymes. Digestive Diseases and Science. 1986; 31:970-977.
10. Harper EJ. Changing perspectives on aging and energy requirements: aging and digestive function in humans, dogs and cats. J Nutr. 1998a;128:2632S-2635S.
11. Pérez-Camargo G. Cat nutrition: what is new in the old? Compendium on Continuing Education for the Practicing Veterinarian. 2004;26(suppl2A):5-10.
12. Teshima E, Brunetto MA, Vasconcellos RS, et al. Nutrient digestibility, but not mineral absorption is age-dependent in cats. J of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2010 (In press).
13. Sheffy BE, Williams AJ, Zimmer JF, Ryan GD. Nutrition and metabolism of the geriatric dog. Cornell Veterinarian. 1985;75:324-347.
14. Kirk CA, et al. Normal cats. In Hand MS, et al. (eds): Small animal clinical nutrition. Mark Morris Institute, Topeka, KS. 2000;4thed;291-347.
15. Peachey SE, Dawson JM, Harper EJ. Gastrointestinal transit times in young and old cats. Comparative Biochemistry and Physiology Part A. 2000;126:85-90.
16. Corazza GR, Frazzoni M, Gatto MR, Gasbarrini G. Ageing and small-bowel mucosa: a morphometric study. Gerontology. 1986;32:60-65.
17. Harper EJ. Changing perspectives on aging and energy requirements: aging, body weight and body composition in humans, dogs and cats. J Nutr. 1998b;128:2627S-2631S.
18. Taylor EJ, Adams C, Neville R. Some nutritional aspects of ageing in dogs and cats. Proceedings of the Nutrition Society. 1995;54:645-656.
19. Peachey SE, Harper EJ. Aging does not influence feeding behavior in cats. J Nutr. 2002;132:1735S-1739S.
20. Conway PL. Function and regulation of the gastrointestinal microbiota of the pig. European Association for Animal Production Publication. 1994;2:231-240.
21. Kuzmuk KN, Swanson KS, Tappenden KA, et al. Diet and age affect intestinal morphology and large bowel fermentative end-product concentrations in senior and young adult dogs. J Nutr. 2005;135:1940-1945.
22. Drochner W, Meyer H. Digestion of organic matter in the large intestine of ruminants, horses, pigs and dogs. Advances in Animal Physiology and Animal Nutrition. 1991;22:18-40.
23. Campbell JM, Fahey Jr GC. Psyllium and methylcellulose fermentation properties in relation to insoluble and soluble fiber standards. Nutrition Research. 1997;17:619-629.
24. Roediger WE. Utilization of nutrients by isolated of epithelial cells of the rat colon. Gastroenterology.1998;83:424.
25. Hallman JE, Moxley RA, Reinhart GA, et al. Cellulose, beet pulp and pectin/gum arabic effects on canine colonic microstructure and histopathology. Veterinary Clinical Nutrition. 1995;2:137-142.
26. Roediger WE. The starved colon-diminished mucosal nutrition, diminished absorption, and colitis. Diseases of the Colon & Rectum.1990;33:858-870.
27. Ziegler TR, Evans ME, Estívariz CF, Jones DP. Trophic and ytoprotective nutrition for intestinal adaptation, mucosal repair, and barrier function. Annual Review of Nutrition. 2003;23:229-261.
28. Buddington RK, Paulsen DB. Development of the canine and feline gastrointestinal tract. In Reinhart GA, Carey DP (eds): Recent Advances in Canine and Feline Nutrition. Orange Frazier, Wilmington, OH. 1998;vol11;195–215.
29. Fahey Jr GC, Barry KA, Swanson KS. Age-related changes in nutrient utilization by companion animals. Annu Rev Nutr. 2008;28:425-445.
30. Benno Y, Nakao H, Uchida K, Mitsuoka T. Impact of the advances in age on the gastrointestinal microflora of Beagle dogs. J Vet. Med. Sci. 1992;54:703-706.
31. Simpson JM, Martineau B, Jones WE, et al. Characterization of fecal bacterial populations in canines: effects of age, breed, and dietary fiber. Microbiol Ecol. 2002;44:186-197.
32. Hopkins MJ, Sharp R, Macfarlane GT. Age and disease related changes in intestinal bacterial populations assessed by cell culture, 16s rRNA abundance, and community cellular fatty acid profiles. Gut. 2001;48:198-205.
33. Kearns RJ, Hayek MG, Sunvold GD. Microbial changes in aged dogs. In Reinhart GA, Carey DP (eds): Recent Advances in Canine and Feline Nutrition. Orange Frazier, Wilmington, OH. 1998:337-351.
34. Saunier K, Doré J. Gastrointestinal tract and the elderly: functional foods, gut microflora and healthy ageing. Digest Liver Dis. 2002;34(suppl2):S19-S24.
35. Blount DG, Prtichard DI, Heaton PR. Age-related alterations to immune parameters in Labrador retriever dogs. Veterinary Immunology and Immunopathology. 2005;108:309-407.
36. Franceschi C, Capri M, Monti D, et al. Inflammaging and anti-inflammaging: A systemic perspective on aging and longevity emerged from studies in humans. Mechanisms of Ageing and Development. 2007;128:92-105.
37. Kealy RD, Lawler DF, Ballam JM, et al. Effects of diet restriction on life span and age-related changes in dogs. J Am Vet Med Assoc. 2002;220:1315-1320.
38. Greeley EH, Spitznagel E, Lawler DF, et al. Modulation of canine immunosenescence by life-long caloric restriction. Veterinary Immunology and Immunopathology. 2006;111:287-299.
39. Cupp CJ, Jean-Philippe C, Kerr WW, et al. Effect of Nutritional Interventions on Longevity of Senior Cats. Intern J Appl Res Vet Med. 2006;4:34-50.
40. Kleinschmidt S, Meneses F, Nolte I, Hewicker-Trautwein M. Distribution of mast cell subtypes and immune cell populations in canine intestines: evidence for age-related decline in T cells and macrophages and increase of IgA-positive plasma cells. Research in Veterinary Science. 2008;84:41-48.
41. Stokes C, Waly N. Mucosal defense along gastrointestinal tract of cats and dogs. Vet. Res. 2006;37:281-293.
42. German AJ, Hall EJ, Day MJ. Analysis of leukocyte subsets in the canine intestine. J Comp Pathol. 1999;120:129-145.
43. Wenk C. Prebiotics in companion animals. In Tucker L, Laue DK (eds): Recent Advances in Pet Nutrition. University Press, Nottingham, U.K. 2006;45-55.
44. Topping DL, Clifton PM. Short-Chain Fatty Acids and Human Colonic Function: Roles of Resistant Starch and Nonstarch Polysaccharides. Physiol Rev. 2001;81:1031-1064.
45. Luptn JR. Microbial Degradation Products Influence Colon Cancer Risk: the Butyrate Controversy. J Nutr. 2004;134:479-482.
46. Zentek J, Marquart B, Pietrzak T. Intestinal effects of mannanoligosaccharides, transgalactooligosaccharides, lactose and lactulose in dogs. J Nutr. 2002;132:1682S-1684S.
47. Roberfroid M. Prebiotics: The Concept Revisited. Journal of Nutrition. 2007;137:830S-837S.
48. Gibson GR, Roberforid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota, introducing the concept of prebiotics. Journal of Nutrition. 1995;125:1401-1412.
49. Swanson KS, Grieshop CM, Flickinger EA, et al. Supplemental fructooligosaccharides and mannanoligosaccharides influence immune function, ileal and total tract nutrient digesti - bilities, microbial populations and concentrations of protein catabolites in the large bowel of dogs. Journal of Nutrition. 2002; 132:980-989.
50. Gomes MOS, Kawauchi IM, Beraldo MC, et al. Mannanoligosaccharides effects on nutrient digestibility, faecal microbiota, fermentation end-products, and immunological parameters of dogs. Proceedings of the 12th Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition. European Society of Veterinary and Comparative Nutrition, Vienna, Austria. 2008;62.
51. Swanson KS, Fahey Jr GC. Prebiotics in companion animal nutrition 2007. [cited 2010, Feb 1.] http://www.engormix.com/ e_articles_view.asp?art=414&AREA=MAS.
52. Strickling JA, Harmon DL, Dawson KA, Gross KL. Evaluation of oligosaccharide addition to dog diets: influence on nutrient digestion and microbial populations. Animal Feed Science and Technology. 2000;86:205-219.
53. Zentek J, Marquart B, Pietrzak T, et al. Dietary effects on bifidobacteria and Clostridium perfringens in the canine intestinal tract. J Anim Physiol Anim Nutr. 2003;87:397-407.
54. Willard MD, Simpson EK, Delles ND, et al. Effects of dietary supplementation of fructo-oligosaccharides on small intestinal bacterial overgrowth in dogs. Am J Vet Res. 1994;55:654-659.
55. Sparkes AH, Papasouliotis K, Sunvold GD, et al. Effect of dietary supplementation with fructooligosaccharides on fecal flora of healthy cats. Am J Vet Res. 1998;59:436-440.
56. Spring P, Wenk C, Dawson KA, Newman KE. The effects of dietary mannanoligosaccharides on cecal parameters and the concentrations of enteric bacteria in the ceca of Salmonellachallenged broiler chicks. Poultry Sci. 2000;79:205-211.
57. Vickers RJ, Sunvold GD, Kelley RL, Reinhart GA. Comparison of fermentation of selected fructooligosaccharides and other fiber substrates by canine colonic microflora. Am J Vet Res. 2001;62:609-615.
58. Braedel-Ruoff S. Toll-like Receptors – Link between Innate and Adaptive Immunity [dissertation]. Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Tübingen, Germany. 2007.
59. Gomes MOS, Carciofi AC. Age and yeast cell wall effects on fecal microbiota and immunological parameters of dogs. Unpublished data.