Sığırlarda Direkt Yedirilen Mikroorganizmalar (DFM) Prof. Dr. Nurettin GÜLŞEN 2012
Son yıllarda verim performansını artırma ve koruyucu amaçlı antibiyotik kullanımının yasaklanmaya başlamasıyla birlikte alternatif olarak probiyotik kullanımı üzerinde yoğun olarak durulmaya başlanmıştır.
Antibiyotikler Kanatlılar gibi monogastrik hayvanların beslenmesinde antibiyotikler: Hastalıkların önlenmesi, Sindirimin iyileştirilmesi, Performans ile büyümeyi teşvik etmek amacıyla kullanılır.
Antibiyotiklerin rasyonda uzun süre kullanımıyla birlikte mikroorganizmaların direnç geliştirmesi Üretilen besin maddelerinde rezidü bırakması Sub-terapotik dozlarda antibiyotik kullanımının insan sağlığı üzerine olumsuz bir etkisinin henüz tespit edilmesiyle birlikte özellikle Avrupa Birliği ülkelerinde yemlerde antibiyotik kullanımı yasaklanmıştır.
Tarım ve Köy ileri Bakanlığı 2006/1 nolu Tebliği: -Antibiyotiklerin rasyonlarda kullanımının yasaklanması -Antibiyotiklere alternatif olacak maddelerin etkilerini ortaya çıkarma ihtiyacını doğurmuştur.
DFM KULLANIMI Bu konuda yapılan araştırmaların büyük bölümü probiyotiklerin insanlar ve monogastrik hayvanlar üzerindeki etkilerini tespit etmeye yönelik olarak yapılmıştır. Ruminantlarda yapılan çalışma sayısı daha azdır.
DFM VE PREBİOTİC Eş anlamlı olmasalar da direkt yem mikrobiyel maddeleri (DFM) olarak da isimlendirilen probiyotikler: Hayvana verildiği zaman canlılığını sürdürebilen organizmalardır.
HEDEFLER DFM kullanımında temel hedef insan veya hayvanlarda özellikle bağırsaklar üzerine yararlı etkilerin ortaya çıkarılmasıdır. DFM nın bağırsakta patojen mikroorganizmaların üremesini azaltmalarının yanı sıra yararlı bakterilerden oluşan bir mikro flora oluşturmaları arzu edilmektedir. Son yıllarda ise özellikle Rumen asidozisinden korunma amacıyla rumen fermentasyonunu değiştirebilen mikroorganizmalarda kullanılmaya başlanmıştır.
Günümüzde çeşitli firmalar tarafından üretilen bazı probiyotikler hayvan besleme hizmetine sunulmuş ise de bu preparatlardan her koşul ve zamanda yarar sağlamak mümkün değildir. Normal şartlar altında sindirim sisteminde zaten uygun bir flora bulunmaktadır.
ETKİNLİĞİ Probiyotik uygulamasının yararı flora da meydana gelecek değişiklikler önlendiği zaman daha belirgin olmaktadır. Flora değişikliği beslenme, çevre değişiklikleri ve hayvanın sağlığı ile de yakından ilgilidir. Bu nedenle genç ve stres altındaki hayvanlarda rasyon değişikliği, sütten kesme, taşıma gibi probiyotik uygulaması oldukça yararlıdır
Ruminantlarda İneklerde L. Acidophilus NP51 Dışkıdaki E.coli O157 :H7 yoğunluğunu azaltır Besi sığırlarında L. Acidophilus NP51 Dışkıdaki prevalence ve örneklerini E.coli O15:H7 v azaltır. L. Acidophilus NP51 Dışkıda atılan E.coli O157 :H7 yoğunlugunu b azaltır. Koyunlarda Lactobacillus spp. Dışkıdaki E.coli O157 :H7 sayısını azaltır. Keçilerde L.plantarum PCA 236 (ACA-DC 201) Dışkıdaki Clostridium spp. Azaltır LAB v c sayısını artırır. Kanatlılarda Tavuklar L.johnnsonii F19185 Spores of B.cereus var toyoi E.coli O780 ve C.perfiringensin kolonizasyonun azaltır S.enteritidis kolonizasyonunu azaltır. L. acidophilus, L. Casei, E.faecium, C.jejuni sayısını azaltır. B. thermophilus B. longum PCB 133 C.jejuni sayısını azaltır.
Domuz Sütten kesilen domuzlarda Lactobacillus spp, Pediococus spp. İsalin görülme sıklığını azaltır L. rhammosus(lgg) İsalin görülme sıklığını azaltır E. faecium 6H2, L.acidophilus C3 İsalin görülme sıklığını azaltır P. pentosaceus D7, L.plantarum 1K8, LAB sayısını arttırır L.plantatum 3K2. P.acidilactici NNRL B5627,Lacti Spp Coliform sayısını azaltır Lactis CECT 539,L.casei subsp. casei 4043, C E.faecium CECT 410 B. animalis subps. Lactis Bifidobakteri ve E.colinin oranını azaltır. d
DFM Tipleri Doğal rumen mikroorganizmaları Rumende 1 ml rumen sıvısı içerisinde: 10 7-10 10 bakteri 10 5-10 6 protozoa Bunlardan sadece birkaç tanesi potansiyel DFM olarak incelenebilmiştir
Ruminantlarda DFM kullanımında genel yaklaşım Rumen fermantasyon ürünlerini değiştirmek veya bitkilerde bulunan mimosine gibi sekonder ürünleri detoksifiye etmek için kullanmaya odaklanmıştır
Rumenin doğal yapısındaki DFM ın daha iyi adapte olabilecekleri düşünülmektedir. Kültürleri yapılmış rumen bakterilerinin çoğunlukla etkisiz oldukları gözlenmektedir.
Ticari olarak hazırlanmış DFM kültürlerinin etkinliğindeki en büyük engel zorunlu anaerobik olmaları ve bakterilerle rekabet yeteneklerinin az olmasından kaynaklanmaktadır. DFM nın çoğu anaerobik olduğu için depolama, paketleme sırasında oksijenle temas ettiğinden dolayı gelişimleri sınırlanır. Bu nedenle ticari olarak kullanımları çok fazla yaygın değildir.
Laktik asit üreten ve kullanan bakteriler Genç yaştaki ruminantlarda özellikle süt emme döneminde, daha yaşlı hayvanlarda ise konsantre yemle beslenme durumunda yaygın olarak sindirim sisteminde bulunmaktadır. L. acidophilus, L. casei, L. fermentum, L. plantarum, L. brevis, L. helveticus ve L. salivarus rumende yaygın olarak izole edilen türlerdir.
Rumimantlarda kullanılan ticari DFM ürünleri laktik asit üreten bakterilerden (LAB) Lactobacillus spp, streptococus spp, Pediococus spp Enterococus spp türlerinden en az bir veya daha fazlasını içermektedirler. LAB en çok buzağılar da bolus veya taşıyıcı bir macunla yetişkin sığırlarda ise direk yeme katılarak kullanılır. Ayrıca silolamada yem değerinin artırılması ve aerobik stabilitenin sağlanması için kullanılır.
Yemlerin işlenmesi sırasında ya da silolamada laktik asit üreten bakteriler önemli bir kaynaktır. Laktik asit üreten bakterilerin ticari kültürlerinin çevreye olan dayanıklılıkları ve diğer bakteriler üzerine olan etkilerinden dolayı DFM olarak kullanılmaları tercih edilmektedir. LAB tarafından üretilen bakteriosinler rekabete girdikleri bakterilerin peptit bağlarını parçalayarak antimikrobiyel işlev görmektedirler.
-Rumende üretilen laktik asit mikrobiyel fermentasyona uğratılarak, rumenden emilerek ya da alt sindirim organlarına geçerek rumenden uzaklaştırılabilmektedir. -Laktik asit Megasphaera elsdenii, Selenomonas ruminantium spp. lactilytica ve Veillonella parvula gibi laktik asidi kullanan bakteriler tarafından fermente edilir. -Rumende ki laktik asitin %97 ini Megasphaera elsdenii tüketmektedir.
Megasphaera elsdeniiortamdaki substratı kullanabilmek için laktik asit üreten bakterilerle rekabete girmektedir. Yapılan laboratuar testlerinde M. elsdenii nin: 8 mm glikozu - 6.8 mm asetik aside, - 4.3 mm bütirik aside fermente ettiği, 40 mm laktik asidi - 13.5 mm asetik aside, - 8.4 mm propiyonik aside ve - 8.5 mm de bütirik aside fermente ettiği tespit edilmiştir.
M. elsdenii yüksek düzeyde tane yem verilen hayvanlarda ve genç hayvanların rumeninde bulunan temel bakterilerden biridir. M. elsdenii nin yüksek düzeyde konsantre yeme geçişlerde rumen fermentasyonunu düzenlediği ve laktik asit birikimini önlediği belirtilmektedir
M. elsdenii nişastadan faydalanamaz ancak maltoz ve glikozu kullanabilir. Bu nedenle substrat olarak bu enerji kaynaklarını bulabilmesi diğer bakterilerin amilolitik aktivitesine bağlıdır. Nişasta ile besleme sonucunda M. elsdenii nin sayısı da artmakta, bu durumda M. elsdenii hem nişastanın hidrolizinden ortaya çıkan maltozu hem de S. bovis tarafından üretilen L-laktik asidi kullanmaktadır. Rasyona tane yemlerin girilmesinden sonra bakterinin 1 ml rumen sıvısında 5.5 x1011 düzeyine ulaşabilmesi için 5-7 gün gerekmektedir
DFM olarak kullanılabilen diğer bakteriler Rumenden B. globosum, B. longum, B. thermophilum, B. ruminale ve B. ruminantium izole edilmiştir. Yapılan bir çalışmada danaların rumeninde nişasta bakımından zengin yemlerle beslendikleri zaman Bifidobacteria sayısının arttığı belirlenmiştir. Bacillus spp. ve Bifidobacterium spp. gibi bakteri türleri başlıca kanatlılarda DFM olarak kullanılmaktadırlar. Bacillus ısıya ve çevresel etmenlere karşı endosporları sağlamlaştırma yeteneğinden dolayı peletlemede ve depolamada bir avantaj sağlamaktadır.
Tek mideli hayvanlarda Bifidobacterium spp. doğumdan kısa bir süre sonra bağırsaklarda kolinize olmakta ve bu hayvanlarda çevreden kaynaklanan mikroorganizmalar ile daire oluşturan mikroorganizmalara karşı önemli rol oynamaktadırlar. Bifidobacterium spp. tek midelilerde nişastanın sindiriminde de rol oynamaktadır. Karbonhidratların sindirimi tek mideliler de rumene göre daha sınırlıdır. Bu bakteriler sayesinde karbonhidratlardan daha fazla yararlanırlar.
Maya kültürleri Aerobik mantarların ve mayaların rumen ortamında bulunduğu uzun zamandan beri bilinmektedir. Mantarlar, rumendeki mikrobiyel populasyonun yaklaşık %8 ini oluştururlar. Rumenin anaerobik ortamına rağmen bazı aerobik mantarlar anaerobik şartlar altında gelişebilme kabiliyetine sahiptir.
Mantarlar tarafından bitkisel dokuların zayıflatılması ruminasyona imkan vererek sindirimi hızlandırmakta ve rumendeki protozoal ve bakteriyel sindirimi artırmaktadır. Bu nedenle selüloz yıkımlayan bakterilere göre daha üstündürler. Ancak bakterilerle karşılaştırıldığında üreme hızlarının yavaş olması nedeniyle rumende baskın halde değildirler. Saccharomyces cerevisiae süt sığırlarında DFM olarak en çok kullanılan türdür. Saccharomyces cerevisiae nin rumen parametreleri ve performansı üzerine etkili olduğu, Kuru madde tüketimini artırdığı, UYA ve sindirilebilir organik maddelerin artmasının yanı sıra laktik asit konsantrasyonu azalttığı belirlenmştir.
Saccharomyces cerevisiae aerobik ortamda laktik asidi metabolize edebilir ancak anaerobik ortamda laktik asidi metabolize etme yeteneği ise halen tartışmalı olarak kabul edilmekedir. Alternatif olarak bu değişikliklere Saccharomyces cerevisiae den başka rumen bakterilerinin de neden olabileceği düşünülmektedir.
Aspergillus oryezeae ve aspergillus niger den elde edilen enzimler sığırların yemlerine katılarak kullanarak rumendeki nişasta ve sindirimi az olan lifli yemlerin sindiriminin arttırılması hedeflenmiştir. Böylece sığırlarda yem kullanımı pek çok mekanizma ile arttırılabilir. Aspergillus türleri aerobiktir ve bu nedenle rumen fermentasyonuna doğrudan bir etkisinin olduğu düşünülmemektedir.
Direk Yedirilen Mikroorganizmaların Etki Mekanizmalrı Bakteriyosinler Bakteriyosinler DFM ribozomlarında sentezlenerek üretilen, antibakteriyel peptitler, proteinler ve antimikrobiyel karakterde birçok heterojen grupları içeren maddelerdir. Bakteriyosinler genellikle rekabete giren bir türü veya aynı ortamda bulunan bir çevreyi inhibe ederek onun üremesini engeller veya sınırlarlar. Bakteriyosinlerin üretimi tüm bakteri grupları arasında tespit edilmiştir. Çevre araştırmalarında bakteriyosin üretiminin %3 ile %90 arasında gerçekleştiği tespit edilmiştir
Gram-pozitif tarafından üretilen bakteriyocinler şu şekilde incelenirler: 1. sınıf lantibiotic bunlar küçük peptitler den meydana gelmişlerdir ve daha büyük peptitleri oluştururlar, ısıya dayanıksızlardır. 2. Sınıf non-lantibiotic ler ısıya dayanıklıdır ve büyük peptitlerden meydana gelirler etkilerini stoplazmik mebranın geçirgenliğini bozarak etkilerini gösteririler. 3. Sınıf bakteriyosinler büyük proteinlere sahip olduklarından bunlar enzim aktivitesi ile çalışırlar. 4. Sınıf bakteriyosinlerin aktivitesi için lipit veya karbonhidratlara ihtiyaç vardır. Bu son iki grubun önemi hakkında yeterli bilgi mevcut değildir.
Ruminantlarda DFM Kullanımı ve Etkileri Süt ineklerindeki stres durumu ve zamanı üzerinde tartışmalar halen devam etmektedir. Bir görüşte süt ineğinin yüksek süt vermesi ve metabolik hastalıklara yatkın olması stresin göstergesi olarak yorumlanırken diğer bir görüşte ise bir süt ineğinin yüksek süt vermesinin normal ve sağlıklı bir hayvanın varlığını gösterdiği iddia edilmektedir. Süt ineklerinde strese yol açan faktörler yüksek enerjili rasyonlar (asitliği artıran), ketozis, süt humması, laminitis, düzensiz yapılan işlemler, post partum dönem, kötü besleme uygulamaları, hastalık sırasında sosyal izolasyon ve suni tohumlama olarak belirtilmektedir. Stres altındaki hayvanlar genellikle üç aşamadan oluşan genel adaptasyon sendromu olarak isimlendirilen bir cevap oluşturmaktadırlar. Bir stres faktörüne karşı ilk cevap böğürme, adrenal, hipofiz ve hipotalamusta gerçekleşen değişimler ve katabolik reaksiyonlardan oluşan alarm cevabıdır. İkinci cevap ise direnç cevabı olup bu cevapta hayvanlar anabolizmayı ve yem tüketimini artırabilmekle birlikte besi hayvanlarda bu cevap işletmeye gelişten 2-3 hafta sonraya kadar gerçekleşemeyebilmektedir. Eğer stres faktörüne karşı direnç oluşmamışsa son safha olan tükenme safhasına girmektedirler.
Stres altındaki kandaki kortizol seviyesi yükselmektedir.
Saccharomyces cerevisiae, M. elsdenii ve S. ruminantium laktik asit kullanımını stimüle ederek etkili olmaktadır. Mayaların bakteriler tarafından laktik asit kullanımını artırma mekanizması tam olarak anlaşılmamakla birlikte organik asitler, B vitaminleri ve aminoasitler gibi bazı besin maddelerini içermelerinden dolayı bakterilerin gelişmesini stimüle ettikleri ve rumen ph sını dolaylı olarak stabilize ettikleri düşünülmektedir. Canlı S. cerevisiae, S. bovis ile glikozu kullanmak üzere rekabete girerek glikoz kullanılabilirliğini ve laktik asit üretimini azaltır. Aspergillus oryzae da aynı mekanizmayla S. ruminantium ve M. elsdenii nin gelişmesini stimüle eder.
Laktik asit kullanımını stimüle etmede alternatif bir yaklaşımda, rumendeki laktik asit kullanan bakterilerin rasyona ilave edilmesidir. SARA kontrolünde rumene canlı M. elsdenii ilavesinin etkili olduğu bildirilmektedir. M. elsdenii yüksek düzeyde tane yem verilen hayvanlarda ve genç hayvanların rumeninde bulunan temel bakterilerden biridir.
Yapılan çalışmalarda, rumen asidozunu önlemede laktik asit kullanan bakterilerin etkili olduğu belirtilmektedir. Megasphaera elsdenii kültürlerinin ağız yoluyla hayvanlara içirilmesi özellikle adaptasyon dönemi sonrasında kaba yem tüketimi düşük olan hayvanlarda günlük canlı ağırlık artışını fazlalaştırmakta, besi boyunca daha az hasta hayvan sayısı elde edilmesini sağlamaktadır.
Sonuç olarak; DFM nın etkinliği henüz tam olarak tespit edilmemiş fakat üzerinde yoğun çalışmaların yapıldığı bir konu olduğu, Araştırma sonuçlarına göre tam bir kanaat oluşmasa da şu anda kullanımlarının yoğun olduğu söylenebilir.
İlginiz için Teşekkür ederim