Bağırsak sağlığının ve patojenlerin azaltılmasının antibiyotik yönetimine katkısı

Hayvancılık faaliyetlerinin dinamik dünyasında, antimikrobiyal direncin artması ve tüketicilerin yüksek kaliteli gıdaya olan talebi, büyüme performansı ve yem verimliliği beklentilerini karşılamak için AGP’lere alternatif olarak sürdürülebilir ve ‘doğal’ ürünlere olan ilgiyi artırmıştır. Fitojenik bileşikler, bu alanda kanıtlanmış faydaları nedeniyle ön plandadır. Dahası, düşük oranlarda takviye edilen fitojenik bileşikler, patojenleri inhibe ederek değil, hayvanın bunların üstesinden daha etkili bir şekilde gelme direncini destekleyerek yararlı olduğunu göstermiştir.

Penisilinin Alexander Fleming tarafından keşfedilmesinin üzerinden neredeyse 100 yıl geçti. O zamandan bu yana hem başka antimikrobiyaller hem de tıbbi tedavi dışındaki yeni uygulamalar geliştirildi. Bununla birlikte, bakterilerin yapısal veya biyokimyasal değişiklikler geçirerek antimikrobiyallere karşı dirençli hale gelmesini ifade eden antimikrobiyal direnç (AMR) olgusu da gelişti. Risk, antimikrobiyal dirençten sorumlu genlerin, zararsız bakterilerden patojen alıcılara aktarılmasından kaynaklanmaktadır.

Daha sonra AMR’nin azaltılması küresel bir öncelik haline geldi ve Avrupa Birliği 2006 yılında büyüme destekleyicisi olarak kullanılan antibiyotiklerin yasaklanmasına öncülük etti. O tarihten bu yana antimikrobiyaller sadece veteriner hekimler tarafından tıbbi tedavi amacıyla dağıtılabilmektedir.

Ekonomik hayvansal üretim ancak bütüncül bir yaklaşım benimsenerek, bağırsak direnci artırılarak, sistemik bağışıklık desteklenerek ve uygun biyogüvenlik ve yönetimin teşvik edilmesiyle mümkün olacaktır.

HAYVANSAL ÜRETİMDE ANTİMİKROBİYALLERİN GEÇMİŞİ VE MEVCUT DURUMU
ABD Klinik Laboratuvar Standartları Ulusal Komitesi’ne (National Committee for Clinical Laboratory Standards of USA) göre, yem içi antimikrobiyallerin hayvancılıkta dört kullanım nedeni vardır:
(a) tedavi, yani klinik olarak hastalıklı bir hayvana antimikrobiyal uygulanması; (b) kontrol, yani morbidite ve/veya mortalite taban çizgisini aşan enfekte hayvanlara antibiyotik uygulanması; (c) önleme, yani risk altında olduğu düşünülen sağlıklı hayvanlara antibiyotik uygulanması; ve (d) büyümenin desteklenmesi, yani fizyolojik performansı geliştirerek büyümeyi arttıran bir antimikrobiyal uygulanması.

Küresel ölçekte tüketilen antimikrobiyallerin yıllık oranının, hayvansal ürünlerin kilogramı başına, sığırlarda 45 mg/kg, kanatlı hayvanlarda 148 mg/kg ve domuzlarda 172 mg/kg olduğu tahmin edilmektedir. Bu temelden yola çıkarak yapılan projeksiyonlar, küresel antimikrobiyal tüketiminin 2010 ile 2030 yılları arasında %67 oranında artarak 63.151 (± 1.560) tondan 105.596 (± 3.605) tona çıkacağını göstermektedir (Ma ve ark., 2021). Domuzlar, 2017 ve 2030 yılları arasındaki toplam artışın %45’ine karşılık gelen en büyük artış tahminine sahiptir. Afrika, 2030 yılına kadar beklenen en yüksek artışa sahip olacaktır (%37). Asya’nın aynı dönemde antimikrobiyal kullanımını %10,3 oranında artırması beklenmektedir. Okyanusya (%3,1), Kuzey Amerika (%4,3) ve Avrupa’nın (%6,7) küresel bölgeler arasında en düşük artışa sahip olması öngörülmektedir (Tiseo ve ark., 2020).

ANTİ MİKROBİYALLERİN HAYVANLAR VE İNSANLAR ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
Antibiyotikler bakteriyel enfeksiyonlar, pnömoni, üriner enfeksiyonlar, artrit, sepsis ve ikincil enfeksiyonların tedavisinde önemlidir. Enfeksiyonların zararlı etkilerine karşı daha savunmasız olan 75 yaş üstü yaşlılarda, bakteriyel enfeksiyonu olan yenidoğan ve bebeklerde, kalp yetmezliği bulunanlarda, diyabet hastalarında veya bağışıklık sistemi zayıflamış bireylerin korunmasında antibiyotiklerin kullanımı oldukça değerlidir (NHS, 2023). Bununla birlikte, sadece bireylerin tedavisi için değil, aynı zamanda patojenlerin ve hastalıkların çevreye ve nüfusa yayılmasını önlemek için de antibiyotikler önemlidir.

Son raporlar, büyük miktarlarda antimikrobiyal ilaç kullanımının hayvansal ürünlerde antibiyotik kalıntılarına neden olabileceğini ortaya koymuştur. Kaliteli süt, et ve diğer ilgili ürünler halk sağlığını desteklemek için birincil ihtiyaç olmasına rağmen, gıda maddelerinde maksimum kalıntı seviyesinin (MRL) üzerinde antimikrobiyal kalıntıların bulunması ve bunların tüketiciler tarafından tüketilmesi sağlık sorunlarına neden olabilmektedir. Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO), hayvansal gıdalardaki antibiyotik kalıntılarının gelişmekte olan ülkelerde izin verilen seviyelerin üzerine çıktığını bildirmiştir.

ÇİFTLİK HAYVANLARININ BAĞIRSAK SAĞLIĞINI VE DİRENCİNİ DESTEKLEMEK
“Bağırsak sağlığının” tanımlaması henüz net değildir. Başlangıçta bağırsak sağlığının diyet, mukoza ve kommensal mikrobiyota olmak üzere üç ana bileşenden oluştuğu öne sürülmüştür. Daha sonra araştırmacılar, yeterli besin sağlayan bir beslenmenin, bağırsak bütünlüğünü koruyan mukozanın ve dengeli, sağlıklı bir ortamı sürdüren mikrobiyal bir topluluğun bulunması gerektiğini ayrıntılarıyla açıklamışlardır (Jha ve ark., 2019).

Antibiyotikleri büyümeyi destekleyici ve koruyucu ilaç veya metafilaksi olarak kullanımını sınırlandırmamız veya kaldırmamız gerektiğinden, hassas besleme ve ideal protein konsepti çerçevesinde bağırsak ortamına ve epitel bütünlüğünün modülasyonunda rol oynayan diğer besin maddelerine önemli ölçüde odaklanılmalıdır.

Aşırı miktarda diyet proteininin bağırsağa ulaşması ve bunun fermantasyonu, genellikle potansiyel patojenik bakterilerin (örneğin Clostridium perfringens) büyümesiyle ve faydalı bifidobakterilerin dışkıdaki sayısının azalmasıyla bağlantılı olarak potansiyel toksik bileşikler (aminler ve amonyak gibi) üretebilir (Yang ve ark., 2019). Benzer bir şekilde, toplam amino asitlerden ziyade sindirilebilir formülasyon, eşdeğer bir etki ile bağırsağa ulaşan sindirilemeyen nitrojeni azaltır.

Öte yandan, rasyondaki amino asit ihtiyacı, büyüme veya üretim performansına göre tanımlanmaktadır. Ancak bu seviyeler, amino asitlerin ince bağırsak mukozasında oynadıkları hayati rolleri nedeniyle ideal olmayabilir. Özellikle glutamat, glutamin ve aspartat başlıca oksidatif bağırsak yakıtıdır. Glutatyonu sentezlemek için glisinin ince bağırsak mukozası tarafından kullanılması çok önemli bir fizyolojik yoldur ve glisinin güçlü bir sitoprotektan olarak rolü de kabul edilmektedir. Metiyonin ve sistein metabolizmasının başlıca son ürünleri glutatyon, homosistein ve taurindir. Bunlar bağırsak bağışıklığı ve anti-oksidatif tepkilerde önemli rol oynar. Treonin bağırsak tarafından yüksek oranda kullanılır ve özellikle müsin sentezi ve bağırsak bariyer bütünlüğünün korunması için önemlidir. Ortaya çıkan kanıtlar, argininin hem hücre içi hem de hücre dışı sinyalleri birleştirerek ince bağırsaktaki rapamisin (mTOR) sinyal yolunun memelilerdeki hedefini etkinleştirdiğini göstermektedir. Bu, gen transkripsiyonunu ve protein sentezini düzenleyerek hücre metabolizması, büyüme, çoğalma ve hayatta kalmanın merkezi bir düzenleyicisi olarak hizmet eder (LaPlante ve ark., 2009).

Omega 3 ve omega 6 çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA) gibi diğer besinler, sayısız metabolik fonksiyon ve yeterli bir bağışıklık sistemi için gereklidir. Ancak n3/n6 oranının artırılması, bağırsak epitelindeki sıkı bağlantıların bütünlüğü için elverişli olan enflamatuar mediyatör interlökin 1-β ve prostaglandin E2 üretimini azaltır (Shin et al., 2017).

Diyet lifi (DF) distal ince bağırsakta ve kalın bağırsakta fermente olarak yararlı bağırsak bakterilerinin büyümesini uyarır ve bağışıklık sistemi üzerinde yararlı etkileri vardır. DF’nin mikrobiyal fermantasyonu, kısa zincirli yağ asitleri (SCFA), dallı zincirli yağ asitleri (BCFA), laktat, aminler, indoller, fenoller ve gazların üretimiyle sonuçlanır. Uygun DF seviyelerinin olmaması halinde, proteolitik fermantasyon kolonda gerçekleşerek BCFA ve amonyak indolleri ve fenoller gibi potansiyel olarak zararlı metabolitler üretebilir (Jha ve ark., 2019).

YEM VE ÇİFTLİKTE BİYOGÜVENLİK
Yemden gıdaya zincirindeki biyogüvenlik uygulamaları, AMR’yi azaltmak için bir başka temel araçtır. Biyogüvenlik, mikrobiyal ilişkili patojenlerin giriş ve bulaşma riskini en aza indirmeye yardımcı olur ve bu nedenle antimikrobiyal kullanma ihtiyacını azaltır.

– Yem Güvenliği
Isıl işlem, yem hijyeni yönetimi için çok önemli bir işlem adımıdır ve mikroorganizmaların yemden gıda zincirine girmesini önler. Bununla birlikte, ısıl işlemin etkinliği kontaminasyon yapan ajanın direncine bağlıdır ve işlem sonrasında daha fazla çapraz kontaminasyonu engellemeyecektir. Bu nedenle, düzeltici önlemlerin farklı yaklaşımları içermesi gerekir: mikrobiyal risk durumlarının değerlendirilmesi amacıyla yem kalitesinin yoğun bir şekilde takip edilmesi, kritik kontrol noktalarının belirlenmesi ve yem koruyucularının uygulanması mikrobiyal kontrol için önemli araçlardır, küflerin gelişiminin engellenmesine ve mikotoksin risk yönetimine katkıda bulunur.

– Çiftlik ortamı ve yönetimi
Çiftlikte uygun biyogüvenlik uygulamalarının benimsenmesi, enfeksiyon riskini ve buna bağlı olarak antimikrobiyal kullanımını önemli ölçüde azaltabilir. Önemli tedbirler arasında sınırlı erişim bölgelerinin belirlenmesi, ziyaretçilerin sınırlandırılması, her üretim döngüsü arasında yoğun temizlik ve dezenfeksiyon yapılması, uygun bir vektör (yabani kuşlar, sinekler ve kemirgenler) kontrol programının uygulanması ve çiftlik çalışanlarının en iyi biyogüvenlik uygulamaları ve risk farkındalığı konusunda eğitilmesi yer almaktadır.

Su kalitesinin izlenmesi ve su sistemi boyunca hijyenik koşulların sağlanması da sudaki mikrobiyolojik yükün azaltılmasına ve su hatlarında biyofilm oluşumunun önlenmesine yardımcı olacaktır. Tüm bu adımlar, dikey ve yatay patojen bulaşmasını önlemek için kritik öneme sahiptir.

– Aşılama
Aşılama programları, potansiyel olarak ilaca dirençli formlar da dahil olmak üzere patojenlerin bulaşmasını engellediği için antimikrobiyal kullanımının azaltılmasında önemli bir role sahiptir. Ancak aşılama, bağışıklık sisteminin geçici enflamasyonla reaksiyona girmesine neden olarak belirli bir stres faktörü oluşturmaktadır. Bu, maliyetli bir besleme kaynağını temsil eder ve büyüme performansındaki düşüşü önlemek için aşılamadan sonra aşırı aktiviteyi sınırlamak önemlidir. Farklı çalışmalar, olumsuz subklinik etkileri sınırlandırırken aşılamanın etkilerini artırmada kurkuminoidler (zerdeçal oleoresininde bulunur) ve kapsaisinoidler (kırmızı biber oleoresininde bulunur) gibi kombine bitkisel besin maddelerinin düşük oranlarda eklenmesinin önemini vurgulamıştır (Lee ve ark., 2011; Awaad ve ark., 2019; Upadhaya ve ark., 2020).

BÜYÜME VE YEM VERİMLİLİĞİNİN ARTIRILMASI
Hayvancılık faaliyetlerinin dinamik dünyasında, antimikrobiyal direncin artması ve tüketicilerin yüksek kaliteli gıdaya olan talebi, büyüme performansı ve yem verimliliği beklentilerini karşılamak için AGP’lere alternatif olarak sürdürülebilir ve ‘doğal’ ürünlere olan ilgiyi artırmıştır. Fitojenik bileşikler, bu alanda kanıtlanmış faydaları nedeniyle ön plandadır. Dahası, düşük oranlarda takviye edilen fitojenik bileşikler, patojenleri inhibe ederek değil, hayvanın bunların üstesinden daha etkili bir şekilde gelme direncini destekleyerek yararlı olduğunu göstermiştir.

Fitojenik bileşiklerin önerilen etki mekanizması, bağırsak iltihabı tepkisinin azaltılmasına, sindirim salgılarının ve gastrointestinal sistemdeki besin emiliminin (ve kullanımının) artırılmasına, hayvanların antioksidatif durumunun iyileştirilmesine, bağırsak hücrelerine verilen hasarın azaltılmasına ve bağırsak mukozal tabakasının bütünlüğünün korunmasına bağlanmaktadır (Awaad ve ark., 2014; Bravo ve ark., 2014; Karadas ve ark., 2014; Pirgozliev ve ark., 2019).

Etlik piliçlerde yapılan çok sayıda çalışma, karvakrol (kekikte bulunur), sinnamaldehit (tarçında bulunur) ve capsicum oleoresin (kırmızı pul biberde bulunur) kombinasyonunun AGP’lerle benzer büyüme performansı seviyelerine ulaşma potansiyeline sahip olduğunu ve etlik piliçlerde karkas ve et kalitesinde olumlu sonuçlar verdiğini göstermiştir (Bravo ve ark., 2009; Heng ve ark. 2017). Ek çalışmalar, bu kombinasyonun etlik piliçlere takviye edilmesiyle düşük metabolize edilebilir enerjili (ME) rasyonların besin değerini iyileştirdiğini de göstermiştir. Bu faydalı etki, gastrointestinal sistemin bakımı için gereken enerjiyi azaltmak ve bakımdan ziyade büyümeye daha fazla enerji yönlendirmek suretiyle gerçekleşiyor gibi görünmektedir (Bravo ve ark., 2011).

Kanatlı üretiminde, fitojenik bileşikler, AGP’lerin uygulanmasının tamamen veya kısmen yerini almak için doğal bir stratejik araç haline gelmiş ve hayvanlar, tüketiciler veya çevre için risk oluşturmadan etkinliklerini kanıtlamıştır (Gharib ve ark., 2014).

ANTİMİKROBİYALLERİ AZALTMANINANIN VE YÖNETMENİN POTANSİYEL FAYDALARI
2019 tarihli bir rapora göre, Amerika Birleşik Devletleri Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi (CDC-United States Center for Disease Control and Prevention), sağlık hizmetleri için 20 milyar dolar ve üretkenlik kaybı için 35 milyar dolar olmak üzere, ABD’de AMR’nin yıllık maliyetinin 55 milyar dolar olduğunu tahmin etmektedir. Buna karşılık, Avrupa’da ilaca dirençli bakteriyel enfeksiyonlarla ilgili maliyetler yılda 1,5 milyar Euro’ya karşılık gelmektedir. Uluslararası düzeyde, 2050 yılına kadar AMR’nin küresel gayri safi yurtiçi hasılayı %4’e kadar, küresel hayvancılık faaliyetlerini ise %7,5’e kadar azaltacağı tahmin edilmektedir.

Bu rakamlar, antimikrobiyal kullanımını en aza indirmenin faydalarının çok net bir şekilde anlaşılmasını sağlamaktadır. Uygun antibiyotik yönetimi ve AMR’nin küresel olarak azaltılması için çok yönlü bir yaklaşım gerekmektedir.

Kaynaklar
1. Awaad M. H. H., Elmenawey M., and Ahmed K. A. 2014. Effect of a specific combination of carvacrol, cinnamaldehyde, and capsicum oleoresin on the growth performance, carcass quality and gut integrity of broiler chickens. Veterinary World 7(4): 284-290.
2. Awaad, M. H., Elmenawey, M., Shalaby, B., Mohamed, F. F., Nada, A. M., Salem, H., … & Lopez, S. (2019). Opposing of necrotic enteritis by phytonutrients and/or acidifiers in broiler chickens. IOSR JAVS, 12, 12-21. https://www.researchgate.net/publication/331990566_Opposing_of_Necrotic_Enteritis_by_Phytonutrients_andor_Acidifiers_in_Broiler_Chickens
3. Bravo D., Pirgozliev V. and Rose S. P. 2014. A mixture of carvacrol, cinnamaldehyde, and capsicum oleoresin improves energy utilization and growth performance of broiler chickens fed maize-based diet. J ANIM SCI 92:1531-1536.
4. Gharib H.B. 2014. Evaluation of using dietary phytogenics, as growth promoters, on broiler performance, under normal and subnormal temperature conditions. Egyptian J. Anim. Prod. 51(1):49-59.
5. Jha et al (2019) Front Vet Sci – Fiber & intestinal health; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6409295/
6. Karadas F., Pirgozliev V., Rose S.P., Dimitrov D., Oduguwa O. & Bravo D. 2014. Dietary essential oils improve the hepatic antioxidative status of broiler chickens, British Poultry Science, 55 (3), 329-334.
7. LaPlante et al (2009) J Cell Sci – MTOR signaling pathway; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2758797/
8. Lee S. H., Lillehoj H. S., Jang S. I., Lee K. W., Bravo D., and Lillehoj E. P. 2011. Effects of dietary supplementation with phytonutrients on vaccine-stimulated immunity against infection with Eimeria tenella. Veterinary Parasitology 181: 97– 105. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21676547/
9. Ma et al (2021) Biosafety & Health – Use of antimicrobials in food animals; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590053620301099
10. National Health Service (2023) NHS/UK – Uses of antibiotics; https://www.nhs.uk/conditions/antibiotics/uses/
11. Pirgozliev V., Mansbridge S. C., Rose S. P., Mackenzie A. M., Beccaccia A., Karadas F., Ivanova S. G., Staykova G. P., Oluwatosin O. O. and Bravo D. 2018. Dietary essential oils improve feed efficiency and hepatic antioxidant content of broiler chickens. Animal 13(3): 502-508.
12. Shin et al (2017) Anim Feed Sci Technol – PUFA and tight junction; https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0377840117301591
13. Sneeringer et al (2015). USDA, Economic Research Report; https://www.ers.usda.gov/webdocs/publications/45485/err-200.pdf
14. Tiseo et al (2020) Antibiotics – Global trends in antimicrobial use; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7766021/
15. Upadhaya, S. D., Kim, Y. M., Shi, H., Le Cour Grandmaison, J., Blanchard, A., & Kim, I. H. (2020). Standardized Plant Extract Alleviates the Negative Effects of FMD Vaccination on Animal Performance. Animals, 10(3), 455. https://www.mdpi.com/2076-2615/10/3/455
16. Yang et al (2019) Front Vet Sci – Amino acids & gut health; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6579841/

Célia Gomes da Silva Hakkında
Trás-os-Montes e Alto Douro Üniversitesi (Portekiz) Zootekni bölümünden yüksek lisans derecesi ve Hayvancılık (Hollanda) bölümünden çift lisans derecesi ile mezun olan Célia Gomes da Silva, akademik araştırmalarını polifenollerin in vitro rumen fermantasyonu üzerindeki etkisi ve yemde mikotoksin oluşumu ile ilgili projelerde yürütmüştür. 2016 yılında mikrobiyal kontrol, yemden gıda güvenliğine, bağırsak sağlığı ve yeni çözümlerin geliştirilmesine katkıda bulunan geniş bir ürün kategorisi yelpazesi ile çalışarak yem katkı maddeleri endüstrisindeki kariyerine başladı. 2020 yılında, Fitojenik Biyoaktiflere odaklanan Global Ürün Uzmanı pozisyonu için ADM’ye katıldı ve burada uygulamalı araştırma, teknik destek, teknik ve satış ekiplerine eğitimler ve ürün yaşam döngüsü değerlendirmesi konularında aktif olarak görev aldı.

Dr. Luiz W. O. Souza Hakkında
Hayvan beslemesi ve sağlığı konularında geniş bir uzmanlığa sahip olan Dr. Luiz Souza, 20 yıllık kariyerini araştırma merkezleri, çiftlikler ve yem fabrikalarındaki kapsamlı çalışmalarıyla inşa etti. Eğitimini Brezilya’da tamamladıktan sonra ABD’de daha fazla araştırma deneyimi edindi ve daha sonra Singapur merkezli Asya’daki katkı maddeleri endüstrisine katıldı. Domuz ve kanatlı hayvanlarla ilgili kapsamlı deneyimleri arasında çiftlik içi yönetim, refah ve biyoklimatoloji, biyogüvenlik, katkı maddeleri uygulamaları, besleme ve formülasyon, iyi üretim uygulamaları ve ham madde ve yem kalite kontrolü yer almaktadır. Dr. Luiz kısa bir süre önce Asya’daki teknik satış ve hizmetlere liderlik etmek üzere ADM Hayvan Besleme’nin Vietnam ofisine katıldı