vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2023-368-3-32-39vetpress-2535Research ArticleЗООТЕХНИЯ И ВЕТЕРИНАРИЯZOOTECHNICS AND VETERINARY MEDICINEОсобенности состава пищеварительной микробиоты у сельскохозяйственной птицы при загрязнении кормов глифосатомPeculiarities of the composition of the digestive microbiota in poultry with fodder contamination with glyphosatehttps://orcid.org/0000-0002-8795-6659ЛаптевГ. Ю.LaptevG. Yu.

Георгий Юрьевич Лаптев, доктор биологических наук, профессор, генеральный директорЗагребский бульвар, д. 19, Санкт-Петербург, 192284,Российская Федерация

Georgiy Yuryevich Laptev, Doctor of Biological Sciences, Professor, General Director19 Zagreb avenue, St. Petersburg, 192284, Russian Federation 

laptev@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0271-2282ОколеловаТ. М.OkolelovaT. M.

Тамара Михайловна Околелова, доктор биологических наук, профессор

Игарский проезд, д. 4, Москва, 129329, Российская Федерация 

Tamara Mihailovna Okolelova, Doctor of Biological Sciences, Professor4 Igarsky proezd, Moscow, 129329, Russian Federation 

tokolelova@vetmag.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9001-2432ТюринаД. Г.TiurinaD. G.

Дарья Георгиевна Тюрина, кандидат экономических наук, заместитель директора

ул. Малиновская, д. 8, г. Пушкин, Санкт-Петербург, 196602, Российская Федерация 

Darya Georgievna Tiurina, Candidate of Economic Sciences, Deputy Director 

8 Malinovskaya Str., Pushkin, St. Petersburg, 196602, Russian Federation 

tiurina@biotrof.ruООО «БИОТРОФ+»Россия«BIOTROF+» LLCRussian FederationНаучно-внедренческий центр «Агроветзащита»РоссияScientific and Innovation Center «Agrovetzashchita»Russian Federation202309042023033239Copyright © Лаптев Г.Ю., Околелова Т.М., Тюрина Д.Г., 20232023Лаптев Г.Ю., Околелова Т.М., Тюрина Д.Г.Laptev G.Y., Okolelova T.M., Tiurina D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2535

Актуальность. Пищеварительный тракт птицы подвержен воздействию различных раздражителей — начиная от принятой пищи и воды и заканчивая лекарственными препаратами. Поэтому в структуре падежа отход птицы по причине заболеваний органов пищеварения достигает 30%. Известно, что в пищеварительном тракте птицы присутствует около 600–900 видов бактерий. При этом в здоровом организме микрофлора представляет сложную и сбалансированную симбиотическую микроэкосистему с нормальными метаболическими свойствами. Помимо нормофлоры, в кишечнике у птицы присутствуют микроорганизмы, представляющие угрозу здоровью, и их называют условно-патогенными и патогенными.Методы. До 2016 года вопрос норм содержания бактерий в ЖКТ птицы оставался малоизученным. Однако в НПК «Биотроф+» методом NGS-секвенирования впервые в мире определены четкие пороговые значения для разных групп микроорганизмов в норме и при разных заболеваниях.Результаты. Экспериментально установлено, что одной из причин, изменяющих состав микробиома птиц, являются остаточные количества пестицидов в кормах. В эксперименте с применением в кормах глифосата в кишечнике у бройлеров возросло содержание стафилококков в 5 раз, энтеробактерий в 1,5 раза, количество полезной микрофлоры снижалось. Добавка в такие корма пробиотика «Пробиоцид-Ультра» способствовала существенному снижению численности патогенной и условно-патогенной микрофлоры. При этом на фоне отрицательного контроля живая масса бройлеров, выращенных на кормах, содержащих глифосат с добавкой пробиотика «Пробиоцид-Ультра» повышалась на 1,0%, а это значит, что негативный эффект остаточного количества пестицидов на здоровье и продуктивность птицы можно минимизировать грамотным применением пробиотиков.

Relevance. The gastrointestinal tract in poultry is vulnerable to different irritators from food and water to medicals. That is why the mortality due to diseases of the digestive system may be as much as 30%. It has been established that about 600–900 bacteria species inhabit the poultry gastrointestinal tract. Microflora of healthy organism is a complex and balanced symbiotic microecosystem with normal metabolic characteristics. In addition to normoflora poultry gastroinrestinal tract is populated by opportunistic pathogenic and pathogenic microflora, which may be hazardous to the host.Methods. The issues regarded to establishing limits of different bacteria had been understudied until 2016. “Biotrof+” Ltd. was first to estimate threshold values for different groups of microorganisms under normal and pathological conditions.Results. Experiments proved that one of factors that may affect the structure of poultry microbiome are pesticide residues in feed. The trial on broilers fed with glyphosate showed that the microflora structure was altered by the pesticide significantly: the amount of staphylococci increased 5 times, enterobacteria increased 1,5 times, the amount of beneficial bacteria decreased. Supplementing the glyphosate contaminated feed with probiotic “Probiocid-Ultra” promoted to significant decrease in the opportunistic pathogenic and pathogenic microflora. Compared to the negative control the broilers average live weight fed with probiotic “ProbiocidUltra” was 1,0% higher. That may be the demonstration of the fact that negative effect of pesticide residues on poultry health and productivity can be minimized by supplementing feed with probiotics.

желудочно-кишечный трактптицамикробиомкормагербицидыглифосатпробиотикипродуктивностьgastrointestinal tractpoultrymicrobiomefeedherbicidesglyphosateprobioticsproductivityРабота выполнена при поддержке гранта РНФ 22-16-00128This research was funded by the Russian Science Foundation under grant No. 22-16-00128ReferencesWang X. et al. Florfenicol causes excessive lipid peroxidation and apoptosis induced renal injury in broilers. Ecotoxicology and environmental safety. 2021; 207: 111282. https://doi.org/10.1016/j.ecoenvWang X. et al. Florfenicol causes excessive lipid peroxidation and apoptosis induced renal injury in broilers. Ecotoxicology and environmental safety. 2021; 207: 111282. https://doi.org/10.1016/j.ecoenvGao X. et al. Maduramicin triggers methuosis-like cell death in primary chicken myocardial cells. Toxicology Letters. 2020; 333: 105–114. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2020.07.025Gao X. et al. Maduramicin triggers methuosis-like cell death in primary chicken myocardial cells. Toxicology Letters. 2020; 333: 105–114. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2020.07.025Belote B.L. et al. Histological parameters to evaluate intestinal health on broilers challenged with Eimeria and Clostridium perfringens with or without enramycin as growth promoter. Poultry science. 2018; 97(7): 2287–2294. https://doi.org/10.3382/ps/pey064Belote B.L. et al. Histological parameters to evaluate intestinal health on broilers challenged with Eimeria and Clostridium perfringens with or without enramycin as growth promoter. Poultry science. 2018; 97(7): 2287–2294. https://doi.org/10.3382/ps/pey064Лаптев Г.Ю. и др. Микробиом сельскохозяйственных животных: связь со здоровьем и продуктивностью. СПб: Проспект Науки. 2020; 336. eLIBRARY ID: 44039854Laptev G.Yu. et al. Food-producing animals microbiome. St-Petersburg: Publishing House «Prospekt Nauki». 2020; 336. eLIBRARY ID: 44039854Dohms J.E., Metz A. Stress — mechanisms of immunosuppression. Veterinary immunology and immunopathology. 1991; 30(1): 89–109. https://doi.org/10.1016/0165-2427(91)90011-zDohms J.E., Metz A. Stress — mechanisms of immunosuppression. Veterinary immunology and immunopathology. 1991; 30(1): 89–109. https://doi.org/10.1016/0165-2427(91)90011-zKlasing K.C. Nutrition and the immune system. British poultry science. 2007; 48 (5): 525–537. https://doi.org/10.1080/00071660701671336Klasing K.C. Nutrition and the immune system. British poultry science. 2007; 48 (5): 525–537. https://doi.org/10.1080/00071660701671336Xu J., Shayna S., Smith G., Want. W., Li Y. Glyphosate contamination in grains and foods: An overview. Food Control. 2019; 106: 106710. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713519302919Xu J., Shayna S., Smith G., Want. W., Li Y. Glyphosate contamination in grains and foods: An overview. Food Control. 2019; 106: 106710. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713519302919Тюрина Д.Г. и др. Глифосат в комбикормах для птицы. Птицеводство. 2021; 3: 27–30. DOI 10.33845/0033-3239-2021-70-3-27-30Tiurina D.G. et al. Glyphosate in diets for poultry. Ptitsevodstvo. 2021; 3: 27–30. DOI 10.33845/0033-3239-2021-70-3-27-30 (In Russian).Медведев О. Глифосат и его потенциальное влияние на здоровье человека. Комбикорма. 2017; 4: 61–63. eLIBRARY ID: 29108509Medvedev O. Glyphosate and its potential impact to human health. Compound feed (Kombikorma). 2017; 4: 61–63. eLIBRARY ID: 29108509 (In Russian).Медведев О. Глифосат в сое снова под подозрением. Комбикорма. 2019; 4: 30–31. eLIBRARY ID: 37205919Medvedev O. Glyphosate in soy again under suspicion. Compound feed (Kombikorma). 2019; 4: 30–31. eLIBRARY ID: 37205919 (In Russian).Aitbali Y., Ba-M’hamed S., Elhidar N., Nafis A., Soraa N., Bennis M. Glyphosate based-herbicide exposure affects gut microbiota, anxiety and depression-like behaviors in mice. Neurotoxicology and teratology. 2018; 67: 44–49. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2018.04.002Aitbali Y., Ba-M’hamed S., Elhidar N., Nafis A., Soraa N., Bennis M. Glyphosate based-herbicide exposure affects gut microbiota, anxiety and depression-like behaviors in mice. Neurotoxicology and teratology. 2018; 67: 44–49. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2018.04.002Mesnage R. et al. Shotgun metagenomics and metabolomics reveal glyphosate alters the gut microbiome of Sprague-Dawley rats by inhibiting the shikimate pathway. BioRxiv. 2019; 11: 1101/870105. DOI: 10.1101/870105Mesnage R. et al. Shotgun metagenomics and metabolomics reveal glyphosate alters the gut microbiome of Sprague-Dawley rats by inhibiting the shikimate pathway. BioRxiv. 2019; 11: 1101/870105. DOI: 10.1101/870105Boei Jan J.W.A. et al. Xenobiotic metabolism in differentiated human bronchial epithelial cells. Archives of Toxicology. 2019; 91(5): 2093–2105. https://doi.org/10.1007/s00204-016-1868-7Boei Jan J.W.A. et al. Xenobiotic metabolism in differentiated human bronchial epithelial cells. Archives of Toxicology. 2019; 91(5): 2093–2105. https://doi.org/10.1007/s00204-016-1868-7Park B.W. et al. A Study on Vitamin D and Cathelicidin Status in Patients with Rosacea: Serum Level and Tissue Expression. Annals of dermatology. 2018; 30(2): 136–142. https://doi.org/10.5021/ad.2018.30.2.136Park B.W. et al. A Study on Vitamin D and Cathelicidin Status in Patients with Rosacea: Serum Level and Tissue Expression. Annals of dermatology. 2018; 30(2): 136–142. https://doi.org/10.5021/ad.2018.30.2.136Yamasaki K. et al. Increased serine protease activity and cathelicidin promotes skin inflammation in rosacea. Nature medicine. 2007; 13(8): 975–980. https://doi.org/10.1038/nm1616Yamasaki K. et al. Increased serine protease activity and cathelicidin promotes skin inflammation in rosacea. Nature medicine. 2007; 13(8): 975–980. https://doi.org/10.1038/nm1616Йылдырым Е. и др. Нормы содержания микроорганизмов в ЖКТ животных и птицы. Комбикорма. 2019; 10: 70–74. eLIBRARY ID: 41045962Yildyrym E. et al. Norms of the content of microorganisms in the gastrointestinal tract of animals and poultry. Compound feed (Kombikorma). 2019; 10: 70–74. eLIBRARY ID: 41045962 (In Russian).European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes. European Treaty Series (ETS № 123 — Protection of vertebrate animals). Strasburg, 18.03.1986.European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes. European Treaty Series (ETS № 123 — Protection of vertebrate animals). Strasburg, 18.03.1986.Егоров И.А. и др. Методика проведения научных и производственных исследований по кормлению сельскохозяйтвенной птицы. Сергиев Посад: Весь Сергиев Посад. 2013; 51. eLIBRARY ID: 21548916Egorov I.A. et al. The routine of scientific and farm-scale experiments on poultry feeding. Sergiev Posad: The whole Sergiev Posad. 2013; 51. eLIBRARY ID: 21548916 (In Russian).Лаптев Г.Ю. и др. Исследование бактериального сообщества кишечника кур-несушек родительского стада в условиях производственных опытов на птицефабриках с применением молекулярно-генетического метода. Федеральная служба по интеллектуальной собственности Российской Федерации. Свидетельство о регистрации базы данных № 2013621281. Заявитель и правообладатель ООО «БИОТРОФ». № 2013621070, заявл. 14.08.2013, опубл. 20.12.2013, 1.Laptev G.Yu. et al. Database registration certificate № 2013621281 «Investigation of the bacterial community of the intestines of laying hens of the parent flock in the conditions of production experiments at poultry farms using the molecular genetic method». Federal Service for Intellectual Property of the Russian Federation. Applicant and copyright holder LLC «BIOTROF». № 2013621070, declared 14.08.2013, published 20.12.2013, 1. (In Russian).Лаптев Г.Ю. и др. Изучение влияния лечебных премиксов на бактериальное сообщество различных отделов кишечника бройлеров с применением молекулярно-генетического метода на основа T-RFLP-анализа. Федеральная служба по интеллектуальной собственности Российской Федерации. Свидетельство о регистрации базы данных № 2013621282. Заявитель и правообладатель ООО «БИОТРОФ». № 2013621065, заявл. 14.08.2013, опубл. 20.12.2013, 1.Laptev G.Yu. et al. Database registration certificate № 2013621282 « Learning the effect of therapeutic premixes on the bacterial community of various parts of the intestine of broilers using a molecular genetic method based on T-RFLP analysis. Federal Service for Intellectual Property of the Russian Federation. Applicant and holder LLC «BIOTROF». № 2013621065, declared 14.08.2013, published 20.12.2013, 1. (In Russian).Forte C. et al. Effects of dietary Lactobacillus acidophilus and Bacillus subtilis on laying performance, egg quality, blood biochemistry and immune response of organic laying hens. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2016; 100(5): 977–987. DOI: 10.1111/jpn.12408Forte C. et al. Effects of dietary Lactobacillus acidophilus and Bacillus subtilis on laying performance, egg quality, blood biochemistry and immune response of organic laying hens. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2016; 100(5): 977–987. DOI: 10.1111/jpn.12408Borda-Molina D., Seifert J., Camarinha-Silva A. Current perspectives of the chicken gastrointestinal tract and its microbiome. Computational and Structural Biotechnology Journal. 2018; 16: 131–139. DOI: 10.1016/j.csbj.2018.03.002Borda-Molina D., Seifert J., Camarinha-Silva A. Current perspectives of the chicken gastrointestinal tract and its microbiome. Computational and Structural Biotechnology Journal. 2018; 16: 131–139. DOI: 10.1016/j.csbj.2018.03.002Kohl K.D. Diversity and function of the avian gut microbiota. J. Comp Physiol B. 2012; 182(5): 591–602. DOI: 10.1007/s00360-012-0645-zKohl K.D. Diversity and function of the avian gut microbiota. J. Comp Physiol B. 2012; 182(5): 591–602. DOI: 10.1007/s00360-012-0645-zLi Z., Wang W., Liu D., Guo Y. Effects of Lactobacillus acidophilus on gut microbiota composition in broilers challenged with Clostridium perfringens. PLoS ONE. 2017; 12(11): 0188634. DOI: 10.1371/journal.pone.0188634Li Z., Wang W., Liu D., Guo Y. Effects of Lactobacillus acidophilus on gut microbiota composition in broilers challenged with Clostridium perfringens. PLoS ONE. 2017; 12(11): 0188634. DOI: 10.1371/journal.pone.0188634Qu A. et al. Comparative metagenomics reveals host specific metavirulomes and horizontal gene transfer elements in the chicken cecum mi-crobiome. PLoS ONE. 2008; 3(8): e2945. DOI: 10.1371/journal.pone.0002945Qu A. et al. Comparative metagenomics reveals host specific metavirulomes and horizontal gene transfer elements in the chicken cecum mi-crobiome. PLoS ONE. 2008; 3(8): e2945. DOI: 10.1371/journal.pone.0002945Józefiak D., Rutkowski A., Martin S.A. Carbohydrate fermentation in the avian ceca: a review. Animal Feed Science and Technology. 2004; 113(1–4): 1–15. DOI: 10.1016/j.anifeedsci.2003.09.007Józefiak D., Rutkowski A., Martin S.A. Carbohydrate fermentation in the avian ceca: a review. Animal Feed Science and Technology. 2004; 113(1–4): 1–15. DOI: 10.1016/j.anifeedsci.2003.09.007Лаптев Г. и др. Резервуары инфекций на птицефабриках. Комбикорма. 2020; 6: 61–65. eLIBRARY ID: 42915735Laptev G. et al. Infection reservoirs in poultry farms. Compound feed (Kombikorma). 2020; 6: 61–65. eLIBRARY ID: 42915735 (In Russian).Krska R., Malachova A., Berthiller F., Egmond H.P.V. Determination of T-2 and HT-2 toxins in food and feed: аn update. World Mycotoxin Journal. 2014; 7(2): 131–142.Krska R., Malachova A., Berthiller F., Egmond H.P.V. Determination of T-2 and HT-2 toxins in food and feed: аn update. World Mycotoxin Journal. 2014; 7(2): 131–142.Кононенко Г.П., Буркин А.А., Зотова Е.В. Микотоксикологический мониторинг. Сообщение 3. Кормовая продукция от переработки зернового сырья. Ветеринария сегодня. 2020; 3(34): 213–219. DOI: 10.29326/2304-196X-2020-3-34-213-219Kononenko G.P., Burkin A.A., Zotova E.V. Mycotoxilogocal monitoring. Report 3. Feedstuffs from raw grain processing. Veterinary science today (Veterinariya segodnya). 2020; 3(34): 213–219. DOI: 10.29326/2304-196X-2020-3-34-213-219 (In Russian).Околелова Т.М., Енгашев С.В. Научные основы кормления и содержания сельскохозяйственной птицы. Москва: Издательский Центр РИОР. 2021; 439. DOI 10.29039/02037-1Okolelova T.M., Engashev S.V. Scientific basis of feeding and keeping poultry. Moscow: RIOR Publishing Center. 2021; 439. DOI 10.29039/02037-1 (In Russian).Лаптев Г.Ю. и др. Чем опасен глифосат? Птицеводство. 2022; 7–8: 37–42. DOI 10.33845/0033-3239-2022-71-7-8-37-42Laptev G.Yu. et al. Why glyphosate is hazardous? Ptitsevodstvo. 2022; 7–8: 37–42. DOI 10.33845/0033-3239-2022-71-7-8-37-42 (In Russian).Shehata A. A., Schrödl W., Aldin A. A., Hafez H. M., Krüger M. The effect of glyphosate on potential pathogens and beneficial members of poultry microbiota in vitro. Current microbiology. 2013; 66(4): 350–358. https://doi.org/10.1007/s00284-012-0277-2Shehata A. A., Schrödl W., Aldin A. A., Hafez H. M., Krüger M. The effect of glyphosate on potential pathogens and beneficial members of poultry microbiota in vitro. Current microbiology. 2013; 66(4): 350–358. https://doi.org/10.1007/s00284-012-0277-2Тюрина Д.Г., Ильина Л.А., Селиванов Д.Г., Большаков В.Н., Йылдырым Е.А. Как редактирование микробиома влияет на прибыль, или понятно о непонятном. Птицеводство. 2019; 11–12: 43–48. DOI 10.33845/0033-3239-2019-68-11-12-43-48Tiurina D.G., Ilina L.A., Selivanov D.G., Bolshakov V.N., Yildyrym E.А. Microbiome editing in poultry and profitability, or comprehensibly on incomprehensible. Ptitsevodstvo. 2019; 11–12: 43–48. DOI 10.33845/0033-3239-2019-68-11-12-43-48 (In Russian).Йылдырым Е.А. и др. Микробиом кур: современный взгляд. Птицеводство. 2019; 1: 43–49. DOI 10.33845/0033-3239-2019-68-1-43-49Yildyrym E.A. et al. Сhicken microbiome: modern concepts. Ptitsevodstvo. 2019; 1: 43–49. DOI 10.33845/0033-3239-2019-68-1-43-49 (In Russian).Йылдырым Е.А. и др. Современный пробиотик для здоровья кур. Эффективное животноводство. 2019; 4(152): 66–67. eLIBRARY ID: 39323605Yildyrym E.A. et al. The modern probiotic for chicken health. Effective animal husbandry (Effektivnoye zhivotnovodstvo). 2019; 4(152): 66–67. eLIBRARY ID: 39323605 (In Russian).You M.J., Shin G.W., Lee C.S. Clostridium tertium bacteremia in a patient with glyphosate ingestion. American journal of case reports. 2015; 16: 4–7. https://doi.org/10.12659/AJCR.891287You M.J., Shin G.W., Lee C.S. Clostridium tertium bacteremia in a patient with glyphosate ingestion. American journal of case reports. 2015; 16: 4–7. https://doi.org/10.12659/AJCR.891287

The authors declare that there are no conflicts of interest present.