Veselīga gremošanas sistēma ir svarīga, lai nodrošinātu fizisku un imunoloģisku barjeru potenciālajiem patogēniem vidē un barības vielu ieguvei un absorbēšanai no pārtikas, lai apmierinātu dzīvnieka uztura prasības. Pēdējos gados ir kļuvis arvien skaidrāks, ka veselīgam mikrobiomam ir būtiska loma gremošanas veselībā un tas palīdz uzturēt vispārējo veselību un labklājību. Termins “zarnu mikrobioms” īpaši attiecas uz triljoniem mikroorganismu, kas dzīvo zarnu traktā. Lai gan daži mikroorganismi ir kaitīgi mājdzīvnieka veselībai, daudzi no tiem ir neticami labvēlīgi un nepieciešami veselam ķermenim. Mikrobi spēj atbloķēt un sintezēt barības vielas, kas dod tiešu labumu mājdzīvniekam. Daudzi faktori var ietekmēt mikrobioma populāciju, piemēram, vecums, uzturs, vide un antibiotikas. Tomēr diētas bieži tiek papildinātas ar sastāvdaļām, kas palīdz veicināt veselīgu zarnu baktēriju augšanu, lai atbalstītu vislabāko zarnu veselību. Pre-, Pro- un Post-biotikas ir tikai dažas sastāvdaļas, kas var palīdzēt uzturēt veselīgu zarnu mikrobiomu un gremošanas veselību.

Prebiotikas ir definētas kā nesagremojami oligosaharīdi, kas stimulē ierobežota skaita resnās zarnas baktēriju augšanu un aktivitāti (Gibson and Roberfroid, 1995), kas var labvēlīgi ietekmēt faktorus, tostarp gremošanas veselību. Divi prebiotiku piemēri ir mannāna-oligosaharīdi (MOS) un frukto-oligosaharīdi (FOS). FOS, oligofruktoze un inulīns ir oligosaharīdi, kas dabiski sastopami augos, tostarp cukurbietēs, sīpolos, ķiplokos, sparģeļos, banānos, artišokos un cigoriņos, un tie palīdz uzturēt veselas zarnu baktērijas.

Manāna oligosaharīdi (MOS) un beta-glikāni ir prebiotikas, kas izolētas no rauga šūnu sieniņām, un tos kopā sauc par mannāniem. MOS ir saistīti ar olbaltumvielām, veidojot mannoproteīna slāni, kas lokalizēts šūnas ārējā virsmā. MOS netiek sagremots ar gremošanas enzīmiem tievajās zarnās un strukturāli nemainītā veidā nonāk resnajā zarnā. Laktobacilli un dažas bifidobaktērijas metabolizē MOS un FOS, veidojot īsās ķēdes taukskābes (SCFA) – vēlamo enterocītu degvielas avotu, kam ir izšķiroša nozīme zarnu trakta veselības atbalstīšanā. MOS ir mazāk fermentējams ar zarnu baktērijām nekā fruktooligosaharīdi (FOS). Tomēr tie nodrošina labvēlīgu ietekmi uz gremošanas veselību, kas tiks sīkāk aplūkota vēlāk šajā rakstā.

Probiotikas ir dzīvi mikroorganismi, kas paredzēti, lai uzturētu vai palielinātu "labo" baktēriju (normālās mikrofloras) skaitu organismā. Lielākajai daļai probiotiku nepatīk paaugstināta temperatūra, mitrums, spiediens un ekstrēmas pH vērtības, tāpēc ir sarežģīti tos iekļaut lolojumdzīvnieku barībā. Visbiežāk sastopamās mikrobu sugas, kas novērtētas attiecībā uz probiotikām lietošanai lolojumdzīvnieku barībā, ir Enterococcus faecium un Lactobacillus acidophilus (abas pienskābes baktērijas). Baktērijas izmanto fermentāciju, lai ražotu pienskābi un etiķskābi, kas pazemina zarnu pH un kavē noteiktu potenciāli kaitīgu baktēriju augšanu. Probiotikas piedāvā pievilcīgu pieeju daudzu slimību ārstēšanai un profilaksei, jo tās var būt efektīvas un drošas, kā arī samazināt zāļu lietošanu.

Postbiotikas ir bioaktīvi savienojumi un labvēlīgi metabolīti, kas rodas, draudzīgām zarnu baktērijām (probiotikām) sagremot/metabolizē/fermentē prebiotiskos substrātus. Komerciāli postbiotikas tiek ražotas, izmantojot precīzus fermentācijas procesus, izmantojot īpašus mikroorganismus (piemēram, raugu) un substrātus. Saskaņā ar Starptautiskās Probiotiku un prebiotiku zinātniskās asociācijas (ISAAPP) datiem postbiotika ir "nedzīvu mikroorganismu un/vai to sastāvdaļu preparāts, kas labvēlīgi ietekmē saimniekorganismu". Postbiotikas var saturēt neskartas nedzīvas mikrobu šūnas un/vai fragmentus ar vai bez metabolītiem/gala produktiem. Postbiotiku mērķis ir atdarināt probiotiku labvēlīgo terapeitisko iedarbību, vienlaikus izvairoties no riska un izaicinājumiem, kas saistīti ar dzīvu mikroorganismu ievadīšanu. No 91. līdz 2018. gadam patērētāju interese par postbiotikām pieauga par 2019% (Kerry, 2020). Pieaugot informētībai un uzmanībai, visticamāk, lolojumdzīvnieku barības un kārumu tirgū arvien vairāk tiks parādīti apgalvojumi par postbiotikām.

FOS veicina labvēlīgu zarnu baktēriju, piemēram, bifidobaktēriju un laktobacillu, augšanu, lai gan dažādos pētījumos ir novēroti daži pretrunīgi rezultāti. Barošana ar sauso barību ar 1% (w/w) oligofruktozi būtiski ietekmēja fekālo baktēriju profilu veseliem suņiem, palielinoties bifidobaktēriju, bet arī potenciāli patogēno sugu, streptokoku un klostrīdiju skaitam (Beynen et al., 2002). Swanson et al. (2002a) ziņoja par 2 pētījumu rezultātiem, katrs tika veikts ar 20 suņiem. Pirmajā pētījumā FOS papildināšana neizraisīja būtiskas izmaiņas nevienā no novērtētajām fekāliju mikrobu populācijām. Turpretim otrajā pētījumā tika novērots ievērojams bifidobaktēriju skaita pieaugums un nenozīmīgs laktobacillu populācijas pieaugums. Šo atšķirību iemesls nav skaidrs, jo vienīgā atšķirība starp pētījumiem bija tāda, ka suņi pirmajā pētījumā bija nedaudz vecāki un nedaudz smagāki par suņiem otrajā pētījumā.

Citā pētījumā ar suņiem bifidobaktēriju skaita izmaiņas izkārnījumos, ko izraisīja FOS piedevas, ietekmēja olbaltumvielu saturs barībā, samazinot bifidobaktēriju skaitu suņiem, kas baroti ar "zemu" proteīna diētu, un palielinot bifidobaktēriju skaitu suņiem, kuri baroti “augsta” olbaltumvielu diēta (Pinna et al., 2018). Neatkarīgi no olbaltumvielu satura uzturā, FOS papildināšana palielināja vairāku minerālvielu (Ca, Mg, Na, Zn un Fe; Pinna et al., 2018) šķietamo kopējo trakta sagremojamību. Tāpat Beynen et al. (2002) ziņoja par ievērojami palielinātu magnija un kalcija uzsūkšanos suņiem, kuri baroti ar oligofruktozi papildinātu diētu. Iespējamais darbības mehānisms palielinātai minerālvielu uzsūkšanai ir tāds, ka ileālās pH pazemināšanās (ti, paskābināšanās palielināšanās) palielina minerālvielu šķīdību, padarot tās pieejamākas absorbcijai tievajās zarnās.

Uztura FOS nevar sagremot tievā zarnā un strukturāli neizmainītā veidā nonāk resnajā zarnā, kur tos metabolizē zarnu mikroflora, veidojot īsas ķēdes taukskābes. Īsās ķēdes taukskābes, kas rodas šajā procesā kuņģa-zarnu traktā, stimulē gļotādas augšanu un epitēlija šūnu proliferāciju tievajās zarnās (Thompson et al., 1996). Veselīgas resnās zarnas gļotādas uzturēšana ir svarīga, lai nodrošinātu pareizu barības vielu uzsūkšanos un veselīgu zarnu barjeras funkciju. Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka FOS/oligofruktozes papildināšana ar uzturu izraisa īso ķēžu taukskābju (acetāta, propionāta un butirāta) līmeņa paaugstināšanos fēcēs suņiem (Swanson et al., 2002b; Propst et al., 2003) un palielināts fekāliju butirāts kaķiem (Barry et al., 2010).

Barija un kolēģu (2010) veiktais pētījums liecina, ka gan FOS, gan pektīns bija efektīvi šķiedrvielu avoti kaķu zarnu veselības veicināšanā. Turklāt FOS ieguvums bija lielāks, salīdzinot ar pektīnu, jo fruktāni radīja labvēlīgāku mikrobu populāciju nekā pektīns. Pētījumā arī secināts, ka fermentējamo šķiedru pievienošana 4% no kaķu diētas sekmīgi maina izkārnījumu proteīna katabolītu un mikrobu koncentrāciju.

Grieshop un kolēģu (2004) veiktais pētījums par vecāku suņu kuņģa-zarnu trakta un imunoloģisko reakciju uz cigoriņiem un mannāna-oligosaharīdiem liecina, ka MOS un cigoriņi maina fekālo mikrobu populācijas un noteiktus imūnsistēmas rādītājus. Trīsdesmit četriem vecāka gadagājuma suņiem pēc nejaušības principa tika iedalīti 1% cigoriņu, 1% MOS, 1% cigoriņu un 1% MOS, vai arī bez piedevām 4 nedēļu sākotnējā periodā, kam sekoja 4 nedēļu ārstēšanas periods. Pārtikas uzņemšanas palielināšanās tika novērota, papildinot pārtiku ar MOS vai MOS un cigoriņiem, un tas bija saistīts ar fermentējamās šķiedras palielināšanos un uztura enerģijas satura samazināšanos. Tika novērots, ka cigoriņu papildināšana uzlabo tauku sagremojamību, un cigoriņi vai MOS palielināja bifidobaktēriju koncentrāciju izkārnījumos, bet MOS samazināja E. coli koncentrāciju izkārnījumos.

Kores un kolēģu (2012) izstrādātajā pētījumā, lai novērtētu MOS uztura papildināšanas ietekmi uz barības vielu sagremojamību, pakaļzarnu veselības rādītājiem un plazmas vielmaiņas profilu, atklājās, ka MOS papildināšana ar 1% no uztura sausnas pozitīvi ietekmēja barības uzņemšanu, šķiedrvielu sagremojamību un pakaļzarnu veselības marķieri. Pētījumā tika izmantoti pieci pieauguši suņi pilnīgā krosovera dizainā. Suņi tika attiecīgi baroti tikai ar mājās gatavotu diētu vai papildināti ar MOS (1% līmenī). Katra perioda beigās veiktais gremošanas pētījums atklāja, ka, papildinot ar MOS, palielinājās barības sausnas un citu barības vielu uzņemšana. MOS papildinātajā grupā tika uzlabota šķiedrvielu sagremojamība, savukārt citu uzturvielu sagremojamība netika ietekmēta. Tika atzīta arī augstāka kopējo SCFA koncentrācija izkārnījumos MOS papildināšanas dēļ, un MOS pievienošana mazināja fekālo koliformu skaitu ar saistītu laktobacillu skaita palielināšanos salīdzinājumā ar kontroles diētu.

Rezumējot, “biotiskās” sastāvdaļas kļūst par arvien populārāku lolojumdzīvnieku barības iekļaušanu. Ir skaidrs, ka to iekļaušanai ir lielas mārketinga iespējas, ko atbalsta zinātniskie pētījumi, kas atspoguļo to izmantošanas priekšrocības.

Barry, KA, Wojcicki, BJ, Middlebos, IS, Vester, BM, Swanson, KS, Fahey, GC Jr. (2010) Uztura celuloze, fruktooligosaharīdi un pektīns modificē fekālo proteīnu katabolītus un mikrobu populācijas pieaugušiem kaķiem. J Anim Sci 88, 2978-2987. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20495116/

Beynen, AC, Baas, JC, Hoekemeijer, PE, Kappert, HJ, Bakker, MH, Koopman, JP, Lemmens, AG (2002) Fekālo baktēriju profils, slāpekļa izdalīšanās un minerālvielu absorbcija veseliem suņiem, kas baroti ar oligofruktozi. J. Anim. Fiziol. a. Anim. Nutr. 86 (2002), 298–305.

Gibsons, GR, Roberfroid, MB (1995) Cilvēka resnās zarnas mikrobiotas uztura modulācija: prebiotiku koncepcijas ieviešana. J Nutr 125, 1401-1412.

Grieshop, C., Flickinger, E., Bruce, K., Patil, AR, Czarnecki-Maulden, GL, Fahey, GC Jr. (2004) Vecāku suņu gastrointestinālās un imunoloģiskās reakcijas uz cigoriņiem un mannāna-oligosaharīdiem. Arch Anim Nutr 58:483-494.

Hovards, MD, Gordons, DT, Garlebs, KA un Kerlijs, MS (1995) Uztura fruktooligosaharīdam, ksilo-oligosaharīdam un gumijas arābijam ir dažāda ietekme uz cecal un resnās zarnas mikrobiotu un epitēlija šūnu proliferāciju pelēm un žurkām. J. Nutr. 125: 2604–2609.

Jenkins, DJA, Kendall, CWC, Vuksan, V. (1999) Inulīns, oligofruktoze un zarnu funkcija. JNutr 129, 1431S-1433S.

Kerija (2020) Mājdzīvnieku gremošanas veselības prasības pieaug. Vai jūsu produkti ir gatavi? https://www.kerry.com/products/animal-applications/pet-food-nutrition/pet-digestive-health-ingredients utm_source=petfoodindustry&utm_medium=topic_page&utm_campaign=functional_nutrition&utm_content=digestive_health

Kore, KB, Pattanaik, AK, Das, A., Sharma, K. (2012) Mannanoligosaharīda kā prebiotiskas funkcionālas barības novērtējums suņiem: ietekme uz barības vielu sagremojamību, aizmugurējo zarnu veselību un plazmas vielmaiņas profilu. Ind J Anim Sci 82 (1): 81-86.

Pinna, C., Giuditta Vecchiato, C., Bolduan, C., Grandi, M., Stefanelli, C., Windisch, W., Zaghini, G., Biagi, G., (2018) Uztura olbaltumvielu un fruktooligosaharīdu ietekme par fekāliju fermentācijas galaproduktiem, fekālo baktēriju populācijām un šķietamo kopējo trakta sagremojamību suņiem. BMC veterinārie pētījumi. 14, 106-115.

Propst, EL, Flickinger, EA, Bauer, LL, Merchen, NR, Fahey, GCJr., (2003) Devas-atbildes eksperiments, kurā novērtēta oligofruktozes un inulīna ietekme uz barības vielu sagremojamību, izkārnījumu kvalitāti un fekālo proteīnu katabolītiem veseliem pieaugušajiem suņi. Dzīvnieku zinātņu nodaļa. 81:3057–3066.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002a) Papildu fruktooligosaharīdi un mannanoligosaharīdi ietekmē imūno funkciju, ileālo un kopējo gremošanas trakta darbību , mikrobu populācijas un olbaltumvielu katabolītu koncentrācija suņu resnajā zarnā. J Nutr 132, 980-989.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Chow, J., Wolf, BW, Garleb KA, Fahey, GCJr. (2002a) Fruktooligosaharīdi un Lactobacillus acidopilus modificē zarnu mikrobu populācijas, kopējo trakta barības vielu sagremojamību un fekālo proteīnu katabolītu koncentrāciju veseliem pieaugušiem suņiem. J Nutr 132, 3721-3731.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002b) Papildu fruktooligosaharīdu un mannanoligosaharīdu ietekme uz imūno funkciju un ileālo un fekālo mikrobu populācijām pieaugušajiem suņi. Arch Anim Nutr 56, 309-318.

Thompson, JS, Quigley, EM, Palmer, JM, West, WW, Adrian, TE (1996) Luminal Short-Chain taukskābes un pēcresekcijas zarnu adaptācija. JPEN 20, 338-343.