باکتریوسین‌ها در تغذیه طیور با نگاهی به تولید آن‌ها در باکتری‌های اسید لاکتیک

نوع مقاله : مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

دانشجوی دکتری تخصصی تغذیه طیور، گروه مهندسی علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

باکتریوسین‌ها پپتیدهای ضد میکروبی هستند که به دلیل بروز مقاومت میکروبی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها به عنوان جایگزینی برای آنتی‌بیوتیک‌ها مطرح شده‌اند. چنانچه این پپتیدهای تولید شده توسط ریبوزوم‌ها مستقیماً مصرف شوند، به دلیل تأثیر شیرابه‌های هضمی دستگاه گوارش دناتوره (Denaturation) خواهند شد. از این رو یا باید باکتریوسین‌های پوشش‌دار مورد تغذیه پرنده قرار گیرند و یا باکتری‌های تولیدکنندۀ آن‌ها در خوراک استفاده شوند تا در رودۀ پرنده کلونیزه شده و باکتریوسین ترشح نمایند. باکتریوسین‌ها می‌توانند روی بسیاری از پاتوژن‌ها مؤثر باشند و همچنین این قابلیت را دارند که به عنوان یک سلاح زیستی علیه پاتوژن‌ها عمل کنند. باکتریوسین‌های مختلف مکانیسم‌های متفاوتی جهت رقابت با سایر باکتری‌ها دارند. باکتری‌های تولیدکنندۀ اسیدلاکتیک نیز علاوه بر نقشی که به عنوان پروبیوتیک دارند، می‌توانند باکتریوسین‌هایی برای مقابله با پاتوژن‌ها تولید کنند و آن‌ها را مهار نمایند. باکتریوسین‌ها نقشی بی‌بدیل در مکانیسم ضد باکتریایی باکتری‌ها در مقابل سایر سویه‌های رقیب دارند. از سوی دیگر، با توجه به این که آنتی‌بیوتیک‌ها موجب بروز مقاومت میکروبی می‌شوند، توجه به تأثیرگذاری بالای آن‌ها در صنعت طیور ضروری است. در این مقاله علمی- ترویجی سعی بر این بوده است تا باکتریوسین‌ها، انواع آن‌ها و نیز روش‌های استفاده از آن‌ها در تغذیۀ طیور معرفی شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Bacteriocins in poultry nutrition with an overview of their production in lactic acid bacteria

نویسندگان [English]

  • Reza Majidzadeh Heravi
  • Ramyar Gharedaghi
Ph.D. Student of Poultry Nutrition, Department of Animal Science, C Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Bacteriocins are antimicrobial peptides proposed as an alternative to antibiotics due to the emergence of microbial resistance to antibiotics. If these peptides produced by ribosomes are consumed directly, they will be denatured due to the effect of digestive secretionsin the digestive tract. Therefore, either coated bacteriocins must be fed to the bird or the bacteria that produce them must be used in the feed to colonize the bird's intestine and secrete bacteriocins. Bacteriocins can be effective against many pathogens and act as a biological weapon against pathogens. Different bacteriocins have different mechanisms for competing with other bacteria. Lactic acid-producing bacteria, in addition to their role as probiotics, can also produce bacteriocins to combat pathogens and inhibit them. Bacteriocins play an unparalleled role in the antibacterial mechanism of bacteria against other competing strains. On the other hand, given that antibiotics cause microbial resistance, it is necessary to pay attention to their high impact on the poultry industry. In this article, an attempt has been made to introduce bacteriocins, their types, and methods of using them in poultry nutrition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antimicrobial peptides
  • Bacteriocin
  • Lactic acid bacteria
Agriopoulou, S., Stamatelopoulou, E., Sachadyn-Krol, M., and Varzakas, T. (2020). “Lactic acid bacteria as antibacterial agents to extend the shelf life of fresh and minimally processed fruits and vegetables: Quality and safety aspects.” Microorganisms, 8(6), 952.
Aljohani, A. B., Al-Hejin, A. M., and Shori, A. B. (2023). “Bacteriocins as promising antimicrobial peptides, definition, classification, and their potential applications in cheeses. ” Food Science and Technology43, e118021.
Bahrami, S., Andishmand, H., Pilevar, Z., Hashempour-Baltork, F., Torbati, M., Dadgarnejad, M., Rastegar, H., Mohammadi, S.A., and Azadmard-Damirchi, S. (2024). “Innovative perspectives on bacteriocins: advances in classification, synthesis, mode of action, and food industry applications. ” Journal of Applied Microbiology135(11), lxae274.
Ben Lagha, A., Haas, B., Gottschalk, M., and Grenier, D. (2017). “Antimicrobial potential of bacteriocins in poultry and swine production. ” Veterinary Research, 48, 1-12.
Caly, D. L., D'Inca, R., Auclair, E., and Drider, D. (2015). “Alternatives to antibiotics to prevent necrotic enteritis in broiler chickens: a microbiologist's perspective”. Frontiers in Microbiology, 6, 1336.
Darbandi, A., Asadi, A., Mahdizade Ari, M., Ohadi, E., Talebi, M., Halaj Zadeh, M., Darb Emamie, A., Ghanavati, R., and Kakanj, M. (2022). Bacteriocins: Properties and potential use as antimicrobials. Journal of clinical laboratory analysis, 36(1), e24093.Etayash, H., Azmi, S., Dangeti, R., and Kaur, K. (2016). “Peptide bacteriocins-structure activity relationships. ” Current Topics in Medicinal Chemistry, 16(2), 220-241.
Hernandez-Gonzalez, J. C., Martínez-Tapia, A., Lazcano-Hernandez, G., García-Perez, B. E., and Castrejon-Jimenez, N. S. (2021). “Bacteriocins from lactic acid bacteria. A powerful alternative as antimicrobials, probiotics, and immunomodulators in veterinary medicine. ” Animals, 11(4), 979.
Ilinskaya, O. N., Ulyanova, V. V., Yarullina, D. R., and Gataullin, I. G. (2017). “Secretome of intestinal Bacilli: a natural guard against pathologies. ” Frontiers in Microbiology8, 1666.‏
Jozefiak, D., Kierończyk, B., Juśkiewicz, J., Zduńczyk, Z., Rawski, M., Długosz, J., ... and Højberg, O. (2013). “Dietary nisin modulates the gastrointestinal microbial ecology and enhances growth performance of the broiler chickens. ” PloS One, 8(12), e85347.
Kieronczyk, B., Rawski, M., Mikołajczak, Z., Świątkiewicz, S., and Józefiak, D. (2020). “Nisin as a novel feed additive: the effects on gut microbial modulation and activity, histological parameters, and growth performance of broiler chickens. ” Animals, 10(1), 101.
Kjos, M., Borrero, J., Opsata, M., Birri, D. J., Holo, H., Cintas, L. M., Snipen, L., Hernández, P. E., Nes, I. F., and Diep, D. B. (2011). Target recognition, resistance, immunity and genome mining of class II bacteriocins from Gram-positive bacteria. Microbiology (Reading, England), 157(Pt 12), 3256–3267.
Kumar, A., Ruhal, R., and Kataria, R. (2023). “Bacteriocins of lactic acid bacteria as a potential antimicrobial peptide. ” Biomimicry Materials and Applications, 83-103.
Martin-Escolano, R., Cebrián, R., Martín-Escolano, J., Rosales, M. J., Maqueda, M., Sánchez-Moreno, M., and Marín, C. (2019). “Insights into Chagas treatment based on the potential of bacteriocin AS-48. ” International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance, 10, 1-8.
Mavridou, D. A., Gonzalez, D., Kim, W., West, S. A., and Foster, K. R. (2018). “Bacteria use collective behavior to generate diverse combat strategies. ” Current Biology, 28(3), 345-355.
Meade, E., Slattery, M. A., and Garvey, M. (2020). “Bacteriocins, potent antimicrobial peptides and the fight against multi drug resistant species: resistance is futile?. ” Antibiotics9(1), 32.‏
Mihaylova-Garnizova, R., Davidova, S., Hodzhev, Y., and Satchanska, G. (2024). “Antimicrobial peptides derived from Bacteria: classification, sources, and mechanism of action against Multidrug-resistant Bacteria. ” International Journal of Molecular Sciences25(19), 10788.
Naskar, A., and Kim, K. S. (2021). “Potential novel food-related and biomedical applications of nanomaterials combined with bacteriocins. ” Pharmaceutics, 13(1), 86.
Nes, I. F., Brede, D. A., and Diep, D. B. (2013). “Class II non-lantibiotic bacteriocins. In Handbook of Biologically Active Peptides.” Academic Press.‏ 85-92
Nissen-Meyer, J., Oppegård, C., Rogne, P., Haugen, H. S., and Kristiansen, P. E. (2010). “Structure and mode-of-action of the two-peptide (class-IIb) bacteriocins. ” Probiotics and Antimicrobial Proteins2, 52-60.
Ogunbanwo, S. T., Sanni, A. I., and Onilude, A. A. (2004). “Influence of bacteriocin in the control of Escherichia coli infection of broiler chickens in Nigeria. ” World Journal of Microbiology and Biotechnology, 20, 51-56.
Paiva, A. D., Breukink, E., and Mantovani, H. C. (2011). “Role of lipid II and membrane thickness in the mechanism of action of the lantibiotic bovicin HC5. ” Antimicrobial Agents and Chemotherapy55(11), 5284-5293.
Perez, R. H., Zendo, T., and Sonomoto, K. (2018). “Circular and leaderless bacteriocins: biosynthesis, mode of action, applications, and prospects. ” Frontiers in Microbiology9, 2085.‏
Perez-Ramos, A., Madi-Moussa, D., Coucheney, F., and Drider, D. (2021). “Current knowledge of the mode of action and immunity mechanisms of LAB-bacteriocins. ” Microorganisms, 9(10), 2107.
Sun, Z., Wang, X., Zhang, X., Wu, H., Zou, Y., Li, P., Sun, C. Xu, W. Liu, F., and Wang, D. (2018). “Class III bacteriocin Helveticin-M causes sublethal damage on target cells through impairment of cell wall and membrane. ” Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology45(3), 213-227.‏
Torres, N. I., Noll, K. S., Xu, S., Li, J., Huang, Q., Sinko, P. J., Wachsman, M. B., & Chikindas, M. L. (2013). Safety, formulation, and in vitro antiviral activity of the antimicrobial peptide subtilosin against herpes simplex virus type 1. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 5(1), 26–35.
Wang, Q., Cui, Y., Wang, W., Xu, J., and Xu, L. (2012). “Production of two bacteriocins in various growth conditions produced by gram-positive bacteria isolated from chicken cecum. ” Canadian Journal of Microbiology, 58(1), 93-101.
Yang, S. C., Lin, C. H., Sung, C. T., and Fang, J. Y. (2014). “Antibacterial activities of bacteriocins: application in foods and pharmaceuticals. ” Frontiers in Microbiology5, 241.