In vitro vizsgálatok a csicsóka liszt és a Saccharomyces boulardii mikrobákra gyakorolt hatásáról
Az Állatorvos-tudományi Egyetem Hannoveri Fiziológiai Intézetéből In-vitro vizsgálatok a csicsóka liszt és a Saccharomyces boulardii hatásáról a mikrobiális erdő gyomor metabolizmusára INAUGURALI ÉRTEKEZÉS Állatorvos-doktori fokozat megszerzésére (Dr. med. Vet.) A Hannoveri Állatorvostudományi Egyetem Hakan Öztürk Ankarából/Törökország Hannover 2003
Tudományos felügyelet: Univ. Prof. Dr. G. Breves 1. bíráló: Univ. Prof. Dr. G. Breves 2. bíráló: Univ.-Prof. Dr. Dr. H. c. H.-P. Sallmann szóbeli vizsga napja: 2003. november 26. A dolgozat elkészítését a Török Egyetemi Bizottság támogatásával támogatták.
Deste és Mehmet Öztürk szüleimnek szenteltem
Tartalom TARTALOMJEGYZÉK RÖVIDÍTÉSEK. 8 1. BEVEZETÉS. 10 2. IRODALOM ÁTTEKINTÉS. 12 2.1. Prebiotikumok. 12 2.2. Probiotikumok. 15 2.2.1. Élesztők mint probiotikumok kérődzőkben. 23 2.3. Élesztő. 32 2.3.1. A Saccharomyces cerevisiae szisztematikája. 33 2.3.2. Saccharomyces cerevisiae sejtfal. 33 2.3.3. Az élesztő kémiai összetétele. 36 2.3.4. Saccharomyces boulardii. 40 3. SAJÁT VIZSGÁLATOK. 42 3.1. Anyag és módszerek. 42 3.1.1. Szerkezet és műszaki adatok. 42 3.1.2. A RUSITEC rendszer működése és működése. 44 3.1.3. Állattenyésztés és takarmányozás. 47 3.1.4. A bendő tartalmának eltávolítása. 47 3.1.5. A kísérleti takarmánykeverék elkészítése. 48 3.2. Teszt végrehajtása és tesztelési megközelítések. 49 3.2.1. Csicsóka liszttel végzett vizsgálatok. 49 3.2.2. Vizsgálatok Saccharomyces boulardii-val. 51 3.2.3. Az élesztő inaktiválása. 53 3.3. Analitika. 54.
Tartalomjegyzék 4.2.3. A Saccharomyces boulardii hatása az SCFA termelésére. 71 4.2.3.1. A Saccharomyces boulardii hatása a teljes SCFA termelésre. 71 4.2.3.2. A Saccharomyces boulardii hatása az acetáttermelésre. 73 4.2.3.3. A Saccharomyces boulardii hatása a propionát termelésére. 74 4.2.3.4. A Saccharomyces boulardii hatása a butiráttermelésre. 76 4.2.3.5. A Saccharomyces boulardii hatása az izo-valerát termelésre. 77 4.2.3.6. A Saccharomyces boulardii hatása a valeráttermelésre. 79 4.2.4. A Saccharomyces boulardii hatása az NH 3 -N koncentrációra. 80 4.2.5. A Saccharomyces boulardii hatása a mikrobiális fehérjeszintézisre. 82 4.2.6. A Saccharomyces boulardii hatása a szerves anyagok emészthetőségére. 84 5. MEGBESZÉLÉS. 85 5.1. A kísérleti módszer értékelése. 85 5.2. Csicsóka liszt felhasználásának szándéka. 88 5.2.1. A csicsóka mikrobiális bendő metabolizmusának hatása. 89 5.3. A Saccharomyces boulardii alkalmazásának szándéka. 90 5.3.1. A mikrobiális bendő metabolizmusának hatása a Saccharomyces boulardii által. 90 6. ÖSSZEFOGLALÓ. 98 7. ÖSSZEFOGLALÓ. 101 8. IRODALOMJEGYZÉK. 104 9. FÜGGELÉK. 127 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS. 143
Rövidítések RÖVIDÍTÉSEK FELSOROLÁSA ábra Ábra Aqua dest. desztillált víz ANOVA varianciaelemzés atmoszférikus nyomás 14 C radiocarbon d napos DNS dezoxiribonukleinsav Fer. Fermenter g centrifugális gyorsulás h óra IFN interferon IL interleukin kpa kilopascal µmol mikromol mmol millimol MOS mannanoligoszacharid mosm milliosmol MPS mikrobiális fehérjeszintézis mv millivolt N egyenértékű koncentráció (normalitás) N nitrogén N 2 nitrogén molekula 15 N N Stabil nitrogén izotóp atomtömegű N N 15 N N p PCR ph nikotinamid-adenin-dinukleotid ammónia nitrogén nanométer nincs szignifikáns hiba valószínűség polimeráz láncreakció negatív decatikus hidrogénion-koncentráció
Rövidítések pka negatív logaritmusa a sav konstans psi font erő/négyzet hüvelyk fordulat/perc fordulat/perc RUSITEC bendő szimulációs technika SAS Statisztikai elemző rendszer S.b. Saccharomyces boulardii S.c. Saccharomyces cerevisiae SCFA Rövid láncú zsírsavak SD szórás SHIME Az emberi bél mikrobiális ökoszisztémájának szimulációja µl mikroliter Táblázat TCA-cyclus trikarbonsav ciklus TNF tumor nekrózis faktor TS szárazanyag VOS emésztett szerves anyag VQ szerves anyag emészthetőség W/V tömeg/térfogat YPD élesztő pepton-dextróz Χ XA XF XfE XL XP aritmetikai átlag nyershamu nyersrost nitrogénmentes kivonatok nyerszsír nyersfehérje
Az irodalom áttekinti az emberi bélflórát, és egyben elnyomja a patogén csírákat (GIBSON et al., 1995; KLEESSEN et al., 1997). 1. ábra: Az inulin szerkezete (GOODWIN és MERCER, 1983 szerint) CH 2OH H HO H OH H O H O szacharózmaradék HOH 2 C O H H OH CH2 OH H O HOH 2 C H H OH O OH H CH2
30 O HOH 2 C O H H OH CH 2 OH OH H Az bendő mikroorganizmusok és frakcióik (protozoonok, baktériumok és sejtmentes kivonat) vegyes oltóanyagával végzett inulin lebontásának és anyagcseréjének vizsgálata azt mutatta, hogy az inulint a kevert oltóanyag metabolizálta a leggyorsabban. Az egyes frakciók közül a protozoa frakció mutatta a legnagyobb aktivitást, a sejtmentes kivonat pedig a legkevesebb anyagcserét. A holotrikikus protozoonokból nyert kivonat elkezdi lebontani az inulint a fruktóz terminális végéből (PUNJ et al., 1970). BIGGS és HANCOCK (1998) kimutatták, hogy a bendő mikroorganizmusok inulinban inulint tartalmaztak juhok és tehenek bendőjében.
Felhasznált irodalmi áttekintés. S. c. több mint 1000 törzsből áll, de nem mindegyik képes stimulálni a bendőben való erjedést (NEWBOLD és WALLACE, 1992; NEWBOLD és mtsai, 1995; AGARWAL és mtsai, 2000). Csak bizonyos S. c. ezért használják. Az irodalomban leírt eredmények azonban ezekre a probiotikus törzsekre nem egységesek. Az élesztő hatásának módja kérődzőknél még nem teljesen ismert. Nemrégiben az élesztő hatásmechanizmusának különféle lehetőségeit vitatták meg (2. ábra). Számos tanulmány kimutatta, hogy az élesztőgombák központi hatása a növekedés serkentésén és különösen a cellulolitikus és laktolitikus bendő mikroorganizmusok stimulálásán alapul. 2. ábra: Az élesztő hatásmódja a bendőben (DAWSON, 1990) Élesztő tenyészet Fokozott laktátfelhasználás A bendő baktériumok stimulálása Megnövekedett ammónia felhasználás A mikroba populáció növekedése (a mikroba tömegének növekedése) A pH érték stabilizálása A fehérjeszintézis növekedése A nyersrost emésztésének növekedése 24