CC BY
16МРНТИ 34.27.51
Н.Н. ГАВРИЛОВА1, И.А. РАТНИКОВА1, А.В. АЛИМБЕТОВА1, С.Э. ОРАЗЫМБЕТ1,
Л.А. КОШЕЛЕВА1, Р.Ж. КАПТАГАЙ1, О.А. БЕЛИКОВА1, В.Г. МЕЛЬНИКОВ2 1ТОО «Научно-производственный центр микробиологии и вирусологии»,
Алматы, Казахстан Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского,
Москва, Россия
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВОСТИ ПРОБИОТИКА, ПРЕДНАЗНАЧЕНОГО ПРОТИВ БРУЦЕЛЛЁЗА, ПРИ ПРОФИЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ КОЛИБАКТЕРИОЗА,
САЛЬМОНЕЛЛЁЗА И ПАСТЕРЕЛЛЁЗА В ОПЫТЕ НА БЕЛЫХ МЫШАХ
https://doi.org/10.53729/MV-AS.2021.01-02.05
Аннотация
Отобрана ассоциация из молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum14flJ19+Lactobacillus plantarum 144/87+Lactobacillus brevis Б-3/43 для лечения и профилактики бруцеллеза, обладающая устойчивостью к используемым антибиотикам, высокой антагонистической активностью к возбудителям бруцеллеза и кишечных инфекций. Установлено, что применение пробиотика c профилактической и лечебной целью значительно снижает индекс инфицированности и интенсивность обсемененности внутренних органов мышей, экспериментально зараженных высоковирулентным штаммом бруцелл B. melitensis 16M.
Целью настоящих исследований было изучение на экспериментально зараженных белых мышах лечебно-профилактической эффективности разработанного пробиотика в отношении кишечных инфекций (колибактериоз, сальмонеллез) и геморрагической септицемии (пастереллёз).
В результате проведенных исследований установлена высокая профилактическая и терапевтическая эффективность пробиотика как в сочетании с антибиотиком, так и без него, по отношению к возбудителям кишечных инфекций и пастереллёза. Это позволяет рекомендовать пробиотик для профилактики и эффективного лечения кишечных и острых септических инфекций у сельскохозяйственных животных. Применение пробиотика в ветеринарной практике позволит повысить резистентность организма животных, снизить заболеваемость молодняка кишечными и респираторными инфекционными болезнями, улучшить экологическую ситуацию в хозяйстве вследствие кратковременного выделения микроорганизмов во внешнюю среду, предотвратить заражение здоровых животных и обсемененность окружающей среды.
Использование пробиотика для профилактики и лечения инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных снизит их лечение антибиотиками, что позволит предотвратить формирование субклинических, латентных форм инфекции и бактерионосительства.
Ключевые слова: молочнокислые бактерии, пробиотик, антагонизм, бруцеллёз, кишечные и септические инфекции, профилактика, лечение.
По данным Всемирной организации здравоохранения, заболевание бруцеллёзом регистрируется более чем у полумиллиона человек в год в 100 странах мира [1].
Человек в любом возрасте восприимчив к этой болезни. В большинстве случаев люди заражаются от домашних больных животных при употреблении мясомолочных продуктов или при контакте с ними (уход, кормление, убой и др.). Это обусловливает распространенность бруцеллёза во всем мире и особенно в странах, где развито животноводство [2].
Большинство случаев заболевания остаются нераспознанными в связи с трудностями дифференциальной диагностики, отрицательными результатами специфических серологических реакций в хронической стадии болезни [3]. Наблюдается эволюция клиники бруцеллёза, связанная с изменением биологических свойств возбудителя, повторное инфицирование, особенно сельских жителей, а также увеличение
заболеваемости этой инфекцией лиц, профессионально несвязанных с сельским хозяйством [4,5].
В Казахстане приоритетным источником заражения людей бруцеллёзом является мелкий рогатый скот (в 77% случаев), в 22% случаев - крупный рогатый скот, на другие виды животных приходится около 1% [6, 7].
Лечение бруцеллёза сложное, комплексное и длительное. Основным методом лечения бруцеллёза является этиотропная антибактериальная терапия. Параллельно с этим пациентам назначают нестероидные противовоспалительные, антигистаминные средства, витамины группы В, физиолечение. Профилактика и борьба с бруцеллёзом должны быть основаны на проведении комплекса ветеринарно-санитарных и медико-санитарных мероприятий, направленных на снижение и ликвидацию заболеваемости бруцеллёзом сельскохозяйственных животных [8].
Одним из путей повышения эффективности борьбы с бруцеллёзом животных и человека может быть использование молочнокислых бактерий, обладающих высокой антагонистической активностью к возбудителям данного заболевания. Лечебно-профилактическое действие они оказывают не только благодаря антимикробной активности, но также активации иммунной системы. При создании пробиотика для профилактики и комплексной терапии бруцеллёза необходимо использовать штаммы молочнокислых бактерий, обладающие антагонистической активностью не только к возбудителям бруцеллёза, но и широкому спектру патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, в том числе кишечных, а также резистентностью к лечебным препаратам. Использование такого пробиотика уменьшит риск заболеваний животных бруцеллёзом, предотвратит у них ослабление иммунитета, возможные инфекционные осложнения, дисбиоз кишечника и повысит эффективность комплексной терапии бруцеллёза.
В связи с изложенным, нами отобрана ассоциация из молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum14^19+Lactobacillus plantarum 14д/87+Lactobacillus brevis Б-3/43, обладающая устойчивостью к используемым антибиотикам, с высокой антагонистической активностью к возбудителям бруцеллёза и кишечных инфекций, превышающая по антагонизму индивидуальные штаммы. Благодаря резистентности к антибиотикам, отобранные штаммы молочнокислых бактерий могут быть использованы в комплексной терапии бруцеллёза совместно с антибиотиками гентамицином, стрептомицином и ко -тримоксазолом. Установлено, что применение пробиотика c профилактической и лечебной целью значительно снижает индекс инфицированности и интенсивность обсеменённости внутренних органов мышей, экспериментально заражённых высоковирулентным штаммом бруцелл B. melitensis 16M. Наибольший лечебный эффект выявлен при совместном применении антибиотика с пробиотиком в течение 10 дней. В этой группе животных после окончания лечения инфицированных бруцеллами внутренних органов не выявлено [9].
Целью настоящих исследований было изучение на экспериментально заражённых белых мышах лечебно-профилактической эффективности разработанного пробиотика в отношении кишечных инфекций (колибактериоза, сальмонеллёза) и геморрагической септицемии (пастереллёза).
Объекты и методы исследований
Объектом исследований служила разработанная ассоциация из штаммов молочнокислых бактерий, взятых для исследований из рабочей коллекции лаборатории микробных препаратов, предназначенная для профилактики и лечения бруцеллеза. Штаммы выделены от здоровых людей и животных и отобраны по антагонистической активности в отношении энтеропатогенных бактерий и бруцелл.
Выращивание молочнокислых бактерий и их ассоциаций проводили в жидкой питательной среде МРС при температуре 35- 370С в течение 24 часов.
В опыт было взято 150 клинически здоровых беспородных белых мышей одинакового возраста (3 месяца) весом 16-18 г. После карантинного содержания для испытания пробиотика с тест-культурами Escherichia coli 25922, Salmonella typhimurium 371, Pasteurella multocida 216 сформировали 5 опытных групп по 10 мышей в каждой -всего 15 групп. Первая группа белых мышей была контрольной, 4 группы - опытные. По схеме эксперимента 12 опытных групп белых мышей (по 4 группы на каждый штамм) до заражения тест-культурами ничего не получали, кроме корма и воды, каждая 5-ая группа получала per os испытуемый пробиотик 1 раз в сутки за 15 мин до кормления в течение 10 дней перед заражением в дозе 5% к массе корма на одно животное при заражении колибактериозом и сальмонеллёзом, в дозе 8% к массе корма - при заражении пастереллёзом.
Затем мышей всех опытных и контрольных групп заражали подкожно в область спины LD50 смывом суточных агаровых культур тест- штаммов E. coli 25922, S. typhimurium 371, P. multocida 216. Перед заражением животных тест-штаммы проверяли на типичность культурально-морфологических свойств и чистоту.
Через 24 часа после заражения начинали лечение животных по схеме:
1 группа - контрольная. Белые мыши после заражения возбудителями бактериальных инфекций лечение не получали;
2 группа - белым мышам per os задавали пробиотик по 8% к массе корма 3 раза в день при колибактериозе и сальмонеллёзе, по 10% к массе корма 3 раза в день - при пастереллёзе;
3 группа - белые мыши получали один раз в сутки действующий на все возбудители антибиотик цефтриаксон внутримышечно по 0,1 см3 в мягкую ткань в области задней лапы до выздоровления;
4 группа - белые мыши получали антибиотик цефтриаксон в такой же дозе и дополнительно пробиотик per os по 8% к массе корма 3 раза в день при колибактериозе и сальмонеллёзе, по 10% к массе корма 3 раза в день - при пастереллёзе;
5 группа - белые мыши продолжали получать пробиотик по 8% к массе корма 3 раза в день при колибактериозе и сальмонеллёзе, по 10% к массе корма 3 раза в день - при пастереллезе.
Повторность опытов трехкратная. Для математической обработки результатов использовали стандартные методы нахождения средних значений и их средних ошибок [10].
За лабораторными мышами опытных групп вели наблюдение в течение 14 суток. Во время эксперимента устанавливали влияние тестируемого пробиотика на общее состояние белых мышей, экспериментально зараженных патогенными культурами (тяжесть, длительность заболевания, сроки выздоровления животных).
Взвешивание животных проводили через 7 суток после заражения и в конце опыта через 14 суток. Павших белых мышей вскрывали и проводили патологоанатомический осмотр внутренних органов, из которых делали посевы на жидкие и плотные питательные среды (МПБ и МПА).
Через 14 суток проводили забой опытных мышей. Трупы белых мышей вскрывали в стерильных условиях бокса, осматривали патологические изменения внутренних органах, отбирали в стерильные чашки Петри кусочки печени, сердца, легкого, тонкого и толстого отделов кишечника для бактериологического исследования. Посевы на МПБ, МПА культивировали в течение 24 часов в термостате при 37 оС, затем осматривали визуально, оценивали культуральные свойства микроорганизмов. Из суточных агаровых культур делали мазки, окрашивали по Граму, проводили микроскопию.
Результаты исследований и их обсуждение
Белые мыши контрольной группы, зараженные E. coli 25922, пали на 5-е сутки после заражения, S. typhimurium 371 - на 3-4 сутки, P. multocida 216 - на 2-е сутки после
заражения. При вскрытии погибших животных наблюдались характерные для данных заболеваний патологические изменения во внутренних органах.
Результаты бактериологического исследования патологического материала от белых мышей контрольной группы, зараженных E. coli 25922, показали, что заражающая культура эшерихий обильно высевалась из тонкого и толстого отделов кишечника, а в виде единичных колоний - из печени всех мышей, из сердца - в виде единичных колоний у двух животных (Таблица 1).
Таблица 1 - Результаты бактериологического исследования патологического материала от белых мышей контрольной группы, зараженных E. coli 25922_
Номер животного Органы
печень легкое сердце тонкий отд. кишеч-ка толстый отд. кишеч-ка
Белая мышь № 1 единичные колонии - - обильный рост -
Белая мышь №2 единичные колонии - - умеренный рост единичные колонии
Белая мышь №3 единичные колонии - - обильный рост умеренный рост
Белая мышь №4 умеренный рост - единичные колонии хороший рост умеренный рост
Белая мышь №5 единичные колонии - единичные колонии обильный рост единичные колонии
Белая мышь №6 единичные колонии - - обильный рост обильный рост
Белая мышь №7 единичные колонии - - обильный рост обильный рост
Белая мышь №8 единичные колонии - - обильный рост обильный рост
Белая мышь №9 единичные колонии - - обильный рост обильный рост
Белая мышь №10 единичные колонии - - обильный рост обильный рост
У животных, зараженных S. typhimurium 371, сальмонеллы обильно высевались из печени и тонкого отделов кишечника, в виде единичных колоний - из сердца, легкого и толстого отдела кишечника (Таблица 2).
Таблица 2 - Результаты бактериологического исследования патологического материала от белых мышей контрольной группы, зараженных X typhimurium 371
Номер животного Органы
печень легкое сердце тонкий отд. кишеч-ка толстый отд. кишечника
Белая мышь № 1 обильный единичные Умеренный обильный единичные
рост колонии рост рост колонии
Белая мышь №2 обильный рост - - умеренный рост -
Белая мышь №3 обильный рост единичные колонии - обильный рост -
Белая мышь №4 обильный рост - единичные колонии хороший рост У-
МИКРОБИОЛОГИЯ ЖЭНЕ ВИРУСОЛОГИЯ Продолжение таблицы 2
Белая мышь №5 хороший рост - - обильный рост -
Белая мышь №6 умеренный рост - - обильный рост единичные колонии
Белая мышь №7 умеренный рост - - обильный рост единичные колонии
Белая мышь №8 умеренный рост - - обильный рост единичные колонии
Белая мышь №9 умеренный рост - - обильный рост единичные колонии
Белая мышь №10 умеренный рост - - обильный рост единичные колонии
От павших белых мышей, зараженных P. multocida 216, пастереллы обильно высевались из легкого и сердца всех животных. Из печени, тонкого и толстого отделов кишечника пастереллы высевались в виде единичных колоний у трех мышей (Таблица 3).
Таблица 3 - Результаты бактериологического исследования патологического материала от белых мышей контрольной группы, зараженных Р. multocida 216
Номер животного Органы
печень легкое сердце тонкий отд. кишеч-ка толстый отд. кишеч-ка
Белая мышь № 1 - обильный обильный единичные единичные
рост рост колонии колонии
Белая мышь №2 - обильный рост обильный рост единичные колонии -
Белая мышь №3 единичные обильный обильный хороший умеренный
колонии рост рост рост рост
Белая мышь №4 единичные колонии обильный рост обильный рост - -
Белая мышь №5 - обильный рост обильный рост - единичные колонии
Белая мышь №6 - обильный рост обильный рост - -
Белая мышь №7 - обильный рост обильный рост - -
Белая мышь №8 - обильный рост обильный рост - -
Белая мышь №9 - обильный рост обильный рост - -
Белая мышь №10 - обильный рост обильный рост - -
В результате проведенных исследований установлена высокая профилактическая и терапевтическая эффективность пробиотика как в сочетании с антибитиком, так и без него. Отмечалась его антибактериальная активность не только по отношению к возбудителям кишечных инфекций (эшерихиям, сальмонеллам), но и острых септических инфекций (геморрагической септицемии - пастереллёз). У животных всех опытных групп, ежедневно 3 раза получавших пробиотик, наблюдалось улучшение общего состояния, отсутствие диареи, улучшение аппетита, прибавление в весе (от 5 до 8 г), что свидетельствует об активизации обменных процессов у них. Больше других в весе прибавили белые мыши пятой опытной группы (от 5 до 10 г), длительное время получавшие пробиотик (24 дня).
Применение пробиотика для лечения белых мышей позволило на 3-й день справиться с кишечной инфекцией и пастереллёзом. Наблюдалось более легкое течение заболеваний при применении пробиотика по сравнению с использованием только антибиотика.
Длительное скармливание опытным белым мышам пробиотика предохраняет их от заболевания колибактериозом, сальмонеллёзом и пастереллёзом. У белых мышей, получавших пробиотик без перерыва один раз в сутки в течение 10 дней до заражения и 3 раза в сутки в течение 14 дней после заражения, диарея не наблюдалась. Отмечалось незначительное ухудшение общего состояния животных только в течение первых двух суток. На третьи сутки после заражения все животные выздоравливали, нормализовался аппетит, симптомы заболевания отсутствовали.
При бактериологическом исследовании фекалий белых мышей 3-х опытных групп, получавших пробиотик, заражающие культуры (эшерихии, сальмонеллы и пастереллы) выделялись только в течение трех суток после заражения. Начиная с 3-х суток, патогены высевались в виде единичных колоний, затем выделение их из фекалий мышей прекращалось. Кратковременное выделение культур из фекалий зараженных белых мышей свидетельствует о высокой терапевтической эффективности пробиотика, подавляющего персистенцию микроорганизмов в тонком и толстом отделах кишечника, с сокращением сроков элиминации возбудителей инфекций до 3-4 суток.
Заключение
Результаты проведенного опыта на белых мышах позволяют рекомендовать пробиотик для профилактики и эффективного лечения кишечных и острых септических инфекций у сельскохозяйственных животных как в сочетании с антибиотиком, так и без него. Применение пробиотика с лечебной и профилактической целью предотвратит выделение возбудителей инфекционных заболеваний во внешнюю среду, что обусловлено кратковременной персистенцией микроорганизмов в организме больных животных. Применение пробиотика в ветеринарной практике позволит повысить резистентность организма животных, снизить заболеваемость молодняка кишечными и респираторными инфекционными болезнями, улучшить экологическую ситуацию в хозяйстве вследствие кратковременного выделения микроорганизмов во внешнюю среду, предотвратить заражение здоровых животных и обсемененность окружающей среды.
Использование пробиотика для профилактики и лечения инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных снизит их лечение антибиотиками, что позволит предотвратить формирование субклинических, латентных форм инфекции и бактерионосительства.
Литература:
1 Organization WH. Brucellosis. Geneva: World Health Organization; 2012 http://www.who.int/zoonoses/diseases/brucellosis/en/.
2 Кузнецов А.Н., Сыздыков М.С., Дуйсенова А.К., Абуова Г.Н., Бердалиева Ф.А., Даулбаева С.Ф., Садовская В.П. Информационное обеспечение эпидемиологического надзора за бруцеллезом с использованием ГИС-технологий. http://journaLksph.kz/contents/v10n4_201Lpdf":// HYPERLINK . HYPERLINK "%22http://j ournal.ksph.kz/contents/v 10n4
3 Профилактика и лабораторная диагностика бруцеллеза людей: методические указания (МУ 3.1.7.1189-03). - М., 2003. - С. 58.
4 Амиреев С.А., Муминов Т.А. Стандарты и алгоритмы мероприятий при инфекционных болезнях: практическое руководство. - Алматы, 2007. - Т.1. - С. 238-308.
5 Муковозова Л.А., Кулжанова Ш.А., Смаилов Е.М. Избасарова И.В. Бруцеллез: клиника, диагностика, лечение и диспансеризация: методические рекомендации. - Семипалатинск, 2006. -С. 25.
6 Сыздыков М.С., Кузнецов А.Н., Абуова Г.М., Бердалиева Ф.А., Садыкова С.С. Оценка эпидемической ситуации по бруцеллезу в Республике Казахстан с использованием географических
информационных технологий // Гигиена, эпидемиология жэне иммунобиология. - 2011. - № 4. -С. 69-734.
7 Оракбай Л.Ж., Черепанова Л.Ю., Денисова Т.Г. Современные аспекты эпидемического процесса бруцеллеза // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №6. HYPERLINK "%20%22http://science education.ru/ru/article/view?id=22737%22: //%20HYPERLINK.%20
8 Ким А. А., Колмогорова Е.Л., Рахимбекова Д.К., Лукьянченко Н.Г., Каратаева Л.С. Бруцеллез - краевая патология Казахстана // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - № 5. - С. 21-23.
9 Gavrilova N.N., Sadanov A.K., Ratnikova I.A., Seitbattalova A.I., Kulnazarov B.A. Effect of lactobacillus-based probiotic in the prevention and complex therapy of brucellosis // Advances in Animal and Veterinary Sciences. - 2020. - Vol. 8 (s3). - P. 18-22. -DOI/http://dx.doi.org/10.17582/journal.aavs/2020/8.s3.18.22. - ISSN (Online) / 2307-8316; ISSN (Print) / 2309-3331.
10 Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. - М., 1975.- С. 295.
Н.Н. ГАВРИЛОВА1, И.А. РАТНИКОВА1, А.В. АЛИМБЕТОВА1, С.Э. ОРАЗЫМБЕТ1, Л.А. КОШЕЛЕВА1, Р.Ж. КАПТАГАЙ1, О.А. БЕЛИКОВА1, В.Г. МЕЛЬНИКОВ2 1 «Микробиология жэце вирусология Fылыми-eцдiрiстiк орталыгы» ЖШС,
Алматы, ^азакстан Мэскеу эпидемиология жэне микробиология Fылыми-зерттеу институты Г.Н. Габричевский атындаFы, Мэскеу, Ресей
АЦ ТЫШЦАНДАР ТЭЖ1РИБЕС1НДЕ ПАСТЕРЕЛЛЕЗ, САЛЬМОНЕЛЛЕЗГЕ ЦАРСЫ, КОЛИБАКТЕРИОЗДЫ ЕМДЕУ ЖЭНЕ АЛДЫН-АЛУ КЕЗ1НДЕ ТАГАЙЫНДАЛГАН ПРОБИОТИКТЩ ТИ1МД1Л1Г1Н ЗЕРТТЕУ
ТYЙiн
Б1збен антибиотиктерге тез1мд1, бруцеллез коздырFыштарына жэне шек инфекцияларына жоFары антагониснк белсендшп бар бруцеллезд1 емдеу жэне алдын алу Yшiн Lactobacillus plantarum14^19+Lactobacillus plantarum 14д/87+Lactobacillus brevis Б-3/43 CYт кышкылы бактерияларыныц кауымдасть^ы тацдалынды.
Алдын алу жэне емдеу максатында пробиотикп колдану B. melitensis 16M жоFары вируленттi штаммымен тэжiрибе жYзiнде ж^ктырFан тышкандардыц ж^ктыру индексiн жэне шю аFзаларыныц т^кымдану каркындыль^ын едэуiр темендететш аныкталды.
Осы зерттеулердщ максаты шек инфекцияларына (колибактериоз, сальмонеллез) жэне геморрагиялык септицемияFа (пастереллез) катысты таFайындалFан пробиотиктщ емдш-профилактикалык тиiмдiлiгiн эксперименттiк жолмен ж¥KтырFан ак тышкандарда зерттеу болды.
ЖYргiзiлген зерттеулер нэтижесiнде iшек инфекцияларыныц жэне пастереллездщ KOЗдырFыштарына катысты антибиотикпен бiрге де, онсыз да пробиотиктщ жоFары профилактикалык жэне емдiк тшмдшш аныкталды. Б^л пробиотиктi ауылшаруашылык жануарларындаFы iшек жэне eткiр септикалык инфекциялардыц алдын-алу жэне тиiмдi емдеу Yшiн ¥CынуFа мYмкiндiк бередi.Ветеринариялык практикада пробиотикп колдану жануарлар организмшщ тeзiмдiлiгiн арттыруFа, жас жануарлардыц iшек жэне респираторлык ж^кпалы аурулармен сыркаттануын темендетуге, микроорганизмдердщ сырткы ортаFа кыска уакыт бeлiнуi салдарынан шаруашылыктаFы экологиялык жаFдайды жаксартуFа, сау жануарлардыц ж^ктырылуыныц жэне коршаFан ортаныц ластануыныц алдын алуFа мYмкiндiк бередi.
Тeлдердiц ж^кпалы ауруларыныц алдын алу жэне емдеу Yшiн пробиотикп пайдалану жануарларды антибиотиктермен емдеудi азайтады, б^л инфекцияныц субклиникалык, латенттi тYрлерiнiц жэне бактерия тасымалдаушылыктыц калыптасуына жол бермейдь
Кiлттi сездер: CYт кышкылы бактериялары, пробиотиктер, антагонизм, бруцеллез, шек жэне септикалык инфекциялар, алдын алу, емдеу.
IRSTI 34.27.51
NN. GAVRILOVA1, I.A. RATNIKOVA1, A.V. ALIMBETOVA1, S.E. ORAZYMBET1,
L A. KOSHELEVA1, R.Zh. KAPTAGAY1, O A. BELIKOVA1, V.G. MELNIKOV2 1LLP Research and Production Center for Microbiology and Virology, Almaty, Kazakhstan 2G.N. Gabrichevsky Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Moscow, Russia
STUDYING THE EFFECTIVENESS OF A PROBIOTIC INTENDED AGAINST BRUCELLOSIS IN THE PREVENTION AND TREATMENT OF COLIBACTERIOSIS, SALMONELLOSIS AND PASTERELLOSIS IN EXPERIMENT ON WHITE MICE
Summary
An association of lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum 14d / 19 + Lactobacillus plantarum 14d / 87 + Lactobacillus brevis B-3/43 was selected for the treatment and prevention of brucellosis, which is resistant to the antibiotics used, with high antagonistic activity against pathogens of brucellosis and intestinal infections. It has been established that the use of a probiotic for prophylactic and therapeutic purposes significantly reduces the infection index and the intensity of contamination of the internal organs of mice experimentally infected with a highly virulent strain of brucella B. melitensis 16M.
The aim of these studies was to study the therapeutic and prophylactic efficacy of the developed probiotic against intestinal infections (colibacillosis, salmonellosis) and hemorrhagic septicemia (pasteurellosis) on experimentally infected white mice.
As a result of the studies, a high prophylactic and therapeutic efficacy of the probiotic was established both in combination with an antibiotic and without it in relation to causative agents of intestinal infections and pasteurellosis. This allows us to recommend a probiotic for the prevention and effective treatment of intestinal and acute septic infections in farm animals. The use of a probiotic in veterinary practice will increase the resistance of the animal body, reduce the incidence of intestinal and respiratory infectious diseases in young animals, improve the ecological situation in the farm due to the short-term release of microorganisms into the external environment, and prevent contamination of healthy animals and contamination of the environment.
The use of a probiotic for the prevention and treatment of infectious diseases of will reduce the treatment of animals with antibiotics, which will prevent the formation of subclinical, latent forms of infection and bacterial carriage.
Key words: lactic acid bacteria, probiotic, antagonism, brucellosis, intestinal and septic infections, prevention, treatment.
According to the World Health Organization, more than half a million people a year are diagnosed with brucellosis in 100 countries of the world [1].
A person at any age is susceptible to illness. In most cases, people become infected from domestic sick animals through the use of meat and dairy products or through contact with them (care, feeding, slaughter, etc.). This determines the prevalence of brucellosis throughout the world, and especially in countries where animal husbandry is developed [2].
Most cases of the disease remain unrecognized due to the difficulties of differential diagnosis, negative results of specific serological reactions in the chronic stage of the disease [3]. Evolution of the clinical picture of brucellosis is observed, associated with a change in the biological properties of the pathogen, re-infection, especially of rural residents, as well as an increase in the incidence of this infection in persons not professionally associated with agriculture [4,5].
In Kazakhstan, the priority source of human infection with brucellosis is small cattle (in 77% of cases), in 22% of cases - cattle and other animal species account for about 1% [6, 7].
Brucellosis treatment is complex, complex and long-term. The main treatment for brucellosis is etiotropic antibiotic therapy. In parallel with this, patients are prescribed nonsteroidal anti-inflammatory, antihistamines, B vitamins, physiotherapy. Prevention and control of
brucellosis should be based on a complex of veterinary-sanitary and medical-sanitary measures aimed at reducing and eliminating the incidence of brucellosis in farm animals [8].
One of the ways to increase the effectiveness of the fight against brucellosis in animals and humans can be the use of lactic acid bacteria, which have a high antagonistic activity against the causative agents of this disease. They have a therapeutic and prophylactic effect not only due to antimicrobial activity, but also due to the activation of the immune system. When creating a probiotic for the prevention and complex therapy of brucellosis, it is necessary to use strains of lactic acid bacteria that have antagonistic activity not only against pathogens of brucellosis, but also against a wide range of pathogenic and opportunistic microorganisms, including intestinal microorganisms, as well as resistance to medicinal drugs. The use of such a probiotic will reduce the risk of animal diseases with brucellosis, prevent their weakening of immunity, possible infectious complications, intestinal dysbiosis, and increase the effectiveness of complex therapy for brucellosis.
In connection with the above, we have selected an association of lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum 14d / 19 + Lactobacillus plantarum 14d / 87 + Lactobacillus brevis B-3/43, which is resistant to the antibiotics used, with high antagonistic activity to pathogens of brucellosis and intestinal antagonisms individual strains. Due to their resistance to antibiotics, the selected strains of lactic acid bacteria can be used in the complex therapy of brucellosis together with antibiotics gentamicin, streptomycin and co-trimoxazole. It has been established that the use of a probiotic for prophylactic and therapeutic purposes significantly reduces the infection index and the intensity of contamination of the internal organs of mice experimentally infected with a highly virulent strain of brucella B. melitensis 16M. The greatest therapeutic effect was revealed with the combined use of an antibiotic with a probiotic for 10 days. In this group of animals, after the end of treatment, no internal organs infected with Brucella were detected [9].
The aim of these studies was to study the therapeutic and prophylactic efficacy of the developed probiotic against intestinal infections (colibacillosis, salmonellosis) and hemorrhagic septicemia (pasteurellosis) on experimentally infected white mice.
Objects and methods of research
The object of research was the developed association of strains of lactic acid bacteria taken for research from the working collection of the laboratory of microbial preparations, intended for the prevention and treatment of brucellosis. The strains were isolated from healthy people and animals and selected for antagonistic activity against enteropathogenic bacteria and brucella.
Cultivation of lactic acid bacteria and their associations was carried out in a liquid nutrient medium MRS at a temperature of 35-37 ° C for 24 hours.
The experiment involved 150 clinically healthy outbred white mice of the same age (3 months) weighing 16-18 g. After quarantine for testing the probiotic with test cultures of Escherichia coli 25922, Salmonella typhimurium 371, Pasteurella multocida 216, 5 experimental groups of 10 mice in each - only 15 groups. The first group of white mice was the control, 4 groups were experimental. According to the experimental scheme, 12 experimental groups of white mice (4 groups for each strain) before infection with test cultures received nothing but food and water, each 5th group received per os probiotic 1 time a day 15 minutes before feeding in within 10 days before infection at a dose of 5%, to the feed weight per animal when infected with colibacillosis and salmonellosis, at a dose of 8% to the feed weight when infected with pasteurellosis.
Then, mice of all experimental and control groups were inoculated subcutaneously in the back region of LD50 by washing daily agar cultures of test strains E. coli 25922, S. typhimurium 371, P. multocida 216. Before infection of animals, test strains were checked for typical cultural and morphological properties and purity.
In 24 hours after infection, the animals were treated according to the following scheme:
group 1- control. White mice after infection with pathogens of bacterial infections did not receive treatment;
group 2 - white mice were given per os probiotic 8% by weight of food 3 times a day for colibacillosis and salmonellosis, 10% by weight of food 3 times a day with pasteurellosis;
group 3 - white mice received once a day the antibiotic ceftriaxone acting on all pathogens intramuscularly in a dose of 0.1 cm3 into the soft tissue in the area of the hind paw until recovery;
group 4 - white mice received the antibiotic ceftriaxone in the same dose and additionally a probiotic per os, 8% to the feed weight 3 times a day for colibacillosis and salmonellosis, 10% of the feed weight, 3 times a day for pasteurellosis;
group 5 - white mice continued to receive probiotic 8% by weight of food 3 times a day for colibacillosis and salmonellosis, 10% by weight of food 3 times a day with pasteurellosis.
The experiments were repeated three times. For mathematical processing of the results, we used standard methods for finding the mean values and their mean errors [10].
The laboratory mice of the experimental groups were observed for 14 days. During the experiment, the effect of the tested probiotic on the general condition of white mice experimentally infected with pathogenic cultures was established (severity, duration of the disease, recovery time of animals).
The animals were weighed 7 days after infection and at the end of the experiment after 14 days. The dead white mice were dissected and a postmortem examination of the internal organs was carried out, from which cultures were made on liquid and solid nutrient media (Nutrient Broth and Meat Pepton Agar).
Experimental mice were slaughtered after 14 days. The corpses of white mice were opened in sterile boxing conditions, pathological changes in internal organs were examined, pieces of liver, heart, lung, small and large intestine were taken into sterile Petri dishes for bacteriological examination. Inoculations on NB, MPA were cultivated for 24 hours in a thermostat at 37 °C, then they were examined visually, and the cultural properties of microorganisms were assessed. Smears were made from daily agar cultures, stained according to Gram, and microscopy was performed.
Research results and their discussion
White mice of the control group infected with E. coli 25922 died on the 5th day after infection, S. typhimurium 371 - on days 3-4, P. multocida 216 - on the 2nd day after infection. Autopsy of the dead animals showed pathological changes in the internal organs characteristic of these diseases.
The results of bacteriological examination of pathological material from white mice of the control group infected with E. coli 25922 showed that the infecting culture of Escherichia was abundantly sown from the small and large parts of the intestine, and in the form of single colonies - from the liver of all mice, from the heart - in the form of single colonies in two animals (Table 1).
Table 1 - Results of bacteriological examination of pathological material from white mice of the control group infected with E. coli 25922_
Animal number Organs
liver lung heart thin section intestines thick section intestines
White mouse №1 single colonies - - abundant growth -
White mouse №2 single colonies - - moderate growth single colonies
White mouse №3 single colonies - - abundant growth moderate growth
Table 1 continuation
White mouse №4 moderate growth - single colonies good growth moderate growth
White mouse №5 single colonies - single colonies abundant growth single colonies
White mouse №6 single colonies - - abundant growth abundant growth
White mouse №7 single colonies - - abundant growth abundant growth
White mouse №8 single colonies - - abundant growth abundant growth
White mouse №9 single colonies - - abundant growth abundant growth
White mouse №10 single colonies - - abundant growth abundant growth
In animals infected with S. typhimurium 371, Salmonella was abundantly sown from the liver and small intestine, in the form of single colonies from the heart, lung and large intestine (Table 2).
Table 2 - The results of bacteriological examination of pathological material from white mice of the control group infected with S. typhimurium 371_
Animal number Organs
liver liver lung heart thin section intestines
White mouse №1 abundant growth single colonies moderate growth abundant growth single colonies
White mouse №2 abundant growth - - moderate growth -
White mouse №3 abundant growth single colonies - abundant growth -
White mouse №4 abundant growth - single colonies good growth y-
White mouse №5 good growth - - abundant growth -
White mouse №6 moderate growth - - abundant growth single colonies
White mouse №7 moderate growth - - abundant growth single colonies
White mouse №8 moderate growth - - abundant growth single colonies
White mouse №9 moderate growth - - abundant growth single colonies
White mouse №10 moderate growth - - abundant growth single colonies
From dead white mice infected with P. multocida 216, pasteurella was sown abundantly from the lungs and hearts of all animals. Pasteurella was inoculated from the liver, small and large intestine, in the form of single colonies in three mice (Table 3).
Table 3 - The results of bacteriological examination of pathological material from white mice of the control group infected with P. multocida 216_
Animal number Organs
liver liver lung heart thin section intestines
White mouse № 1 - abundant growth abundant growth single colonies single colonies
White mouse №2 - abundant growth abundant growth single colonies -
Table 3 continuation
White mouse №3 single colonies abundant growth abundant growth good growth moderate growth
White mouse №4 single colonies abundant growth abundant growth - -
White mouse №5 - abundant growth abundant growth - single colonies
White mouse №6 - abundant growth abundant growth - -
White mouse №7 - abundant growth abundant growth - -
White mouse №8 - abundant growth abundant growth - -
White mouse №9 - abundant growth abundant growth - -
White mouse №10 - abundant growth abundant growth - -
As a result of the studies, a high preventive and therapeutic efficacy of the probiotic was established both in combination with an antibitic and without it. Its antibacterial activity was noted not only against pathogens of intestinal infections (Escherichia, Salmonella), but also acute septic infections (hemorrhagic septicemia - pasteurellosis). In animals of all experimental groups, who received the probiotic 3 times daily, there was an improvement in the general condition, absence of diarrhea, improved appetite, weight gain (from 5 to 8 g), which indicates the activation of metabolic processes in them. White mice of the fifth experimental group gained more weight than others (from 5 to 10 g), which received the probiotic for a long time (24 days).
The use of the probiotic for the treatment of white mice made it possible to cope with intestinal infection and pasteurellosis on the 3rd day. An easier course of disease was observed with the use of the probiotic compared with the use of the antibiotic alone.
Long-term feeding of experienced white mice with probiotic protects them from colibacillosis, salmonellosis and pasteurellosis. Diarrhea was not observed in white mice that received the probiotic without interruption once a day for 10 days before infection and 3 times a day for 14 days after infection. There was a slight deterioration in the general condition of the animals only during the first two days. On the third day after infection, all animals recovered, appetite returned to normal, and there were no symptoms of the disease.
In a bacteriological study of the feces of white mice of 3 experimental groups, treated with probiotic, infecting cultures (Escherichia, Salmonella and Pasteurella) were excreted only within three days after infection. Starting from the 3rd day, pathogens were sown in the form of single colonies, then their isolation from the feces of mice stopped. The short-term isolation of cultures from the feces of infected white mice indicates a high therapeutic efficacy of the probiotic, which suppresses the persistence of microorganisms in the small and large intestine, with a reduction in the elimination time of infectious agents to 3-4 days.
Conclusion
The results of the experiment carried out on white mice make it possible to recommend a probiotic for the prevention and effective treatment of intestinal and acute septic infections in farm animals, both in combination with an antibiotic and without it. The use of a probiotic for therapeutic and prophylactic purposes will prevent the release of pathogens of infectious diseases into the external environment, which is due to the short-term persistence of microorganisms in the body of sick animals. The use of a probiotic in veterinary practice will increase the resistance of the animal body, reduce the incidence of intestinal and respiratory infectious diseases in young animals, improve the ecological situation in the farm due to the short-term release of
microorganisms into the external environment, and prevent contamination of healthy animals and contamination of the environment.
The use of a probiotic for the prevention and treatment of infectious diseases will reduce the treatment of animals with antibiotics, which will prevent the formation of subclinical, latent forms of infection and bacterial carriage.
References:
1 Organization WH. Brucellosis. Geneva: World Health Organization; 2012 http://www.who.int/zoonoses/diseases/brucellosis/en/.
2 Kuznecov A.N., Syzdykov M.S., Dujsenova A.K., Abuova G.N., Berdalieva F.A., Daulbaeva S.F., Sadovskaya V.P. Informacionnoe obespechenie epidemiologicheskogo nadzora za brucellezom s ispol'zovaniem GIS-tekhnologij. http://journal.ksph.kz/contents/v10n4_2011.pdf
3 Profilaktika i laboratornaya diagnostika brucelleza lyudej: metodicheskie ukazaniya (MU 3.1.7.1189-03). M., 2003. S. 58.
4 Amireev S.A., Muminov T.A. Standarty i algoritmy meropriyatij pri infekcionnyh boleznyah: prakticheskoe rukovodstvo. Almaty, 2007. T.1. S. 238-308.
5 Mukovozova L.A., Kulzhanova SH.A., Smailov E.M. Izbasarova I.V. Brucellez: klinika, diagnostika, lechenie i dispanserizaciya: metodicheskie rekomendacii. Semipalatinsk, 2006. S. 25.
6 Syzdykov M.S., Kuznecov A.N., Abuova G.M., Berdalieva F.A., Sadykova S.S. Ocenka epidemicheskoj situacii po brucellezu v Respublike Kazahstan s ispol'zovaniem geograficheskih informacionnyh tekhnologij. Gigiena, epidemiologiya zhane immunobiologiya. 2011. № 4. S. 69-734.
7 Orakbaj L.ZH., CHerepanova L.YU., Denisova T.G. Sovremennye aspekty epidemicheskogo processa brucelleza. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. №6.
8 Kim A. A., Kolmogorova E.L., Rahimbekova D.K., Luk'yanchenko N.G., Karataeva L.S. Brucellez - kraevaya patologiya Kazahstana. Mezhdunar. zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2013. № 5. S. 21-23.
9 Gavrilova N.N., Sadanov A.K., Ratnikova I.A., Seitbattalova A.I., Kulnazarov B.A. Effect of lactobacillus-based probiotic in the prevention and complex therapy of brucellosis . Advances in Animal and Veterinary Sciences. 2020.Vol. 8 (s3). P. 18-22. DOI/http://dx.doi.org/10.17582/journal.aavs/2020/8.s3.18.22. - ISSN (Online) / 2307-8316; ISSN (Print) / 2309-3331.
10 Urbah V.YU. Statisticheskij analiz v biologicheskih i medicinskih issledovaniyah. M., 1975. S.
295.
