Эндоэкологические проблемы организма при паразитарной экспансии

ЭНДОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗМА ПРИ ПАРАЗИТАРНОЙ ЭКСПАНСИИ

А.Е. Катков, Е.М. Романова, Л.Р. Дебердеева

Факультет ветеринарной медицины Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия б-р Новый Венец, д. 1, 432980, Ульяновск, Россия

Работа посвящена исследованию роли паразитарной экспансии в нарушении эндиэколошче-ского равновесия организма. Изложены материалы, характеризующие структуру микробиоценозов кишечника животных в норме и на фоне инвазии. Охарактеризованы биотические взаимоотношения в организме хозяина между естественной кишечной микрофлорой и гельминтофауной.

Эндоэкологическое равновесие организма слагается из многих составляющих. Важная роль в обеспечении гомеостаза на уровне организма отводится кишечной микрофлоре, активно участвующей в метаболических процессах. На фоне паразитарной экспансии, в частности, при инвазиях, структура микробиоценозов может существенно изменяться под действием гель-минтофауны, ее сложного метаболизма и ее собственной микрофлоры [1-4].

Паразитоценоз — это открытая, постоянно меняющаяся равновесная система экологически связанных организмов [10]. В зависимости от характера их взаимодействий и состояния окружающей среды возникают нарушения эндэ-кологического равновесия разной степени выраженности, поэтому болезнь может протекать и в легкой форме.

Особенности биотических взаимоотношений при заражении эндопарази-тофауной между организмом, его собственной микрофлорой и гельминтами мало изучены. Практически не изучены особенности ответных реакций организма на фоне развития взаимоотношений, возникающих между паразито-фауной и микробиоценозом кишечника. Результатом таких взаимоотношений между гельминтами и кишечной микрофлорой может быть либо гибель эндопаразита или бактерий, либо их совместное сожительство, или, как крайний случай, гибель организма хозяина.

Нормальная микрофлора животного организма характеризуется определенным составом. В любом микробиоценозе различают постоянно встречающиеся виды микроорганизмов (основная микрофлора) и сопутствующие виды (транзисторная микрофлора (>9%) и остаточная (около 1%)). Макроорганизм и совокупность его микробиоценозов составляют единую экологическую систему, несущую в себе элементы саморегуляции, необходимые для поддержания и сохранения экологического равновесия в условиях взаимодействия с постоянно изменяющимися условиями внешней среды [3, 8, 9].

Цель исследований заключалась в изучении экологической роли микрофлоры кишечника в организме хозяина на фоне паразитарной экспансии.

В задачи исследования входило: 1 — изучение структуры микробиоценоза кишечника, численного соотношения микрофлоры в норме и на фоне инвазии; 2 - характеристика биотических взаимоотношений между -;ликробиоцено-зом кишечника и паразитофауной.

Материалы и методы. Изучение качественного и количественного состава микрофлоры кишечника свиней (Sus scrofa) учебного хозяйства Ульяновской

государственной сельскохозяйственной академии проводили на кафедре микробиологии. Исследовали две возрастные группы здоровых и спонтанно зараженных гельминтами животных: 2-4-месячного возраста - группа отъема и старше 4-месячного возраста — группа откорма. Параллельно формировались контрольные группы того же возраста — по 15 особей в каждой.

К основной микрофлоре относят бифидобактерии и бактероиды (90%), к сопутствующей — лактобактерии, эшерихии, энтерококки (10%). Остаточная микрофлора не превышает 1%, к ней относятся клепсиеллы, нитробактерии, протей, дрожжи, клостридии, стафилококки, аэробные бациллы.

К основным представителям облигатно- и факультативно-анаэробной микрофлоры относят бактерии родов Leptotrichia, Fusobacterium, Bacteroides, микроорганизмы типа Aciinomyceiaies, включая роды Actinomyces, Bifidobacterium, Baclerionema, Rothia и Lactobacillus.

Антагонистическое действие нормальной микрофлоры обусловлено образованием антибиотических и других бактерицидных веществ,'а также изменением реакции среды, что препятствует развитию патогенных и условно-патогенных кишечных палочек, стафилококков, стрептококков, протея и клостридий. Такое барьерное действие микроорганизмов кишечника является одним из факторов устойчивости организма животного [4, 5].

Результаты исследований. На первом этапе исследований стояла задача установить видовой состав и количественные характеристики микрофлоры кишечника здоровых животных.

Нами было установлено (табл.), что микрофлора кишечника свиней в норме представлена следующими микроорганизмами: бифидобактериями и бактероидами, эшерихиями, энтерококками, спорообразующими гнилостными аэробами и клостридиями. Микроорганизмы других групп не были выявлены. В плане количественных характеристик наиболее широко представленной была группа бифидобактерий. В 1 г кишечного содержимого их было свыше 500 млн. микробных клеток. На порядок меньше было энтерококков и спорообразующих гнилостных аэробов. Клостридий было чуть больше 7 млн., а эшерихий чуть меньше 5 млн. микробных клеток в 1 г пробы.

Таблица

Значения критерия достоверности Стьюдента для оценки разности количественных показателей микробиоценоза кишечника ин Базированных животных*

Компонент микробиоценоза Сравниваемые группы свиней

агельминтные 2-4 мес. -старше 4 мес. инвазированные 2-4 мес. -старше 4 мес. 2-4 мес. инвазированные и агельминтные старше 4 мес. инвазированные и агельминтные

Бифидобактерии, бактероиды 29,43 51,31 109,88 80,31

Эшерихии 58,40 92,11 83,18 87,33

Энтерококки 71,22 91,87 91,15 60,52

Спорообразующие гнилостные аэробы 13,31 53,8 29,70 49,03

Клостридии 32,84 89,45 84,10 27,54

Примечание: * различия достоверны при р<0,001

Сравнительные исследования состава микрофлоры у молодняка разновозрастных групп показали, что и в группе отъема и в группе откорма микрофлора по своему составу не отличалась, однако были выявлены возрастные особенности ее количественного соотношения (рис. 1, 2).

По группе бифидобактерий четко прослеживалась тенденция возрастания количества микробных клеток в среднем на 40% в группе откорма по сравнению с группой отъема (на 1 г пробы).

бифидобактерии, бактероиды

эшерихии

энтерококки

В спорообразующие

гнилостные аэробы В клостридии

Рис. 1. Структура микробиоценоза здоровых животных 2-4 мес.

бифидобактерии, бактероиды

эшерихии

энтерококки

В спорообразующие гнилостные аэробы 0 клостридии

Рис. 2. Структура микробиоценоза здоровых животных старше 4 мес.

Численность эшерихий в кишечнике (рис. 2) с возрастом животных уменьшалась в 2,5 раза. Так, среднее количество эшерихий в 1 г фекалий у 2-4-мес. животных составляло 4,93+0,05 млн.м.кл. и снижалось до 2,01 ±0,02 млн.м.кл. у животных старше 4 мес. (различия достоверны, td=54,07, р<0,001).

Род Escherichia представлен одним видом — Е. coli. Этот микроорганизм широко распространен и во внешней среде, и в желудочно-кишечном тракте животных [2,9]. Эшерихии обладают антагонистическими свойствами в отношении дизентерийных и туберкулезных бактерий, вульгарного протея, кокковых и других микроорганизмов.

Обратная картина была характерна для микроорганизмов, входящих в группу энтерококков. Результаты показали, что количество энтерококков с возрастом животных существенно возрастало (в 3,7 раза), поскольку у 2-4-мес. молодняка среднее количество энтерококков составляло 42,15±0,39 млн.м.к./г, а у животных старше 4 мес. их количество достигало 158,95+1,59 млн.м.к./г (td=71,35, р<0,001).

Незначительное, но достоверное (td=13,31, р<0,001) снижение показателей численности микробных клеток отмечалось по группе спорообразующих гнилостных аэробов (в 1,2 раза) у возрастной группы старше четырех месяцев, по сравнению с отъемышами. У животных в группе отъема число спорообразую-

щих гнилостных аэробов было на уровне 45,13+0,41 тыс.м.к./г, тогда как в группе откорма — 38,21±0,32 тыс.м.к./г.

Группа гнилостных аэробных бацилл объединяет различные виды микробов (Bacillus subtilis, Вас. megatherium, Вас. mucoides, Вас. cereus), которые с помощью протеолитических ферментов разлагают белки и органические субстраты. Эти микроорганизмы всегда присутствуют в пищеварительном канале животных и, соответственно, в почве, богатой органическими веществами. Гнилостный распад белков в кишечнике животных приводит к образованию индола, скатола, меркаптена, фенола, крезола, сероводорода и летучих жирных кислот. В то же время Вас. mesentericus, Вас. subtilis способны вырабатывать антибиотические вещества и оказывать бактериостатическое и бактерицидное влияние [11].

Среднее количество клостридий в 1 г фекалий с возрастом нарастало. У животных 2-4 мес. возраста оно было на уровне 7,09±0,06 тыс.м.к./г, у животных старше 4 мес. — 11,49±0,12 тыс.м.к./г, что в 1,6 раза больше, чем у животных младшей возрастной группы (различия достоверны, td=32,84, р<0,001).

Многие штаммы клостридий (95%), выделенные из субстратов внешней среды, патогенны. Основным местом обитания клостридий следует считать организм здоровых животных, в пищеварительном канале которых они размножаются и выделяются во внешнюю среду. Нередко клостридии своими токсинами оказывают отрицательное воздействие на слизистую кишечника, рост и развитие организма.

На втором этапе изучался микробиоценоз кишечника свиней на фоне инвазии.

Клиническая картина гельминтозов реализуется в сложном переплетении факторов воздействия гельминтофауны и особенностей ответных реакций организма-хозяина. Паразитируя, гельминты запускают в организме хозяина аллергические реакции, вызывают механические повреждения, выделяют токсические продукты, негативно влияющие на микрофлору кишечника и организм в целом [5-7].

По данным литературных источников, у гельминтов существуют антагонистические взаимоотношения с полезной микрофлорой кишечника [1,8]. Гельминты, нарушая сложившееся эндоэкологическое равновесие, обуславливают сдвиги в интестинальном нормобиозе с развитием дисбактериоза. Дисбактериоз является одним из факторов нарушения пищеварения и усвоения питательных веществ. При этом снижаются антагонистические свойства кишечной микрофлоры по отношению к возбудителям инфекционных заболеваний.

Нами было установлено, что количество бифидобактерий и бактероидов на фоне инвазии резко снижалось (в 5 раз), по сравнению с количественными показателями микрофлоры здоровых животных (рис. 3, 4).

Доля эшерихий (E.coli) у инвазированных животных резко возрастала (в 15,5 раза) по сравнению с содержанием их у агельминтных животных (различия достоверны, табл. 1).

Количество E.coli в 1 г фекалий животных опытной группы составляло 77,36±0,76, а у животных контрольной группы было на уровне 4,99+0,03 млн.м.к./г.

На фоне инвазии произошли существенные изменения в количественном составе энтерококков. В опытной группе этот показатель был на уровне 37,14+0,34 млн м.к./г, а в контрольной — 6,15+0,05 млн м.к./г., следовательно, у инвазированных животных количество эшерихий возрастало в 6,15 раза (различия достоверны, табл. 1).

На фоне инвазии произошли количественные изменения и в группе спорообразующих гнилостных аэробов. Количественное представительство рода Bacillus

при инвазии возрастало почти в 1,5 раза. В 1 г фекалий инвазированных животных содержалось 26,23+0,21 тыс. аэробных бацилл, а в контрольной группе — 18,21±0,17 тыс.м.к.

О бифидобактерии, бактероиды  эшерихии

энтерококки

ü спорообразующие гнилостные аэробы

клостридии

Рис. 3. Компоненты микробиоценоза кишечника инвазированных животных 2-4 мес.

бифидобактерии, бактероиды

эшерихии

энтерококки

И спорообразующие гнилостные аэробы Ш клостридии

Рис. 4. Компоненты микробиоценоза кишечника инвазированных животных старше 4 мес.

Существенные количественные изменения были характерны для клост-ридий. Среднее количество анаэробов рода Clostridium в 1 г фекалий опытной группы было в 6 раз больше, чем в контрольной, и составило 109,16±1,08 тыс.м.к. и 17,4910,15 тыс.м.к., соответственно (различия достоверны, табл. 1).

Сравнительное исследование микрофлоры на фоне инвазии в группах откорма и отъема показало, что качественный состав не изменялся и оставался прежним. В количественном отношении основной компонент кишечной микрофлоры — бифидобактерии и бактероиды — у животных в группе откорма на фоне инвазии претерпел выраженные изменения. Количество бифидобактерий в группе откорма было в два раза больше. Этот факт можно расценивать как позитивный процесс, расширяющий адаптивный потенциал микробиоценоза кишечника в группах животных старше 4-месячного возраста.

У инвазированных животных количество эщерихий в фекалиях было выше, чем в контрольной группе в 3,47 раза. Так, среднее количество E.coli в 1 г фекалий опытной группы составляло 7,36±0,06 млн.м.к., а в группе контроля —

2,12+0,01 млн.м.к. Если сравнивать с группой отъема, у них количество эшерихий на фоне инвазии было в 10 раз больше (рис. 3, 4) (различия достоверны, табл. 1).

Среднее количество энтерококков у животных в группе откорма составляло 376,14+3,67, а в контрольной группе было равно 138,91±1,39 млн. м.к./г. На фоне инвазии число энтерококков в группе откорма, по сравнению с группой отьема, было на порядок выше (рис. 3, 4), а по сравнению с контрольной группой, того же возраста, было выше в 2,7 раза (различия достоверны, таблица).

Наши исследования показали, что среднее количество спорообразующих гнилостных аэробов у инвазированных животных группы откорма достигало 58,51+0,57 тыс.м.к./г , что в 2,08 раза выше, чем в контроле по этой возрастной группе, и в два раза больше, чем у инвазированных животных (различия досто-

nûnrТТ Т ГГО^ТТ 1 \

UvpiiDl, шил. I у.

Количество анаэробов рода Clostridium у инвазированных животных группы откорма было немного выше, чем в контрольной группе того же возраста, но было на порядок ниже, чем в группе отьема. В опытной группе ююстридии составляли 11,66+0,11, что в 1,44 раза больше, чем в контроле -8,07±0,07 тыс.м.к./г (различия достоверны, табл. 1).

Обобщая полученные результаты по сравнительному изучению микробиоценоза кишечника на фоне инвазии у животных, можно заключить, что видовой состав микрофлоры у здоровых, и на фоне инвазии, животных с возрастом не изменяется. Однако на фоне инвазии происходят существенные количественные изменения основной и сопутствующей микрофлоры разной степени выраженности у разных технологических групп. Динамическое равновесное состояние микробиоценоза кишечника на фоне инвазии очевидно. Это обеспечивается перераспределением его количественных составляющих при неизменном видовом составе. Необходимо отметить, что наиболее явные изменения претерпевает основная микрофлора кишечника, представленная бифидобактериями и бактероидами. На фоне инвазии их количество сокращается в 5 раз, независимо от возраста животных. Из этого следует, что между основной микрофлорой кишечника и гельминтами существует ярко выраженный антагонизм. На фоне инвазии основная микрофлора кишечника подавляется, при этом нарастает численность сопутствующей микрофлоры других видов. Наиболее благоприятные условия инвазия создает для группы энтерококков, независимо от возраста зараженных животных.

В группе отьема к числу микроорганизмов, получивших преимущественное развитие, относятся клостридии. На фоне инвазии их в 7 раз больше, чем в контрольной группе. В группе откорма преимущество получили спорообразующие гнилостные аэробы: их в два раза больше на фоне инвазии, чем в контрольной группе (различия достоверны, таблица). Выявленная возрастная динамика количественного состава микрофлоры кишечника на фоне инвазии может быть связана с различиями в типах питания животных из групп откорма и отьема.

В итоге, мы пришли к заключению, что кишечная гельминтофауна находится в антагонистических взаимоотношениях с основной микрофлорой, формирующей микробиоценоз кишечника здорового животного, и в симбионтных по отношению к остаточной.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акбаев М.Ш. Влияние гельминтов на микрофлору пищеварительного канала животных. / М.Ш. Акбаев, О.И. Русович, Р.С. Ишимбаева. - М., 1995. - 18 с.

2. Гудкова А.Ю. Микрофлора кишечника свиней при гельминтозах / А.Ю. Гудкова // Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями. Труды Всероссийского института гельминтологии им. К.И. Скрябина. - М., 2004. - Вып. 5. - С. 135-138.

3. Косарев М.Е. Об изменении соотношений групп микрофлоры кишечника поросят в связи с изменением их возраста / М.Е. Косарев // Советская ветеринария. - № 1. - 1940. - С. 34-36.

4. Мишурнова Н.Ф. Современное представление о роли нормальной микрофлоры пищеварительного тракта / Н.Ф. Мишурнова, Ф.С. Киржаев //Ветеринария. -1993. - № 6. - С. 30-33.

5. Панасюк Д. И. Закономерности взаимоотношений сочленов паразитоценоза / Д. И Па-насюк // Паразитоценозы и ассоциативные болезни. - М.: Колос, 1984. - С. 27-45.

6. Пауликас В,- К.Ю. Паразитоценозы желудочно-кишечного тракта свиней / В-К.Ю. Пауликас. - М.: ВО Агропромиздат, 1990.- С. 65-78.

7. Полянский Ю.И. Экологический аспект паразитохозяинных отношений при внутриклеточном паразитизме / Ю.И. Полянский // Итоги и перспективы исследований по паразитоцснологии б СССР. - М.: Паука, 1978. - С. 123-129.

8. Стефанский В. Соотношение между зоопаразитами и кишечной бактерийной флорой / В. Стефанский // Проблемы общей и прикладной гельминтологии. -М., 1973. - С. 136-140.

9. Тимошко М.А. Микрофлора пищеварительного тракта молодняка с/х животных / Тимошко М.А. - Кишинев: Штиинца, 1990. - С. 190-195.

10. Bradley D.J. Stability in host-parasite systems / D.J. Bradley, M.B. Usher, М. H. Williamson // Ecological Stability. — London, 1974. - P. 71-88.

11. Hill J.R., Kentworthy R. Microbiology of pigs and environment in relation to weaning / J.R. Hill, R. Kentworthy //Appl. Bacteriol. - 1970,- V. 33. - P. 299-316.

INNERECOLOGICAL PROBLEMS OF ORGANISM BEFORE PARASITOGENIC EXPANSION A.E. Katkov, E.M. Romanova, L.R. Deberdeeva

The faculty of veterinary medicine Ulyanovsk State Agricultural Academy boulevard Noviy Venetz, h. 1, 432980, Ulyanovsk, Russia

This work is dedicated to research of the role of parasitogenic expansion in the disturbance innere-cologicai organism's equilibrium. The materials about frame of intestine's microbiocenoses of animals in the norm and on a background of an invasion are set up. The biotical relationships in the host's organism between a natural intestinal microflora and gelmintofauna are described.