Применения антибиотиков в сельском хозяйстве для повышения эффективности животноводства

1.3. Наиболее  распространенные и часто используемые  в

 сельском  хозяйстве  антибиотики.

Наиболее распространёнными  препаратами в ветеринарии являются антибиотики тетрациклиновой группы. Хлортетрациклин и тетрациклин  представляют собой противомикробные препараты широкого спектра действия, которые давно используются для лечения людей и животных. Они близки по своей структуре и имеют сходные токсикологические профили и спектры противомикробной и биологической активности. Тетрациклин применяется преимущественно перорально для краткосрочного лечения клинически выраженных болезней, тогда как хлортетрациклин обычно вводят с пищей или водой в профилактических целях. Окситетрациклин используют для лечения разнообразных бактериальных инфекций у крупного рогатого скота, овец, свиней, индеек и кур.

Антибиотики группы цефалоспоринов, характеризуются широким спектром действия против бактерий, проявляя при этом бактерицидный эффект. Эти антибиотики применяют для лечения респираторных заболеваний у крупного рогатого скота и свиней.

Наибольший  ущерб среди желудочно-кишечных заболеваний наносит колибактериоз. Гибель телят происходит в результате несвоевременного проведения необходимых мероприятий. В комплексе мероприятий по профилактике и лечению желудочно-кишечных заболеваний у телят большую роль играют антибиотики аминогликозидной группы. Среди них наиболее эффективны неомицин, канамицин и гентамицин. По сравнению с другими препаратами, аминогликозидные антибиотики при пероральном введении не всасываются в пищеварительном тракте и не оказывают токсического  действия на организм животного. Аминогликозиды  широко используют в США с 80-гг. для профилактики и лечения  инфекций у животных и домашней птицы, вызванных стафилококками и стрептококками, а также распространённых болезней грушевых деревьев, яблонь, декоративных астр.

Другая группа соединений – дестомицины  обладают антигельминтной активностью и имеют применение в птицеводстве и свиноводстве.

Особое значение имеет использование в животноводстве антибиотиков группы виргиниамицинов. Успешное применение виргиниаподобных антибиотиков обусловлено их биологическими свойствами. Они не токсичны  и не мутагенны, имеют слабое вторичное всасывание, не накапливаются в тканях животных, имеют узкий спектр действия в отношении стафилококков и стрептококков, способность к биодеградации (более 80% антибиотика разлагается в течение нескольких дней). Помимо использования в терапии человека, особенно в области педиатрии и хирургии для предотвращения хирургических суперинфекций,  виргиниамицины успешно применяются в ветеринарии как терапевтические вещества для лечения энтеритов свиней и крупного рогатого скота.

В течение ряда лет противомикробные средства используются также как стимуляторы роста, особенно, в свиноводстве и птицеводстве. С целью повышения эффективности  откорма практикуют введение в корма антибиотиков в относительно малых дозах на протяжении длительного периода времени. Применяемые в кормлении животных антибиотики оказывают стимулирующее действие на их рост, продуктивность и воспроизводство, что  приводит  в среднем к 4-5% увеличению прироста живой массы животных по сравнению с контрольными группами, затраты корма на единицу прироста снижается на 5-8%, активизируется резистентность организма, сокращается период откорма животных. Антибиотики повышают биологическую полноценность белков и способны снижать потребность в белках животного происхождения. В значительной степени на этом основано использование заменителей цельного молока при выращивании молодняка животных. Препараты антибиотиков, введённые в рацион птицы, оказывают стимулирующее действие на её рост, яйценоскость, инкубационные качества яиц,  эффективное  использование корма, снижение расхода протеина.

Согласно правилам Управления по санитарному надзору  за качеством пищевых продуктов  и медикаментов (FDA) в США в качестве ростовых факторов могут быть использованы: хлор- и окситетрациклин, апрамицин,   тилозин, виргиниамицин, пенициллин и др. Производство кормовых антибиотиков в США продолжает непрерывно возрастать. Так, темпы прироста этой продукции в конце 80-х годов составили 12,5% при общей стоимости кормовых антибиотиков  2,3 млр. долл.

Кормовая добавка  – общее обозначение веществ  различного происхождения для улучшения  жизнеспособности и продуктивности скота и птицы. В составе  большинства кормовых добавок используют антибиотики. У жвачных животных их эффект основан на избирательном подавлении  определённых вредных видов бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности расходуют энергию кормов, получаемых животными.

В настоящее  время при откорме мясного  скота в США   широко используют три  антибиотика: монензин, ласалоцид и лайдломицин. В США и Канаде была изучена  эффективность использования этих антибиотиков на 62 фидлотах  и 55  хозяйствах, практикующих откорм на пастбищах. При откорме на фидлотах монензин и ласалоцид повышали прирост живой массы  молодняка на 9-12%, затраты корма на единицу прироста – на 7-16% по сравнению с контрольной группой.  При  пастбищном откорме скота эти препараты повышали прирост живой массы на 17-22%. Более высокое увеличение прироста живой массы скота, получающих монензин и ласалоцид, по сравнению с контролем способствовало сокращению периода откорма на фидлотах на 7-10%, на пастбищах –15-18%, что в свою очередь привело к снижению стоимости кормления на 2.4-5.4  долл./ц. Эти  антибиотики применяют в рационах откормочного молодняка для ускорения роста животных  и снижения стоимости кормления.

Использование этих же антибиотиков  выгодно и  производителям молока, которые могут сократить стоимость кормления ремонтного молодняка за счёт его ускоренного роста и снижения кормовых затрат. Однако в этом случае  у молочных животных возникает  излишний вес, что может перерасти в серьёзную экономическую проблему при длительном (более 23 мес.) скармливании этих антибиотиков.

В растениеводстве  США для ликвидации болезней, вызванных бактериями, у фруктовых, овощных и некоративных культур применяется стрептомицин, и для некоторых фруктовых культур – окситетрациклин. Первоначально оба антибиотика использовали для лечения только бактериальных инфекций, однако, оказалось, что стрептомицин может применяться в небольших дозах также для лечения заболеваний, вызванных водной плесенью, а окситетрациклин – заболеваний, вызванных фитоплазмами. Сравнительно новые антибиотики – касугамицин и валидомицин используются исключительно в сельском хозяйстве для борьбы с болезнью риса, вызываемой грибком, и другими болезнями растений грибковой этиологии.

В 2005 году в США  для обработки фруктовых деревьев в основных штатах, занимающихся плодоводством, были использованы свыше 11 т  стрептомицина и 6 т окситетрациклина. В стране было обработано 20% посадок яблоневых деревьев, 35%-40% - персиковых деревьев, 4% - грушевых деревьев. И хотя антибиотики в растениеводстве используются не так широко, как в медицине и ветеринарии, тем не менее, в последние десятилетия появились  вредители растений, устойчивые к антибиотикам.

Так как антибиотики  являются самыми дорогими пестицидами, используемыми для овощных и  плодовых культур, и их эффективность  ограничена, растениеводы должны удостовериться, что необходимые антибиотические вещества проявляют достаточную активность в отношении вредителя. Ограничить применение антибиотиков можно  за счёт посадки растений, устойчивых к болезни, а в некоторых случаях привлекая методы биологического контроля, например, используя сапрофитные бактерии, являющиеся антагонистами патогенным бактериям. Механизм действия этих микроорганизмов на вредителей растений включает конкуренцию за питание, эффективную колонизацию ризосферы и листовых поверхностей. Кроме того, эти микрорганизмы синтезируют антибиотические вещества, стимулирующие рост растений. Однако этот метод биологической борьбы с фитопатогенными микроорганизмами развит слабо; лишь небольшое количество препаратов,  полученных из бактерий и грибов, - антагонистах вредителей растений, - используется на практике. Поэтому, несмотря на усилия по ограничению зависимости от антибиотиков, они продолжают играть большую роль в лечении бактериальных инфекций у яблонь, персиковых деревьев, нектаринов.

Использование антибиотиков для овощных, плодовых, декоративных культур в США регулируется Агентством защиты окружающей среды. Предписания по типу одежды, обуви, респираторов и пр. при обработке антибиотиками обязательны для исполнения, в противном случае это считается нарушением федерального закона. В дополнение к федеральным законам, штаты имеют собственные законы по пестицидам, действующие сообразно сельскохозяйственной специфике каждого штата. Таким образом, хотя применение антибиотиков для растений значительно отличается от использования в терапии человека, и может даже осуществляться в неконтролируемых условиях, тем не менее фермеры связаны строгими обязательствами защиты здоровья рабочих и окружающей среды. Адвокатская группа защиты потребителей говорит о том, что применение антибиотиков в растениеводстве является непозволительной роскошью, которая может привести к снижению эффективности спасительных лекарств. Растениеводы, однако, защищают свою практику, ограниченную по масштабам, как они считают,  и не угрожающими последствиями здоровью человека и окружающей среде. К сожалению, обе стороны не имеют чётких, убедительных доказательств своей точки зрения. С одной стороны, растениеводы экономически заинтересованы в использовании антибиотиков, находясь под постоянной угрозой, связанной с бактериальными инфекциями. Количество антибиотиков, используемых для контроля болезней растений, минимально, и за сорок лет их применения не было отмечено какого-нибудь значительного негативного влияния на здоровье человека. С другой стороны, медицинские эксперты столкнулись с проблемой потери эффективности ряда антибиотиков в клинике, использование которых контролируется гораздо более строго, чем их применение в фермерских хозяйствах.

Использование антибиотиков в сельском хозяйстве  в качестве стимуляторов привело к появлению бактерий, резистентных к антибиотикам,  и передачи генов-переносчиков человеку. Два важных фактора влияют на появление и распространение устойчивости к антибиотикам: гены-переносчики и избирательное действие самих антибиотиков.  Впервые в прессе эта проблема проявилась ещё 30 лет назад. В 1969 году Сван (Swan) комитет Великобритании сделал вывод о том, что не следует использовать антибиотики в качестве ростовых веществ, если они применяются при этом и в химиотерапии человека, и/или, если они проявляют перекрёстную устойчивость с антибиотиками, используемыми в медицине. Критерии для законодательства в странах Европейского Сообщества, соответствующие этой рекомендации, были опубликованы 10 лет спустя. Однако эти критерии были применены только к новым  веществам, которые только вводили в практику к моменту принятия рекомендаций, но не к "старым", которые находились к тому времени в длительном использовании.

Позиции в отношении  этой проблемы стран Европейского Сообщества и США значительно расходятся. Компетентные органы США пока не видят достаточной аргументации для запрещения использования пенициллинов или тетрациклинов в качестве стимуляторов роста. Однако лавинообразное нарастание бактерий, устойчивых к ванкомицину, самому эффективному средству, применяемому при лечении тяжёлых смешанных суперинфекций человека, начинает беспокоить научную общественность не только Европы, но и США.

Учитывая заметную непропорциональность роста народонаселения  и сельскохозяйственных продуктов, усугубление продовольственной проблемы мира, следует ожидать дальнейшего увеличения производства биологически активных продуктов для сельскохозяйственного производства и расширения их ассортимента.

1.4 Биосинтез  антибиотиков. Оптимальные условия  биосинтнза.

Факторы, влияющие на биосинтез.

• Среды для культивирования микроорганизмов. 

Натуральные (комплексные) среды, состоящие из природных соединений и имеющие неопределенный химический состав (части зеленых растений, животные ткани, солод, дрожжи, фрукты, овощи, навоз, почва и т. д.), содержат все компоненты, необходимые для роста и развития микроорганизмов большинства видов. Используются следующие среды:

- мясопептонная  среда, в состав которой одновременно  с мясным экстрактом и пептоном  входят хлорид натрия, фосфат  калия, иногда глюкоза или сахароза; используется обычно в лабораторной практике.

- картофельные  среды с глюкозой и пептоном, часто используемые в лаборатории  для культивирования многих видов  актиномицетов и бактерий;

- среды с  кукурузным экстрактом, соевой мукой,  бардой и другими веществами, в состав которых входят сульфат аммония, карбонат кальция, фосфаты, глюкоза, сахароза, лактоза или иные углеводы и ряд других соединений; среды успешно применяются в промышленности, т. к. являются дешевыми и обеспечивают хорошее развитие микроорганизмов с высоким выходом антибиотиков.

Поскольку натуральные  среды не позволяют получать строгие  количественные данные для изучения физиологических и биохимических  особенностей организма, применяют  синтетические среды, которые подбирают  для отдельных продуцентов индивидуально.

Источниками углерода могут быть органические кислоты, спирты, углеводы, сочетания различных углеродсодержащих  соединений. При промышленном получении  ряда антибиотиков в качестве источников углерода нередко применяют картофельный крахмал, кукурузную муку или другие растительные материалы.