Końskie zachowania a mikrobiom jelitowy – czy mają związek?

Czy dieta i mikroflora jelitowa konia są odpowiedzialne za niepożądane zachowania?

Każdy z nas zna takiego nieprzewidywalnego, lękliwego i płochliwego konia, który sprawia trudności w codziennej pracy. Jeśli to nasz własny koń ma takie problemy, to czy nie szukaliśmy już sposobów, by pomóc mu się wyciszyć? Czy nie próbowaliśmy już najróżniejszych suplementów lub technik treningowych, bez szczególnie oszałamiających sukcesów? Opierając się na wynikach najnowszych badań, naukowcy sugerują, że podchodziliśmy do problemu płochliwości z niewłaściwej strony i że zamiast skupiać się na uspokojeniu nerwów konia, powinniśmy raczej zająć się jego jelitami i miliardami żyjących w nich bakterii.

Istnieją anegdotyczne dowody na powiązanie pomiędzy dietą a zachowaniem koni, mówiące o tym, że dieta wysokoskrobiowa miałyby prowadzić do zmian zachowania, powodując u koni płochliwość i stan pobudzenia, mówi prof. Jo‒Anne Murray z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu w Glasgow.

To powiązanie między centralnym układem nerwowym a przewodem pokarmowym wyjaśnia, w jaki sposób dieta wpływa na zachowanie (wiemy, że u koni utrzymywanych na pewnych konkretnych paszach, np. wysokoskrobiowych, niekiedy pojawia się nadaktywność, pobudliwość i niepożądane zachowania) oraz jak mózg i samopoczucie zwierzęcia wpływają na funkcjonowanie przewodu pokarmowego. Naukowcy uczynili kolejny krok w tej sprawie, włączając do tej sieci powiązań również mikroflorę jelitową (ekosystem bakteryjny), a powstały w ten sposób układ otrzymał nazwę osi mikrobiom‒mózg‒jelito.

W tym artykule objaśnimy wyniki badań nad wpływem diety na końskie zachowania, a także nakreślimy złożone współoddziaływania pomiędzy układem nerwowym i elementami przewodu pokarmowego a populacją zamieszkujących je bakterii, wirusów i pierwotniaków, z których składa się mikroflora jelitowa.

Badania nad osią mikrobiom‒jelito‒mózg u koni

W 2015 roku francuscy naukowcy wykazali, że dieta wydaje się mieć wpływ na zachowanie u koni (Destrez i wsp.). W przeprowadzonym przez nich badaniu jedna grupa koni była żywiona głównie sianem (90% siana i 10% jęczmienia w dawce), druga grupa otrzymywała dietę wysokoskrobiową (57% siana oraz 43% jęczmienia). Niektóre konie były przestawiane z diety opartej na sianie na dietę wysokoskrobiową przez okres pięciu dni. Od każdego konia pobierano próbki kału, analizowano mikroflorę oraz wykonywano testy behawioralne: test zależności od stada w odpowiedzi na obecność obcego konia oraz test lękliwości w obecności nieznanego przedmiotu. Wreszcie oceniano zachowanie konia w stajni. Oto wyniki badania:

1. Konie na dietach o wysokiej zawartości skrobi miały więcej bakterii beztlenowych (które do wzrostu nie potrzebują tlenu), bakterii wykorzystujących mleczany (mleczany powstają w wyniku szybkiej fermentacji skrobi w jelicie ślepym i grubym) oraz bakterii rozkładających skrobię. Prof. Murray twierdzi, że takie wyniki nie są niczym zaskakującym, ponieważ wcześniejsze badania wykazały obecność takich właśnie bakterii w mikrobiomie koni żywionych paszami wysokoskrobiowymi.
2. Nerwowe zachowania pojawiające się u koni na diecie wysokoskrobiowej miały tendencję do nasilania się wraz ze wzrostem liczby bakterii rozkładających skrobię.

Francuska grupa badaczy uznała zatem, że u koni zmiany w zachowaniu wydają się być powiązane ze zmianami składu mikroflory jelitowej.

Prof. Murray i jej koledzy przeprowadzili podobne badania. W jednym z nich przez 28 dni żywili kuce dietą o dużej zawartości włókna lub dietą wysokoskrobiową, a pod koniec tego okresu wykonali dwa testy behawioralne: test obcej osoby, podczas którego kuce były konfrontowane w znajomym otoczeniu ich własnej stajni ze stojącym nieruchomo człowiekiem. Drugi z nich polegał na umieszczeniu nieznanego kucom przedmiotu pomiędzy zwierzęciem a pełnym paszy żłobem, do którego było ono już przyzwyczajone.

W czasie obu testów rejestrowano reakcje kuców pod kątem poziomu pobudzenia, chęci jedzenia, interakcji oraz ruchu. Oceniano zachowania takie, jak przyglądanie się człowiekowi/przedmiotowi, obwąchiwanie/dotykanie, jedzenie, a także każdy rodzaj ruchu oraz zmiany szybkości poruszania się.

Kluczowe ustalenia z tego badania:

1. U kuców na diecie wysokoskrobiowej tętno było wyższe niż u kuców na diecie o niskim poziomie skrobi.
2. Kuce na diecie wysokoskrobiowej częściej przerywały jedzenie.
3. Pomimo wyższego tętna w grupie na diecie wysokoskrobiowej, reaktywność na bodźce była porównywalna w obu badanych grupach.

– Wyższe tętno oznacza wyższy poziom stresu, jednak nie przekładało się ono na zachowanie koni – mówi prof. Murray. – Przypuszczaliśmy, że wynikało to z faktu, że konie były dobrze zaznajomione z ludźmi. Postanowiliśmy więc wykonać kolejne badanie, tym razem z użyciem kuców, które nie były oswajane z obsługą.

W tym badaniu kuce otrzymywały dietę wysokoskrobiową lub dietę o dużej zawartości włókna przez 14 dni, po czym przechodziły takie same testy behawioralne, jakich użyto w poprzednim badaniu.

– Tym razem wpływ diety na mikrobiom jelitowy obecny w kale oraz na zachowanie kuców był bardzo wyraźny – mówi prof. Murray.

U kuców na diecie wysokoskrobiowej zaobserwowano częstsze występowanie przejść pomiędzy poszczególnymi chodami w po wypuszczeniu w stajni, gdzie miał miejsce test. Osoby obserwujące kuce stwierdziły, że zwierzęta żywione skrobią były bardziej nerwowe, napięte i niepewne.

– Konie o niższym poziomie stresu zwykle spędzają mniej czasu w ruchu, podczas gdy osobniki zestresowane i przestraszone są bardziej ruchliwe – stwierdza Murray.

Kiedy te same kuce przeszły na dietę o wyższej zawartości włókna, ich zachowanie stało się spokojniejsze.

Zespół prof. Murray wyodrębnił DNA bakterii z próbek kału pobranych po zakończeniu 14-dniowego okresu badania. Próbki przeanalizowano pod kątem zróżnicowania, bogactwa gatunków i składu mikroflory.

– Odnotowaliśmy znaczne różnice w składzie mikroflory. U kuców żywionych skrobią spadła liczba bakterii fermentujących włókno, a wzrosła populacja bakterii produkujących kwas mlekowy – mówi prof. Murray. – Bakterie kwasu mlekowego wywołują wzrost kwasowości treści jelita, co niszczy bakterie trawiące włókno, ponieważ nie mogą one przeżyć w tak kwaśnym środowisku. Zakwaszenie treści jelit zwiększa ryzyko kolki lub ostrego ochwatu.

Istnieje wprawdzie wiele pytań dotyczących funkcjonowania osi mikrobiom—jelito—mózg, które jeszcze nie doczekały się odpowiedzi, jednak to badanie wyraźnie wskazuje, że nawet niewielka zmiana diety może mieć negatywny wpływ zarówno na zachowanie, jak i na stan populacj bakterii w kale. Ważne jest, by pamiętać, że dawka skrobi, jaką otrzymywały badane kuce, jest o wiele mniejsza niż ta, którą dostaje wiele koni rekreacyjnych. Widać więc, że nawet tak niewielkie ilości skrobi są w stanie wpłynąć na zachowanie konia.

Czym jest oś mikrobiom—jelito—mózg?

Wprawdzie naukowcy już od połowy XIX wieku wiedzieli o istnieniu powiązania pomiędzy jelitami a mózgiem, jednak dopiero niedawno opisali główne składowe tej osi. Bazując na aktualnym stanie wiedzy na ten temat możemy stwierdzić, że oś mikrobiom–jelito–mózg składa się z:

1. Ośrodkowego układu nerwowego (mózgu i rdzenia kręgowego)
2. Autonomicznego układu nerwowego, koordynującego “nieświadome” funkcje organizmu takie, jak tętno i trawienie.
3. Nerwów zawiadujących jelitami, znajdujących się w wyściółce jelit, kontrolujących perystaltykę, ukrwienie i wydzielanie substancji do jelita.
4. Systemu nerwowo-wydzielniczego, w tym podwzgórza i przysadki mózgowej, regulujących produkcję hormonu stresu – kortyzolu, oraz
5. Układu odpornościowego.

Sygnały płynące z układu nerwowego, wydzielniczego i odpornościowego odpowiadają za wzajemną komunikację pomiędzy jelitami (i mikrobiomem jelitowym) a mózgiem.

Ale jak w tym całym układzie funkcjonują bakterie?

Podsumujmy, co już wiemy o mikrobiomie jelitowym. W każdym gramie treści jelita grubego żyje około 10 miliardów mikroorganizmów, w tym ponad 100 gatunków bakterii, a także pierwotniaki oraz grzyby (Mach i wsp., 2020).

Mikroflora jelitowa ułatwia trawienie i wchłanianie substancji odżywczych, odgrywa istotną rolę w ochronie organizmu przed patogenami i powodowanymi przez nie chorobami, a także wytwarza kwasy tłuszczowe, z których koń pozyskuje energię. Ale to tylko niewielka część z tego, co robią mikroorganizmy jelitowe.

Koreańscy badacze stwierdzili, że u ludzi mikrobiom jelitowy jest w stanie regulować działanie sieci nerwowej układu pokarmowego, wpływając na sygnały płynące do rdzenia nerwowego i mózgu. Mikroflora jelitowe wytwarza również neuroprzekaźniki, między innymi dopaminę i serotoninę (“hormon szczęścia”), które mogą stymulować sieć nerwową jelit i autonomiczny układ nerwowy. Z kolei ten ostatni jest w stanie wpływać na rdzeń nerwowy i mózg, oraz podwzgórze i przysadkę mózgową.

Szczególne znaczenie dla koni mają kwasy tłuszczowe wytwarzane przez bakterie w czasie fermentacji włókna. Wpływają one na funkcjonowanie układu odpornościowego, działając bezpośrednio na układ nerwowy, dostarczając informacji o stanie mikroflory jelitowej i samych jelit. Mają również zdolność przenikania bariery krew-mózg i wpływania na zachowanie.

Dlatego właśnie mikrobiom jelitowy, poza fermentacją, spełnia również szereg innych funkcji w organizmie.

Badania naukowe a rzeczywistość

Naturalna końska dieta opiera się na małych, ale często podawanych porcjach wysokowłóknistej paszy o niewielkiej wartości kalorycznej. Jednak nowoczesne warunki utrzymania sprawiają, że koń dostaje posiłki o dużej objętości, ale znacznie rzadziej, a pasza zawiera niewiele włókna, ale za to dużo kalorii. Skład mikroflory jelitowej zależy między innymi od tego, co koń je, a także od częstotliwości karmienia i rodzaju paszy. Dieta, w której jest dużo skrobi, a mało włókna, jest określana jako “stresująca żywieniowo”. Zwykle myśląc o stresie u koni mamy na myśli stres fizyczny, na przykład przedłużające się zamknięcie w boksie lub nadmierne zagęszczenie koni na pastwisku, co może powodować negatywne zmiany zachowania. Tymczasem stres układu pokarmowego związany z wysokoskrobiową dietą również może powodować takie zmiany. Zachowania zwykle kojarzone ze stresem, w tym stresem pokarmowym, obejmują między innymi nasiloną czujność i niepokój lub zachowania stereotypowe, takie jak łykawość i tkanie.

Musimy jednak pamiętać, że konie sportowe będą potrzebowały przynajmniej niewielkiej dawki skrobi i/lub tłuszczu, by zaspokoić zwiększone zapotrzebowanie na energię. Bezpieczna dawka skrobi w jednym posiłku to nie więcej niż 1 gram na kilogram masy ciała konia.

Badania wskazują, że tak niewielka dawka skrobi ogranicza dawkę glukozy jednorazowo wchłanianej do krwi i nie powoduje większych zmian mikrobiomu, a oba te zjawiska są w stanie wpływać na oś jelito-mózg.

Pasze wysokoskrobiowe najlepiej jest podawać wraz z inną paszą o dużej zawartości łatwostrawnego włókna, na przykład z granulatem z lucerny, wysłodkami lub gotową paszą o dużej zawartości włókna, a małej skrobi, na przykład Gain EasyGo Cubes. Taka kompozycja dawki spowalnia wchłanianie glukozy do krwi i ogranicza zmiany w składzie mikroflory jelit.

Dodatek oleju lub paszy wysokotłuszczowej również może wywoływać zmiany równowagi bakteryjnej jelit, jednak ten efekt nie występuje, jeśli dawka tłuszczu nie jest zbyt duża.

Eksperymentalna dieta o całkowitej zawartości tłuszczu 8,3% wywołała zmiany składu mikroflory, ale nie były one na tyle duże, by spowodować jakieś problemy.

Dawka poniżej 1 ml oleju na kilogram masy ciała konia dziennie może wspomóc równowagę mikrobiologiczną jelit.

Ponadto wszelkie zmiany diety, czy będzie to dodatek skrobi czy oleju, powinny być wprowadzane stopniowo tak, by populacja mikroorganizmów jelitowych miała czas na przystosowanie się. Nagłe zmiany żywienia mają wpływ na mikroflorę. Ponadto mniejsze, ale częściej podawane porcje pasz treściwych to optymalne rozwiązanie żywieniowe, ponieważ zapewnia mikroorganizmom stały dopływ substancji odżywczych.

Podsumowanie

Naukowcy zajmujący się mikroflorą jelitową są przekonani, że mikrobiom jelitowy odgrywa kluczową rolę w zachowaniach i procesach poznawczych u koni. Zmiany diety powodują zmiany składu mikrobiomu, które z kolei w sposób powtarzalny i przewidywalny mogą modyfikować zachowanie koni.

Przewód pokarmowy konia jest kluczowy dla dobrego zdrowia i samopoczucia zwierzęcia. Jego rolą jest trawienie pasz i pozyskiwanie z nich substancji odżywczych, których koń nie jest w stanie wytworzyć samodzielnie, a ponadto ochrona przed chorobami, a nawet kształtowanie zachowań. Dlatego tak ważne jest zdrowie przewodu pokarmowego i stosowanie takich, praktyk, które to zdrowie wspierają i podtrzymują.

Dobre praktyki polegają na żywieniu koni dietą o wysokiej zawartości włókna, unikaniu nagłych zmian żywienia, podawaniu siana przed paszą treściwą, a pasz treściwych tylko wtedy, gdy praca konia tego wymaga.

https://thehorse.com/1106463/horse-behavior-and-the-microbiome-whats-the-connection/