Proč se problematikou změn ve výživě zabývat?

Celý organismus koně, tedy i jeho gastrointestinální trakt (GIT), je nepřetržitě konfrontován s mikroorganismy, které do něj alimentární cestou pronikají z vnějšího prostředí. Jen bezprostředně po narození je trávicí trakt hříběte sterilní. Tento nedotčený miminkovský stav ale nevydrží dlouho – prakticky ihned po porodu je zahájen ”divoký rej”, v rámci kterého je GIT kolonizován širokým spektrem mikroorganismů. Po určité době se tato "narozeninová karnevalová sešlost" střevní mikroflóry ustálí a promění v dynamické mikrobiální společenstvo, jehož složení má ve finále zásadní vliv na celkové zdraví i kvalitu života svého hostitele. Střevní mikroflóra (mikrobiota) se totiž nepodílí pouze na rozkladu potravy a trávení, jak si mnozí z nás myslí, ale ovlivňuje i imunologickou, metabolickou a hormonální homeostázu svého hostitele. Nejnovější výzkumy navíc dokládají, že GIT v interakci se střevní mikroflórou ovlivňuje i základní emoce, citlivost na bolest, sociální interakce, a dokáže směrovat i motivaci, a to nejen v souvislosti s příjmem potravy. Mikroflóra GIT je tedy pro život organismu nezbytná, a to přestože je často přehlížená a nedostatečně ceněná.

Střevní mikroflóra neboli mikrobiota

Střevní mikroflóra organismu je tvořena bakteriemi (z hlediska početnosti nejběžnější, obzvláště pak v GIT), jednobuněčnými protozoárními (eukaryotickými) mikroorganismy, houbami, plísněmi, viry a bakteriofágy. Jedná se tedy o docela "multikulturní" společenstvo.

Složení střevní mikroflóry (mikrobioty) se v jednotlivých částech trávicího traktu koně mění. V tenkém střevě jsou počty bakterií na gram tráveniny nižší než v distálních částech trávicího traktu a různí se i komplexita celé mikrobiální populace. Zjednodušeně lze říci, že v tenkém střevě dominují bakterie mléčného kvašení, tedy zástupci kmene Firmicutes z čeledí Lactobacillaceae nebo Enterococcaceae. V tlustém a slepém střevě se pak vyskytují zejména bakterie třídy Clostridia a kmene Firmicutes a bakterie kmene Bacteroidetes (zejména čeleď Bacteroidaceae). V omezené míře jsou pak přítomné bakterie kmene Proteobacteria (např. E. coli nebo Salmonella) a Actinobacteria (např. Bifidobacterium). Ale ani to není zákonitě vše. V trávicím traktu se mohou objevit i zástupci dalších kmenů jako např. Fusobacteria, Verrucomicrobia, Synergistetes, Spirochaetes nebo Elusimicrobia.

U každého jedince existují ve složení střevní mikroflóry určité odchylky a není to nic neobvyklého. Jasně daná čísla a údaje tedy v této souvislosti k dispozici nemáme. Víme ale, že větší význam než přesné složení – konkrétní skladba kmenů a čeledí střevní mikroflóry – má z hlediska plnohodnotné funkčnosti její stabilita ve složení v čase. Pokud se složení (zastoupení) bakterií střevní mikroflóry v průběhu času významně mění, není to – pro organismus teplokrevných živočichů a také člověka – nic moc dobrého.

Význam střevní mikroflóry

Jednotlivé složky střevní mikroflóry, které obývají trávicí trakt, chrání organismus před kolonizací patogenními organismy. Aby svůj "dům" před ataky patogenních organismů mikrofóra dobře ochránila, používá rozličné obranné strategie – je schopna snížit pH prostředí produkcí organických kyselin (kyselina mléčná, máselná, octová), anaerobizovat prostředí trávicího traktu, vítězit v boji s patogeny o dostupné živiny, degradovat některé látky, které vyšší organismy degradovat neumí (například nestravitelné polysacharidy – vláknina), produkovat proteiny a peptidy s antimikrobiálním účinkem (bakteriociny), má i schopnost konverze složek krmiva, které vyšší organismy odbourat neumí, na energeticky bohaté organické kyseliny s krátkým řetězcem využitelné hostitelem v aerobním metabolismu. Střevní mikroflóra se tedy rozhodně jen tak nepovaluje na měkkém baldachýnu střevní výstelky, nepřetržitě pilně pracuje ve prospěch svého hostitele.

Nepřítel zvaný dysbióza

Aby střevní mikroflóra mohla dobře plnit své, pro kvalitní život hostitele tolik nepostradatelné funkce, je tedy kromě vlastní skladby mikroflóry důležitá i její stabilita v čase. Jen dobře organizovaná, plně vyzbrojená a stabilní armáda totiž funguje efektivně a v nikdy nekončícím boji vítězí. Pokud organismus hostitele a střevní mikroflóra jsou v ustáleném stavu, je to stav přínosný pro obě zúčastněné strany. Výchylky od rovnovážného stavu se označují jako dysbióza. Tento pojem označuje snížení komplexity mikroflóry v daném místě, ale používá se i obecně pro jakékoli jiné náhlé odchýlení od ustálené rovnováhy. Mezi nejběžnější příčiny nerovnováhy ve skladbě mikroflóry patří infekce patogenními mikroorganismy, změny ve výživě (radikálnější dietní zásah), nevyhovující environmentální podmínky anebo podání některých druhů léků, především antibiotik.

Nežádoucí změny ve složení přirozené střevní mikroflóry oslabují její obranné schopnosti, což může patogenním mikroorganismům usnadnit jejich vazbu na povrchové receptory enterocytů, díky čemuž může dojít k rozvoji střevní infekce nebo metabolickým změnám/poruchám. A takovou nežádoucí, a tudíž i nebezpečnou změnou je pro koně nejen každá změna krmné dávky (zařazení neznámého typu krmiva, zaplísnění, nedostatek vody, ...), ale i radikální dietní zásah v podobě přechodu z pastvy na seno a obráceně. Změny v krmné dávce totiž – jak již víme – vedou ke změnám ve složení přirozené střevní mikroflóry a tak i k oslabení jejích obranných funkcí.

Jak funguje trávení domestikovaných koní

Již bylo řečeno, že střevní mikroflóra koňského gastrointestinálního traktu je velmi různorodá, což zřejmě souvisí s evoluční strategií přežití tohoto živočišného druhu – svůj význam měla adaptace na druhovou diverzitu pastvy, klimatické podmínky, změny související s migrací. Jen různorodá střevní mikroflóra je totiž schopna rychle reagovat na změny v množství a vlastnostech krmiva, které souvisí se sezónními a geografickými faktory. Bohužel ale platí, že k těmto sezónním změnám a výkyvům dochází u divokých koní podstatně pomaleji, než je tomu u jejich plně domestikovaných protějšků. Navíc jedna z nedávno publikovaných studií naznačila, že domestikace dramaticky ovlivnila nejen fenotyp a genotyp koní, ale i jejich střevní mikroflóru. Mikrobiota u Equus ferus przewalskii je významně rozmanitější ve srovnání s domestikovanými koňmi, což zřejmě souvisí i s vyšší různorodostí rostlinného materiálu, který divocí koně konzumují, a oním pomalejším nástupem změn v jejich výživě. Domestikovaní koně jsou tedy na změny citlivější než původní divocí koně. Čím prošlechtěnější plemeno, tím více bychom se zřejmě měli mít při změnách v managementu na pozoru.

Domestikovaní koně jsou pravděpodobně i proto více citliví na stres prostředí a mohou se u nich relativně často objevit prudké metabolické poruchy, jako je kolika a laminitida v reakci na náhlé změny ve výživě. Dnes již víme, že existuje souvislost mezi vývojem koliky a změnami relativního množství mikrobiálních taxonů v GIT. Přesnou představu o tom, jak vypadá ideální stav, ještě nemáme, souvislost je ale zřejmá. Odborníci na výživu koní proto dnes plošně doporučují maximálně pozvolný přechod (7–14 dní) při jakékoli dietní změně ve výživě. 

Stále ještě toho ale víme relativně málo i o tom, jak dlouho trvá, než je gastrointestinální mikrobiota schopna se změnám ve výživě přizpůsobit. Výzkum se totiž až donedávna soustředil především na účinky náhlých změn ve výživě v zadní části střeva a monitoroval souvislosti mezi stavem střevní mikroflóry a rychlým začleněním fermentovaných sacharidů do krmné dávky. O účinku náhlých dietních přechodů u objemových krmiv toho tedy doposud víme poměrně málo. Mnoho studií na dané téma neproběhlo. Víme ale, že i změna nutričně velmi podobných druhů sena je schopna ovlivnit složení mikrobioty GIT. Což naznačuje, že střevní mikroflóra skutečně velmi citlivě reaguje na všechny změny, a tudíž k určitým reakcím zřejmě dochází i při náhlých přechodech z pastvy na seno a obráceně. Protože tyto sezónní změny jsou v běžném stájovém managementu obvykle nevyhnutelné, potřebujeme vědět, jak na organismus našich koní působí – možnost eliminovat poruchy trávení a předcházet metabolickým poruchám je totiž v zájmu každého chovatele i majitele. A právě na tuto problematiku se zaměřila studie publikovaná před nedávnem v časopise PLOS ONE.

Experimentální výzkum

V tomto konkrétním výzkumu byly sledovány účinky náhlých přechodů z trávy na seno a obráceně na složení střevní mikroflóry (fekální vzorky) u šesti valachů plemene velšský horský pony. Poníci zavedení do studie byli stejného pohlaví a plemene, byli chováni ve stejném zařízení a měli nastavenu shodnou krmnou dávku v průběhu celého experimentálního období. 

Výzkum měl dvě čtrnáctidenní monitorovací fáze. V první fázi byla skupina poníků odvedena z pastviny, umístěna do boxů a krmena výhradně senem v množství 17,5 gramu sušiny na kilogram tělesné hmotnosti. Studie tedy zaznamenávala nejen změnu ve složení krmné dávky, ale obsahovala také změnu v množství nabízeného krmiva. Tento aspekt byl zařazen za účelem replikace scénáře reálného světa. Při přechodu z pastvy na seno totiž obvykle dochází i k omezení množství objemového krmiva a jeho dávkování. Změny, které se zákonitě promítly do výsledků experimentu, se samozřejmě netýkaly jen krmné dávky, ale týkaly se i managementu koní celkově – existuje mnoho rozdílů mezi ustájením koně v režimu 24/7 na pastvině a ustájením koní v boxe – dochází ke snížení fyzické aktivity, mění se možnosti vzájemných sociálních kontaktů, liší se environmentální i klimatické vlivy. Kromě toho mohou být některé ze strukturálních změn bakteriálního společenství v GIT pozorované u pasoucích se poníků výsledkem změn složení trávního porostu a podmínek prostředí (vlhkost, kontaminace půdou, ...).

Experimentální návrh použitý ke studiu vlivu všech dietních změn na fekální mikroflóru poníků

Průběh experimentu

Ve druhé monitorovací fázi, tedy přesně po čtrnácti dnech, bylo téže skupině seno vyřazeno z krmné dávky a skupina byla umístěna na pastvinu v režimu 24/7 s možností pastvy ad libitum (žádný další příkrm). Zvířatům byly po celou dobu trvání experimentu odebírány vzorky stolice – a to na začátku každé fáze a také 1. až 3., 7. a 14. den po zavedení změny do výživy. K určení složení střevní mikroflóry a relativního množství přítomných mikroorganismů byly použity techniky molekulární analýzy. Fekální materiál byl vždy odebrán okamžitě (<2 minuty po vyprázdnění) a to mezi 13:30 h a 16:30 h v den 0 a následně ve dnech 1, 2, 3, 7 a 14 každého experimentálního období – vždy za pomoci špachtle s minimální kontaminací prostředí (špachtle byla sterilizována mezi odběry vzorků od jednotlivých poníků, aby se zabránilo křížové kontaminaci) a následně byl materiál okamžitě zamrazen (<2 minuty, teplota -20 °C), a to až do provedení následné laboratorní analýzy.

Výsledky studie

Výsledky této studie potvrdily již známou skutečnost, že střevní mikroflóra se ve střevech jednotlivých dospělých poníků mírně liší (je různorodá) a také doložily fakt, že relativní frekvence jednotlivých skupin organismů (taxonů) se mění v reakci na náhlé změny ve stravě. Nejvýraznější účinky na strukturu fekální mikroflóry byly zaznamenány v prvních třech dnech. Fekální střevní mikroflóra poníků krmených pouze omezeným množstvím sena byla z hlediska hojnosti a biologické rozmanitosti obdobná jako u poníků krmených trávou. Značně se však lišila, pokud jde o relativní frekvence různých skupin mikroorganismů: třída Bacilli, řád Lactobacillales, čeleď Lactobacillaceae a rod Lactobacillus byly relativnější 2. den po náhlé změně stravy ze sena na trávu ve srovnání se všemi ostatními dny testu.

Toto zjištění naznačuje, že náhlá změna krmné dávky – ze sena na trávu – představuje vyšší riziko poklesu pH tlustého střeva než náhlá změna z trávy na seno. Protože je známo, že Lactobacillus je pro GIT velmi důležitý – produkuje kyselinu mléčnou – je tato dysbióza závažná.

Dynamika bakteriálních kmenů ve stolici poníků během náhlých dietních přechodů. V grafu jsou uvedeny bakteriální kmeny s relativním množstvím >5 %. Červené svislé čáry představují náhlé změny ve stravě. D: den; H: seno; G: tráva.

Náhlé změny z trávy na seno a naopak ovlivňují strukturu fekálního mikrobiálního společenství. Změny jsou v prvních několika dnech po přechodu výrazné, většina rozdílů ve struktuře mikrobiální komunity byla pozorována během prvních 3 dnů po změně výživy. Ze zjištěných údajů ve výsledku vyplývá, že náhlá změna krmné dávky ze sena na trávu může představovat vyšší riziko než náhlý přechod z trávy na seno. Přesto je ale nutné věnovat pozornost i přechodu koní z pastvy na seno.

Mimoto studie prokázala, že kmen Bacteroidetes byl ve výkalech poníků (beze změn chovaných na senu nebo trávě) zastoupen nejhojněji, následován byl kmenem Firmicutes. Krátkodobě – po náhlé dietní změně – však kmen Firmicutes obecně dominoval. Toto zjištění naznačuje, že kmen Firmicutes je schopen se – ve srovnání s kmenem Bacteroidetes – lépe přizpůsobit náhlým změnám. Mimoto lze předpokládat, že poměr Bacteroidetes : Firmicutes nebyl změněn výživou (seno nebo tráva), ale náhlou změnou zavedenou do stravy. Poměr mezi kmeny Firmicutes a Bacteroidetes se již dříve ukázal jako ukazatel GIT zdraví u lidí – obézní lidé mají v GI traktu méně bakterií kmene Bacteroidetes a více bakterií kmene Firmicutes než jejich štíhlejší protějšky. Stejný vzorec byl pozorován i při studiu obézních & hubených koní. Zdá se, že poměr Firmicutes k Bacteroidetes může být důležitým prediktorem metabolických změn v GIT koně, existující znalosti jsou však omezené a neumožňují interpretovat zvýšení nebo snížení poměru Firmicutes k Bacteroidetes jako pozitivní nebo negativní změnu.

Kompletní výsledky celé studie, grafy a tabulky naleznete v případě zájmu zde.  

Technologie sekvenování genů použitá v této konkrétní studii umožnila vědcům identifikovat pouze změny ve složení mikrobiálních populací a tato problematika si tedy žádá další podrobnější výzkum. Přesto je již nyní zřejmé, že změny v krmných dávkách – i u objemových krmiv – bychom měli zavádět pomalu, opatrně, s ohledem na čas, který GIT koně potřebuje k adaptaci na změněné podmínky.

Závěr

Úspěch symbiózy mezi koňským hostitelem a jeho střevní mikroflórou je u domestikovaných koní do značné míry v našich rukou. Všechny mikrobiální populace žijící v GI traktu koně – bakterie, protozoa i houby, potřebují pro svůj život, fungování, fermentaci a reprodukci optimální hodnoty pH. Náhlé změny krmné dávky proto skutečně představují problém. Čím je změna ve složení krmné dávky větší, tím delší dobu se na tuto změnu střevní mikroflóra adaptuje.

O změnách v krmných dávkách našich koní tedy skutečně musíme přemýšlet a i každoroční přechod z pastvy na seno vyhodnocovat jako potenciální riziko a podle toho k těmto změnám také přistupovat. Cílem každého chovatele by měla být snaha zajistit kontinuálně přibližně stejnou krmnou dávku, která má relativně stabilní složení. Pokud chovatel musí měnit skladbu krmné dávky (zejména sezónní přechody, zavádění nových typů koncentrovaných krmiv), musí být tento přechod pozvolný. Pokud je přechod skokový (šokový) může docházet k průjmům, ztrátám tělesné hmotnosti a rozvoji celé řady poruch trávicího traktu i k metabolickým poruchám.

Představa, že zavedení nového druhu energetického krmiva těsně před soutěží, zátěží, porodem, ...bude pro zdraví a výkon koně přínosem, je zcela mylná. Každá změna narušuje stabilitu citlivé střevní mikroflóry, což ve výsledku ovlivní funkce celého organismu. V této souvislosti tedy neplatí heslo: Změna je život. Je to právě naopak. A to i u jinak zcela zdravých, dospělých koní.  

Použité zdroje:

• PLOS ONE: "Abrupt dietary changes between grass and hay alter faecal microbiota of ponies", Anna Garber, Peter Hastie, David McGuinness, Pauline Malarange, Jo-Anne Murray, Published: August 18, 2020
• Steelman SM, Chowdhary BP, Dowd S, Suchodolski J, Janečka JE. Pyrosequencing of 16S rRNA genes in fecal samples reveals high diversity of hindgut microflora in horses and potential links to chronic laminitis. BMC Vet Res. 2012;8:231. pmid:23186268
• Grimm P, Philippeau C, Julliand V. Faecal parameters as biomarkers of the equine hindgut microbial ecosystem under dietary change. animal. 2017;11(7):1136–1145. pmid:28065211
• Metcalf JL, Song SJ, Morton JT, Weiss S, Seguin-Orlando A, Joly F, et al. Evaluating the impact of domestication and captivity on the horse gut microbiome. Sci Rep. 2017;7(1):15497. pmid:29138485
• Vybrané kapitoly z veterinární bakteriologie I, Obecná bakteriologie, MVDr. Aneta Papoušková, MVDr. Martina Masaříková, PhD. Doc. RNDr. Ivan Rychlík, PhD. Prof. MVDr. Alois Čížek, CSc., BRNO 2019