تعریف کلی آنتی بیوتیک
آنتی بیوتیکها گروهی از ترکیبات شیمیایی هستند که علیه باکتریها، خاصیت کشندگی (باکتریوسید) یا مهارکنندگی (باکتریوستاتیک) دارند. آنتی بیوتیکهای مهارگر از تکثیر باکتریها جلوگیری میکنند تا سیستم ایمنی میزبان بتواند بر آنها غلبه کند. آنتی بیوتیکها هیچ تاثیری بر ویروس، قارچ و انگل ندارند.
منشا آنتی بیوتیکها
منشا تولید آنتی بیوتیکها به طور کلی مشتمل بر چهار دسته بندی به ترتیب زیر است:
- سنتز به وسیله باکتریها مانند کلیسیتین، باسیتراسین
- سنتز به وسیله قارچهای تک سلولی مانند پنی سیلین G، نسل اول سفالوسپورینها، آمینوگلیکوزیدها، اکثر ماکرولیدها و تتراسیکلینها
- نیمه سنتتیک مانند آمینو پنی سیلینها، آمیکاسین، داکسی سیکلین
- کاملا سنتتیک مانند کینولونها، سولفانامیدها و تری متوپریم
برخی از این آنتی بیوتیکها فقط علیه باکتریهای گرم منفی موثر هستند و برخی دیگر فقط رشد باکتریهای گرم مثبت را متوقف میکنند. در این میان یک سری از آنتی بیوتیکها قادر به از بین بردن هر دو سویه باکتریهای گرم مثبت و منفی هستند که به آنها آنتی بیوتیکهای وسیع الطیف میگویند.
طی دهههای گذشته، استفاده از آنتی بیوتیک در صنعت طیور جهت تامین اهداف زیر رو به ازدیاد بود و نظارت خاصی نیز در این رابطه وجود نداشت:
- درمان بیماری ها: تجویز آنتی بیوتیک برای زمان محدود برای یک حیوان یا گروهی از آنها که نشانههای بیماری را از خود نشان میدادند.
- پیشگیری از بروز بیماریها: تجویز آنتی بیوتیک برای یک دوره محدود برای گروهی از حیوانات سالم که در معرض ابتلا به بیماری بودند.
- تحریک رشد: تجویز آنتی بیوتیکهای خوراکی برای گروههای بزرگی از حیوانات سالم مزرعه به منظور افزایش میزان رشد و راندمان گله. در این میان باسیتراسین، ویرجینیامایسین و آویلامایسین در صنعت طیور به طور گسترده استفاده شدهاند.
اثر ترکیب اسید ۳-نیترو ۴-هیدروکسی فنیل آرسنیک در تحریک سرعت رشد طیور در ۱۹۴۶ کشف شد و در ۱۹۴۹ گزارش شد که استفاده از برخی آنتی بیوتیکها و به مقدار کم (حدود ۵ تا ۱۰ پیپیام) میتواند سرعت رشد را در طیور افزایش دهد. بر این اساس طی هشت دهه بعدی، استفاده از آنتی بیوتیکها به عنوان افزودنی محرک رشد با هدف افزایش بهرهوری در صنعت طیور مورد استفاده گسترده قرار گرفت. آمار نشان میدهد بین سالهای ۱۹۹۲ تا ۱۹۹۷ در استرالیا، ۵۵.۸ درصد از آنتی بیوتیکهای تولید شده به عنوان محرک رشد در تغذیه دام و طیور مورد استفاده قرار گرفته است. این آمار برای آمریکا در حدود ۴۰ درصد بوده و ۵۵ تا ۶۰ درصد آن را پنی سیلین G و ترامایسین تشکیل داده است.
آنتی بیوتیک ها در نقش افزودنی محرک رشد
نتایج تحقیقات در مورد کاربرد آنتی بیوتیکها در تغذیه طیور نشان میدهد که استفاده از آنها به عنوان ترکیبات محرک رشد سبب بهبود عملکرد، افزایش سرعت رشد، بهبود ضریب تبدیل غذایی، افزایش یکنواختی گله و افزایش قابلیت هضم و جذب مواد مغذی میشود. طبق گزارشات علمی، استفاده از آنتی بیوتیکهای محرک رشد در جیره غذایی طیور موجب افزایش وزن بدن و بهبود ضریب تبدیل غذایی تا حدود 3 الی 5 درصد میشود.
از سویی دیگر، استفاده از آنتی بیوتیکهای محرک رشد در خوراک جوجههای گوشتی باعث بهبود کیفیت لاشه میشود. همچنین آنتی بیوتیکهای محرک رشد نقش مفیدی در کنترل برخی از بیماریهای مزمن در نظام پرورش متراکم حیوانات دارند. به عنوان مثال باکتری کلستریدیوم پرفرینجنس که باعث بروز بیماری انتریت نکروتیک (ورم روده) در جوجه گوشتی میشود، به سادگی توسط آنتی بیوتیکهایی از قبیل ویرجینیامایسین، باسیتراسین، لینکومایسین و نئومایسین قابل کنترل است. پیشگیری از انتریت نکروتیک باعث ارتقا بهداشت، سلامت، رفاه و مهم تر از همه تولید گوشت در جوجههای گوشتی میشود.
در فهرست زیر تلاش شده تا مهمترین ترکیبات آنتی بیوتیک که سابقه استفاده به عنوان بهینهساز یا محرک رشد در تغذیه طیور داشتهاند، مورد اشاره قرار گیرند:
فلاووفسفولیپول | تیوپپتین | آرسنیلیک اسید | نوزی هپتید |
پلی ناکتین | تایلوزین | آویلامایسین | اکسی تتراسیکلین |
رونیدازول | ویرجینیامایسین | باسیتراسین | فورازولیدون |
روکسارسون | زینک باسیتراسین | آووپارسین | ایپرویندازول |
سالینومایسین | پنی سیلین | کلیستین | لینکومایسین |
سدسمایسین | کیتازامایسین | کاربادکس | کلرتتراسایکیلین |
استرپتومایسین | دی متریدازول | نئومایسین | اریترومایسین |
انرومایسین | نیترووین | ترکیبات حاوی مس | متیلن دی سالسیلات |
ساز و کار عملکرد آنتی بیوتیکهای محرک رشد
آنتی بیوتیکها میتوانند محیط دستگاه گوارش برای توسعه میکروارگانیسمهای مفید یا توقف فعالیت انواع مضر را نیز سبب شوند. این در حالی است که سهم آنتی بیوتیکها در افزایش رشد و بهبود عملکرد هنگامی که تمام مواد مغذی جیره در سطح بهینه تامین شوند و محیط پرورش از بهداشت و امنیت زیستی مطلوب برخوردار باشد، به طور قابل توجه کاهش می یابد. به طور کلی هر آنتی بیوتیک محرک رشد اغلب موجب افزایش مصرف خوراک، آب یا هر دو شده و به این واسطه بهبود روند وزن گیری روزانه و ضریب تبدیل غذایی را منجر میشوند. تعیین اینکه افزایش مصرف خوراک ناشی از اثر مستقیم آنتی بیوتیک است یا به علت بهبود وضعیت سلامت حیوان رخ میدهد، به سختی قابل تفکیک است ولی آنچه بدیهی به نظر میرسد، افزایش مصرف آب در طیور متعاقب مصرف آنتی بیوتیک محرک رشد را باید پاسخ ثانویه تلقی کرد.
در مجموع تا به حال ساز و کار قاطع و مشخص در مورد نحوه عمل آنتی بیوتیکها به عنوان محرک رشد ارائه نشده است و از این رو فرضیههای متفاوت در این رابطه مطرح است که مهمترین موارد آن را میتوان چنین برشمرد:
- افزودن آنتی بیوتیک به خوراک طیور میتواند موجب کاهش محسوس در ضخامت بافت پوششی روده پرندگان در مقایسه با گروه شاهد که آنتی بیوتیک دریافت نکردهاند، شود. ضخیم شدن دیواره روده که میتواند ناشی از تحریک و التهاب روده توسط سموم تولید شده توسط کلستریدیومها یا سایر میکروارگانیسمهای مضر باشد، با استفاده از آنتی بیوتیکهایی همچون باسیتراسین، نئومایسین و تتراسایکیلین مرتفع میشود. با توجه به این که روده پرنده محل اصلی هضم و جذب مواد مغذی است، کاهش ضخامت بافت پوششی میتواند باعث افزایش هضم و قابلیت دسترسی مواد مغذی (به ویژه کلسیم، فسفر و منگنز) و در نهایت بهبود روند وزن گیری و ضریب تبدیل غذایی شود.
- استفاده از آنتی بیوتیکها در فرمولاسیون خوراک طیور میتواند باعث بهبود شرایط محیطی برای رشد باکتریهای مفید شود. این اثر از یک طرف جمعیت باکتریهای مفید در روده پرنده را افزایش میدهد و از طرف دیگر محیط را برای فعالیت باکتریهای مضر، نامساعد میکند. با توجه به رقابتی که باکتریهای مضر برای دریافت مواد مغذی با میزبان خود دارند، کاهش جمعیت یا حذف آنها از دستگاه گوارش منجر به افزایش قابلیت دسترسی مواد مغذی برای پرنده خواهد شد. مهمترین رخداد پس از بهبود قابلیت دسترسی مواد مغذی در روده طیور، افزایش سرعت رشد و عملکرد خواهد بود.
- به کارگیری آنتی بیوتیکها ممکن است مانع رشد باکتریهایی شود که مقادیر قابل توجهی آمونیاک، تری متیل آمین و سایر مواد نیتروژنه سمی در روده تولید می کنند. افزایش تولید مواد نیتروژنه در روده، علاوه بر اثرات سمی مستقیم، عملکرد و سرعت رشد پرنده را کاهش داده و سبب افت کیفیت لاشه و ایجاد بوی ماهی در محصولات به ویژه تخم مرغ با پوسته قهوه ای میشود که بر بازارپسندی محصول تاثیر نامطلوب دارد.
- نازک شدن بافت پوششی روده پرندگان متعاقب استفاده از آنتی بیوتیک در خوراک طیور که پیشتر مورد اشاره قرار گرفت، میتواند باعث کاهش نیاز نگهداری بافت پوششی روده شود. به طور کلی در حدود ۲۰ درصد از نیاز مواد مغذی پرنده صرف تامین نگهداری روده میشود و با کاهش این نیاز، مواد مغذی بیشتر برای رشد و تولید در اختیار پرنده قرار میگیرد و به این واسطه عملکرد بهبود مییابد.
ساز و کار عملکرد آنتی بیوتیکها در نابودی جمعیت میکروبی
آنتی بیوتیکها به واسطه مختل کردن سوخت و ساز در سلول باکتری باعث نابودی آن میشوند و این عمل به واسطه چهار ساز و کار انجام میشود:
- برخی از آنتی بیوتیکها میتوانند با ایجاد اختلال در ساخت مواد تشکیل دهنده دیواره سلولی باعث بر هم خوردن حیات باکتری و در نهایت نابودی آن شوند. این ترکیبات آنتی بیوتیکی باعث از بین رفتن باکتریهای گرم مثبت شده و به خاطر اینکه به مقدار ناچیز توسط میزبان جذب میشوند، غیرسمی محسوب شده و هیچ گونه بقایای قابل تشخیص در لاشه و محصولات بر جای نمیگذارند. به همین دلیل، هنگام استفاده از این ترکیبات، نیازی به حذف آنها پیش از کشتار یا هنگام تولید تخم مرغ خوراکی نیست. آنتی بیوتیکهای فلاوومایسین و آووپارسین از جمله این ترکیبات هستند.
- برخی از آنتی بیوتیکها میتوانند ساخت پروتئین باکتریایی را مهار کنند و به این وسیله باعث از بین رفتن سلول شوند. این ترکیبات به طور عمده باعث از بین رفتن باکتریهای گرم مثبت میشوند. اگرچه این گروه از آنتی بیوتیکها به وسیله میزبان جذب میشوند، با این حال فاقد دوره حذف اجباری هستند. تایلوزین و ویرجینیامایسین جزو این ترکیبات میباشند.
- گروه دیگری از آنتی بیوتیکها با مهار ساخت DNA باکتریایی عمل کرده و به این ترتیب موجب نابودی باکتری میشوند. این دسته از آنتی بیوتیکها اغلب وسیع الطیف بوده و بر باکتری های گرم مثبت و منفی موثر هستند. نیتروفوران ها و اکسیدهای کوئینوکسالین N جزو این ترکیبات آنتی بیوتیکی هستند.
- دسته چهارم از آنتی بیوتیکها به واسطه انتقال پتاسیم به داخل سلول باکتری باعث نابودی آن میشوند. این آنتی بیوتیکها به آسانی با کاتیونهای قطبی یک ظرفیتی مانند سدیم و پتاسیم تشکیل کمپلکس محلول در چربی میدهند. این کمپلکس آنتی بیوتیک – کاتیون در چربی دو لایهای غشا باکتری حل شده و باعث تبادل یک یون پتاسیم درون سلولی با یک پروتون خارج سلولی میشود. با جدا شدن کاتیون از کمپلکس در مایع خارج سلولی، کمپلکس دیگری تشکیل شده و واکنش ذکر شده مجددا تکرار میشود. با ادامه این واکنش های پی در پی، pH درون سلولی به شدت کاهش یافته و باکتری برای حفظ هموستاز، ناچار به فعال سازی فرآیند تبادل یونهای سدیم و هیدروژن درون سلولی میشود. از آنجایی که این فرآیند تبادل، انرژی خواه است، نیاز به انرژی در سلول به شدت زیاد شده و در نهایت با اتمام ذخایر انرژی، باکتری قادر به تقسیم سلولی و ادامه حیات نبوده و از بین میرود. این آنتی بیوتیکها نیز جزو انواع وسیع الطیف به حساب آمده و باعث نابودی باکتریهای گرم مثبت و منفی میشوند. موننسین و لازالوسید جزو این ترکیبات هستند.
خطرات مصرف بیرویه آنتی بیوتیکها
- واكنشهای ازدیاد حساسیت گسترده در میزبان به همراه افزایش حساسیت آنافیلاكسی، بثورات جلدی، تب، اختلالات خونی، هپاتیت و بیماریهای بافت همبند
- درمان ظاهری و مخفی شدن عفونتهای شدید بدون ریشه كن كردن آن
- مسمومیت دارویی
- باقیمانده غیرمعمول دارویی در بافت بدن و محصولات
- پیدایش مقاومت آنتی بیوتیکی در جمعیتهای میكروبی كه به طور عمده با حذف میكروارگانیسمهای حساس به دارو و جایگزینی آن توسط انواع مقاوم به آنتی بیوتیک رخ میدهد.
مقاومت آنتی بیوتیکی
استفاده گسترده از آنتی بیوتیک میتواند سبب بروز مقاومت در برخی انواع باکتری و انتقال این مقاومت از طریق ژنوم به نسل بعد یا از طریق تشکیل پلازمید به دیگر باکتریها شده و به این طریق، باکتری های مقاوم نسبت به بسیاری از آنتی بیوتیکها ایجاد میشود. پس از این، تاثیر سابق آنتی بیوتیک به طور قابل توجه کم شده و میزبان به اصطلاح دیگر به درمان جواب نمیدهد. نگرانی اصلی جهانی از زمانی است که خواص ضدمیکروبی آنتی بیوتیکها به طور قابل توجه کم شود و یک عفونت ساده و جزئی منجر به مرگ انسان یا حیوان شود. در حال حاضر، تجزیه و تحلیل دادهها از ۱۱۴ کشور مختلف در رابطه با هفت نوع باکتری رایج، سطح بالایی از مقاومت باکتریایی در سراسر جهان را نشان میدهد. مقاوم شدن یک عامل باکتریایی در برابر آنتی بیوتیک ممکن است به روشهای مختلف اتفاق افتد که در ادامه سه مورد از رایجترین آنها مورد اشاره قرار گرفته است.
فشار انتخابی
هر موجود زنده برای بقا و رشد نیاز دارد تا خود را با یک سری از شرایط ناسازگار تطبیق دهد. به چالشها و موانعی که موجودات زنده برای زنده ماندن و ادامه نسل با آن مواجه میشوند، فشار انتخابی گفته می شود. این موضوع در رابطه با ارگانیسمهایی مانند باکتریها نیز صدق میکند. در واقع اصلیترین موضوعی که باعث ایجاد مقاومت باکتریایی در برابر یک آنتی بیوتیک میشود، فشار انتخابی است. فشار انتخابی زمانی اتفاق میافتد که همه باکتریها به یک آنتی بیوتیک خاص طی درمان عفونت حساس نبوده و در حضور آنتی بیوتیک زنده مانده و به تکثیر ادامه میدهند. به این ترتیب یک جمعیت باکتریایی مقاوم در برابر آنتی بیوتیک پدید میآید. فشار انتخابی یک روند طبیعی است که شاید کند شود اما متوقف نمیشود. استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیکها در افزایش فشار انتخابی موثر است.

انتقال پلازمید
یکی دیگر از روشهایی که باعث میشود باکتریها نسبت به آنتی بیوتیک مقاوم شوند، انتقال مواد ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر است. این کار از طریق پلازمیدها انجام میشود. پلازمیدها قطعاتی از DNA باکتریایی هستند که میتوانند بین باکتریها منتقل شوند. برخی از پلازمیدها، باکتری هدف را قادر به تولید آنزیمی میکند که میتواند اثر آنتیبیوتیک را از بین ببرد. وقتی پلازمید از یک باکتری مقاوم به باکتریهای دیگر منتقل میشود، مقاومت آنتی بیوتیکی میتواند به سرعت در میان جمعیت باکتریایی گسترش یابد.

جهش
تغییرات ژنتیکی در باکتریها نیز میتواند مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک را ایجاد کند. برخی اوقات مواد ژنتیکی موجود در سلولهای باکتری به طور خود به خود تغییر میکنند یا جهش مییابند. این مسئله به مرور زمان میتواند منجر به این شود که باکتری به ابرمیکروب یا سوپرباگ تبدیل شود. اصطلاح سوپرباگ به ارگانیسمهایی اطلاق میشود که در برابر چندین گروه آنتی بیوتیكی مقاوم هستند.

ممنوعیت استفاده از آنتی بیوتیکها در خوراک طیور
با وجود تمامی تاثیرات مثبت آنتی بیوتیکها در تغذیه حیوانات، تحقیقات اخیر نشان میدهد که بقایای آنتی بیوتیک در لاشه جوجه های گوشتی، منجر به ایجاد سویههای مقاوم در بدن انسان شده و مانع از درمان بسیاری از بیماریهایی میشود که در درمان آنها از آنتی بیوتیک استفاده میشود. در قوانین جدید وضع شده در بخش کشاورزی بسیاری از کشورها به پیش قراولی اروپا، قوانین محکم و توصیههای اکید در مورد عدم استفاده از این افزودنیها در خوراک دام و طیور وضع شده است تا سرعت توسعه مقاومت میکروبی کاهش پیدا کند. در سال ۱۹۸۶، استفاده از انواع آنتی بیوتیک محرک رشد در کشور سوئد ممنوع شد و دانمارک در سال ۱۹۹۵، استفاده از آووپارسین و در سال ۱۹۹۸، به کارگیری ویرجینیامایسین در صنعت دام و طیور را منع کرد. سرانجام اتحادیه اروپا در سال ۲۰۰۶، استفاده از انواع آنتی بیوتیک محرک رشد را در صنعت دام و طیور به طور کامل ممنوع کرد.
نتایج بررسیهای علمی نشان میدهد مقاومت باکتری انتروکوکوس فاسیوم پس از منع استفاده از آووپارسین از ۷۲.۷ درصد در سال ۱۹۹۵ به ۵.۸ درصد در سال ۲۰۰۰ کاهش پیدا کرد که این امر تا حدی از نگرانی جوامع بشری در مورد عدم کارایی آنتی بیوتیکها در درمان بیماریهای انسان کاسته است.
جایگزین آنتی بیوتیکهای محرک رشد
با توجه به اثرات مثبت آنتی بیوتیکها در تغذیه حیوانات مزرعه، محدودیت مصرف یا حذف این افزودنی های آنتی بیوتیکی از چرخه غذایی حیوانات میتواند منجر به بروز خسارات سنگین در این صنایع شود. از این رو برای جبران و یا کاهش این خسارات، نیاز شدیدی به ارائه جایگزینهای مناسب برای آنتی بیوتیکها احساس میشود. در این رابطه ترکیبات متعددی مانند آنزیمها، انواع گیاهان دارویی، پروبیوتیکها، اسیدهای آلی، پری بیوتیکها، عصارههای گیاهی و گیاه زادها، سین بیوتیکها یا مخلوطی از این افزودنیها در جیرههای غذایی حیوانات مورد آزمایش قرار گرفته است. در ادامه سلسله مطالب مرتبط با این مبحث تلاش خواهد شد تا ویژگی، مزیت و محدودیت هر یک از این افزودنیها از جنبه علمی و عملی مورد بحث و بررسی قرار گیرد.
- بیشتر بخوانید:
- مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتریها: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10408398.2010.519837
- تاریخچه محرکهای رشد آنتی بیوتیکی در صنعت: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003257911944577X
- کاربرد پروبیوتیکها به عنوان جایگزین آنتی بیوتیک: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7994123/
- سومصرف آنتی بیوتیک در دام، طیور و آبزیان در کشور چین: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721042789