Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Antibiotika har använts inom djurproduktion i tillväxtfrämjande syfte sedan den effekten uppdagades för över 50 år sedan. Med en ökande resistensproblematik har dock användningen ifrågasatts och i stora delar av världen även förbjudits. Letandet efter substanser som kan ersätta tillväxtfrämjande antibiotika har pågått länge men ett stort hinder har varit, och är, att mekanismerna med vilka antibiotika verkar tillväxtfrämjande inte är klarlagda. Målet med denna litteraturstudie är att beskriva några av de mekanismer som finns föreslagna för antibiotikas tillväxtfrämjande effekt.

Det har framförts fem huvudsakliga teorier: att antibiotika i tillväxtfrämjande syfte leder till minskad mängd tillväxthämmande toxiska metaboliter producerade av bakterier; att de leder till en förtunnad tarmvägg och därigenom möjliggör större näringsupptag; att de ger ökad mängd tillgängliga näringsämnen; att det har en anti-inflammatorisk effekt samt, slutligen, att subkliniska infektioner hämmas och därigenom ökar tillväxt genom minskad energiåtgång till sjukdomsbekämpning. På senare år har det fastställts att det sker en förändring i sammansättning, men inte en minskning, av tarmfloran vid givande av tillväxtfrämjande antibiotika. Det är antagligen den förändringen som ligger till grund för mekanismerna för tillväxtfrämjning, och mest troligt verkar det att alla nämnda effekter samverkar för att leda till en ökad foderomvandlingsförmåga och/eller en ökad tillväxt.

Antibiotika tycks både minska förekomsten av bakterier som producerar toxiska metaboliter samt verkar inhiberande på skadliga enzymer som vissa bakterier kan bilda. Det verkar även i sub-MIC koncentrationer (koncentrationer under Minimum Inhibitory Concentration) kunna förhindra subkliniska infektioner genom att hämma vissa patogener. Det är fastställt att djur som får tillväxtfrämjande antibiotika får en förtunnad tarmvägg men där verkar inte mekanismerna för ett potentiellt ökat upptag av näringsämnen vara fastställt. Tillväxtfrämjande antibiotika verkar leda till att vissa bakteriearter som bryter ner exempelvis cellulosa främjas vilket ger större andel upptagbara näringsämnen och därmed leder till ökad tillväxt. Den mest omdiskuterade teorin är den om mekanismen bakom tillväxtfrämjning egentligen inte är antimikrobiell utan anti-inflammatorisk; där tycks vissa antibiotika ha direkt anti-inflammatorisk verkan samtidigt som det också ger en förändring i tarmfloran som inte verkar utlösa ett lika stort inflammatoriskt stimuli. Men framtiden ligger mest troligt inte inom mer studier av antibiotikas tillväxtfrämjande effekt utan istället inom fältet för alternativa substanser. Några av de mest undersökta inom det området är pro- och prebiotika vilka också verkar genom att förändra tarmflorans sammansättning och därmed potentiellt kan ha en likvärdig effekt som tillväxtfrämjande antibiotika.

Growth promoting antibiotics have been used in animal production since that effect was discovered more than 50 years ago. But with the spreading of antibiotic resistance worldwide this use has been widely questioned as well as forbidden in many countries. The search for substances to replace antibiotics in growth promotion purposes has been going on a while but is hindered by the lack of knowledge of what mechanisms give the growth promoting effect. The aim of this literature study is therefore to summarize the most common theories in this area.

Five main theories were found to be most brought up in the literature: the reduction of subclinical infections; facilitation of uptake of nutrients from the gut due to thinning of the intestinal wall; the reduced production of toxic bacterial metabolites; enhanced availability of nutrients; and, finally, the presence of an anti-inflammatory effect. It has been shown that antibiotics given in sub-MIC concentrations (concentrations below minimum inhibitory concentration) changes the composition of the intestinal microbiota, but not the total number of bacteria. It is most likely this change that leads to all the proposed mechanisms for growth promotion.

It seems likely that sub-MIC concentrations of antibiotics can hinder pathogens and thereby subclinical infections. A thinning of the intestinal wall has been seen in a lot of studies but its role in growth promoting mechanisms is not clear. Antibiotics have been shown to decrease the number of bacteria that produces toxic metabolites as well as enzymes, which leads to a less toxic content in the gut. It also seems to lead to a promoting effect on some bacteria that are responsible for enzymatic degradation of cellulose which makes more nutrients available to the animal. And lastly, and most debated, it seems like growth promoting antibiotics has an anti-inflammatory effect on the intestinal wall as well as on the animal in general which leads to a less catabolic state. However, the way onwards from here may not lie in more studies on the effects of antibiotics but rather on the studies of other substances that might have the same, or similar, effects – of which there are many. Of those, pro- and prebiotics might be most discussed as they also seem to change the composition of the intestinal microbiota.