Terve ruoansulatusjärjestelmä on tärkeä fyysisen ja immunologisen esteen tarjoamiseksi mahdollisille taudinaiheuttajille ympäristössä sekä ravinteiden erottamiseksi ja imeytymiseksi ruoasta eläimen ravintotarpeiden täyttämiseksi. Viime vuosina on käynyt yhä selvemmäksi, että terveellä mikrobiomilla on elintärkeä rooli ruoansulatuskanavan terveydessä ja se edistää yleisen terveyden ja hyvinvoinnin ylläpitämistä. Termi "suolen mikrobiomi" viittaa erityisesti biljooniin suolistossa eläviin mikro-organismeihin. Vaikka jotkut mikro-organismit ovat haitallisia lemmikin terveydelle, monet ovat uskomattoman hyödyllisiä ja välttämättömiä terveelle keholle. Mikrobeilla on kyky avata ja syntetisoida ravintoaineita, joista on suoria etuja lemmikille. Mikrobiomin populaatioon voivat vaikuttaa monet tekijät, kuten ikä, ruokavalio, ympäristö ja antibiootit. Silti ruokavalioita täydennetään usein ainesosilla, jotka auttavat edistämään terveiden suolistobakteerien kasvua tukemaan parasta suoliston terveyttä. Pre-, Pro- ja Post-biootit ovat vain muutamia ainesosia, jotka voivat auttaa ylläpitämään tervettä suoliston mikrobiomia ja ruoansulatuskanavan terveyttä.

Prebiootit on määritelty sulamattomiksi oligosakkarideiksi, jotka stimuloivat rajoitetun määrän paksusuolen bakteerien kasvua ja aktiivisuutta (Gibson ja Roberfroid, 1995), joilla voi olla myönteinen vaikutus tekijöihin, mukaan lukien ruoansulatuskanavan terveyteen. Kaksi esimerkkiä prebiooteista ovat mannaani-oligosakkaridit (MOS) ja frukto-oligosakkaridit (FOS). FOS, oligofruktoosi ja inuliini ovat kaikki oligosakkarideja, joita esiintyy luontaisesti kasveissa, mukaan lukien sokerijuurikas, sipuli, valkosipuli, parsa, banaani, artisokka ja sikuri, ja ne auttavat ylläpitämään terveitä suoliston bakteereja.

Mannanoligosakkaridit (MOS) ja beeta-glukaanit ovat hiivan soluseinistä eristettyjä prebiootteja, ja niitä kutsutaan kollektiivisesti mannaneiksi. MOS on liitetty proteiineihin muodostaen mannoproteiinikerroksen, joka on lokalisoitu solun ulkopinnalle. Ruoansulatusentsyymit eivät pilkko MOS:ää ohutsuolessa ja se saavuttaa paksusuolen rakenteellisesti muuttumattomana. Laktobasillit ja jotkin bifidobakteerit metaboloivat MOS- ja FOS-rasvahappoja muodostaen lyhytketjuisia rasvahappoja (SCFA), jotka ovat enterosyyttien ensisijainen polttoainelähde, jolla on ratkaiseva rooli suoliston terveyden tukemisessa. MOS on vähemmän fermentoitavissa suolistobakteerien toimesta kuin frukto-oligosakkaridit (FOS). Niillä on kuitenkin suotuisia vaikutuksia ruoansulatuskanavan terveyteen, ja niitä tarkastellaan tarkemmin myöhemmin tässä artikkelissa.

Probiootit ovat eläviä mikro-organismeja, joiden tarkoituksena on ylläpitää tai lisätä "hyvien" bakteerien (normaalin mikroflooran) määrää kehossa. Useimmat probiootit eivät pidä kohonneesta lämpötilasta, kosteudesta, paineesta ja äärimmäisistä pH-arvoista, minkä vuoksi niiden lisääminen lemmikkieläinten ruokaan on haastavaa. Yleisimmät lemmikkieläinten ruokinnassa käytettävien probioottien suhteen arvioidut mikrobilajit ovat Enterococcus faecium ja Lactobacillus acidophilus (molemmat maitohappobakteerit). Bakteerit tuottavat käymisen avulla maito- ja etikkahappoa, jotka alentavat suolen pH:ta ja estävät tiettyjen mahdollisesti haitallisten bakteerien kasvua. Probiootit ovat houkutteleva lähestymistapa monien sairauksien hoitoon ja ehkäisyyn, koska ne voivat olla tehokkaita ja turvallisia ja vähentää lääkkeiden käyttöä.

Postbiootit ovat bioaktiivisia yhdisteitä ja hyödyllisiä aineenvaihduntatuotteita, joita syntyy, kun ystävälliset suolistobakteerit (probiootit) sulattavat/metabolisoivat/fermentoivat prebioottisia substraatteja. Kaupallisesti postbiootteja tuotetaan tarkoilla fermentaatioprosesseilla käyttämällä tiettyjä mikro-organismeja (esim. hiivaa) ja substraatteja. Kansainvälisen probioottien ja prebioottien tieteellisen yhdistyksen (ISAAPP) mukaan postbiootti on "elottomista mikro-organismeista ja/tai niiden komponenteista koostuva valmiste, joka tuottaa terveydellistä hyötyä isännälle". Postbiootit voivat sisältää ehjiä elottomia mikrobisoluja ja/tai fragmentteja aineenvaihduntatuotteiden/lopputuotteiden kanssa tai ilman niitä. Postbioottien tarkoituksena on jäljitellä probioottien hyödyllisiä terapeuttisia vaikutuksia samalla kun vältetään elävien mikro-organismien antamisen riskit ja haasteet. Kuluttajien kiinnostus postbiootteja kohtaan kasvoi 91 prosenttia vuodesta 2018 vuoteen 2019 (Kerry, 2020). Kun tietoisuus ja keskittyminen lisääntyvät, on todennäköistä, että postbiootteja koskevia väitteitä nähdään yhä enemmän lemmikkieläinten ruoka- ja herkkumarkkinoilla.

FOS edistää ystävällisten suolistobakteerien, kuten bifidobakteerien ja maitobasillien, kasvua, vaikkakin eri tutkimuksissa on havaittu joitakin ristiriitaisia ​​tuloksia. Kuivaravinto 1 % (w/w) oligofruktoosilla vaikutti merkittävästi terveiden koirien ulosteen bakteeriprofiiliin, ja lisääntyi bifidobakteerien, mutta myös mahdollisesti patogeenisten lajien, streptokokkien ja klostridioiden määrä (Beynen et al., 2002). Swanson et ai. (2002a) raportoivat tulokset kahdesta tutkimuksesta, joista jokainen suoritettiin 2 koiralla. Ensimmäisessä tutkimuksessa FOS-lisäys ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia missään arvioiduissa ulostemikrobipopulaatioissa. Sitä vastoin toisessa tutkimuksessa havaittiin merkittävä kasvu bifidobakteerien määrässä ja ei-merkittävä lisäys laktobasillipopulaatioissa. Syy eroihin on epäselvä, sillä ainoa ero tutkimusten välillä oli se, että ensimmäisen tutkimuksen koirat olivat hieman vanhempia ja hieman painavampia kuin toisen tutkimuksen koirat.

Eräässä toisessa koirilla tehdyssä tutkimuksessa FOS-lisäravinnon aiheuttamiin muutoksiin ulosteen bifidobakteerien määrässä vaikutti ruokavalion proteiinipitoisuus. Bifidobakteerien määrä väheni koirilla, joita ruokittiin "vähäproteiinisella" ruokavaliolla, ja lisääntyi bifidobakteerien määrä koirilla, joita ruokittiin "paljon"proteiinia sisältävä ruokavalio (Pinna et al., 2018). Ruokavalion proteiinipitoisuudesta riippumatta FOS-lisä lisäsi useiden kivennäisaineiden (Ca, Mg, Na, Zn ja Fe; Pinna et al., 2018) näennäistä kokonaissulavuutta. Samoin Beynen et ai. (2002) raportoivat merkittävästi lisääntyneestä magnesiumin ja kalsiumin imeytymisestä koirilla, joita ruokittiin oligofruktoosilla täydennetyllä ruokavaliolla. Mahdollinen vaikutusmekanismi lisääntyneelle mineraalien imeytymiselle on se, että ileaalisen pH:n lasku (eli happamoitumisen lisääntyminen) lisää mineraalien liukoisuutta, jolloin ne ovat helpommin käytettävissä ohutsuolen imeytymistä varten.

Ohutsuoli ei pysty sulattamaan ravinnosta saatavia FOS-yhdisteitä, vaan ne saapuvat rakenteellisesti muuttumattomina paksusuoleen, jossa ne metaboloituvat suolen mikroflooran toimesta muodostaen lyhytketjuisia rasvahappoja. Tämän prosessin tuottamat lyhytketjuiset rasvahapot maha-suolikanavassa stimuloivat limakalvon kasvua ja epiteelisolujen lisääntymistä ohutsuolessa (Thompson et ai., 1996). Terveen paksusuolen limakalvon ylläpitäminen on tärkeää, jotta ravintoaineet imeytyvät kunnolla ja suoliston terveellinen estetoiminta säilyy. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ravinnon FOS/oligofruktoosilisä lisää lyhytketjuisten rasvahappojen (asetaatti, propionaatti ja butyraatti) tasoa ulosteessa koirilla (Swanson et al., 2002b; Propst et al., 2003) ja lisääntynyt ulosteen butyraatti kissoilla (Barry et al., 2010).

Barryn ja kollegoiden (2010) tekemä tutkimus viittaa siihen, että sekä FOS että pektiini olivat tehokkaita kuidun lähteitä edistämään kissojen suoliston terveyttä. Lisäksi FOS:lla oli enemmän etuja verrattuna pektiiniin, koska fruktaanit näyttivät tuottavan hyödyllisempää mikrobipopulaatiota kuin pektiini. Tutkimuksessa todettiin myös, että käymiskelpoisten kuitujen lisäys 4 %:lla kissan ruokavaliosta on onnistunut muuttamaan ulosteen proteiinikataboliittia ja mikrobipitoisuuksia.

Grieshopin ja kollegoiden (2004) tekemä tutkimus vanhempien koirien maha-suolikanavan ja immunologisista vasteista sikurille ja mannaanioligosakkarideille viittaa siihen, että MOS ja sikuri muuttavat ulosteen mikrobipopulaatioita ja tiettyjä immuunijärjestelmän indeksejä. Kolmekymmentäneljälle vanhemmalle koiralle jaettiin satunnaisesti joko 1 % sikuria, 1 % MOS, 1 % sikuria ja 1 % MOS tai ei lisäravinteita 4 viikon perusjakson ajan, minkä jälkeen seurasi 4 viikon hoitojakso. Ruoan saannin havaittiin lisääntyneen ravintolisällä MOS:lla tai MOS:lla ja sikurilla, mikä johtui käymiskuitujen lisääntymisestä ja ruokavalion energiasisällön vähenemisestä. Sikurilisän havaittiin lisäävän rasvan sulavuutta, ja sikuri tai MOS lisäsi ulosteen bifidobakteeripitoisuuksia, kun taas MOS vähensi ulosteen E. coli -pitoisuuksia.

Koren ja kollegoiden (2012) suunnittelemassa tutkimuksessa, jossa arvioitiin ravintolisän MOS:n vaikutusta ravinteiden sulavuuteen, takasuolen terveyteen ja plasman aineenvaihduntaprofiiliin, havaittiin, että MOS:n lisäys 1 %:lla ruokavalion kuiva-aineesta vaikutti positiivisesti rehun saantiin, kuitujen sulavuuteen ja takasuolen terveyden merkkejä. Tutkimuksessa käytettiin viittä aikuista koiraa täydellisessä crossover-suunnitelmassa. Koiria ruokittiin vastaavasti kotitekoisella ruokavaliolla yksinään tai täydennettynä MOS:lla (1 %:n tasolla). Kunkin jakson lopussa suoritettu ruoansulatuskoe paljasti, että rehun kuiva-aineen ja muiden ravinteiden saanti lisääntyi, kun sitä täydennettiin MOS:lla. Kuitujen sulavuus parani MOS-täydennetyssä ryhmässä, kun taas muiden ravinteiden sulavuus ei muuttunut. MOS-lisännästä johtuva SCFA:iden kokonaispitoisuudet ulosteessa tunnistettiin myös, ja MOS:n lisäämisellä oli taipumus vähentää ulosteen koliformeja, joihin liittyi maitobasillien määrän nousu kontrolliruokavalioon verrattuna.

Yhteenvetona voidaan todeta, että "bioottisista" ainesosista on tulossa yhä suositumpi osa lemmikkieläinten ruoissa. On selvää, että niiden sisällyttämiseen liittyy suuria markkinointimahdollisuuksia, mitä tukee niiden käytön etuja kuvaava tieteellinen tutkimus.

Barry, KA, Wojcicki, BJ, Middlebos, IS, Vester, BM, Swanson, KS, Fahey, GC Jr. (2010) Ruokavalion selluloosa, frukto-oligosakkaridit ja pektiini muokkaavat ulosteen proteiinikataboliitteja ja mikrobipopulaatioita aikuisilla kissoilla. J Anim Sci 88, 2978-2987. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20495116/

Beynen, AC, Baas, JC, Hoekemeijer, PE, Kappert, HJ, Bakker, MH, Koopman, JP, Lemmens, AG (2002) Ulostebakteeriprofiili, typen erittyminen ja mineraalien imeytyminen terveillä koirilla, joille on ruokittu oligofruktoosia. J. Anim. Physiol. a. Anim. Nutr. 86 (2002), 298–305.

Gibson, GR, Roberfroid, MB (1995) Ihmisen paksusuolen mikrobiotan ravitsemusmodulaatio: prebioottien käsitteen esittely. J Nutr 125, 1401-1412.

Grieshop, C., Flickinger, E., Bruce, K., Patil, AR, Czarnecki-Maulden, GL, Fahey, GC Jr. (2004) Vanhojen koirien gastrointestinaaliset ja immunologiset vasteet sikuri- ja mannanoligosakkarideille. Arch Anim Nutr 58:483-494.

Howard, MD, Gordon, DT, Garleb, KA & Kerley, MS (1995) Ruokavalion frukto-oligosakkaridilla, ksylooligosakkaridilla ja arabikumilla on vaihtelevia vaikutuksia umpisuolen ja paksusuolen mikrobiotaan ja epiteelisolujen lisääntymiseen hiirissä ja rotissa. J. Nutr. 125: 2604–2609.

Jenkins, DJA, Kendall, CWC, Vuksan, V. (1999) Inulin, oligofruktose and intestinal function. JNutr 129, 1431S-1433S.

Kerry (2020) Lemmikkieläinten ruoansulatusterveyden vaatimukset kasvavat. Ovatko tuotteesi valmiita? https://www.kerry.com/products/animal-applications/pet-food-nutrition/pet-digestive-health-ingredients utm_source=petfoodindustry&utm_medium=topic_page&utm_campaign=functional_nutrition&utm_content=digestive_health

Kore, KB, Pattanaik, AK, Das, A., Sharma, K. (2012) Mannanoligosakkaridin arviointi prebioottisena funktionaalisena ravintona koirille: Vaikutus ravinteiden sulavuuteen, takasuolen terveyteen ja plasman metaboliseen profiiliin. Ind J Anim Sei 82 (1): 81-86.

Pinna, C., Giuditta Vecchiato, C., Bolduan, C., Grandi, M., Stefanelli, C., Windisch, W., Zaghini, G., Biagi, G., (2018) Ruokavalion proteiinin ja frukto-oligosakkaridien vaikutus ulosteen fermentatiivisiin lopputuotteisiin, ulosteen bakteeripopulaatioihin ja näennäiseen kokonaissulautumiseen koirilla. BMC Veterinary Research. 14, 106-115.

Propst, EL, Flickinger, EA, Bauer, LL, Merchen, NR, Fahey, GCJr., (2003) Annos-vaste-koe, jossa arvioidaan oligofruktoosin ja inuliinin vaikutuksia ravinteiden sulavuuteen, ulosteen laatuun ja ulosteen proteiinikataboliitteihin terveillä aikuisilla koirat. Eläintieteiden laitos. 81:3057–3066.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002a) Täydentävät frukto-oligosakkaridit ja mannanoligosakkaridit vaikuttavat immuunitoimintoihin, ileaaliseen ja koko ruoansulatuskanavaan , mikrobipopulaatiot ja proteiinikataboliittien pitoisuudet koirien paksusuolessa. J Nutr 132, 980-989.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Chow, J., Wolf, BW, Garleb KA, Fahey, GCJr. (2002a) Fructooligosakkaridit ja Lactobacillus acidopilus muokkaavat suoliston mikrobipopulaatioita, ravinteiden kokonaissulavuutta ja ulosteen proteiinikataboliittipitoisuuksia terveillä aikuisilla koirilla. J Nutr 132, 3721-3731.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002b) Täydentävien frukto-oligosakkaridien ja mannanoligosakkaridien vaikutukset immuunitoimintoihin sekä suolisuolen ja ulosteen mikrobipopulaatioihin aikuisilla koirat. Arch Anim Nutr 56, 309-318.

Thompson, JS, Quigley, EM, Palmer, JM, West, WW, Adrian, TE (1996) Luminal Short-Chain Fatty Acids and Postresection Intestinal Adaptation. JPEN 20, 338-343.