Пищеварительный тракт животных населяет микрофлора, которая постоянно образует определенное количество антибиотических веществ. Концентрация этих веществ сильно колеблется и зависимости от состава микрофлоры.
Антибиотики стимулируют синтез витаминов кишечной микрофлорой. Так же, как и витамины, ферменты и гормоны, они выполняют специфическую функцию в обмене веществ. Таким образом, роль антибиотических веществ в организме весьма разнообразна, поэтому они получили широкое применение в животноводстве как рост-стимулирующие добавки.
Молочнокислые бактерии. Широким спектром антагонистического действия обладают молочнокислые бактерии пищеварительного тракта. Наиболее распространены из них следующие: Streptococcus lactis, Bact. acidophilum, Lactobacterium bulgaricum, Lactobacterium casei. Они подавляют развитие таких видов микроорганизмов, как гемолитические стрептококки, протей, пневмококки, патогенные кишечные палочки, возбудители тифа и паратифа, коринобактерии, стрептококки, микрококки, туберкулезные палочки, стафилококки и др. Антагонистические свойства ацидофильной палочки сильнее проявляются при интенсивном размножении ее в пищеварительном тракте. Она устойчива к кислой среде, благодаря чему сохраняет жизнеспособность в желудке и тонком отделе кишечника. Некоторые авторы объясняют антагонистическое действие ацидофильных бактерий образованием главным образом бактерицидных веществ. Метаболиты ацидофильной культуры подавляли рост патогенных Е. coli и Staph, aureus в разведениях 1:9, когда титруемая кислотность практически была сведена к нулю. При обогащении пищеварительного тракта ацидофильными бактериями активизируется секреторная деятельность желез желудка и кишечника, активируются ферментные функции, усиливается перистальтика.
Бифидобактерии являются также облигатными представителями кишечной микрофлоры. Они синтезируют витамины группы В и обладают антагонистическим действием, которое связано с образованием как кислот, так и антибиотических веществ. При изучении способности различных штаммов бифидобактерий к кислотообразованию установлено, что они продуцируют уксусной кислоты больше (60%), чем молочной (около 40%). Это один из признаков, отличающих их от молочнокислых бактерий. Титр антибиотической активности бифидобактерий по отношению к кишечной палочке колеблется в пределах 1/4—1/6 , а протеолитическая активность ниже, чем у молочнокислых палочек (200-340 мкг/мл и 400-600 мкг/мл тирозина). Бифидобактерии безвредны; находясь в больших количествах в кишечнике, они не вызывают заболеваний и имеют важное физиологическое значение для организма — препятствуют развитию гнилостных и газообразующих микробов, подавляют грамотрицательную микрофлору, продуцируют витамины группы В, улучшают перистальтику и способствуют всасыванию кальция, витамина D и железа.
Кишечная палочка. Это представитель нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, она обладает весьма широким спектром антагонистического действия на различные микроорганизмы, подавляет развитие патогенной микрофлоры. Антагонизм кишечной палочки впервые был установлен Бинштоком в 1889 г. в отношении В. putrificus и других гнилостных микроорганизмов. Колиантагонизм объясняется рядом факторов: изменением pH среды, электропотенциала, митогенетическим излучением, удалением питательных веществ из среды и выделением антибиотиков. Установили, что антагонизм кишечной палочки в искусственных средах про является при сбраживании сахара, когда происходит подкисление среды. Однако в дальнейших исследованиях параллелизма между отношением pH и усилением антагонистического действия кишечной палочки не наблюдалось. Антагонистическая активность кишечной палочки обусловлена изменением окислительно-восстановительного потенциала среды. При повышении потенциала антагонистическая активность кишечной палочки усиливалась; когда активность микрофлоры падала — снижался и окислительно-восстановительный потенциал.
Опытами на агаровых пластинках показано, что кишечная палочка оказывает влияние на рост тифозной палочки на расстоянии. Установлено, что митогенетическое излучение Bact. coli в зависимости от интенсивности может подавлять или стимулировать рост других микробов. Истощение питательной среды как момент антагонистического влияния микробов друг на друга отмечалось многими исследователями — частичное угнетение роста шигелл в смешанных культурах начиналось в период, когда клетки антагониста накапливались в максимальном количестве. Полное угнетение роста достигалось при пропускании в среду вместо воздуха азота с примесью углекислого газа. При этом если в среду добавляли глюкозу или пропускали воздух, то угнетающее действие прекращалось.
Многие микроорганизмы не способны расти и развиваться при отсутствии определенных витаминов и аминокислот, при отсутствии одних питательных веществ использовать другие или синтезировать их. Кишечная же палочка хорошо приспосабливается к этим условиям. Она имеет развитую ферментную систему и может расти на самой скудной питательной среде.
Колицины (антибиотики, выделяемые кишечной палочкой) продуцируются и другими видами кишечных бактерий, возбудителями тифо-паратифозных инфекций, сальмонеллами, шигеллами, протеем, к которым чувствительна типичная кишечная палочка. Образуются они и патогенными штаммами кишечной палочки. Рядом исследователей отмечено усиление синтеза колицинов и распространение колициногенности при желудочно-кишечных заболеваниях разной этиологии. Наличие колициногенности среды патогенных микробов и подавление этими колицинами нормальной кишечной палочки — весьма нежелательное явление для организма животных. Колициногенность свободно передается от одного вида энтеробактерий к другому, от представителей нормальной кишечной флоры к патогенной, и наоборот. Из-за такого свойства колицины не могут быть антагонистами в межвидовой борьбе.
Колицины имеют большое сходство с фагами. В действии их, как и фагов, существует строгая специфичность, т. е. поражаются ими близкородственные виды. Синтез колицинов и лизогения способны индуцироваться одними и теми же индукторами, например ультрафиолетовыми лучами. Кроме колицинов, кишечная палочка продуцирует бактерицидные вещества. При культивировании кишечной палочки обнаружили антибиотик колиформин. Он активен в отношении грибов. Ряд авторов антагонизм кишечной палочки объясняет непосредственным контактом ее с подавленным микробом. Кишечная палочка не обладает наследственно закрепленной способностью выделять антибиотик в чистой культуре и для проявления своей антагонистической активности нуждается в непосредственном контакте с микробом, который она подавляет.
Микроорганизмы пищеварительного тракта находят широкое применение в практике. Еще Мечников предложил использовать молочнокислые бактерии для борьбы с гнилостной микрофлорой кишечника. По его мнению, эта микрофлора выделяет ряд ядовитых продуктов обмена, которые постоянно отравляют организм. Для изменения микрофлоры кишечника ученый рекомендовал использовать молочнокислую бактерию — болгарскую палочку.