Těžké kovy ve výživě hospodářských zvířat a jejich vliv na střevní rezistom

Pavla Klepišová, DiS.

Bachelor's thesis

Heavy metals in livestock nutrition and the effect on intestinal resistome

Abstract:

Tato práce se podrobně zabývala vlivem těžkých kovů ve výživě hospodářských zvířat na střevní rezistom a související problematikou antimikrobiální rezistence. Těžké kovy, přirozeně se vyskytující v půdě a životním prostředí, mohou v nadměrných koncentracích poškozovat buněčnou strukturu organismů. Zvláštní pozornost je věnována obsahu těžkých kovů v krmivech pro zvířata, neboť jejich akumulace v tkáních může ohrozit zdraví zvířat i spotřebitelů. Evropská legislativa stanovuje limity pro obsah těžkých kovů v krmivech, což je klíčové pro ochranu veřejného zdraví. Výživa skotu z velké části ovlivňuje mikrobiom trávicího traktu. Ten je složen z rozmanitého společenstva bakterií, archeí, hub a prvoků. Pro detailní zkoumání tohoto mikrobiomu s cílem rozšířit pohled na rozmanitost bachorového a střevního mikrobiomu se využívají techniky metagenomiky. Rozsáhlý bachorový mikrobiom je známý svou schopností fermentovat rostlinné látky a tyto procesy v bachoru vedou k produkci těkavých mastných kyselin a dalších metabolitů, které jsou dále využívány jako zdroj energie. Porozumění mikrobiomu je nezbytné pro optimalizaci živočišné produkce a ochranu veřejného zdraví. Používání antibiotik v chovech zvířat a související problematika antimikrobiální rezistence je v poslední době často diskutovaným tématem. Nadměrné používání antibiotik může vést k rezistenci, což nese vážné důsledky pro veřejné zdraví. Antimikrobiální rezistence je podle prognóz WHO řazena pro rok 2030 mezi 10 největších globálních výzev v oblasti veřejného zdraví. Evropská komise zveřejnila cílovou hodnotu používání antibiotik v chovech zvířat na 59,2 mg/PCU, a to pro rok 2030 s cílem minimalizovat rizika antimikrobiální rezistence. Česká republika již úspěšně snížila spotřebu antibiotik až za tuto cílovou mez, ale důležité bude sledovat především celkový údaj, který je stanovený pro 27 členských států EU. Cílem práce bylo zkoumat možné korelace mezi těžkými kovy a antimikrobiální rezistencí. Výsledky ukazují, že těžké kovy mají významné antimikrobiální účinky a mohou vést k rezistenci vůči antimikrobiálním látkám. Navrhovaná řešení zahrnují snížení používání antibiotik a těžkých kovů v zemědělské produkci, stejně jako snižování koncentrace těžkých kovů v životním prostředí. Integrace těchto strategií je klíčová pro ochranu zdraví zvířat a prevenci antimikrobiální rezistence.

Abstract:

This thesis dealt in detail with the effect of heavy metals in livestock nutrition on intestinal resistome and the related issue of antimicrobial resistance. Heavy metals, naturally occurring in soil and the environment, can damage the cellular structure of organisms in excessive concentrations. Special attention is paid to the levels of heavy metals in animal feed, as their accumulation in tissues can endanger the health of animals and consumers. European legislation sets limits for the levels of heavy metals in feed, which is essential for the protection of public health. Cattle nutrition greatly influences the microbiome of the digestive tract. This is made up of a diverse community of bacteria, archaea, fungi and protozoa. Metagenomics techniques are used to investigate this microbiome closely in order to extend the view of the diversity of the rumen and gut microbiome. The extensive rumen microbiome is known for its ability to ferment plant matter, and these processes in the rumen lead to the production of volatile fatty acids and other metabolites that are further used as a source of energy. Understanding the microbiome is essential for optimizing animal production and protecting public health. The use of antibiotics in animal husbandry and the related issue of antimicrobial resistance has been a frequently discussed theme recently. Excessive use of antibiotics can lead to resistance, with serious public health consequences. According to WHO prognoses, antimicrobial resistance is ranked among the top 10 global public health challenges for 2030. The European Commission has published a target for antibiotic use in livestock farming of 59.2 mg/PCU for 2030 to minimize the risks of antimicrobial resistance. The Czech Republic has already successfully reduced antibiotic consumption beyond this target, but it will be important to focus on the overall data set for the 27 EU Member States. The aim of this thesis was to investigate possible correlations between heavy metals and antimicrobial resistance. The results show that heavy metals have significant antimicrobial effects and can lead to antimicrobial resistance. Proposed solutions include reducing the use of antibiotics and heavy metals in agricultural production, as well as reducing the concentration of heavy metals in the environment. The integration of these strategies is key to protecting animal health and preventing antimicrobial resistance.

Keywords

antibiotika, antimikrobiální rezistence, skot, těžké kovy, výživa

Keywords

antibiotics, antimicrobial resistance, cattle, heavy metals, nutrition

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 31. 5. 2024
• Supervisor: prof. MVDr. Eva Pěchoučková, Ph.D.
• Reader: Jan Szmek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Animal Production