Z artykułu dowiesz się m.in.:

• jakie są objawy zatruć pszczół i jak pestycydy wpływają m.in. na układ pokarmowy zbieraczek
• od czego zależy zdolność bakterii fermentacji mlekowej do detoksykacji pestycydów
• czy wszystkie probiotyki wykazują właściwości detoksykacyjne

Detoksykacja pestycydów przez bakterie probiotyczne

Jedną z przyczyn masowego ginięcia pszczoły miodnej jest nadmierne stosowanie chemicznych środków ochrony roślin. Jednocześnie obserwuje się wzrost zainteresowania różnego rodzaju biopreparatami opartymi na składnikach naturalnych, które łagodziłyby skutki negatywnego oddziaływania pestycydów na te owady lub wzmacniały ich odporność. Wśród nich są preparaty probiotyczne przeznaczone dla pszczół. Czy na polskim rynku są dostępne probiotyki o potwierdzonym naukowo działaniu dotyczącym detoksykacji pestycydów? W artykule zostały poruszone te zagadnienia.

Fot. Chafer Machinery z freepik

Według danych Państwowej Inspekcji Weterynaryjnej w 2020 r. w Polsce było około 1,77 mln rodzin pszczelich, a liczba ta wzrasta o ok. 5% rocznie [Semkiw 2020]. Jednocześnie od kilku lat obserwuje się wzmożenie niepokojącego zjawiska tzw. zespołu masowego ginięcia pszczoły miodnej (Apis mellifera L.) na świecie [w Polsce mamy do czynienia z podobnym zjawiskiem: Syndromem Depopulacji Rodzin Pszczelich – więcej na ten temat można przeczytać w „Pasiece” nr 6/2022 w art. M. Bobera i A. Gajdy pt. Czy CCD jest w Polsce – przyp red.]. Główną przyczyną są choroby pszczół wywoływane przez mikroorganizmy, takie jak roztocze Varroa destructor, bakterie Paenibacillus larvae (zgnilec amerykański), Melissococcus plutonius (zgnilec europejski), grzyby Ascosphaera apis, Nosema spp. i Aspergillus spp. [Taric i in. 2019; Nowak i in. 2020].

Kolejnym powodem jest rolnictwo przemysłowe, a szczególnie stosowane na masową skalę chemiczne środki owadobójcze – insektycydy, używane w ochronie roślin zapylanych przez owady, które bezpośrednio wpływają na zdrowie i kondycję pszczół, przyczyniając się do zatruć pokarmowych, osłabienia odporności i zwiększenia podatności na zakażenia ww. mikroorganizmami, pasożytami i wirusami, co prowadzi do masowego ginięcia pszczoły miodnej [Gregorc i in. 2018]. Pestycydy są również stosowane w pszczelarstwie do zwalczania patogenów np. Varroa destructor. Objawy zatrucia dawkami pestycydów niepowodującymi natychmiastowej śmierci (zatrucie ostre) u tych owadów mogą być następujące: nieskoordynowane ruchy, drżenie skrzydeł, brak zdolności lotu, obniżenie kondycji rodzin pszczelich, osłabienie, ubytek masy ciała, zwiększenie podatności na infekcje, obniżenie odporności, zdolności uczenia się i żerowania, problemy z zapamiętywaniem lokalizacji kwiatów oraz ula, zwiększenie podatności na infekcje nosemozą.

Narażenie organizmu pszczoły na podprogowe dawki pestycydów może w konsekwencji prowadzić do zaburzeń genetycznych dotyczących odżywiania, odporności i zachowania, a także procesów detoksykacji oraz antyoksydacyjnych, uszkodzenia układu nerwowego (zaburzenie przewodnictwa), zmian metabolizmu oraz negatywnego oddziaływanie na komórki nabłonka jelitowego przyczyniając się do nieprawidłowego funkcjonowania przewodu pokarmowego pszczół [Dai in. 2010; Yao i in. 2018; Leska i in. 2021; Nowak i in. 2021].

Bakterie fermentacji mlekowej są naturalnymi mieszkańcami przewodu pokarmowego pszczół, spełniającymi szereg dobroczynnych funkcji w organizmie, m.in. [Mathialagan i in. 2018; Nowak i in. 2021]:

• chronią przed kolonizacją przez mikroorganizmy patogenne poprzez wytwarzanie substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym – głównie kwasu mlekowego, krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych obniżających pH, ale także bakteriocyn i nadtlenku wodoru hamujących rozwój mikroorganizmów niepożądanych,
• stymulują układ odpornościowy,
• wykazują zdolność wiązania pestycydów (nawet do ok. 86%), co powoduje ich szybkie wydalenie poza organizm pszczoły i skrócenie czasu kontaktu z komórkami nabłonka jelitowego; ogranicza to ich biodostępność, czyli przedostanie się do hemolimfy i wchłanianie.

Według wiedzy autorki, na rynku polskim jest niewiele naturalnych, rodzimych biopreparatów ochronnych dla pszczoły miodnej opartych na mikroorganizmach probiotycznych o właściwościach stricte detoksykujących pestycydy, których działanie potwierdzono w badaniach naukowych – laboratoryjnych, półterenowych i terenowych (in vivo).

Fot. mhollaen z Pixabay

Za przykład takiego biopreparatu można podać SuperDFM®- Honeybee plus (opracowany przez firmę Strong Microbials, USA) zawierający probiotyczny szczep Pediococcus acidilactici P801, dla którego w badaniach terenowych wykazano, iż ogranicza śmiertelność pszczół spowodowaną boskalidem i tiametoksanem, zmniejszając ją z 41 do 15% [Peghaire i in. 2020]. Wyniki te opublikowano w punktowanym, recenzowanym czasopiśmie naukowym „Pesticide Biochemistry and Physiology”, do których jest bezpośrednie przekierowanie na stronie producenta [https://www.strongmicrobials.com/superdfm-p801].

Dr hab. Adriana Nowak, prof. PŁ
Katedra Biotechnologii Środowiskowej
Politechnika Łódzka

Literatura

Dai P, Wang Q, Sun J i in. (2010) Effects of sublethal concentrations of bifenthrin and deltamethrin on fecundity, growth, and development of the honeybee Apis mellifera ligustica. Environ Toxicol Chem. 29(3), 644-649.

Daisley BA, Trinder M, McDowell TW, Welle H, Dube JS, Ali, SN, Leong HS, Sumarah MW, Reid G. (2017) Neonicotinoid-induced pathogen susceptibility is mitigated by Lactobacillus plantarum immune stimulation in a Drosophila melanogaster model. Sci Rep. 7(1), 2703.

Duan J, Cheng Z, Bi J, Xu Y. (2018) Residue behavior of organochlorine pesticides during the production process of yogurt and cheese. Food Chem. 245, 119-124.

Gregorc A, Alburaki M, Rinderer N i in. (2018) Effects of coumaphos and imidacloprid on honey bee (Hymenoptera: Apidae) lifespan and antioxidant gene regulations in laboratory experiments. Sci Rep. 8(1), 15003.

Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC, Sanders ME. (2014) Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 11(8), 506-514.

Leska A, Nowak A, Nowak I, Górczyńska A. (2021) Effects of chemical and microbiological contaminants on Apis mellifera health. Molecules 26(16), 5080.

Mathialagan M, Johnson Thangaraj Edward YS, David PMM, Senthilkumar M, Srinivasan MR, Mohankumar S. (2018) Isolation, characterization and identification of probiotic lactic acid bacteria (LAB) from honey bees. Int J Curr Microbiol App Sci. 7(4), 894-906.

Nowak I, Nowak A, Leska A. (2020) Zgnilec amerykański jako choroba zakaźna pszczół miodnych – wybrane aspekty prawno-środowiskowe. Studia Prawno-Ekonomiczne 115, 87-108.

Nowak A, Nowak I. (2021) Review of harmful chemical pollutants of environmental origin in honey and bee products. Crit Rev Food Sci Nutr. DOI: 10.1080/10408398.2021.2012752.

Nowak A, Szczuka D, Górczyńska A, Motyl I, Kręgiel D. (2021) Characterisation of Apis mellifera gastrointestinal microbiota and lactic acid bacteria for honeybee protection: A review. Cells 10(3), 701.

Ostiguy N, Drummond FA, Aronstein K i in. (2019) Honey bee exposure to pesticides: A four-year nationwide study. Insects 10(1), 13.

Peghaire E, Moné A, Delbac F, Debroas D, Chaucheyras-Durand F, El Alaoui H. (2020) A Pediococcus strain to rescue honeybees by decreasing Nosema ceranae-and pesticide-induced adverse effects. Pestic Biochem Physiol. 163, 138–146.

Pisa L, Goulson D, Yang EC, Gibbons D, Sánchez-Bayo F, Mitchell E, Aebi A, van der Sluijs J, MacQuarrie CJK, Giorio C, Long EY, McField M, Bijleveld van Lexmond M, Bonmatin JM. (2021) An update of the Worldwide Integrated Assessment (WIA) on systemic insecticides. Part 2: impacts on organisms and ecosystems. Environ Sci Pollut Res Int. 28, 11749–11797.

Semkiw P. „Sektor pszczelarski w Polsce w 2020 roku”, Instytut Ogrodnictwa, Zakład Pszczelnictwa w Puławach (dostępne online: http://www.inhort.pl/files/program_wieloletni/PW_2015_2020_IO/spr_2020/4.3_Semkiw_Sektor_pszczelarski_2020.pdf, dostęp 10.04.2022).

Shi YH, Xiao JJ, Liu YY, Deng YJ, Feng WZ, Wei D, Liao M, Cao HQ. (2021) Gut microbiota influence on oral bioaccessibility and intestinal transport of pesticides in Chaenomeles speciosa. Food Chem. 339, 127985.

Taric E, Glavinic U, Stevanovic J, Vejnovic B, Aleksic N, Dimitrijevic V, Stanimirovic Z. (2019) Occurrence of honey bee (Apis mellifera L.) pathogens in commercial and traditional hives. J Apicult Res. 58, 433-443.

Yao J, Zhu YC, Adamczyk J, Luttrell R. (2018) Influences of acephate and mixtures with other commonly used pesticides on honey bee (Apis mellifera) survival and detoxification enzyme activities. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 209, 9-17.

Zhang M, Ming Y, Guo H, Zhu Y, Yang T, Chen S, He L, Ao X, Liu A, Zhou K i in. (2021) Screening of lactic acid bacteria for their capacity to bind cypermethrin in vitro and the binding characteristics and its application. Food Chem. 347, 715–721.

1 - Stosowanie antybiotyków w leczeniu pszczół jest w Polsce nadal zakazane. Więcej na ten temat przeczytasz w art. A. Gajdy i E. Mazur na str. 20. – przyp. red.

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"