Animal Nutrition 6 (2020) 305-312

Czasopismo Animal Nutrition opublikowało artykuł naukowy zawierający wyniki badań dotyczących stosowania Anco FIT Poultry u brojlerów i jego wpływu na ekspresję genów cytoprotekcyjnych na poziomie jelitowym. Niniejszy artykuł stanowi skrócone tłumaczenie i jest prezentowany w Polskim Drobiarstwie za zgodą autorów. 

Streszczenie

W niniejszym badaniu oceniano potencjał premiksu fitogenicznego (PF) na bazie imbiru, melisy, oregano i tymianku w stymulowaniu ekspresji genów cytoprotekcyjnych na poziomie jelita brojlerów. Wpływ różnych dawek PF na wybrane geny (związane z ochroną organizmu gospodarza przed utlenianiem, ze stresem i stanem zapalnym) był profilowany wzdłuż jelit brojlerów. Badane geny związane z ochroną przed utlenianiem to: [CAT], [SOD1], [GPX2], [HMOX1], [NQO1], [Nrf2] i [Keap1]. Geny związane ze stresem: białka szoku cieplnego [HSP70] i [HSP90]. Geny związane ze stanem zapalnym: [NF-kB1], [TLR4]. Dodatkowo, wycinki jelit brojlerów zbadano pod kątem ich całkowitej zdolności antyoksydacyjnej (TAC). W zależności od dawki PF (tj. 0, 750, 1000 i 2000 mg/kg paszy) w paszach pełnoporcjowych, 1-dniowe kurczęta brojlery Cobb (n = 500) przydzielono do następujących 4 grup żywieniowych: kontrolna (KON), PF-750 , PF-1000 i PF-2000. Każda grupa obejmowała 5 powtórzeń po 25 kurcząt z dostępem ad libitum do paszy i wody. Dane przeanalizowano za pomocą ANOVA, a średnie porównano za pomocą testu Tukeya (HSD).

Wstęp

W intensywnej hodowli drobiu ptaki stoją przed szeregiem wyzwań związanych ze stresorami pochodzenia endogennego (np. metabolicznego) i środowiskowego (np. temperatura, skład paszy i ksenobiotyki), które, jeśli nie zostaną szybko i odpowiednio opanowane, prowadzą do stresu oksydacyjnego. Może on skutkować utlenianiem białek komórkowych, peroksydacją lipidów, uszkodzeniem DNA i stanem zapalnym. Ma to szkodliwy wpływ na wydajność i zdrowie ptaków oraz jakość produktów drobiowych (Adly, 2010; Sahin i wsp., 2013; Lee i wsp., 2017; Da Silva i wsp., 2018; Carvalho i wsp., 2019).

Pasza poza jej standardową zawartością związków antyoksydacyjnych takich jak witaminy, polifenole, pierwiastki śladowe, karotenoidy i kofaktory (Allen i Tresini, 2000; Adly, 2010; Lee i wsp., 2017), może zawierać związki bioaktywne posiadające dodatkowe działanie antyoksydacyjne poprzez stymulację wrodzonego systemu detoksykacji i obrony antyoksydacyjnej. Ta ostatnia obejmuje indukowaną ekspresję genów białek cytoprotekcyjnych o działaniu detoksykującym, przeciwutleniającym i przeciwzapalnym (Kohle i Bock, 2006; Wullaert i wsp., 2011; Huang i wsp., 2015). Współczesna wiedza sugeruje, że fitogeniczne związki pochodzące z różnych warzyw, owoców, przypraw i ziół aktywują ścieżkę sygnalizacyjną znaną jako Keap1/Nrf2/ARE i indukują ekspresję enzymów antyoksydacyjnych i detoksykujących fazy II (Stefanson i Bakovic, 2014; Ahmed i wsp., 2017; Lee i wsp., 2017). Co więcej, szlak Keap1/Nrf2/ARE jest ściśle powiązany ze szlakiem NF-kB1, o którym wiadomo, że pośredniczy w odpowiedzi immunologicznej na infekcje i stany zapalne, tym samym aktywnie wpływając na homeostazę nabłonka (Wullaert i wsp., 2011; Stefanson i Bakovic, 2014; Wardyn i wsp., 2015).

Jak dotąd ograniczona liczba badań dotyczyła modulacji szlaku Keap1/Nrf2/ARE u brojlerów. Na przykład aktywacja niektórych genów ARE przez fitogeniki paszowe w tkankach jelita czczego i jelita ślepego brojlerów była skorelowana ze zmniejszonym stresem oksydacyjnym (Mueller i wsp., 2012). Dodatki fitogeniczne u brojlerów poddanych stresowi termicznemu łagodziły stres poprzez stymulację szlaku Nrf2/ARE oraz zwiększenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych i detoksykujących (Sahin i wsp., 2013; Liu i wsp., 2014; Song i wsp., 2017; Zhang i wsp., 2018). Ponadto aktywacja szlaku Nrf2 przez fitogeniki paszowe, takie jak kurkumina i ekstrakt z pestek winogron, łagodziła immunotoksyczność indukowaną przez aflatoksynę B1 i stres oksydacyjny u brojlerów (Wang i wsp., 2018; Rajput i wsp., 2019). Jest jednak jasne, że zdolności przeciwutleniające i przeciwzapalne fitogeników będą w dużej mierze zależeć od chemicznych właściwości składników fitogenicznych, poziomu ich użycia w paszy, absorpcyjnej i postabsorpcyjnej kinetyki fitogenicznej oraz fizjologii przewodu pokarmowego organizmu gospodarza (Brenes i Roura, 2010; Mueller i wsp., 2012; Sahin i wsp., 2013; Stefanson i Bakovic, 2014; Paraskeuas i wsp., 2016, 2017; Lee i wsp., 2017; Huang i Lee, 2018).

Dlatego potencjał fitogeników do aktywacji szlaku Keap1/Nrf2/ARE na poziomie jelitowym może być dodatkowym atutem w ochronie wydajności i zdrowia ptaków, który zasługuje na dalsze badania. Niedawno wykazaliśmy, że włączenie do paszy premiksu fitogenicznego (PF) na bazie imbiru, melisy, oregano i tymianku w brojlerach zwiększyło wydajność mięsną tuszy i uzysk mięsa, a dodatkowo PF zwiększył odporność tkanek mięśni i wątroby na utlenianie (Mountzouris i wsp., 2019). Celem niniejszej pracy było uzyskanie dalszej wiedzy na temat potencjału PF do modulowania ekspresji kluczowych genów szlaku Keap1/Nrf2/ARE wzdłuż jelita brojlerów. Co więcej, ekspresja innych genów istotnych dla stanów zapalanych i stresu, takich jak NF-kB1, TLR2 i TLR4 oraz HSP70 i HSP90 była również profilowana w jelicie brojlerów. Na koniec, oprócz ocenionych markerów molekularnych, określono całkowitą pojemność antyoksydacyjną (TAC) każdego odcinka jelita.

Premiks fitogeniczny użyty w tym badaniu (Anco FIT Poultry, Anco Animal Nutrition Competence, GmbH, Sankt Poelten, Austria) to zastrzeżona mieszanka substancji fitogenicznych sprzedawana jako „aktywator mechanizmów adaptacyjnych w jelitach” o stężeniu składnika aktywnego 70 g/kg. PF użyty w tym badaniu składał się z funkcjonalnych substancji smakowych imbiru, melisy, oregano i tymianku na nośnikach funkcjonalnych: 1m558 bentonitu i klinoptylolitu.

Wyniki

Efekt liniowy i kwadratowy różnych dawek PF analizowano statystycznie za pomocą kontrastów wielomianowych.

Profil ekspresji wybranych genów wzdłuż jelita brojlerów

Dodatek PF zwiększył (P≤ 0,05) ekspresję genów szlaku Keap1/Nrf2/ARE, cytoochronnych przed utlenianiem, z wyjątkiem CAT (dane dostępne w pełnym artykule). W szczególności, aktywność genów cytoochronnych przed utlenianiem SOD1, GPX2, HMOX1, NQO1, Nrf2 oraz Keap1 była zwiększona głównie w dwunastnicy i jelicie ślepym, jak również w jelicie czczym. Większość genów uległa zwiększonej aktywacji wraz ze wzrostem dawki PF w sposób kwadratowy, a najwyższe poziomy ekspresji odnotowano w grupach PF-750 i PF-1000 w porównaniu z grupą kontrolną.

Wreszcie, rosnąca dawka PF spowodowała liniowo zmniejszoną (P≤ 0,05) ekspresję genów NF-kB1 (stany zapalne) w dwunastnicy i jelicie ślepym oraz  TLR4 (stany zapalne) i HSP70 (stres) w jelicie ślepym (dane dostępne w pełnym artykule).

Profil całkowitej pojemności antyoksydacyjnej (TAC) w jelicie

Istotne różnice w TAC między grupami stwierdzono w dwunastnicy (P = 0,011) i jelicie ślepym  (P = 0,050), jak pokazano w Tabeli 1. W obu przypadkach grupa PF-1000 miała najwyższy TAC w porównaniu z grupą kontrolną.

TE = równoważniki Troloxu

¹ KON, pasza pełnoporcjowa bez dodatku premiksu fitogenicznego (PF); PF-750, pasza pełnoporcjowa zawierająca PF w ilości 750 mg/kg; PF-1000, pasza pełnoporcjowa zawierająca PF w ilości 1000 mg/kg; PF-2000, pasza pełnoporcjowa zawierająca PF w ilości 2000 mg/kg. Dane przedstawiają średnie z n=10 brojlerów analizowanych z każdej grupy.

² Analiza statystyczna objęła różnice między grupami (ANOVA) oraz liniowym (lin) i kwadratowym (quad) wpływem poziomu dodatku PF (kontrasty wielomianowe).

Średnie w tym samym wierszu z różnymi indeksami górnymi (a, b) różnią się przy P < 0,05.

Wnioski

Praca ta dostarczyła nowych informacji na temat funkcji PF w jelicie brojlerów. Wykazano, że dodanie PF pobudza ekspresję genów niezbędnych dla ochrony organizmu gospodarza przed utlenianiem oraz genów podlegających własnej regulacji, istotnych dla stanów zapalnych ( NF-kB1 i TLR4) oraz stresu (HSP70). Efekt ten jest zależny od poziomu dawki PF i miejsca w jelicie. Profilowanie jelit ukazało dwunastnicę i jelito ślepe, a następnie jelito czcze, jako segmenty jelitowe najbardziej podatne na modulację przez PF. Poprawiona odpowiedź jelit brojlerów na włączenie PF została dodatkowo udokumentowana przez podwyższony TAC dwunastnicy i jelita ślepego przy dodaniu PF wynoszącym 1000 mg/kg diety. Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe razem, użycie Anco FIT Poultry spowodowało powtarzalną aktywację genów cytoprotekcyjnych i wyciszanie genów związanych ze stresem i stanem zapalnym. Podsumowując, wyniki badań wykazały potencjał fitogeniczny do korzystnego stymulowania wyjściowej odpowiedzi cytoochronnej ptaków, która zasługuje na dalsze badania w obliczu różnych wyzwań związanych ze stresorami.

Dystrybutorem badanego premiksu fitogenicznego AncoFIT Poultry na terenie Polski jest firma NOACK Polen. Zapraszamy do kontaktu.

dr inż. Katarzyna Sartowska-Żygowska | Product Manager Poultry Feed Additives

NOACK Polen Sp. z o.o. | ul. Poloneza 93 | 02-826 Warszawa

Tel.: +48 22 853 37 92 | Mob: +48 512 581 224 | Fax: +48 22 853 77 26

Web: www.noackgroup.com | Mail: ksartowska@noackgroup.com