doi: 10.15389/agrobiology.2020.2.315rus
УДК 636.52/.58:612.017.1:579.62
Исследования проведены при поддержке гранта Правительства Российской Федерации (договор № 14.W03.31.0013 от 20 февраля 2017 года).
МИКРОФЛОРА КИШЕЧНИКА КУР И ЭКСПРЕССИЯ СВЯЗАННЫХ С ИММУНИТЕТОМ ГЕНОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ И ПРЕБИОТИЧЕСКОЙ КОРМОВЫХ ДОБАВОК
И.И. КОЧИШ1, О.В. МЯСНИКОВА1, В.В. МАРТЫНОВ2, В.И. СМОЛЕНСКИЙ1
Известно, что пробиотические и пребиотические препараты улучшают функционирование кишечника и нормализуют процессы переваривания корма у животных. Колонизация желудочно-кишечного тракта полезной микрофлорой способствует снижению отрицательного влияния патогенных или условно-патогенных микроорганизмов, поддержанию оптимальной кислотности среды, профилактике дисбиоза, стимуляции факторов местного и общего иммунитета. Однако биологические механизмы реализации подобных свойств этих препаратов все еще окончательно не выяснены. Мы оценили воздействие двух российских препаратов — многофункциональной кормовой добавки комплексного действия Профорт® (ООО «Биотроф», Россия), сочетающей качества фермента и пробиотика, и пребиотика Ветелакт («НВЦ Агроветзащита», Россия) на количественный и качественный состав микробиоты кишечника у яичных кур, впервые сопоставив их эффекты с экспрессией генов β-дефензина 9 (AvBD9), интерлейкина 8 (IL8), галлинацина-10 (Gal-10) и проэнкефалина (PENK),которые связаны с защитными системами организма. В опытах использовали три группы кур (по 20 гол.) кросса Ломанн белый ЛСЛ (Lohmann LSL) с интенсивностью яйцекладки в возрасте 25 нед не менее 95 % (условия вивария, 2019 год). Кормление птицы осуществляли комбикормом, составленным с учетом требований паспорта на кросс. Введение в рацион опытных групп указанных биологически активных добавок проводили ежедневно в течение 28 сут. Ежесуточно учитывали яйценоскость, еженедельно рассчитывали интенсивность яйцекладки, определяли массу яиц и живую массу птицы. После окончания опыта при помощи NGS секвенирования был определен состав микробиоты слепых отростков кишечника и проведена оценка экспрессии генов β-дефензина 9 (AvBD9), интерлейкина 8 (IL8), галлинацина-10 (Gal-10)и проэнкефалина (PENK). Известно, что b-дефензин 9 и галлинацин-10 относятся к семейству эндогенных пептидов, которые представляют собой важный элемент системы врожденного иммунитета и связующее звено между врожденным (неспецифическим) и приобретенным (адаптивным, специфическим) иммунитетом, проэнкефалин — один из шести опиоидных пептидов, которые регулируют передачу сигналов между клетками и влияют на многие биологические процессы у позвоночных, включая развитие, рост и размножение, а интерлейкин 8 — один из основных провоспалительных хемокинов, образуемый макрофагами, эпителиальными и эндотелиальными клетками, который также играет важную роль в системе врожденного иммунитета. Экспериментально установлено, что наибольшие показатели яичной продуктивности (на 3,33 % выше контроля, р < 0,05) имели несушки, получавшие пробиотик, при том что их финальная живая масса была минимальной. Скармливание пребиотика приводило к снижению яйценоскости на 0,24-0,45 % (р > 0,05), при этом живая масса кур превышала контроль на 0,9 % (р > 0,05). Скармливание пребиотика способствовало увеличению общего числа микроорганизмов в содержимом кишечника до 7,625±0,74 lg КОЕ/г (микробное число в контроле составляло 7,598±1,01 lg КОЕ/г), тогда как пробиотик снижал количество микроорганизмов до 7,565±0,56 lg КОЕ/г (р > 0,05). При этом обе кормовые добавки способствовали увеличению числа бифидо- и целлюлозолитических бактерий в кишечнике и снижали общее количество патогенной и нежелательной микрофлоры на 25-50 %. Уменьшение в составе микробиоты доли патогенных и нежелательных микроорганизмов закономерно снижало потребность организма в факторах неспецифической защиты и провоспалительных цитокинах. У получавших кормовые добавки птиц экспрессия гена β-дефензина 9 была ниже в 3,3-5,0 раза, гена интерлейкина 8 — на 8-36 % по сравнению c контролем. Наряду со снижением экспрессии генов β-дефензина 9 и интерлейкина 8 было установлено повышение экспрессии гена галлинацина-10 в 1,48-1,55 раза и проэнкефалина в 1,11-1,91 раза, что, вероятно, связано с усилением защитных функций организма. Избирательное влияние пробиотика и пребиотика на репродукцию различных видов бактерий в кишечнике, подтвержденное экспрессией генов, связанных с иммунитетом, обосновывает перспективность применения изученных препаратов для повышения резистентности организма птицы и оптимизации функций иммунной системы без ущерба для продуктивности.
Ключевые слова: сельскохозяйственная птица, пробиотик, пребиотик, микробиота кишечника, факторы иммунитета, β-дефензин 9, интерлейкин 8, галлинацин-10, проэнкефалин, экспрессия гена.
I.I. Kochish1, O.V. Myasnikova1, V.V. Martynov2, V.I. Smolensky1
It is known that probiotic and prebiotic feed additive improve the function of the intestines and lead to normal the processes of digestion of food for animals. Colonization of the gastrointestinal tract with beneficial microflora helps to reduce the negative impact of pathogenic or conditionally pathogenic microorganisms, maintain optimal acidity of the gut, prevent dysbiosis, and stimulate local and general immune factors. However, the biological mechanisms for the implementation of such properties of these drugs are still not fully understood. We evaluated the effect of two Russian products, the multifunctional feed additive Profort® (Biotrof LLC, Russia), combining the qualities of an enzyme and probiotic, and the prebiotic feed additive Vetelact (SVC, Agrovetzashchita, Russia) on the quantitative and qualitative composition of the intestinal microbiota in egg layers to compare the effect of these feed additives on the intestinal microbiota with the expression of the β-defensin 9 (AvBD9), interleukin 8 (IL8), gallinacin-10 (Gal-10) and proenkephalin (PENK) genes that are associated with immune systems. Lohmann white LSL hens with an egg laying intensity of at least 95 % at the age of 25 weeks were used in the experiment (the conditions of vivarium, 2019). The hens were assigned to three groups (20 birds each). Feeding the birds was carried out with mixed feed, the feed specification were calculated according manual from Lohmann Tierzucht. Birds of the control group received only mixed feed. Birds of the experimental groups were also fed with biological additives for 28 days. The egg production was recorded daily, the egg laying intensity, egg weight and body weight were recorded weekly. After the termination of the experiment, the composition of the microbiota of the blind processes of the intestine was determined using NGS sequencing and the expression levels of the β-defensin 9 (AvBD9), interleukin 8 (IL8), gallinacin-10 (Gal-10), and proenkephalin (PENK) genes were assessed. It is known that β-defensin 9 and gallinacin-10 belong to the family of endogenous peptides, which are an important element of the innate immunity system and a link between innate (non-specific) and acquired (adaptive, specific) immunity, proenkephalin is one of six opioid peptides that regulate signaling between cells and affect many biological processes in vertebrates, including development, growth and reproduction, and interleukin 8 is one of the main pro-inflammatory chemokines formed by macrophages, epithelial and endothelial cells which also plays an important role in the innate immune system. It was established that the hens receiving probiotic had the highest egg productivity (3.33 % higher than the control, p < 0.05), while their final body weight was minimal. Feeding a prebiotic led to a 0.24-0.45 % (p > 0.05) decrease in egg production with the body weight 0.9 % (p > 0.05) higher compared to the control. Feeding the prebiotic contributed to an increase in the total number of microorganisms in the intestinal contents to 7.625±0.74 lg CFU/g (the microbial number in the control was 7.598±1.01 lg CFU/g), while the feeding with probiotic reduced the number of microorganisms to 7.565±0.56 lg CFU/g (p > 0.05). Both feed additives contributed to an increase in the number of bifidobacteria and cellulolytic bacteria in the intestine and reduced the total amount of pathogenic and undesirable microflora by 25-50 % vs. control. A decrease in the proportion of pathogenic and undesirable microorganisms in the composition of microbiota naturally reduced the body’s need for non-specific defense factors and pro-inflammatory cytokines. In the birds receiving feed additives, the expression of the β-defensin 9 gene was 3.3-5.0 times lower, and the interleukin 8 (IL8) gene expression level was reduced by 8-36 % compared to the control. Along with a decrease in the expression of β-defensin 9 and interleukin-8 genes, a 1.48-1.55-fold increase in the expression of the gallinacin-10 gene and 1.11-1.91-fold increase in proenkephalin were established, which is probably associated with strengthening the protective functions of the body. The selective effect of probiotic and prebiotic on the reproduction of various types of bacteria in the intestine, confirmed by the negative expression of genes associated with immunity, justifies the promise of using the studied products to increase the resistance of poultry and normalize functions of the immune system without compromising of poultry performance.
Keywords: commercial poultry, probiotic, prebiotic, intestinal microbiota, immune factors, β-defensin 9, interleukin 8, gallinacin-10, proenkephalin, genes expression.
1ФГБОУ ВО Московская государственная академия |
Поступила в редакцию |
