БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1147rus

УДК 636.5.033:636.064.6:57.042:577.218

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 22-16-00128 «Изучение токсического действия глифосатов на функциональное состояние микробного сообщества кишечника птиц, их рост и развитие и разработка биопрепарата на основе штамма-деструктора глифосата».

 

ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ У ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ
(Gallus gallus L.) КРОССА ROSS 308 ПОД ВЛИЯНИЕМ
АНТИБИОТИКОВ, ГЛИФОСАТА И ШТАММА Bacillus sp.

Д.Г. ТЮРИНА1, Г.Ю. ЛАПТЕВ2, Е.А. ЙЫЛДЫРЫМ1, 2, 3 ✉,
Л.А. ИЛЬИНА1, 2, 3, В.А. ФИЛИППОВА1, 2, 3, Е.А. БРАЖНИК1,
Н.В. ТАРЛАВИН1, 4, К.А. КАЛИТКИНА1, 3, Е.С. ПОНОМАРЕВА1,
А.В. ДУБРОВИН1, Н.И. НОВИКОВА1, Д.А. АХМАТЧИН1,
В.В. МОЛОТКОВ1, В.Х. МЕЛИКИДИ1, Е.П. ГОРФУНКЕЛЬ1

Сочетание широкого использования антибиотиков и присутствия в кормах остаточных количеств пестицидов способно поставить под угрозу терапевтические и производственные эффекты от применения антибактериальных препаратов в промышленном птицеводстве. Происходящие при этом изменения могут сопровождаться модификацией экспрессии ряда генов. В настоящей работе впервые показано, что стимуляция мясной продуктивности цыплят-бройлеров кросса Ross 308 под влиянием ветеринарных антибиотиков энрофлоксацина и колистина, вероятно, имеет связь с индукцией экспрессии гена MYOG, который способствует развитию и дифференцировке мышц, генов антимикробной (Gal9, Gal10) и антивирусной (IRF7) защиты, а также провоспалительных генов IL6, IL8 и PTGS2. Кроме того, впервые выявлено, что глифосат подавляет экспрессию антимикробных и антивирусных генов у цыплят-бройлеров. Наша цель заключалась в оценке продуктивности и изменения экспрессии генов, ассоциированных с иммунитетом, продуктивностью и устойчивостью к токсическим и лекарственным веществам, при воздействии антибиотиков, в том числе на фоне загрязнения кормов глифосатом и введения в рацион цыплят-бройлеров штамма Bacillus sp. Эксперименты проводили в 2022 году в виварии ООО «БИОТРОФ+» на бройлерах (Gallus gallus L.) кросса Ross 308 от 1- до 35-суточного возраста. Для кормления с 1-х по 28-е сут использовали комбикорм ПК 5 для бройлеров, с 29-х по 35-е сут — ПК 6 для бройлеров. Птицу разделили на 4 группы по 40 гол. в каждой. Бройлеры в I группе (контроль) получали рацион без антибиотиков, глифосата и штамма микроорганизма; во II опытной — рацион с добавлением ветеринарных антибиотиков энрофлоксацина и колистина в виде препарата Энрофлон К (ООО «ВИК — здоровье животных», Россия) в дозировке 1 мл/л воды с 1-х по 5-е сут выращивания и флорфеникола (ООО «Агроветзащита С.-П. НВЦ», Россия) в дозировке 1 мл/л воды с 17-х по 20-е сут; в III опытной — рацион с добавлением препарата Энрофлон К по схеме, описанной выше, а также глифосата в составе препарата Агрокиллер (ЗАО Фирма «Август», Россия) в количестве 20 мг/кг корма, что соответствовало 1ПДК для продуктов питания; в IV опытной — рацион с добавлением энрофлоксацина, колистина, флорфеникола, глифосата, а также штамма Bacillus sp. ГЛ-8, выделенного из кишечника бройлеров. Для анализа содержания глифосатов методом ИФА в кормах и питательных средах использовали cтриповый иммуноферментный анализатор STAT FAX 303+ («Awareness Technology Co. LLC», США) и тест-систему Glyphosate ELISA, Microtiter Plate («Abraxis», США). В конце эксперимента у бройлеров отбирали ткани слепых отростков кишечника и грудных мышц. Анализ экспрессии генов проводили с помощью количественной ПЦР с обратной транскрипцией. Тотальную РНК выделяли с использованием мини-набора AurumТМ Total RNA («Bio-Rad», США), следуя инструкциям производителя. Реакцию обратной транскрипции проводили для получения кДНК на матрице РНК с использованием iScriptТМ Reverse Transcription Supermix («Bio-Rad», США). Для анализа экспрессии мРНК были выбраны специфические праймеры для генов интерлейкина 6 (IL6), интерлейкина 8 (IL8), синтеза регуляторного фактора интерферона 7 (IRF7), простагландин-эндопероксидсинтазы (PTGS2), синтеза b-дефензина 9 AvBD9 (Gal9), b-дефензина 10 AvBD10 (Gal10), инсулиноподобного фактора роста 1 (LGF1), миогенина (MYOG), миозенина (MYOZ2) и гена GSTA3, связанного с устойчивостью к токсическим и лекарственным веществам. ПЦР проводили с использованием амплификатора ДТлайт («ДНК-Технология», Россия) и набора SsoAdvancedТМ Universal SYBR® Green Supermix («Bio-Rad», США). Живую массу бройлеров определяли в возрасте 7, 14, 21, 28 и 35 сут. Показано, что антибиотики стимулировали (p ≤ 0,05) продуктивность бройлеров с 14-х сут жизни до конца эксперимента на 4,8-23,3 % (II группа по сравнению с I группой). В конце эксперимента отмечали негативное влияние глифосата на продуктивность бройлеров (III группа по сравнению со II, p ≤ 0,05). Результаты оценки экспрессии генов бройлеров, связанных с ростом и формированием мышечных волокон, показали, что экспрессия гена MYOG была выше у бройлеров из II и IV групп соответственно в 2,0 и 2,1 раза по сравнению с I группой (p ≤ 0,05). В III группе количество мРНК гена MYOG не повышалось (р > 0,05), что свидетельствует о негативном влиянии глифосата на экспрессию генов продуктивности птицы. Глифосат (III группа) выступал и как супрессор экспрессии генов антимикробной и антивирусной защиты Gal9, Gal10 и IRF7 (по сравнению со II группой) (p ≤ 0,05). Интродукция штамма микроорганизма в корм на фоне глифосата и антибиотиков (IV группа) вызывала усиление экспрессии Gal9 по сравнению с наблюдаемой в III группе (p ≤ 0,05). Прослеживалась тенденция резкого возрастания экспрессии провоспалительных генов IL6, IL8 и PTGS2 во II группе (соответственно в 4,6; 11,2 и 6,6 раза по сравнению с контролем, p ≤ 0,05). Введение в рацион антибиотиков также оказало некоторое стимулирующее воздействие на экспрессию гена GSTA3 (p ≤ 0,05). Таким образом, механизм положительного влияния антибиотиков на продуктивность бройлеров кросса Ross 308, вероятно, частично связан с тем, что антибиотики выступают в роли индукторов ряда важных генов. На фоне глифосатов эффект стимуляции продуктивности птицы снижался. Глифосаты оказывают воздействие, в том числе, через нарушение активности некоторых ключевых генов. Наблюдаемые позитивные изменения транскрипции ряда генов, включая гены антимикробной и антивирусной защиты, под влиянием штамма микроорганизма Bacillus sp., свидетельствуют о перспективности пробиотиков как инструмента сглаживания физиологического дисбаланса при применении лекарственных веществ и загрязнении корма токсическими веществами.

Ключевые слова: микотоксины, антибиотик, глифосат, бройлеры, экспрессия генов.

 

 

INFLUENCE OF ANTIBIOTICS, GLYPHOSATE AND A Bacillus sp. STRAIN ON PRODUCTIVITY PERFORMANCE AND GENE EXPRESSION IN CROSS ROSS 308 BROILER CHICKENS (Gallus gallus L.)

D.G. Tyurina1, G.Yu. Laptev2, E.A. Yildirim1, 2, 3 , L.A. Ilyina1, 2, 3,
V.A. Filippova1, 2, 3, E.A. Brazhnik1, N.V. Tarlavin1, 4, K.A. Kalitkina1, 3,
E.S. Ponomareva1, A.V. Dubrovin1, N.I. Novikova1, D.A. Akhmatchin1,
V.V. Molotkov1, V.Kh. Melikidi1, E.P. Gorfunkel1

The combination of antibiotics and pesticide residues can compromise the therapeutic and production benefits of antibiotics in the poultry industry. These effects may be reflected in changes of gene expression. The present work, for the first time, shows that the stimulation of poultry meat productivity with veterinary antibiotics enrofloxacin and colistin is probably associated with the induced expression of MYOG gene which is known to promote the development and differentiation of muscles, genes of antimicrobial (Gal9, Gal10) and antiviral (IRF7) protection, and pro-inflammatory genes IL6, IL8 and PTGS2. In addition, it was shown for the first time that glyphosate suppresses the expression of antimicrobial and antiviral genes in broilers of the Ross 308 cross. The aim of the study was to evaluate the change in the expression spectrum of key genes in broiler fed antibiotics, glyphosate and a biodestructor strain. The experiments were carried out on broilers of the Ross 308 cross from 1 to 35 days of age (the vivarium of BIOTROF+ LLC, 2022). The broilers were divided into 4 groups of 40 birds each. Group I (control) was fed a diet without additives, group II received a diet with the addition of veterinary antibiotics enrofloxacin and colistin; group III experienced dietary antibiotics and glyphosate; group IV received dietary antibiotics, glyphosate and a strain of the microorganism-biodestructor Bacillus sp. GL-8. Glyphosate content was measured by ELISA using a STAT FAX 303+ analyzer (Awareness Technology, LLC, USA) and a Glyphosate ELISA Microtiter Plate test system (Abraxis, USA). Reverse transcription quantitative PCR was performed to evaluate gene expression of the caecum and pectoral muscle tissues. Total RNA was isolated from samples using the Aurum™ Total RNA mini kit (Bio-Rad, Hercules, USA). Specific primers were selected for immunity genes IL6 (interleukin 6), IL8 (interleukin 8), IRF7 (interferon regulatory factor7), PTGS2 (prostaglandin-endoperoxide synthase), AvBD9 (Gal9) (β-defensin 9), AvBD10 (Gal10) (β-биотро,bjnhdefensin 10). For productivity genes, LGF-I (insulin-like growth factor 1), MYOG (myogenin), MYOZ2 (myosenin) and GSTA3 associated with resistance to toxic and medicinal substances were tested. Amplification reactions were carried out using SsoAdvanced™ Universal SYBR® Green Supermix (Bio-Rad, USA) using a DTlight amplifier (DNA-Technology, Russia). The body weight of broilers was assessed at 7, 14, 21, 28 and 35 days of age. Mathematical and statistical data processing was performed using multivariate analysis of variance in Microsoft Excel XP/2003, R-Studio (Version 1.1.453) (https://rstudio.com). The results showed a 4.8-23.3 %-stimulated productivity (p ≤ 0.05) of broilers from 14 days of life until the end of the experiment due to dietary antibiotics (group II vs. group I). At the end of the experiment, a negative effect of glyphosate on broiler productivity occurred (group III vs. group II, p ≤ 0.05). In broilers of groups II and IV, the expression of MYOG gene was 2.0 and 2.1 times higher than in group I (p ≤ 0.05). In the group fed glyphosate combined with antibiotics without a biodestructor strain added (group III), no activation of the MYOG gene expression occurred compared to group I (р ˃ 0.05), which indicates a negative effect of glyphosate on the expression of productivity genes. Glyphosate (group III) also acted as a suppressor of the antimicrobial and antiviral genes Gal9, Gal10 and IRF7 as compared to group II (p ≤ 0.05). The dietary biodestructor strain co-fed with glyphosate and antibiotics (group IV) provided an increase in Gal9 expression compared to group III (p ≤ 0.05). There was a tendency for a sharp increase in the expression of pro-inflammatory genes IL6, IL8 and PTGS2 (by 4.6, 11.2 and 6.6 times, respectively) in group II fed antibiotics vs. control group I (p ≤ 0.05). Our findings once again confirms the effect of antibiotics on immune processes. For GSTA3 gene associated with resistance to toxic and medicinal substances, it was shown that the introduction of antibiotics into feeds had some stimulating effect on the level of GSTA3 gene expression in the caeca tissues of broilers (group II vs. group I, p ≤ 0.05). Thus, the mechanism providing positive effects of antibiotics on productivity performance is probably partly due to the fact that they act as inducers of a set of important genes. Glyphosates fed in an amount corresponding to 1MPC reduced the stimulating effect of antibiotics. Glyphosates act, among other things, through the disruption of the activity of some key bird genes. The positive dynamics of the expression of various genes, including those involved in antimicrobial and antiviral defense, under the action of a biodestructor strain indicates the prospects for using probiotics as a means of smoothing out physiological imbalances caused by drugs and food contamination with toxic substances.

Keywords: mycotoxins, antibiotic, glyphosate, broilers, gene expression.

 

1ООО «БИОТРОФ»,
196602 Россия, г. Санкт-Петербург—Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н,
e-mail: tiurina@biotrof.ru, deniz@biotrof.ru ✉, ilina@biotrof.ru, filippova@biotrof.ruvetdoktor@biotrof.ru, kate@biotrof.ru, dubrovin@biotrof.ru, novikova@biotrof.ru, da@biotrof.ru, molotkov@biotrof.ru, veronika@biotrof.ru, elena@biotrof.ru;
2ООО «БИОТРОФ+»,
192284 Россия, г. Санкт-Петербург, Загребский б-р, 19, корп. 1,
e-mail: georg-laptev@rambler.ru;
3ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный
аграрный университет,

196601 Россия, г. Санкт-Петербург, Петербургское ш., 2,
e-mail: kseniya.k.a@biotrof.ru;
4ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный
университет ветеринарной медицины,

196084 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, 5,
e-mail: tarlav1995@bk.ru

Поступила в редакцию
5 августа 2022 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML