Investigation of the effect of Cd, Se and Zn supplementation in broiler feed on productive and biochemical parameters

Abstract

The aim of the first experiment was to investigate if organic Se can ameliorate the toxic effects of Cd. We investigated if Se and Cd addition to chickens’ diet affects the accumulation of Se Cd, Sb, As, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, V and Zn in blood and tissues. 300 1d-old, chickens (broilers) were randomly distributed in four treatments with 5 replicate pens per treatment. In treatment T1, chickens were fed a diet with 0.3 ppm added Se, as Se yeast, without added Cd. In T2, chickens were fed a diet with 0.3 ppm Se and 10 ppm Cd, as CdCl2. In T3, chickens were fed a diet with 0.3 ppm Se and 100 ppm of Cd and in T4 chickens were fed a diet with 3 ppm Se and 100 ppm Cd. On days 28 and 42, two chickens per replicate pen were sacrificed for collection of whole blood, liver, kidney and breast muscle samples. Determined were productive characteristics and hematological and biochemical parameters. The elements’ concentrations were analyzed by ICP-MS. Broilers of T3 and T4, showed higher feed consumption ratio (FCR) compared to treatments T1 or T2. FCR in T4 tended to be lower than in T3 while mortality showed no statistically significant differences between all treatments. High Cd levels led to increased concentrations of Cd, Cu, Sb and V and decreased concentrations of Se, Mn and Fe. Kidneys showed the greatest element accumulation followed by liver, breast muscles and blood. More than 39 correlations between the examined trace elements were noticed. Most significant ones were noted between Cd with Ca, Co, Cu, and Mg while Se was correlated only with Mn. The present study confirmed the negative effects of high Cd concentrations on broiler development. Finally, the results of the first experiment revealed several correlations between essential, potentially essential and toxic elements indicating the importance of equilibrium between the pro-oxidative and anti-oxidative states. The aim of the second experiment was to assess if organic selenium (Se) and Zn can protect against the toxic effects of cadmium (Cd) and to examine if Se, Zn and Cd addition to chickens’ diet affect the accumulation of Se Cd, Sb, As, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, V and Zn in the tissues. A total of 180 1d-old, as hatched, broilers were randomly distributed in three dietary treatments with 4 replicate pens per treatment. In T1, chickens were fed a diet with 0.3 ppm added Se (as Se yeast), 100 ppm Zn (as ZnO), without added Cd. In T2, chickens were fed a diet with 0.3 ppm Se, 150 ppm Zn and 50 ppm Cd (as CdCl2). In T3, chickens were fed a diet with 0.5 ppm Se, 150 ppm Zn and 50 ppm Cd. On the 6th week, three broilers per replicate pen were sacrificed for the collection of whole blood-, liver-, kidney- and breast samples. The same characteristics and biochemical parameters where determined with the same methodology as the first experiment Addition of 50 ppm Cd to broilers’ diets had negative effects on their performance which was not significantly improved by the addition of Se and Zn. The present study indicated that Se and Zn can partially compensate for the negative effects of Cd, at least at the levels of Cd tissue accumulation, but cannot counteract all of its negative effects.

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η χορήγηση Se και Cd στο σιτηρέσιο κρεοπαραγωγών ορνιθίων και η διερεύνηση των αλληλεπιδράσεών τους με άλλα ιχνοστοιχεία, της συσσώρευσής τους στο αίμα και στους ιστούς, καθώς και των επιδράσεών τους στην φυσιολογική ανάπτυξη των ορνιθίων. Επίσης, στόχος ήταν να αξιολογηθεί εάν η προσθήκη αντιοξειδωτικών, όπως οργανικού σεληνίου (Se) και προ-οξειδωτικών, όπως καδμίου (Cd), μπορεί να επηρεάσει την συσσώρευση απαραίτητων και τοξικών στοιχείων (Se, Cd, Sb, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mg, Mn, Mo, Ni, V και Zn) σε διάφορους ιστούς τους. Στο πρώτο πείραμα χρησιμοποιήθηκαν 300 νεοσσοί κρεοπαραγωγής, ηλικίας 1 ημέρας, κατανεμημένοι τυχαία σε 4 επεμβάσεις (Τ1-Τ4) με 5 επαναλήψεις. Στην Τ1 (μάρτυρας) χορηγήθηκε σιτηρέσιο με 0.3 ppm Se χωρίς Cd, στις Τ2 και Τ3 χορηγήθηκε το σιτηρέσιο του μάρτυρα στο οποίο προστέθηκαν 10 ppm και 100 ppm Cd, αντίστοιχα, ενώ τέλος, στην Τ4 χορηγήθηκε σιτηρέσιο με προσθήκη 3 ppm Se και 100 ppm Cd. Ελήφθησαν δείγματα αίματος και ιστών την 4η και την 6η εβδομάδα. Οι συγκεντρώσεις των στοιχείων προσδιορίστηκαν με ICP-MS. Μετρήθηκαν τα παραγωγικά χαρακτηριστικά και προσδιορίστηκαν αιματολογικά χαρακτηριστικά και βιοχημικοί παράμετροι. Τα ορνίθια των ομάδων Τ3 και Τ4 παρουσίασαν υψηλότερο συντελεστή εκμετάλλευσης σε σχέση με των ομάδων T1 και Τ2. Το χαμηλό επίπεδο Cd στο σιτηρέσιο οδήγησε μόνο σε αύξηση της συγκέντρωσης Cd στους εξεταζόμενους ιστούς, ενώ τα υψηλά επίπεδα Cd είχαν ως αποτέλεσμα αύξηση των συγκεντρώσεων των Cd, Cu, Sb και V και μείωση των συγκεντρώσεων των Se, Mn και Fe. Οι νεφροί παρουσίασαν τη μεγαλύτερη συσσώρευση ιχνοστοιχείων ακολουθούμενοι από το ήπαρ, το μυϊκό ιστό και το αίμα. Παρατηρήθηκαν περισσότερες από 39 συσχετίσεις με πιο σημαντικές να αφορούν στη συσχέτιση του Cd με τα Ca, Co, Cu και Mg, ενώ το Se συσχετίστηκε με το Mn. Σκοπός του δεύτερου πειράματος ήταν η διερεύνηση της επίδρασης χορήγησης των μέγιστων επιτρεπτών συγκεντρώσεων Se και Ζn στο σιτηρέσιο κρεοπαραγωγών ορνιθίων που είχαν επιμολυνθεί με 50 ppm Cd επί των παραγωγικών τους χαρακτηριστικών, επί της συσσώρευσης δεκαεπτά απαραίτητων και τοξικών στοιχείων σε διάφορους ιστούς καθώς και η διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων των παραπάνω στοιχείων. Χρησιμοποιήθηκαν 180 νεοσσοί κρεοπαραγωγής (broilers) ηλικίας 1 ημέρας κατανεμημένοι τυχαία σε 3 επεμβάσεις (Τ1-Τ3) με 4 επαναλήψεις. Στην Τ1 (μάρτυρας) χορηγήθηκε σιτηρέσιο με 0.3 ppm Se (σεληνιο-αμινοξέα) και 100 ppm Zn (ZnO) χωρίς την προσθήκη Cd. Στην Τ2, χορηγήθηκε σιτηρέσιο με 0.3 ppm Se, 150 ppm Zn και προσθήκη 50 ppm Cd (CdCl2). Ενώ τέλος, στην Τ3 χορηγήθηκε σιτηρέσιο με προσθήκη 0,5 ppm Se, 150 ppm Zn και 50 ppm Cd. Ελήφθησαν δείγματα αίματος και ιστών από 2 ορνίθια ανά κελί επανάληψης την 6η εβδομάδα. Μετρήθηκαν οι ίδιες παράμετροι με το πρώτο πείραμα ακολουθώντας τις ίδιες τεχνικές. Συμπερασματικά, τα απαραίτητα ιχνοστοιχεία Se και Zn μπορούν να συμβάλλουν εν μέρει στη βελτίωση από τις αρνητικές επιπτώσεις του Cd, τουλάχιστον στα επίπεδα συσσώρευσης του Cd στους ιστούς, αλλά δεν μπορούν να αντισταθμίσουν όλες τις αρνητικές επιπτώσεις του.