Διερεύνηση της διαιτητικής προσθήκης προβιοτικών ή οξινιστών επί σημαντικών βιοδεικτών του εντερικού οικοσυστήματος κρεοπαραγωγών ορνιθίων

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης ενός οξινιστή και δύο τύπων προβιοτικού (ενεργού ή θερμικά αδρανοποιημένου) επί κρίσιμων βιοδεικτών του εντερικού οικοσυστήματος ορνιθίων κρεοπαραγωγής. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν: η αύξηση ζώντος βάρους (ΑΖΒ), η κατανάλωση τροφής, ο συντελεστής εκμετάλλευσης (ΣΕ), ο δείκτης παραγωγικής αποδοτικότητας, η πεπτικότητα της ξηράς ουσίας (ΞΟ), της οργανικής ουσίας (ΟΟ), των λιπαρών ουσιών (ΛΟ), και των ελεύθερων αζώτου εκχυλισματικών ουσιών και η κατακρατηθείσα ενέργεια. Επιπρόσθετα, προσδιορίστηκαν η γονιδιακή έκφραση του μετατρεπτικού αυξητικού παράγοντα (TGF-β4), της ιντερφερόνης-γ (IFN-γ), της ιντερλευκίνης (IL) -12p40, της IL2, της IL18, της IL10, της IL22 και της επαγώγιμης συνθετάσης του μονοξειδίου του αζώτου (iNOS). Τέλος, προσδιορίστηκε η γονιδιακή έκφραση των πρωτεϊνών ZO1 και ZO2 (ZO1, ZO2) της κλαουδίνης 1 και 5 (CLDN1, CLDN5), της οκλουδίνης (OCLN), της υπομονάδας 1 του πυρηνικού παράγοντα-κάπα Β (NFKB1) και των toll – like υποδοχέων 2 και 4 (TLR2B και TLR4). Δύο πολυπαραγοντικά πειράματα σχεδιάστηκαν και εκτελέστηκαν, τα οποία περιελάμβαναν διατροφικό πρόγραμμα τριών φάσεων, συνολικής διάρκειας 42 ημερών. Για κάθε φάση καταρτίστηκε βασικό ισόρροπο σιτηρέσιο (ΒΣ). Για τη μελέτη της επίδρασης του οξινιστή σχεδιάστηκε ένα 2×2 παραγοντικό πείραμα με κύριους παράγοντες την προσθήκη του οξινιστή (0 και 1g οξινιστή/kg τροφής) και της αβιλαμυκίνης (0 και 2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής). Ακολούθως, 544 αρσενικά ορνίθια κρεοπαραγωγής Cobb 500 κατανεμήθηκαν στις ακόλουθες επεμβάσεις, C: ΒΣ, AV: ΒΣ + 2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής, AC: ΒΣ + 1g οξινιστή/kg τροφής, ACAV: AC+AV. Για τη μελέτη της προσθήκης των δύο τύπων προβιοτικού σχεδιάστηκε ένα 3×2 παραγοντικό πείραμα με κύριους παράγοντες την προσθήκη του τύπου του προβιοτικού (Χωρίς, ενεργό και αδρανοποιημένο) και της αβιλαμυκίνης (0 και 2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής). Ακολούθως, 450 αρσενικά ορνίθια κρεοπαραγωγής Cobb 500 κατανεμήθηκαν στις ακόλουθες επεμβάσεις, CοN: ΒΣ, CοN+A: ΒΣ + 2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής, VIP: ΒΣ + 1g προβιοτικού/kg τροφής, VIP+A: VIP + 2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής, INP: προσθήκη 1g αδρανοποιημένου προβιοτικού/kg τροφής, INP+A: INP+2,5 mg αβιλαμυκίνης/kg τροφής. Τα συνολικά παραγωγικά χαρακτηριστικά (ΑΖΒ και ΣΕ), η πεπτικότητα της ΞΟ, της ΟΟ και η κατακρατηθείσα ενέργεια βελτιώθηκαν με την προσθήκη οξινιστή ή αβιλαμυκίνης στο σιτηρέσιο. Στον σπλήνα, η αβιλαμυκίνη είχε αντιφλεγμονώδη επίδραση μειώνοντας την έκφραση της IFN-γ, της IL18 και της iNOS. Η ταυτόχρονη προσθήκη οξινιστή και αβιλαμυκίνης ενίσχυσε την φυσική ανοσιακή απόκριση στα τυφλά έντερα, αυξάνοντας τα επίπεδα έκφρασης των IL10, IL18 και IL22. Η αβιλαμυκίνη έδρασε αντιμικροβιακά στο περιεχόμενο του ειλεού μειώνοντας τη συγκέντρωση του πληθυσμού Clostridium perfringens subgroup. Η προσθήκη οξινιστή ή αβιλαμυκίνης ρύθμισε αρνητικά την έκφραση των ZO1, OCLN και CLDN5. Η χορήγηση αβιλαμυκίνης ρύθμισε αρνητικά την έκφραση υποδοχέων της φυσικής ανοσίας (TLR2 και TLR4) και την έκφραση του NFΚΒ1. Η χορήγηση οξινιστή επηρέασε θετικά τη σύσταση της μικροχλωρίδα στο περιεχόμενο των τυφλών εντέρων, αυξάνοντας τους πληθυσμούς Clostridium coccoides subgroup και Clostridium leptum subgroup. Ο τύπος προσθήκης του προβιοτικού και η αβιλαμυκίνη επέδρασαν θετικά στα παραγωγικά χαρακτηριστικά. Σημαντικές αλληλεπιδράσεις παρουσιάστηκαν στην ειλεακή πεπτικότητα της ΞΟ και στην ολική πεπτικότητα της ΞΟ και των ΛΟ. Η προσθήκη ζωντανού ή αδρανοποιημένου προβιοτικού ή / και αβιλαμυκίνης είχε αντιφλεγμονώδη δράση μειώνοντας την έκφραση της iNOS στα τυφλά έντερα. Επίσης η προσθήκη αβιλαμυκίνης μείωσε την έκφραση της IFN-γ στα τυφλά έντερα. Η αβιλαμυκίνη έδρασε αντιμικροβιακά στο περιεχόμενο του ειλεού και των τυφλών εντέρων μειώνοντας τη συγκέντρωση των Lactobacillus spp. και του πληθυσμού Clostridium perfringens subgroup αντίστοιχα. Ο ζωντανός τύπος προβιοτικού μείωσε στον ειλεό και στα τυφλά έντερα την έκφραση του NFΚΒ1 ενός από τους κεντρικούς μεσολαβητές της φλεγμονής. Η προσθήκη ζωντανού προβιοτικού τροποποίησε την έκφραση υποδοχέων της φυσικής ανοσίας (TLR2B και TLR4) στα τυφλά έντερα. Η χορήγηση ζωντανού προβιοτικού ή αβιλαμυκίνης τροποποίησε τη ρύθμιση της μεταγραφής συστατικών του εντερικού φραγμού στα τυφλά έντερα, μειώνοντας τα επίπεδα έκφρασης των OCLN και CLDN5. Συμπερασματικά τα αποτελέσματα αυτής της διατριβής παρέχουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την ευεργετική επίδραση των βιοενεργών υλών που χρησιμοποιήθηκαν (οξινιστής, ζωντανός και αδρανοποιημένος προβιοτικός τύπος) επί της ανάπτυξης των ορνιθίων κρεοπαραγωγής καθώς και επί επιλεγμένων πεπτικών, ανοσιακών και μικροβιολογικών δεικτών του εντερικού οικοσυστήματος.

The aim of this PhD thesis was to investigate the effect of an acidifier and the probiotic type (viable or thermally inactivated) on critical biomarkers of the intestinal ecosystem of broilers. In particular, within the context of this thesis the following have been studied: body weight gain (BWG), feed intake, feed conversion ratio (FCR), production efficiency index, the digestibility of dry matter (DM), organic matter (OM), ether extracts (EE), ash and nitrogen-free extracts and retained energy. In addition, gene expression of transforming growth factor b4 (TGF-β4), interferon-γ (IFN-γ), interleukin (IL) -12p40, IL2, IL18, IL10, IL22 and inducible nitric oxide synthase 2 (iNOS) was determined. Lastly, gene expression of zonula occludens 1 and 2 (ZO1 and ZO2), claudin 1 and 5 (CLDN1 and CLDN5), occludin (OCLN), nuclear factor kappa B subunit 1 (NFKB1) and toll-like receptors 2 and 4 (TLR2B and TLR4) was determined. Τwo multi-factorial experiments were designed and performed, in which a 3-phase feeding schedule was implemented. The total duration of both experiments was 42 days (Starter 1-14 days, grower, 15-28 days, finisher 29-42 days). For each phase, a balanced diet based on maize and soybean meal (BD) was formulated. To study the effect of the acidifier a 2×2 factorial experimental was designed with main factors, the inclusion of the acidifier (0 and 1 g/kg of diet) and avilamycin (0 and 2.5 mg/kg of diet). Subsequently, 544-day-old male Cobb 500 broilers were allocated to four treatments, C: BD with no other addition, AV: BD + 2.5 mg avilamycin/kg feed, AC: BD + 1 g acidifier/kg diet, ACAV: AC+AV. To study the effect of the probiotic form a 3×2 factorial experimental was designed with main factors the inclusion of probiotic type (NoP, viable and inactive) and avilamycin (0 and 2.5 mg/kg of diet). Subsequently, 450-day-old male Cobb 500 broilers were allocated six treatments, CoN: BD with no other addition, CoN+A: BD + 2.5 mg avilamycin/kg feed), ViP: 1 g viable probiotic/kg of feed, ViP+A: ViP + 2.5 mg avilamycin/kg feed, InP: 1g inactivated probiotic/kg of feed, InP+A: InP + 2.5 mg avilamycin/kg feed. Overall performance (BWG and FCR), digestibility of DM and OM and retained energy was improved by acidifier or avilamycin addition. In the spleen, avilamycin had an anti-inflammatory effect by reducing the expression of IFN-γ, IL18 and iNOS. The combination of acidifier with avilamycin (ACAV) enhanced natural immunity response at cecal tonsils by elevating expression of IL10, IL18 and IL22. Avilamycin incorporation had an antimicrobial effect at ileal digesta by reducing the concentration of Clostridium perfringens subgroup. The incorporation of acidifier or avilamycin negatively regulated the expression of ZO1, OCLN and CLDN5 at ceca. The addition of avilamycin resulted in TLR2B, TLR4 and NFKB1 reduced expression. Acidifier addition positively affected cecal digesta, by increasing the levels of Clostridium coccoides subgroup and Clostridium leptum subgroup. Probiotic form and avilamycin had a positive effect on performance. Significant interaction effects were detected on ileal digestibility of DM of and total digestibility of DM and EE. Addition of viable or inactive probiotic and/or avilamycin had an anti-inflammatory effect at the ceca, by reducing the expression of iNOS. Moreover, the addition of avilamycin reduced the expression of IFN-γ. Αvilamycin had an antimicrobial effect at the ileal digesta and cecal digesta, by reducing the concentration of Lactobacillus spp. and C. perfringens subgroup respectively. At ileum the inclusion of viable probiotic reduced the expression of NFKB1, a pivotal mediator of inflammatory responses. Viable probiotic addition modulated negatively gene expression of natural immune receptors (TLR2B and TLR4) and NFKB1 at ceca. The administration of viable probiotic or avilamycin negatively regulated the expression of OCLN and CLDN5 at ceca. In conclusion, the results of this study provide important information on the beneficial effect of the bioactive ingredients used (acidifier, viable probiotic, and inactive probiotic) on broiler performance and a selection of digestive, immunological and microbiological biomarkers of the intestinal ecosystem.