مکانیسم های اثر گذاری ترکیبات آرتویدا در برابر التهاب روده

 

بخش تحقیق و توسعه کمپانی آرتوت

مقدمه:

آرتویدا (ARTEVIDA) محصول شرکت آرتوت ایالات متحده، حاوی 48 نوع ماده مغذی است و شامل مجموعه ای کامل از آمینو اسیدهای ضروری، آنزیم­ها، اسیدهای آلی، اسیدهای چرب ضروری، ویتامین­ها، مواد معدنی، پری و پروبیوتیک­ها است، که در ساعات ابتدایی خروج جوجه از تخم شامل زمان حمل به مزرعه و 48 ساعت اولیه ورود جوجه به مزرعه در اختیار پرنده قرار می­گیرد. این محصول بعد از مخلوط شدن با آب ، تبدیل به ژل می شود و مقادیر مناسبی آب را در خود ذخیره می کند. بطور مستقیم (بویژه در طول حمل جوجه به مزرعه) یا مخلوط با جیره پری استارتر در ساعت اولیه در اختیار پرنده قرار گیرد. آرتویدا به دلیل نوع محتویات (9گونه باکتری و مخمر اختصاصی به عنوان پروبیوتیک، 5 نوع آنزیم هضم کننده NSPs و فیتات­ها، دو آمینو اسید ضروری، چندین نوع اسید آلی، دکستروز، اسید لینولئیک، ویتامین­های ب- کمپلکس و محلول در چربی، ترکیبات پری بیوتیکی، لیپاز، پروتئاز و آمیلاز) و زمان عرضه به پرنده می­تواند موجب فواید ذیل در صنعت مرغ گوشتی ، تخمگذار ، بوقلمون و بلدرچین  می گردد.

 

التهاب نکروتیک (NE) یا ورم روده یک عارضه چند عاملی و باکتریایی است و اولین بار توسط پرش (1961) گزارش شد که موجب خسارت­های قابل توجه در صنعت طیور و ایجاد تلفات سنگین در مزارع پرورش می­گردد. تلفات ناشی از این عارضه  می­تواند به 30 درصد گله برسد و در سال 2000 خسارت آن حدود 2 میلیارد دلار بود و که این رقم به  5 تا 6 میلیار دلار در سال 2015 بالغ شد.

(Wade and Keyburn 2015).

عامل التهاب روده،  باکتری گرم مثبت و بی هوازی کلستریدیوم پرفرینژ است که دارای اسپورهای میله­ای و توانایی تولید طیف وسیعی از توکسین­های خارجی و آنزیم های تهاجمی می­باشد. فاکتورهایی آسیب زننده موکوس دستگاه گوارش از قبیل افزایش ویسکوزیته محتویات، بالا بودن پروتئین خوراک و عفونت­های کوکسیدیوزی می­توانند شرایط توسعه و تشدید این عامل باکتریایی  را فراهم نمایند. علائم کلینیکی التهاب روده منجر به نکروز قابل توجه روده و درصد فاجعه بار تلفات می­شود، در حالی که التهاب روده در شکل تحت کلینیکی با اندک نشانه­‌هایی همراه است و در مراحل ابتدایی تنها با نشانه کاهش رشد همراه می باشد و به دلیل آسیب جذب غذا از بافت آسیب دیده موکوس روده همراه است. بنابراین به­دلیل نبود علائم واضح موجب به تاخیر افتادن اقدامات پیشگیرانه شده و  بیماری تمام گله را آلوده و در نهایت موجب کاهش شدید تولید می­گردد (Keerqin et al. 2017). در این مطالعه با توجه به تحقیقات مختلف در زمینه چالش­ها و بحران­های پیش روی پرنده در اولین ساعات خروج از تخم و نحوه مقابله با این چالش­ها اثر برخی از ترکیبات موجود در آرتویدا در مدیریت این مرحله بحرانی و ارتقاء سلامت کلی پرنده و در نهایت راندمان رشد پرنده مورد بررسی قرار می­گیرد.

شکل 1. مجموعه ای از عوامل اصلی و تشدید کننده NE را نشان می­دهد.

فاکتورهای حیاتی موثر در توسعه التهاب روده و خلاصه­ای از عوامل مهم برای بروز التهاب روده: اصلی ترین عامل حضور netB و پلاسمید netB است، دیگر عوامل خلاصه شده در این تصویر می­توانند شدت درگیری را تحت تاثیر قرار دهند. TpeL: توکسین تولید شده بوسیله نژادهای مختلف C. perfringes در روده فعال می­شود. این توکسین اخیرا کشف شده و در میان  17 نوع توکسین تولید شده بوسیله این باکتری دارای بیشترین وزن (kDa– 207) مولکولی است (and Bruce 2015 Chen). 🙁NetB =Necrotic enteritis B-like toxin) سیتوتوکسین تولید شده بوسیله C. perfringes در دستگاه گوارش طیور (Keyburn et al. 2010).

آرتویدا و عرضه سریع مواد مغذی

مدت زمان خروج جوجه از تخم مرغ و دسترسی به اولین غذا نقش تعیین کننده ای در زنده مانی و راندمان پرندگان دارد. به دلیل ماهیت صنعت طیور، اغلب پرنده­ها تا 48 ساعت پس از هچ از آب و غذا محروم هستند. دسترسی سریع به غذا بویژه آمینو اسیدها می­تواند نقش تعیین کننده­ای در توسعه سیستم ایمنی ایفا نماید. مطالعات متعددی گزارش کردند که دسترسی سریع به آب و غذا بویژه به آمینواسیدها می­تواند نقش موثری بر مقاومت پرنده در برابر باکتری کلستریدیوم پرفرینژ و بروز NE داشته باشد. مطالعات کرکوین و همکاران (2017) روی جوجه های گوشتی نشان داد ارائه یک ماده مغذی محتوی سطح بالای اسیدهای آمینه­، موجب راندمان بالاتر (FCR پایین) در زمان چالش­های حاصل از درگیری پرنده به التهاب روده باشد.

آرتویدا پروبیوتیک­ها و پری بیوتیک ها

در طبیعت جوجه تازه هچ شده تمام میکرو فلورهای دستگاه گوارش مادر را از طریق تماس با فضولات دریافت و به تدریج در مقابل پاتوژن­ها ایمن و محافظت می­شود. در شرایط تجاری بطور معمول این طیف از باکتری­ها بدلیل استریل بودن محیط در روده جوجه­ها وجود ندارد. بنابر این استفاده سریع از پروبیوتیک ها در طیور بویژه در ساعات ابتدایی حیات بسیار حائز اهمیت است و نقش تعیین کننده ای در مراحل بعدی رشد پرنده خواهد داشت(Fuller 2001).

اغلب محققین معتقد اند که در شرایط طبیعی، تعادل غیر پایداری از باکتری های مفید و غیر مفید در دستگاه گوارش وجود دارد. تا زمان بر هم نخوردن این تعادل، فعالیت های فیزیولوژیک پرنده با حدکثر راندمان انجام می­شود. با بروز استرس تعادل باکتریایی برهم خورده و جمعیت باکتری­های مفید بویژه لاکتوباسیل ها کاهش می­یابند. برخی عوامل محیطی و تغذیه­ای می­توانند موجب بر هم خورد این تعادل گردند. شرایط بهداشتی، درمان آنتی بیوتیکی و استرس، اصلی ترین عوامل در این ارتباط می­باشند. تنظیم جیره با سطح بالای گندم و پروتئین­های حیوانی می­تواند منجر به بالا رفتن pH دستگاه گوارش گردد (William et al. 2003). پروبیوتیک­ها میکروارگانیزم­های زنده و غیر بیماریزا هستند که با استقرار در دستگاه گوارش و تغییر در تعادل جمعیت میکروبی محیط می­توانند موجب افزایش سطح سلامت دستگاه گوارش گردند. اغلب عوامل بیماری زا در شرایط اسیدی دستگاه گوارش قادر به تکثیر و توسعه نیستند. لاکتوباسیل­ها و بیفیدو باکترها با تولید اسید لاکتیک موجب کاهش pH دستگاه گوارش می شوند. اسیدهای آلی نیز با همین مکانیسم مانع از رشد و توسعه عوامل بیماریزا می­شوند. امروزه سویه­های تجاری در انکوباتورهای عاری از میکروارگانیسم و استریل هچ می­شوند و عرضه فوری پروبیوتیک­ها پس از هچ  نقش بسیار مهم و تعیین کننده­ای در حفظ یا بهبود جمعیت میکروبی دستگاه گوارش ایفا می­نمایند(Lutful Kabir, 2009). شکل 5 نشان دهنده اهمیت پروبیوتیک­ها در تکامل جمعیت میکروبی روده و حفاظت و ایمنی دستگاه گوارش سویه های تجاری می­باشد.

شکل 2. نحوه استقرار میکروارگانیسم­ها در دستگاه گوارش پرنده و نقش پروبیوتیک­ها در سویه­های تجاری

واژه پری‌بیوتیک بوسیله گیبسون و رابرفروید (1995) معرفی شد، که شامل ترکیبات خوراکی غیر قابل هضمی است که موجب تحریک رشد از طریق ممانعت انتخابی از اتصال عوامل بیماریزا به گیرنده­های سطح اپیتلیوم می­شوند. استفاده توام پری بیوتیک و پروبیوتیک که Symbiotic نامیده می­شود، استفاده توام از این دو منبع موجب افزایش زنده مانی پروبیوتیک­ها می­گردد (Patterson and Burkholder, 2003). حضور توام پرو و پری بیوتیک بصورت Symbiotic که در آرتویدا لحاظ شده است می­تواند علاوه بر ایجاد اثرات رقابتی و ممانعت کنندگی در نشست عوامل بیماری زا بر روی سطح اپیتلیال روده، موجب افزایش بقاء و کارایی پروبیوتیک­ها در دستگاه گوارش گردیده و پایداری آنها را افزایش می­دهد که موجب حفظ سطح ایمنی و در نهایت تحریک رشد و بهبود راندمان تولید را به همراه خواهد داشت.

کوکسیدیوز بیماری انگلی ناشی از گونه­های Eimeria است که شدت آسیب در اثر آلودگی با گونه­های مختلف از این انگل متفاوت می باشد. آسیب جدی اپیتلیوم روده در اثر کوکسیدیوز اصلی­ترین عامل ایجاد ابتلا به باکتری کلستریدیوم پورفرینژ و تولید توکسین­ها توسط این باکتری و در نهایت بروز التهاب روده است. کوکسیدیوز موجب آسیب به اپیتلیوم روده و ترشح پلاسما به درون دستگاه گوارش می­شود. پلاسما حاوی پروتئین­های مورد نیاز رشد، تکثیر و تولید توکسین­های باکتری کلستریدیوم می­باشد و موجب توسعه­ی این باکتری می­گردد. به همین دلیل در برخی تحقیقات برای ایجاد التهاب روده، ایمریا و کلستریدیوم در فواصل مشخص به پرنده عرضه می­شود. تصویر زیر (شکل2) عوامل موثر در بروز و توسعه کوکسیدیوز را نشان می­دهد (et al. 2008 Immerseel, Van).

 

شکل3. عوامل موثر در آلودگی و توسعه کوکسیدیوز

 با توجه به (شکل 2) عواملی از قبیل بستر مرطوب، التهاب باکتریایی، ضعف سیستم ایمنی و… می­توانند زمینه ساز توسعه کوکسیدیوز در گله شوند. در صنعت طیور بویژه با توجه به محدودیت­های استفاده از آنتی بیوتیک­ها به دلیل ایجاد مقاوت باکتریایی، استراتژی­هایی مبتنی بر مدیریت، پیشگیری و کنترل این عارضه با استفاده از ترکیبات آلی و تقویت کننده ایمنی، و بهره گیری از پرو و پری بیوتیک­ها، عصاره های گیاهی و آنزیم­ها در حال اجرا می­باشد. پروبیوتیک­ها ارگانیسم­های زنده و مفید هستند که سطح سلامت و ایمنی پرنده را افزایش می‌دهند، در حالی که پری بیوتیک ها حاوی ترکیبات غیر قابل هضم­اند که با ورود به دستگاه گوارش موجب جلوگیری از توسعه میکروارگانیسم­های بیماریزا از قبیل کوکسیدیوز می­شوند.

 

آرتویدا و سیستم ایمنی

واکسیناسیون بویژه واکسن گامبرو (IBD) می­تواند موجب سرکوب سیستم ایمنی و فراهم شدن شرایط رشد و توسعه عوامل ایجاد کننده التهاب روده یعنی باکتری کلستریدیوم پورفرینژ گردد. معمولا در شرایط استرس ناشی از تراکم گله و توام شدن آنها با واکسیناسیون IBD می­تواند مدلی برای بروز و ظهور التهاب روده باشد (et al. 2004   Mc Reynolds). مکانیسم­های اثرگذاری آرتویدا در این مرحله با توجه به فاصله زمانی زیاد مصرف آن با زمان واکسیناسیون گامبرو شامل تقویت سیستم ایمنی برای مقابله با شرایط استرس در سنین بالاتر و افزایش آنتی بادی­های انتقالی از طریق زرده و ایمنی مادری می باشد. مطالعات متعدد تایید کننده نقش بسیار مهم سیستم ایمنی در مقابله با استرس و عوامل بیماریزا در نتیجه انتقال غیر وراثتی ایمنی (دریافت آنتی بادی­های مادری ذخیره شده در زرده) از طریق مادر می­باشد (Lemke et al. 2009). با توجه به مکان و موقعیت شیوع و توسعه عوامل میکروبی، حفظ سلامت سطح موکوسی دستگاه گوارش، جلوگیری از آسیب­های حاصل از محتویات دستگاه گوارش، تغذیه اسیدهای آلی و میکروارگانیسم­های مفید نقش تعیین کننده­ای در کنترل بیماری خواهند داشت. آرتویدا این مسیر را از طریق بهبود سلامت دستگاه گوارش، تامین احتیاجات ویتامینی بویژه کولین که یک متیل دهنده قوی بوده و نقش مهمی در متابولیسم چربی بویژه در روزهای اولیه دارد، فراهم می­کند. جذب چربی از زرده می­تواند نقش تعیین کننده­ای در انتقال آنتی بادی­های مادری برای مقابله با عوامل ویروسی و باکتریایی در طول دوره رشد داشته باشد.

 

شکل5. دو نمونه تهیه شده از روده کوچک پرندگان در 16 روزگی که نشان دهنده بروز آسیب و ایجاد ضایعه در اثر آلودگی باکتری کلستریدیوم پرفرینژ و مبتلا شدن به التهاب روده  می‌باشد. شکل روده A بخشی از ایلئوم پرنده مبتلا به التهاب شکل روده B بخشی از ژژنوم پرنده مبتلا به التهاب روده(Chake Keerqin et al. 2017).

منابع:

Bedford, M. R. (1996). The Effect of Enzymes on Digestion. Journal of Applied Poultry Research, 5:370-378.

Cowieson, A. J., and O. Adeola. (2005). Carbohydrases, protease, and phytase have an additive beneficial effect in nutritionally marginal diets for broiler chicks. Poultry Science, 84:1860–1867.

Fuller, R. (2001). The chicken gut microflora and probiotic supplements. J. Poult. Sci, 38:189–196

Jianming Chen, Bruce A. McClane. (2015). Characterization of Clostridium perfringens TpeL Toxin Gene Carriage, Production, Cytotoxic Contributions, and Trypsin Sensitivity. American Society for Microbiology, 83:2369-2381

John, F., Prescott, J., Smyth, A.,  Shojadoost, B. & Vince, A. (2016). Experimental reproduction of necrotic enteritis in chickens: a review. Journal of Avian Pathology , 45(3):1-19 

Kalmendal, R and R. Tauson.(2012). Effects of a xylanase and protease, individually or in combination, and an ionophore coccidiostat on performance, nutrient utilization, and intestinal morphology in broiler chickens fed a wheat-soybean-meal based diet. Poultry Science, 91:1387-1393.

Keerqin, C., Wu, S. B., Svihus, B. Swick, R., Morgan, N. and Choct, M. (2017). An early feeding regime and a high-density amino acid diet on growth performance of broilers under subclinical necrotic enteritis challenge. journal of Animal Nutrition, 3: 25-32

Keyburn A. L, Bannam T. L, Moore, R. J, Rood, J. I. (2010). NetB, a poreforming toxin from necrotic enteritis strains of Clostridium perfringens. Toxins 2:1913–1927.http://dx.doi.org/10.3390/toxins2071913.

Lemke, H., Tanasa, R. I., Trad, A. and Lange, H. (2009) Benefits and burden of the maternally-mediated immunological imprinting. Autoimmunity, Reviews, 8: 394–399.

 Lutful Kabir, S. M. (2009). The Role of Probiotics in the Poultry Industry. Int J Mol Sci. 10(8): 3531–3546

Malathi, V. and Devegowda, G. (2001). In vitro evaluation of nonstarch polysaccharide digestibility of feed ingredients by enzymes. Poult. Sci. 80:302-305.

Mathlouthi, N., S. Mallet, L. Saulinier, B. Quemener, and M. Larbier. (2002). Effects of xylanase and beta-glucanase addition on performance, nutrient digestibility and physic-chemical conditions in the small intestine contents and caecal microflora of broiler chickens fed a wheat and barley-based diet. Animal Res, 51:395-406.

McDevitt, R. M., Brooker, J. D. Acamovic, T. and Sparks, N. H. C. (2006). Necrotic enteritis; a continuing challenge for the poultry industry. World’s Poult. Sci. J. 62:221-247.

McReynolds, L., Byrd, J. A., Anderson, R. C., Moore, R. W., Edrington, T. S., Genovese, K. J., Poole, T. L., Kubena, L. F., Nisbet, D. J. (2004). Evaluation of Immunosuppressants and dietary mechanisms in an experimental disease model for necrotic enteritis. Poult Sci, 83:1948–1952.

Patterson, J. A., Burkholder, K. M. (2003). Application of prebiotics and probiotics in poultry production. Poult Sci. 82:627–631.

Shivaramaiah, C., John, R. B., Xochitl, Hernandez-Velasco., Guillermo, T., Billy, M. H. (2014). Coccidiosis: recent advancements in the immunobiology of Eimeria species, preventive measures, and the importance of vaccination as a control tool against these Apicomplexan parasites. Veterinary Medicine: Research and Reports, 5:23–34

Shojadoost, B., Vince, A. & Prescott, J. F. (2012). The successful experimental induction of necrotic enteritis in chickens by Clostridium perfringens: a critical review. Veterinary Research, 43, 74. doi:10.1186/1297-9716-43-74

Slominski, B. A. (2011). Recent Advances in research on enzymes for poultry diets. Poultry Science, 90:2013-2023.

Tiwari, S. P., M.K. Gendley, A. K. Pathak, and R. Gupta. (2010). Influence of an enzyme cocktail and phytase individually or in combination in Ven Cobb broiler chickens.  Br. Poult. Sci. 51: 92-100.

Van Immerseel, F., Rood, J. I., Moore, R. J., Titball, R. W. (2008). Rethinking our understanding of the pathogenesis of necrotic enteritis in chickens. Trends Microbiol, 17:32–36.

Wade, B., Keyburn, A. (2015). The true cost of necrotic enteritis. World Poult, 31:16e7

Williams, R. B., Marshall, R. N., La Ragions, R. M. (2003). A new method for the experimental production of necrotic enteritis and its use for studies on the relationships between necrotic enteritis, coccidiosis and anticoccidial vaccination of chickens. Parasitol. Res. 90: 19-26.