Διερεύνηση κρίσιμων βιοδεικτών που σχετίζονται με την εντερική ακεραιότητα και λειτουργία με πρότυπο τα πτηνά
Authors: Γκρίελα Ειρήνη 
Published: September 2023

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή (ΔΔ) διερευνήθηκαν σε βάθος οι μοριακοί μηχανισμοί δράσης σε όλο το μήκος του εντερικού σωλήνα ορνιθίων κρεοπαραγωγής που σχετίζονται με την επίδραση στοχευμένων διατροφικών παραγόντων. Η αποσαφήνιση των μηχανισμών δράσης πραγματοποιήθηκε μελετώντας μια σειρά επιλεγμένων εντερικών μοριακών βιοδεικτών, εμπλεκόμενων σε σημαντικά μοριακά μονοπάτια για την εντερική ακεραιότητα, λειτουργία και υγεία, παρακολουθώντας παράλληλα και τις παραγωγικές τους αποδόσεις. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικά in vivo πειράματα. Στο πρώτο χρησιμοποιήθηκε σιτηρέσιο με διαφορετικά επίπεδα μεταβολιστέας ενέργειας (ΜΕ) και ολικής πρωτεΐνης (ΟΠ) με ή χωρίς την προσθήκη ενός φυτικού βιοενεργού συστατικού (ΦΒΣ) και στο άλλο χρησιμοποιήθηκε ένα δύσπεπτο σιτηρέσιο με ή χωρίς την προσθήκη μυκοτοξινών και συγκεκριμένα προσθήκη δεοξινυβαλενόλης (DON) και φουμονισινών (FUM). Προσδιορίστηκε ο ρυθμός αύξησης του σωματικού βάρους (ΡΑΣΒ), η κατανάλωση της τροφής (ΚΤ) και ο συντελεστής εκμετάλλευσης της τροφής (ΣΕΤ), και υλοποιήθηκε η μελέτη των μοριακών μονοπατιών που αφορούν τον εντερικό φραγμό, την αποτοξίνωση, την αντιοξειδωτική δράση, την ανοσιακή απόκριση, την κυτταρική απόπτωση καθώς και την πρωτεΐνοσύνθεση μέσω της σχετικής γονιδιακής έκφρασης. Τα παραπάνω αναλύθηκαν στο πλαίσιο τριών επιμέρους μελετών που αποτελούν και ξεχωριστά κεφάλαια της παρούσας ΔΔ.Στην πρώτη και στη δεύτερη μελέτη εξετάσθηκαν δύο τύποι σιτηρεσίου με βάση το % ποσοστό κάλυψης των συνιστομένων προδιαγραφών σε μεταβολιστέα ενέργεια (ΜΕ) και ολική πρωτεΐνη (ΟΠ) από τον παραγωγό του υβριδίου Cobb 500. Συγκεκριμένα, οι δύο τύποι σιτηρεσίων σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να καλύπτουν το 95% και το 100% των βέλτιστων προδιαγραφών ΜΕ και ΟΠ, με σήμανση L και H, αντίστοιχα. Επίσης κάθε τύπος σιτηρεσίου εξετάσθηκε με ή χωρίς την προσθήκη ΦΒΣ1 σε συγκέντρωση 150 mg/kg σιτηρεσίου. Για το σκοπό του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν 540 αρσενικά ορνίθια κρεοπαραγωγής Cobb 500 μιας ημέρας και το πείραμα ήταν διάρκειας 42 ημερών. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν στις 2 παραπάνω μελέτες έγινε με το γενικό γραμμικό μοντέλο, με παράγοντες τον τύπο του σιτηρεσίου (L και H) και την προσθήκη του ΦΒΣ1 (- και +). Βρέθηκε γενικά ότι τα παραγωγικά χαρακτηριστικά των ορνιθίων βελτιώθηκαν στις επεμβάσεις H- και H+ σε σύγκριση με τις L− και L+, και παράλληλα τα ορνίθια της επέμβασης L+ είχαν καλύτερο ΡΑΣΒ και ΣΕΤ σε σύγκριση με την επέμβαση L−. Ακόμα, τα ορνίθια που τρέφονταν με σιτηρέσιο τύπου Η παρουσίασαν υψηλότερο ΡΑΣΒ (PΔ < 0.001), ΚΤ (PΔ = 0.046) και χαμηλότερο ΣΕΤ (PΔ < 0.001) σε σύγκριση με την L επέμβαση. Επιπλέον, η προσθήκη ΦΒΣ1 αύξησε σημαντικά το ΡΑΣΒ (PΦ = 0.002) και βελτίωσε τον ΣΕΤ (PΦ = 0.043). Όσον αφορά τη σχετική γονιδιακή έκφραση (ΣΓΕ) με τη μείωση των ΜΕ και ΟΠ παρατηρήθηκε συγκέντρωση των αποτελεσμάτων στον ειλεό και στα τυφλά. Πιο συγκεκριμένα, σημειώθηκε ενεργοποίηση της ανοσιακής απόκρισης με τη στατιστικώς σημαντική αύξηση (PΔ<0.05) των γονιδίων που αφορούν το TLR μονοπάτι. Παράλληλα, υπήρξαν ενδείξεις για την ενεργοποίηση των μονοπατιών που αφορούν την απόπτωση και την πρωτεϊνοσύνθεση με την αύξηση (PΔ<0.05) δύο γονιδίων από αυτά που μελετήθηκαν. Τέλος, στα τυφλά παρατηρήθηκε αυξημένη γονιδιακή αντιοξειδωτική δράση στην L επέμβαση σε σχέση με την επέμβαση H. Η προσθήκη του ΦΒΣ1 επηρέασε τη γονιδιακή έκφραση κυρίως στο δωδεκαδάκτυλο. Αναλυτικότερα, διαπιστώθηκε στατιστικώς σημαντική μείωση (PΦ<0.05) των γονιδίων που αφορούν το TLR μονοπάτι και παράλληλα σημειώθηκε ενισχυμένη αντιοξειδωτική δράση με την αύξηση 7 γονιδίων από τα 13 με την προσθήκη του ΦΒΣ1. Τα αποτελέσματα για την αντιοξειδωτική δράση επιβεβαιώθηκαν με την αύξηση της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας κατά την προσθήκη του ΦΒΣ1 (PΦ<0.05). Η μελέτη των μηχανισμών δράσης με την παρουσία ξενοβιοτικών εξετάσθηκε στη 3η μελέτη με την προσθήκη 2 διαφορετικών μυκοτοξινών, της δεοξινυβαλενόλης (DON) και των φουμονισινών (FUM) σε δύσπεπτο σιτηρέσιο. Το δύσπεπτο σιτηρέσιο καταρτίστηκε ως μοντέλο που ευνοεί την εντερική δυσβίωση στα παχυνόμενα ορνίθια. Συνολικά 378 αρσενικά ορνίθια κρεοπαραγωγής (Ross 308) κατανεμήθηκαν τυχαία σε 3 πειραματικές επεμβάσεις για 39 ημέρες οι οποίες ήταν: DS (δύσπεπτο σιτηρέσιο) χωρίς άλλες προσθήκες που χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας, DS με προσθήκη DON (5 mg / kg σιτηρεσίου) και DS με προσθήκη FUM (20 mg / kg σιτηρεσίου). Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν στην παραπάνω μελέτη έγινε την ανάλυση διασποράς ANOVA. Βρέθηκε ότι ο ΡΑΣΒ και η ΚΤ διέφεραν σημαντικά μεταξύ των επεμβάσεων. Συγκεκριμένα, τα ορνίθια των επεμβάσεων DON και FUM είχαν χαμηλότερο (P = 0.002) ΡΑΣΒ σε σύγκριση το DS. Επιπλέον, η επέμβαση FUM μείωσε σημαντικά την ΚΤ (P = 0.018) σε σύγκριση με την επέμβαση DS. Με την προσθήκη της DON το μονοπάτι που αφορά την αποτοξίνωση ενεργοποιήθηκε γονιδιακά στον δωδεκαδάκτυλο, στη νήστιδα και στον ειλεό, ενώ η αντιοξειδωτική δράση έδειξε να επηρεάζεται αρνητικά στον ειλεό και στα τυφλά. Επιπροσθέτως, η επέμβαση FUM έδειξε να επηρεάζει κυρίως τη γονιδιακή έκφραση στο δωδεκαδάκτυλο και στα τυφλά. Στον δωδεκαδάκτυλο συγκεκριμένα, αυξήθηκαν τα γονίδια που αφορούν την ανοσιακή απόκριση (TLR4, NFkB1) ενώ στα τυφλά επηρεάστηκε αρνητικά η αντιοξειδωτική δράση με την προσθήκη των φουμονισινών. Συμπερασματικά, η έκφραση κρίσιμων βιοδεικτών που σχετίζονται με την εντερική ακεραιότητα και λειτουργία, βρέθηκε ότι επηρεάστηκε σημαντικά από τον τύπο του σιτηρεσίου και συγκεκριμένα από τις προδιαγραφές του σε μεταβολιστέα ενέργεια και ολική πρωτεΐνη, καθώς και από τη σύσταση του σιτηρεσίου με λιγότερο εύπεπτες ζωοτροφές. Επιπρόσθετα, σημαντική επίδραση επί των βιοδεικτών που μελετήθηκαν είχε η προσθήκη φυτικών βιοενεργών συστατικών καθώς και η παρουσία μυκοτοξινών στη τροφή. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής δημιουργήθηκε νέα γνώση σχετικά με το πρόσημο και την ένταση της έκφρασης γονιδίων σχετικών με τον εντερικό φραγμό και τους μηχανισμούς αποτοξίνωσης, αντιοξειδωτικής άμυνας, ανοσιακής απόκρισης, κυτταρικής απόπτωσης και πρωτεϊνοσύνθεσης. Είναι σημαντικό ότι οι ανωτέρω επιδράσεις χαρτογραφήθηκαν κατά μήκος του εντέρου των κρεοπαραγωγών ορνιθίων αποκαλύπτοντας όχι μόνο τον τρόπο αλλά και τον τόπο δράσης των παραγόντων που μελετήθηκαν.