Tamchuk LM, Masiuk DM. The modulation of intestinal barrier integrity in broiler chickens is associated with the microbiome changes.
Bìol. Tvarin. 2024; 26 (3): 26–34.
https://doi.org/10.15407/animbiol26.03.026
Received 25.06.2024 ▪ Revision 05.09.2024 ▪ Accepted 25.09.2024 ▪ Published online 01.10.2024

Модуляція цілісності кишкового бар’єру курчат-бройлерів, асоційована зі змінами мікробіому

Л. М. Тамчук, Д. М. Масюк

Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Дніпровський державний аграрно-економічний університет, вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, 49009, Україна

Білки міжклітинної адгезії відіграють провідну роль у забезпеченні бар’єрної функції епітелію кишок, формуючи щільні міжклітинні з’єднання, які перешкоджають проникненню шкідливих речовин, мікроорганізмів і токсинів у внутрішнє середовище організму. Однак ефекти комплексного впливу коротколанцюгових жирних кислот з моногліцеридами (SCFA-M) на модуляцію адгезивних білків та їхній зв’язок зі станом мікробому курчат-бройлерів залишаються нерозкритими, що обумовлює актуальність дослідження. Робота проведена на курчатах-бройлерах кросу Cobb 500 в умовах промислової птахофабрики. Курчатам дослідної групи з питною водою випоювали препарат C-3 C-10 у дозі 1%. Отримані результати показали, що задавання курчатам SCFA-M характеризується збільшенням експресії E-cadherin, fibronectin, IFN-α та зменшенням експресії IFN-γ в дванадцятипалій кишці. Зокрема, задавання SCFA-M курчатам збільшує рівень експресії E-cadherin у дванадцятипалій кишці на 25,8–30,4% (Р≤0,001), fibronectin — на 17,8–37,0% (Р≤0,001), IFN-α — на 21,0–71,6% (Р≤0,001), та зменшує експресію IFN-γ на 13,5–49,9% (Р≤0,01–0,001) порівняно з показниками курчат контрольної групи. Встановлені взаємозв’язки експресії молекулярних маркерів (E-cadherin, fibronectin, IFN-α і IFN-γ) в дванадцятипалій кишці курчат-бройлерів, які протягом технологічного циклу істотно змінюються не тільки за силою, але і за напрямом. У 22-добових курчат-бройлерів вміст маркерів пов’язаний з вмістом Escherichia coli (r = 0,79–0,87), у 29-добових курчат — з вмістом E. coli (r = –0,84…–0,68) та Staphylococcus spp. і Enterococcus spp. (r = 0,23–0,91), а у 45-добових курчат — з вмістом Staphylococcus spp. (r = –0,83…–0,51). За дії SCFA-M у дванадцятипалій кишці 22-добових курчат встановлено сильні прямі зв’язки E-cadherin, fibronectin, IFN-α та IFN-γ зі Staphylococcus spp. (r = 0,81–0,91); у 36-добових курчат-бройлерів експресія молекулярних маркерів має сильні обернені кореляційні зв’язки з вмістом E. coli (r = –0,92…–0,80). Таким чином, застосування SCFA-M курчатам-бройлерам має коригувальний вплив на модуляцію експресії молекулярних маркерів (E-cadherin, fibronectin, IFN-α та IFN-γ) у дванадцятипалій кишці курчат-бройлерів. Перспективи подальших досліджень полягають у розроблені схеми задавання курчатам-бройлерам SCFA-M, які замінять або мінімізують застосування антибактеріальних препаратів у птахівництві.

Ключові слова: курчата-бройлери, SCFA-M, мікробіом, Е-кадгерин, фібронектин, інтерферон-α, інтерферон-γ

Abdelli N, Solà-Oriol D, Pérez JF. Phytogenic feed additives in poultry: Achievements, Prospective and challenges. 2021; 11 (12): 3471. DOI: 10.3390/ani11123471.
Alaaeldin R, Abuo-Rahma GEDA, Zhao QL, Fathy M. Modulation of apoptosis and epithelial-mesenchymal transition E-cadherin/TGF-β/Snail/TWIST pathways by a new ciprofloxacin chalcone in breast cancer cells. Anticanc Res. 2021; 41 (5): 2383–2395. DOI: 10.21873/anticanr15013.
Courjean O, Chevreux G, Perret E, Morel A, Sanglier S, Potier N, Engel J, van Dorsselaer A, Feracci H. Modulation of E-cadherin monomer folding by cooperative binding of calcium ions. 2008; 47 (8): 2339–2349. DOI: 10.1021/bi701340d.
Desbois AP, Smith VJ. Antibacterial free fatty acids: Activities, mechanisms of action and biotechnological potential. Appl Microbiol Biotechnol. 2010; 85 (6): 1629–1642. DOI: 10.1007/s00253-009-2355-3.
El-Sahn AA, Manaa EA, El-Barbary AM, Khalifah AM, Fayez S, Abdel-Daim ASA, Albadrani GM, Abdel-Daim MM, Abdel-Latif MA. Lemongrass extract enhances productive performance, blood biomarkers, immunity, and gut health of broilers. Heliyon. 2024; 10 (18): e37783. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e37783.
Fomicheva M, Tross EM, Macara IG. Polarity proteins in oncogenesis. Curr Opin Cell Biol. 2020; 62: 26–30. DOI: 10.1016/ceb.2019.07.016.
Ghosh S, Whitley CS, Haribabu B, Jala VR. Regulation of intestinal barrier function by microbial metabolites. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2021; 11 (5): 1463–1482. DOI: 10.1016/jcmgh.2021.02.007.
Gimeno-LLuch I, Benito-Jardón M, Guerrero-Barberà G, Burday N, Costell M. The role of the fibronectin synergy site for skin wound healing. 2022; 11 (13): 2100. DOI: 10.3390/cells11132100.
Kanta J, Zavadakova A. Role of fibronectin in chronic venous diseases: A review. Vascular Med. 2020; 25 (6): 588–597. DOI: 10.1177/1358863X20947789.
Liu Q, Yu Z, Tian F, Zhao J, Zhang H, Zhai Q, Chen W. Surface components and metabolites of probiotics for regulation of intestinal epithelial barrier. Microb Cell Fact. 2020; 19: 23. DOI: 10.1186/s12934-020-1289-4.
Liu T, Tang J, Feng F. Medium-chain α-monoglycerides improves productive performance and egg quality in aged hens associated with gut microbiota modulation. Poult Sci. 2020; 99 (12): 7122–7132. DOI: 10.1016/j.psj.2020.07.049.
Mantzios T, Tsiouris V, Kiskinis K, Economou V, Petridou E, Tsitsos A, Patsias A, Apostolou I, Papadopoulos GA, Giannenas I, Fortomaris P. In vitro investigation of the antibacterial activity of nine commercial water disinfectants, acidifiers, and glyceride blends against the most important poultry zoonotic bacteria. 2023; 12 (3): 381. DOI: 10.3390/pathogens12030381.
Masiuk DM, Kokariev AV, Buzoianu SG, Firth AM, Nedzvetsky VS. An isotonic protein solution favorably modulated the porcine intestinal immune response and cellular adhesion markers and reduced PEDV shedding in vivo. Vet Immunol Immunopathol. 2024; 271: 110753. DOI: 10.1016/j.vetimm.2024.110753.
Masiuk DM, Nedzvetsky VS. Muramyl peptide blend ameliorates intestinal inflammation and barrier integrity in cell culture model. Gastroenterologìa. 2024; 58 (3): 179–185. DOI: 10.22141/2308-2097.58.3.2024.621.
Nguyen TD, Prykhodko O, Hållenius FF, Nyman M. Monobutyrin reduces liver cholesterol and improves intestinal barrier function in rats fed high-fat diets. 2019; 11 (2): 308. DOI: 10.3390/nu11020308.
Osman IO, Garrec C, de Souza GAP, Zarubica A, Belhaouari DB, Baudoin JP, Lepidi H, Mege JL, Malissen B, La Scola B, Devaux C. Control of CDH1/E-cadherin gene expression and release of a soluble form of E-cadherin in SARS-CoV-2 infected Caco-2 intestinal cells: Physiopathological consequences for the intestinal forms of COVID-19. Front Cell Infect Microbiol. 2022; 12: 798767. DOI: 10.3389/fcimb.2022.798767.
Park JW, Ndimukaga M, So J, Kim S, Truong AD, Tran HTT, Dang HV, Song KD. Molecular analysis of chicken interferon-alpha inducibleprotein 6 gene and transcriptional regulation. J Anim Sci Technol. 2023; 65 (1): 183–196. DOI: 10.5187/jast.2022.e101.
Parker N, Porter ACG. Identification of a novel gene family that includes the interferon-inducible human genes 6–16 and ISG12. BMC Genom. 2004; 5: 8. DOI: 10.1186/1471-2164-5-8.
Pérez-Reytor D, Puebla C, Karahanian E, García K. Use of short-chain fatty acids for the recovery of the intestinal epithelial barrier affected by bacterial toxins. Front Physiol. 2021; 12: 650313. DOI: 10.3389/fphys.2021.650313.
Pinho SS, Seruca R, Gärtner F, Yamaguchi Y, Gu J, Taniguchi N, Reis CA. Modulation of E-cadherin function and dysfunction by N-glycosylation. Cell Mol Life Sci. 2011; 68 (6): 1011–1020. DOI: 10.1007/s00018-010-0595-0.
Qiu P, Ishimoto T, Fu L, Zhang J, Zhang Z, Liu Y. The gut microbiota in inflammatory bowel disease. Front Cell Infect Microbiol. 2022; 12: 733992. DOI: 10.3389/fcimb.2022.733992.
Salah AS, Ahmed-Farid OA, El-Tarabany MS. Carcass yields, muscle amino acid and fatty acid profiles, and antioxidant indices of broilers supplemented with synbiotic and/or organic acids. J Anim Physiol Anim Nutr. 2019; 103 (1): 41–52. DOI: 10.1111/jpn.12994.
Wang HB, Wang PY, Wang X, Wan YL, Liu YC. Butyrate enhances intestinal epithelial barrier function via up-regulation of tight junction protein Claudin-1 transcription. Digest Diseas Sci. 2012; 57: 3126–3135. DOI: 10.1007/s10620-012-2259-4.