الالتهاب المزمن: النماذج والمؤشرات الحيوية
هناك توازن دقيق بين إنتاج المواد المؤيدة للأكسدة ومضادات الأكسدة أثناء التوازن، لكن الالتهاب المزمن يعزز الإفراط في جزيئات مركبات الأكسجين التفاعلية، والتي يمكن أن تكون ضارة للغاية.
- تستهدف مركبات الأكسجين التفاعلية مسببات الأمراض خارج الخلية الكبيرة جدًا للبلعمة (Griffiths، 2005).
- عند تحفيزه، يستهدف مركبات النيتروجين التفاعلية مسببات الأمراض داخل الخلايا/البلعمة، ومسببات الأمراض خارج الخلايا، والخلايا السرطانية.
- البلعمات، المنتجين الرئيسيين لمركبات الأكسجين التفاعلية و مركبات النتروجين التفاعلية، تكتشف وتنشط للقضاء على العدوى البكتيرية عن طريق التعرف على عديد السكاريد الشحمي، وهي آلية مضيف ضرورية ومفيدة (Lauridsen، 2019).
- ومع ذلك، فإن التعرض لفترات طويلة لجرعات عالية من عديد السكاريد الشحمي يؤدي إلى وسطاء التهابيين (شلال السيتوكين)، ما يسبب الإجهاد التأكسدي (الرسم 2 والرسم 3).
- ومع ذلك، من الضروري إدراك أن جميع أشكال الإجهاد المزمن (البيولوجي أو الغذائي أو الفيزيائي أو الكيميائي أو النفسي) تحفز الالتهاب المطول (Khansari والآخرون، 2009).
في الجهاز الهضمي، يؤثر الالتهاب المزمن على سلامة الحاجز المعوي عن طريق تعطيل بروتينات الوصلات الضيقة ما يؤدي إلى زيادة نفاذية الأمعاء(“الأمعاء المتسربة”) (Fasano، 2020) ما يسبب الإزاحة البكتيرية والالتهاب الجهازي (Ilan، 2012).
قد يستخدم الباحثون نماذج الالتهاب المعوي في بيئة معملية لفحص معززات النمو البديلة والمكملات الغذائية للدواجن. تم تطوير العديد من النماذج الالتهابية المعوية، بما في ذلك:
- الوجبات الغذائية عالية عديد السكاريد غير النشوي
- ديكساميثازون
- ديكستران كبريتات الصوديوم
- تقييد التغذية/ الصيام
- الإجهاد الحراري
تعتمد سلامة الأمعاء على وظيفتها الحاجزة، والتي يمكن أن تتعرض للخطر بسبب ضغوطات مختلفة مثل الإجهاد التأكسدي، ومكونات معينة في فول الصويا، والبروتينات غير القابلة للهضم، والإجهاد الحراري، والالتهابات مثل الهيستومونوز.
- أدت إزالة معززات نمو مضادات الميكروبات إلى أمراض جديدة متعددة العوامل في دجاج التسمين، ما تسبب في مشكلات كبيرة في الصحة والأداء.
يؤدي خلل الجراثيم، الذي يتميز بميكروبات الأمعاء غير المتوازنة، إلى مشكلات مثل انخفاض امتصاص المغذيات والالتهاب وتسرب الأمعاء، ما يؤثر سلبًا على صحة الأمعاء.
- يرتبط ضعف صحة الأمعاء بحالات مثل التنخر الغضروفي البكتيري، وآفات التهاب العظم والنقي، والعرج في دجاج التسمين.
- يلعب حاجز الأمعاء دورًا حاسمًا في الحفاظ على الصحة من خلال الدفاع ضد المستضدات البيئية.
- تتكون الطبقة الأولى من المخاط والبكتيريا والغلوبولين المناعي أ والموسين، بينما تتكون الطبقة الثانية من الخلايا الظهارية المعوية التي تفصل التجويف المعوي عن الأنسجة العميقة.
- تساعد هذه الخلايا في امتصاص المغذيات وإصلاح الأنسجة وتنظيم نفاذية الحاجز من خلال تقاطعات ضيقة، ما يمنع البكتيريا والمستضدات من العبور إلى الجسم.
- كنقطة اتصال أساسية مع البيئة الخارجية، تعمل الخلايا الظهارية المعوية كدفاع الخط الأمامي للمضيف.
على الرغم من أنها ليست من أصل مكون للدم، إلا أن الخلايا الظهارية المعوية تلعب دورًا حيويًا في المناعة الفطرية داخل الأنسجة الليمفاوية المرتبطة بالأمعاء.
- يتعرفون على مسببات الأمراض من خلال المستقبلات المناعية، ويطلقون جزيئات مضادة للميكروبات، ويفرزون الهرمونات والناقلات العصبية والإنزيمات والسيتوكينات والكيموكينات التي تربط الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية.
- يمكن أن يؤدي تلف الخلايا الظهارية المعوية إلى تقويض حاجز الأمعاء، وتعطيل التوازن المناعي المخاطي، ويؤدي إلى التهاب معوي وجهازي مزمن.
أظهرت الأبحاث أن الوسطاء الالتهابيين مثل الهرمونات والجذور الحرة والإنزيمات والسيتوكينات الالتهابية – الناجمة عن الالتهابات، النظام الغذائي، أو الإجهاد – يمكن أن يعطل شبكات البروتين ربط الخلايا الظهارية.
- عوامل إضافية مثل تغذية الدهون المؤكسدة في الدواجن والخنازير تزيد من دوران الخلايا المعوية والاستماتة، في حين أن التغذية المعدنية تؤثر أيضًا على سلامة حاجز الأمعاء.
- المعادن، مثل المواد المؤكسدة، قد تسبب الإجهاد التأكسدي وتضر بالحاجز.
- ومع ذلك، يلعب الزنك دورًا رئيسيًا في تكوين الوصلات الضيقة، وقد تم ربط نقصه بضعف وظيفة الحاجز.
الرسم 1. فشل حاجز القناة الهضمية. تحفز العوامل المعدية (البكتيرية، والبروتوزوية، والفيروسية، والديدان الطفيلية) في الدواجن استجابات المضيف للالتهابات. فشل حاجز الأمعاء الناجم عن إيميريا تينيلا. الغشاء المخاطي وتحت الغشاء المخاطي للأعور مع ارتشاح الخلايا الالتهابية والتقرح والنخر. تُظهر الأسهم وجود الطفيلي. تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين (تم الإنشاء من خلال BioRender.com).
يعد الأداء السليم للجهاز الهضمي أمرًا ضروريًا لصحة الحيوان ورفاهيته وأدائه.
- تتضمن صحة الأمعاء عوامل مثل الإجهاد التأكسدي، وعلم الوراثة، والنظام الغذائي، وحاجز الأمعاء، والتفاعلات بين الدماغ، وميكروبات الأمعاء، والجهاز المناعي، وكلها مترابطة من خلال آليات معقدة.
- يساعد تحديد الجوانب الرئيسية لوظائف الجهاز الهضمي الباحثين على تطوير المؤشرات الحيوية لتقييم أداء الأمعاء لدى الدواجن.
- نظرًا لتعقيد الجهاز الهضمي، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مؤشرات حيوية متعددة.
- حددت الأبحاث حول “المؤشرات الحيوية لسلامة الأمعاء في الدواجن” العديد من الدراسات، ما يسلط الضوء على الحاجة إلى نماذج فعالة للحث على التهاب الأمعاء وتقييم آثار المغذيات كبدائل لمحفزات نمو المضادات الحيوية.
- يلخص الجدول 1 بعض المؤشرات الحيوية ذات الصلة والموثوقة لتقييم سلامة الأمعاء في الدجاج
الأضرار في تربية الدواجن
يسلط مقال Hans Selye عام 1975،”الارتباك والجدل في مجال الإجهاد”، الضوء على التحديات في أبحاث الإجهاد، بما في ذلك التعريفات غير الواضحة والمصطلحات غير المتسقة.
يُعرّف Selye الإجهاد بأنه “استجابة الجسم غير المحددة لأي طلب” ويناقش مفهوم “الإجهاد” أو الإجهاد الإيجابي، والذي يعتقد البعض أنه يعزز الأداء والرفاهية.
- ويجادل بأن كل الإجهاد يمكن أن يكون ضارًا إذا لم تتم إدارته، مع التأكيد على أهمية إيجاد مستوى مثالي ومحتمل من التوتر.
- يدعو Selye إلى البحث متعدد التخصصات، ودمج علم النفس وعلم وظائف الأعضاء والغدد الصماء، ويشجع على النظر إلى الإجهاد كظاهرة شاملة تشمل الأبعاد البيولوجية والنفسية على حد سواء.
يوصف الإجهاد لدى البشر بأنه اضطراب في التوازن، والذي يمكن أن يظهر على أنه إجهاد منهجي ومحلي. قد يؤدي عامل إجهاد معين إلى إجهاد موضعي، ولكن تجاوز عتبة معينة ينشط عادةً المحور الوطائي-النخامي-الكظري ، ما يؤدي إلى استجابة إجهاد نظامية.
- يصنف الإجهاد إلى ثلاثة أنواع: الإجهاد (الإجهاد غير الكافي)، والإجهاد (الإجهاد الجيد)، والضيق (الإجهاد الضعيف).
- في حين أن التوتر والضيق يمكن أن يضعف الوظائف الفسيولوجية ويسبب الأمراض، إلا أن النشوة قد تعزز الصحة من خلال تحسين التوازن.
- يمكن أن تؤدي التفاعلات المزمنة بين الغدد الصماء العصبية والمناعة في الدواجن إلى العدوى، وتقليل تناول الأعلاف، وضعف تحويل الأعلاف، وإدانة الذبيحة.
- الإجهاد الحراري هو ضغوط بيئية رئيسية في تربية الدجاج، ما يؤثر على الأداء والمناعة وسلامة الأغذية.
- إنه يؤدي إلى تغيرات في البروتينات والدهون ومعدلات الأيض، مع إنتاج بروتينات الصدمة الحرارية كدفاع.
يلعب محور الوطاء و المحور الوطائي-النخامي-الكظري أدوارًا رئيسية في الحفاظ على التوازن من خلال إطلاق هرمونات الستيرويد وتنظيم استجابات الإجهاد.
- يساعد تنشيط الكورتيكويدات السكرية على توليد السكر في الكبد ويعزز إنتاج الأدرينالين، ما يدعم تكيف الحيوان مع الإجهاد.
- يعد الحفاظ على مستوى كافٍ من التوتر أمرًا بالغ الأهمية للمرونة البيولوجية.
- على الرغم من العلاقة المعروفة بين الإجهاد والأمراض المزمنة، إلا أن القليل من الأطباء يفهمون كيف يغير الخلل الوظيفي في نظام إدارة الإجهاد( المحور الوطائي-النخامي-الكظري) الفيزيولوجيا المرضية.
- قدمت الأبحاث رؤى قيمة، لكن التأثير السريري للإجهاد على إدارة الأمراض المزمنة لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا
الرسم 2. قد يسبب التهاب الأمعاء النخري نخرًا والتهابًا شديدًا في الأمعاء وانتقال الكبد البكتيري، ما يؤدي إلى الحمى والاكتئاب وانخفاض الأداء. تسبب العدوى بالسلالات شديدة الإمراض من إنفلونزا الطيور (أي الأنواع الفرعية H5 أو H7) وفيات بنسبة 100% دون علامات سريرية أو آفات. في كلا المثالين، السيتوكينات الزائدة المضادة للالتهابات أو “عاصفة السيتوكين” هي المسؤولة عن تلك الآثار المثيرة للإعجاب. تُظهر الصورة وفيات واسعة النطاق تتعلق بفيروس H7N7 (A/Chicken/Jalisco/CPA1/2012) في قطيع تجاري في المكسيك “بإذن من الدكتور Victor Petrone” (تم إنشاؤه باستخدامBioRender.com ).
يمكن أن تزيد كثافة القطيع، أو عدد الدجاج في مساحة معينة، من التوتر الاجتماعي بين الطيور، حيث تؤدي الكثافة الأعلى إلى مزيد من التنافس على الموارد مثل الطعام والماء والمساحة.
- يمكن أن يقلل هذا الإجهاد من وظيفة المناعة، ما يجعل الدجاج أكثر عرضة لأمراض مثل التهاب الأمعاء، ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى سلوكيات مثل النقر بالريش وأكل لحوم الآخرين، ما يخلق نقاط دخول للعدوى
- يمكن أن تؤدي الكثافة العالية أيضًا إلى تفاقم الإجهاد الحراري، ما يؤثر سلبًا على تناول الأعلاف وإنتاج البيض وزيادة معدل الوفيات.
تعد إدارة كثافة القطيع بعناية، بما في ذلك توفير المساحة والموارد الكافية، أمرًا ضروريًا للحد من التوتر الاجتماعي وتحسين صحة الدجاج. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط عوامل مثل عمر المربي ونوع الفرخ والسلالة بوفيات الفرخ، ويتطلب الإجهاد أثناء النقل إلى مصانع المعالجة الانتباه.
الالتهاب هو المرحلة النهائية من الاستجابة للإجهاد، الناجم عن الضرر الخلوي، وتنظمه آليات المناعة والغدد الصماء.
- ينشط الإجهاد الجهاز العصبي اللاإرادي والهرمونات مثل الأدرينالين والقشرانيات السكرية، ما يعد الجسم “للقتال أو الهروب”.
- في حين أن هذه الاستجابة تهدف إلى أن تكون قصيرة وحادة، فإن الإجهاد المطول يحافظ على تداول هرمونات الإجهاد والجزيئات المؤيدة للالتهابات، ما يؤدي إلى الإجهاد التأكسدي والالتهاب المزمن وتلف الخلايا والأغشية الميتوكوندريا.
تقوم الخلية وأغشية الميتوكوندريا، المكونة من طبقة ثنائية من الدهون الفوسفورية مع البروتينات وقنوات النقل، بتنظيم وظائف الخلية مثل الالتصاق والتوصيل الأيوني والإشارات.
- قدمت بدائيات النوى، وهي أبسط الكائنات الحية، رؤى حول الخصائص الاستثنائية لغشاء الخلية، حيث تعمل كحاجز وقائي و”دماغ” الخلية.
- تستخدم بدائيات النوى، بما في ذلك البكتيريا، أغشيتها للحصول على المغذيات والتواصل ومعالجة المعلومات، مثلها مثل الجهاز العصبي.
- أي تلف للغشاء يمكن أن يؤثر بشدة على وظيفة الخلية، سواء في بدائيات النوى أو حقيقيات النوى
وفقًا للنظرية التكافلية الداخلية، تطورت العضيات حقيقية النواة الأساسية من العلاقات التكافلية بين بدائيات النوى. منذ حوالي ملياري عام، تم دمج بكتيريا تعيش بحرية في خلية مضيفة، ما شكل علاقة تكافلية
يُعتقد أن الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء قد تطورت من البكتيريا البروتينية والبكتيريا الزرقاء، على التوالي، من خلال العلاقات التكافلية التي أثرت بشكل كبير على التطور.
- الميتوكوندريا، المعروفة باسم “قوة الخلايا حقيقية النواة”، ضرورية لإنتاج الطاقة، ونقل الإشارة، والاستماتة. يرتبط الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا بأمراض مختلفة في الحيوانات والنباتات.
- يؤدي الالتهاب المزمن والإجهاد التأكسدي، الناجم عن أنواع الأكسجين التفاعلية، إلى تعطيل أغشية الخلايا والميتوكوندريا، ما يؤثر على وظيفة الخلية. هذه الظاهرة، المعترف بها كمخاطر صحية كبيرة على البشر، تنطبق أيضًا على الدواجن.
الرسم 3. يتسبب الإجهاد التأكسدي المفرط والمزمن في تلف وبيروكسيد الدهون في أغشية الميتوكوندريا والخلية. يؤثر تغيير هذه العضيات الحيوية على جميع الخلايا والأنسجة، ما يتسبب في موت الخلايا المبرمج والنخر وفشل الأعضاء المتعددة [أ) الأمعاء ؛ ب) الغدة الزعترية ؛ ج) الكلى ؛ د) الرئتين ؛ هـ) جراب فابريسيوس ؛ و) الكبد ؛ ز) العضلات ؛ ح) الدماغ/المخيخ ؛ ط) الطحال ؛ ي) القلب] (تم إنشاؤه باستخدام BioRender.com).
يعد توازن الميكروبات على الأسطح المخاطية أمرًا بالغ الأهمية للعمليات البيولوجية والفسيولوجية.
- اختلال الميكروبيوم، أو اختلال توازن الكائنات الحية الدقيقة في الجهاز الهضمي، يؤدي إلى التهاب الأمعاء وتضرر سلامة الأمعاء.
- يؤثر تكوين العلف ولزوجة محتويات الأمعاء على التطور الميكروبي، خاصة في الأمعاء الدقيقة.
- تتطلب الوجبات الغذائية عالية السكاريد غير النشوية في الحيوانات أحادية المعدة إنزيمات خارجية لمنع الآثار السلبية مثل تهيج الأمعاء وانخفاض الأداء.
- أظهرت الدراسات التي أجريت على الدجاج والديك الرومي أن الجاودار يزيد من لزوجة الهضم، وانتقال البكتيريا، وتغيرات الكائنات الحية الدقيقة، ما يؤثر على تمعدن العظام.
- تؤثر القيمة الغذائية للحبوب على استخدام الطاقة في وجبات الدجاج.
- يقلل التلف المعوي منخفض الدرجة والالتهاب من كفاءة العلف، وهو أمر مكلف لصناعة الدواجن.
كل من العوامل الداخلية والخارجية، بما في ذلك الضغوطات البيولوجية والتغذوية والبيئية والكيميائية، يمكن أن يعطل توازن الجهاز الهضمي، ما يؤدي إلى الالتهاب، وخلل الجراثيم، وضعف امتصاص المغذيات. ويؤدي الإجهاد المزمن إلى تفاقم هذه المشكلات.
يتضمن تحديد الميكروبيوم الأمثل للدجاج عدة خطوات:
- مراجعة الأدبيات الموجودة حول الميكروبات المفيدة.
- تحليل عينات البراز أو الأمعاء لإنشاء معيار ميكروبيوم صحي.
- إجراء تجارب تجريبية على أنظمة غذائية أو مكملات غذائية مختلفة.
- استخدام التسلسل الميتاجينومي لفهم مفصل للتنوع الميكروبي.
- تحليل البيانات لتحديد الأنماط التي تربط الميكروبيوم بصحة الدجاج وإنتاجيته. يهدف هذا البحث المستمر إلى تعزيز صحة الدواجن وأدائها.
يشير التوازن المعوي إلى حالة متوازنة دون التهاب أو إفرازات مفرطة.
- بينما يساعد الالتهاب الفسيولوجي في الحفاظ على تحمل المستضدات الغذائية والميكروبات المعوية، يمكن أن يؤدي الالتهاب المزمن إلى إفراز السوائل المفرط وتحويل المغذيات إلى الاستجابة المناعية.
- هذه العملية يمكن أن تضعف النمو، وتسبب هدم العضلات، وتقلل من زيادة وزن الجسم.
- يؤدي تلف الحاجز المعوي إلى تقليل امتصاص المغذيات وزيادة النفاذية.
- يمكن أن تسبب عوامل مثل الوجبات الغذائية العالية بدون إنزيمات مضافة خلل الحياة والالتهاب، ما يؤثر سلبًا على أداء الدواجن.
في الدواجن، يمكن أن تكون زيادة إفراز المياه بسبب إدرار البول الفسيولوجي أو الإسهال، وغالبًا ما ترتبط بالقضايا الغذائية التي تؤثر على استعادة المياه أو تسبب التهاب الأمعاء.
- قد ينتج الإفراز المائي أيضًا عن إفرازات الجهاز الهضمي أو التأثيرات التناضحية للنظام الغذائي أو اختلالات الكهارل.
- يعيق الالتهاب في بطانة الكلى أو الجهاز الهضمي نقل الماء والمغذيات، ما يؤدي إلى المزيد من الماء والمخاط والمواد المغذية غير المهضومة في البراز.
- وهذا يؤدي إلى تدهور جودة القمامة ويمكن أن يتفاقم بسبب الالتهابات أو السموم.
يؤدي الالتهاب المعوي في الدواجن، الناجم عن الإجهاد الحراري أو مسببات الأمراض المعوية أو الاضطرابات الغذائية، إلى عدم هضم العلف وزيادة نفاذية الأمعاء وانخفاض كفاءة العلف.
- هذا الالتهاب المزمن، المرتبط بحالات مثل الكوكسيديا والتهاب الأمعاء النخري، يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة لصناعة الدواجن.
قد تساعد المغذيات التي تحتوي على خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات ومعدلة للمناعة في تقليل الإجهاد التأكسدي والالتهاب في الدواجن من خلال تحسين صحة الأمعاء.
تدابير التصدي للمشكلة
- لمنع التهاب الأمعاء والإجهاد التأكسدي في الدواجن، هناك حاجة إلى نهج متعدد العوامل.
- تشمل الاستراتيجيات استخدام البروبيوتيك والبريبايوتك والمواد النباتية والزيوت الأساسية والمعادن النزرة.
- ويساعد ذلك على تحسين استخدام المغذيات، والحد من استعمار مسببات الأمراض، وتعديل البكتيريا المعوية، ما قد يخفف من الآثار السلبية للالتهاب المزمن والإجهاد التأكسدي على الجهاز الهضمي.
التوقعات
تعد دراسة العلاقة المعقدة بين النباتات الدقيقة والنظام الغذائي والبيئة والعوامل الوراثية ومكونات النظام الغذائي في حيوانات الإنتاج، وخاصة طيور الإنتاج، مجالًا رئيسيًا للتغذية له تأثير مستقبلي كبير على الإنتاج الغذائي العالمي.
PDF