التغذية الحيوانية
مواد البروبيوتيك، والبريبَيوتك، والمواد نباتية المنشأ لتحسين صحة الأمعاء في الدواجن. الجزء الأول.
لقراءة المزيد من المحتوى حول aviNews Arabic June 2024
التغذية الحيوانية
لقراءة المزيد من المحتوى حول aviNews Arabic June 2024
تتحكم نفاذية الجهاز المعوي في امتصاص العناصر الغذائية وكذلك في نقل مواد خارج الخلية غير المرغوبة مثل البكتيريا وغرائب الأحياء (xenobiotics)، بالإضافة إلى المواد غير المهضومة. بالتالي، تلعب صحة الأمعاء دورًا أساسيًا في إمراضية مختلف الإضطرابات المعويّة.
تقع نفاذية الأمعاء تحت سيطرة مجهريات البقعة، والإفرازات الهضمية، والحواجز المادية (موسين، والظِّهارَة المعوية والمواصل المحكمة)، وكذلك المواد الكيميائية مثل السيتوكينات.
التغيّر في مجهريات البقعة المعويّة
تحت الظروف العادية، تلعب العلاقة التكافلية بين مجهريات البقعة المعويّة والمضيف دوراً حاسماً في تحديد صحة الأمعاء. ولكن، يمكن لوقوع إضطرابٍ في مجهريات البقعة المعويّة أن يؤدي إلى نشوء علاقة غير متوازنة بين المضيف والجراثيم، وهو ما يُعرف بـ “إختلال التوازن البكتيري” (dysbiosis).
الحاجز المعوي التالف
يُعدّ تلف وظيفة الحاجز المعوي، المعروف عموماً بـ “تسرّب الأمعاء” (leaky gut) حالةً تُتلف فيها بطانة الأمعاء الدقيقة، ما يؤدي إلى تسلّل المحتويات اللمعيّة مثل البكتيريا والمكونات المرتبطة بها، بما فيها السموم، لتنتقل بين الخلايا الظهارية.
وإستجابةً لحظر الـ AGPs، تم تطوير عدّة بدائل للمضادات الحيوية، مثل مواد البروبيوتيك، والبريبَيوتك، ومواد النباتية المنشأ، وإختبارها وتقييمها وإستخدامها بنحو متزايد في إنتاج الدجاج والديوك الرومية.
في هذه المراجعة، نقوم بمناقشة دور هذه البدائل في الحفاظ على وظيفة الأمعاء من خلال تعديل مجهريّات البقعة المعويّة، والآثار ذات الصلة التي تعود بالنفع على صحة الدواجن وجودتها.
مجهريات البقعة المعويّة في الدواجن
تعدّ الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في جهاز الحيوانات الهضمي مثالاً رئيسياً على البكتيريا المفيدة. وفعلاً، يعدّ الجهاز الهضمي موطناً لمجتمع جرثومي وفير ومتنوع ذو وظائف أساسية يقدّمها للحيوانات المضيفة له.
التأثير على نمو الأمعاء ووظيفتها
على الرغم من أن الأمعاء تكون عرضةً لمكونات مجهريات البقعة منذ وقت الولادة أو الفقس، ليس معروفاً سوى القليل عن تأثيرها على النمو الصحي للأمعاء ووظيفتها.
إنّ معظم أنواع الكائنات الدقيقة التي تشكّل مجهريات البقعة المعويّة لا يمكن إستنباتها بعد القيام بإزالتها من مكامنها، كما هو الحال مع معظم النظم الإيكولوجية المعقّدة.
يمكن لعملية إستيطان أمعاء الطيور أن تبدأ بالفعل أثناء تكوين الجنين وبعدها التقدّم نحو تكوين مجتمع جرثومي معقّد ونشيط.
عند القيام بمقارنة القوارض الخالية من الجراثيم، التي تم تربيتها دون تعرّضها لكائنات دقيقة حية، بتلك التي شيّدت لنفسها نبيتاً جرثومياً منذ الولادة، أو بتلك التي تعرّضت للإستيطان من قبل مكوّنات مجهريات البقعة أثناء أو عقب مرحلة النمو التالي للولادة، تم تحديد مجموعة متنوعة من الوظائف الخاصة بالمضيف التي وقعت تحت تأثير المجتمعات الميكروبية الفِطرية.
فعلى سبيل المثال، تقوم مجهريات البقعة بـ :
الرسم 1. العوامل التي تؤثر على تركيبة مجهريّات البقعة المعويّة، مع تعديل وفقًا لـ Carrasco والآخرون (تم إنشاء الرسم باستخدام BioRender.com، وتم الوصول إليه في تأريخ 15 ديسمبر/كانون الأول عام 2021).
بجانب ذلك، تستطيع مجهريات البقعة إستقلاب كل من البروتينات، والمواد الناتجة عن تحليلها، والمواد المحتوية على الكبريت، والبروتينات السكرية الداخلية والخارجية المنشأ.
ينتمي أكثر من 90 % من جميع أنواع الجراثيم المعوية في البشر والحيوانات إلى الشُعَب البكتيرويدية، والفيرميكوتس، والبكتيريا الشعاعية، والبعض الآخر إلى البكتيريا المغزلية، والبكتيريا البروتينية، والبكتيريا الثعلبية، والبكتيريا الزرقاء.
في الدجاج، تعتبر الشعيرات البكتيرويدية و Firmicutes هي الممثلات الأكثر انتشارًا في الأمعاء. في الإنسان والعديد من الحيوانات، النسبة بين Firmicutes و Bacteroidetes هي علامة مرتبطة بالصحة/الأيض.
الأغذية العلاجيّة
من المفترض أيضًا أن المبادئ الجزيئية التي تساعد في تعديل والحفاظ على الأداء الفسيولوجي الطبيعي لمجهريات البقعة المعويّة مشتقة بشكل أساسي من الطعام ومكملاته، مثل الأغذية العلاجيّة.
يمكن أن تشمل الأغذية العلاجيّة كل شيء:
تساعد هذه المغذيات أيضًا على الوقاية من الأمراض المعدية للمضيف.
بالإضافة إلى ذلك، ظهر عددٌ كبير من البكتيريا المقاومة لأكثر من مضادّ حيوي مما جعل هذه الأزمة عالمية. سيكون هناك حاجة إلى الأغذية العلاجيّة لتقليل استخدام المضادات الحيوية.
لطالما استُخدِمت بكتيريا حمض اللبنيك كمكملات غذائية منذ عصور ما قبل المسيحية عندما كان البشر يشربون الحليب المخمر.
ساعد التقدم في علم الجراثيم وتوافر الحيوانات الخالية من الجراثيم على تقييم تأثير شاغلي الأمعاء الذين تم تحديدهم حديثًا على المضيف.
الحاجز المعوي والتقاطعات الضيقة
الخلايا المعوية هي حجر الزاوية في الطبقة الأحادية المخاطية المعوية التي تحمي المضيف من البيئة الخارجية. يوضح الرسم 3 مخططًا للحاجز الظهاري المعوي وبعض التفاعلات مع مجهريات البقعة المعوية.
يتم التحكم في تكوين ووظيفة التقاطعات الضيقة من خلال مسارات نقل الإشارة داخل الخلايا:
يمكن أن يحدث اضطراب التقاطعات الضيقة بسبب العوامل البكتيرية في الخطوات التالية:
وأخيرًا، تؤدي هذه العمليات إلى زيادة نفاذية الأمعاء. وبالتالي، تتطور متلازمة الأمعاء المتسربة كاستجابة لمسببات الأمراض، والحرمان من التغذية، والإجهاد.
الرسم 3. الحاجز الظهاري المعوي وتفاعل الكائنات الحية الدقيقة المعوية.
المؤشرات الحيوية المتعلقة بصحة الأمعاء للحيوانات
تؤثر التفاعلات بين وظيفة الحاجز الظهاري والالتهاب المعوي والبيئة الميكروبية على صحة الأمعاء. لذلك، فإن اكتشاف مؤشرات حيوية موثوقة وواسعة الانتشار لقياس الالتهاب المعوي ووظيفة الحاجز هو مجال بحث مستمر مهم. ويرد في الجدول 1 ملخص لبعض المؤشرات الحيوية المعروفة المتعلقة بصحة الأمعاء.
يمكن أن يرتبط الالتهاب أيضًا بالإجهاد التأكسدي والتغيرات في التعبير عن الجينات المتعلقة بالإجهاد التأكسدي، مما يشير إلى أن الإجهاد التأكسدي قد يكون له دور حاسم في الوظيفة المعوية الفسيولوجية.
إحدى التقنيات الكمية المستخدمة لتقييم سلامة بروتينات الوصلات الضيقة في الطبقات الأحادية للخلية الظهارية هي قياس المقاومة الكهربائية عبر الظهارة (TEER). التنفس الميتوكوندري مطلوب للحفاظ على TEER، مما يعني أن الأكسدة تلعب دورًا حاسمًا في استقرار الوصلة الضيقة لخلية Caco -2.
وفقًا لـ Janssen – Duijghuijsen et al.، أدى انخفاض إنتاج ATP للميتوكوندريا إلى انخفاض نفاذية الأمعاء وزيادة في التعبير الجيني للكلودين والكلودين-1، ولكن انخفاض في التعبير الجيني للكلودين-2 والكلودين-7.
المؤشرات الحيوية للإجهاد التأكسدي
في الكثير من الأحيان، يتم قياس الإجهاد التأكسدي من خلال فحص نواتج الأيض المتكونة أثناء أو بعد عملية الأكسدة.
الجدول 1. المؤشرات الحيوية المحتملة لتقييم صحة الأمعاء. مقتبس من Chen et al و Baxter et al.
المؤشرات الحيوية لصحة الأمعاء
يمكن أيضًا أن تكون المؤشرات الحيوية لتقييم صحة الأمعاء مرتبطة بمراقبة وظيفة الأمعاء.
المؤشرات الحيوية المتعلقة بالنشاط المناعي
في حالة المؤشرات الحيوية المتعلقة بالنشاط المناعي التي يمكن أن تؤثر على صحة الأمعاء.
في نهاية المطاف، من المرجح أن توفر كل من الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية مؤشرات حيوية قابلة للتطبيق لتقييم صحة الأمعاء.
التحليل النسيجي الشكلي
التحليل النسيجي الشكلي هو نوع آخر من التقييم المتأثر بشكل وثيق بالتوازن الكافي للبيئة المعوية.
المؤشرات الحيوية لنفاذية الأمعاء
الإزاحة البكتيرية والتعبير الجيني لـ TJ مثل claudins و occludins و (ZO -1) zonula occludens هي مؤشرات حيوية لنفاذية الأمعاء تستخدم لتقييم صحة الأمعاء.
وقد ارتبط الانتقال البكتيري بأمراض مثل التنخر الغضروفي مع التهاب العظم والنقي في مربي دجاج التسمين وأمّهات دجاج التسمين، مما يشير إلى هجرة مسببات الأمراض المعوية إلى الفقرات الصدرية.
وقد أظهرت الـTJ مثل الأكلودين أنها غير منظّمة في المرضى البشريين الذين يعانون من أمراض الأمعاء الالتهابية (مرض كرون)، وفي الدجاج تحت نماذج التحدي الصحي للأمعاء الغذائية، وبالتالي تكشف عن الدور الأساسي للـTJ مثل الأكلودين في الحفاظ على سلامة الحاجز المعوي.
تشمل مجموعة مختلفة من المؤشرات الحيوية المرشحة البروتينات المرتبطة بالأحماض الدهنية (FABP)، وهي عبارة عن مرافقين للدهون داخل الخلايا مسؤولين عن تنسيق استقلاب الدهون والمسارات الحساسة للدهون الحرجة في الخلايا الضامة والخلايا الشحمية.
هناك علامة حيوية أخرى معروفة تم استخدامها في الدواجن لتقييم نفاذية الأمعاء وهي قياس إيزوثيوسيانات الفلوريسين ديكستران (FITC – d) في المصل.
بعض المؤشرات الحيوية غير الغازية التي يتم دراستها حاليًا في عينات البراز من قبل مجموعات بحثية مختلفة هي الفيبرونكتين والكالبروتكتين والليبوكالين. أظهرت المؤشرات الحيوية هذه نتائج واعدة في الدجاج؛ ومع ذلك، كانت هناك أيضًا تناقضات بين الدراسات.
في نهاية المطاف، الهدف هو مواصلة البحث عن المؤشرات الحيوية لصحة الأمعاء التي يمكن قياسها بسهولة من العينات التي لا تتطلب وقتًا أو تكلفة تحضير شاملة.
