hogyan

HOGYAN HATÁSA A TÁPLÁLKOZÁS ÉS A METABOLIZMUS A MADarak EGÉSZSÉGÉRE ÉS MENTESSÉGÉRE

MICHAEL H. KOGUT

XX. Állatorvosi Világkongresszus. Edinburgh, 2017.04.04

ABSZTRAKT

A táplálkozás és az immunrendszer szorosan kapcsolódik egymáshoz, hatással van az anyagcserére és a táplálkozásra az immunrendszerre, míg az immunrendszer válaszai pedig befolyásolják az anyagcserét.

Azt a felfogást, hogy a gazda védekezése és tápláltsági állapota összefügg egymással, most ki kell terjeszteni egy harmadik komponenssel: a bél mikrobiotájával.

Ez a biológiai kapcsolat már nem tekinthető kizárólag a gazdától függőnek,

hanem a gazdán belül egy második genomi komponens, a mikrobiom is.

A mikrobiom programok magukban foglalják az immunitást és olyan anyagcserét vezetnek, amely befolyásolja a mikroelemeket és az energiaegyensúlyt. Végül a mikrobiota összetételének megzavarása kiválthatja a bélgyulladást és a nem megfelelő immunválaszokat idézheti elő.

A gazda immunitása viszont alakítja a mikrobiómot, tápláltsági állapota pedig befolyásolja a védekezés elemeit és a kommensális mikrobaközösség kialakulását.Az azonnali és tartós anyagcsere-változások a tápanyag-detektáló gépek által szabályozott anyagcsere-szabályozások révén modulálják a gazda védekező reakcióit a fertőzés során.

Ezeket az immunsejteket befolyásoló szabályozó mechanizmusokat immunometabolikus szabályozásnak nevezik. Ezen mechanizmusok jellemzése feltárja, hogy ezek a szabályozók hogyan állítják be a gazdaszervezet immunitását.

Ezenkívül a bél mikrobiota és a szövetek által termelt metabolitok utasítják ezek immunválaszát, és hozzájárulnak az immunrendszer működéséhez. Ezért az immunsejtek és a metabolikus homeosztázis közötti kölcsönhatás hatékony és káros immunválaszhoz vezet.

Az immunmetabolizmus szabályainak kihasználása ígéretes stratégia az antimikrobiális immunitás növelésére az antibiotikumok alternatívájaként. Ez a kényes immunmetabolikus szabályozás új lendületet ad az immunológusoknak az immunitás felszabadításához és elsajátításához.

BEVEZETÉS

A brojler- és pulykaiparban az antibiotikumokat széles körben használják takarmány-adalékanyagként a növekedés és a hozam javítása érdekében.

Az ellenük rezisztens kórokozók terjedése azonban orvosi és állatorvosi környezetben az EU-ban betiltotta az állati takarmányokat, és drasztikusan csökkentette használatukat az Egyesült Államokban, és a baromfitermelők egyre nagyobb nyomás alatt vannak. a betegségek visszaszorítása és a termelés javítása érdekében az antibiotikumok költséghatékony alternatíváinak kifejlesztése a baromfitermékekben előforduló ezen kórokozók csökkentése érdekében nagy értéket jelentene az élelmiszeripar és a fogyasztók számára.

AZ IMMUN RENDSZER ÁTTEKINTÉSE

A veleszületett immunitás az első védelmi vonal a patogén organizmusokkal szemben, valamint a gazda és a mikrobiota közötti kölcsönhatások kapcsolódási pontja. Sejt szinten a veleszületett immunválaszt a nyálkahártya felszínén található hámsejtek és a szövetekben található vagy a vérből összegyűjtött fagocita sejtek közvetítik, beleértve a granulocitákat, monocitákat és makrofágokat. Molekuláris szinten a veleszületett immunsejtek a mikrobiális sejteket - például fehérjéket, lipideket és nukleinsavakat - felismerik a mintafelismerő receptorokon (PRR) keresztül, amelyek felismerik a mikrobiális sejtek - más néven patogénnel társult molekuláris mintázatok - molekuláris aláírásait.

A PRR-ek szintén felismerik a sejtbetegségre és sérülésre utaló gazdaszervezet aláírási molekuláit. A kórokozók ezen receptorokon keresztül történő felismerése a sejtek védekező mechanizmusainak aktiválódását és szekretált gyulladásgátló citokinek termelését eredményezi, amelyek más gazdasejteket figyelmeztetnek a fertőzés jelenlétére, és elősegítik a vérsejtek nagyobb mértékű toborzását a fertőzés helyéről. fertőzést és szisztémás reakciókat váltanak ki a betegségekre, például lázra.

A kórokozók PRR-eken keresztüli felismerése serkenti a veleszületett immunitás mikrobicid mechanizmusait is, például reaktív oxigén és antimikrobiális peptidek termelését, részben a fagocita sejtek aktiválásával.

A megszerzett immunitás védekező mechanizmusai az "idegen" molekuláris formák, az úgynevezett antigének felismerésén alapulnak. Az adaptív immunitás lassabban - 3 naptól 2 hétig - aktiválódik a veleszületett immunrendszerből származó jelek és antigének kombinációjával, és nagyrészt a B-sejtek és a T-sejtek közvetítik.

Ezek a sejtek olyan receptorokat hordoznak, amelyek felismerik az idegen molekuláris mintázatokat, de nincsenek belső torzításaik a kórokozók felismerése szempontjából. Ezért az adaptív immunitás a veleszületett immunrendszertől függ a kórokozók kezdeti felismerésénél. A veleszületett immunválasz jelek a B-sejtek és a T-sejtek szelektív terjeszkedését és aktiválását hajtják végre, specifikusan a folyamatos fertőző expozícióra.

Az adaptív immunitás fő effektormechanizmusai közé tartozik az antitestek termelése a B-sejtek által, a fertőzött gazdasejtek halála citotoxikus T-sejtek által, valamint a T-segítő sejtek által közvetített különféle tevékenységek.

Fontos, hogy az adaptív immunitás aktiválása memória B-sejtek és T-sejtek termelődéséhez vezet, amelyek specifikus, egész életen át tartó védelmet nyújthatnak a későbbi, ugyanazokat az antigéneket hordozó kórokozókkal járó fertőzések ellen.

A GYÁRTÓ IMMUNITÁSÁNAK MODULÁLÁSA AZ ANTIBIOTIKUMOK ALTERNATÍVÁNAK

Az antimikrobiális rezisztencia növekedésének és terjedésének megállítására tett erőfeszítések ellenére a baktériumok az idő múlásával továbbra is kevésbé érzékenyek az antimikrobiális szerekre, és az új antibiotikumok felfedezésének üteme lassul. Ezért elengedhetetlen az állattenyésztésben alkalmazott anti-fertőző terápia új paradigmáinak feltárása. A fertőzés korai szakaszában a kórokozókkal szembeni hatékony gazdaszervezet immunválasz kritikus meghatározója a rezisztenciának és a betegségre való hajlamnak.

Az egyik ígéretes megközelítés magában foglalja a gazdaszervezet által irányított immunmoduláló terápiákat, amelyek révén a gazdában természetes mechanizmusokat alkalmaznak a terápiás előnyök fokozása érdekében. A cél a védő antimikrobiális immunitás megindítása vagy fokozása, miközben korlátozza a gyulladás okozta szöveti sérülést.

Nyilvánvaló, hogy a veleszületett immunválasz stimulációja képes a legnagyobb védelmet nyújtani az étel által terjedő kórokozókkal szemben, függetlenül attól, hogy ezek vírusos, bakteriális vagy protozoon jellegűek-e.

A veleszületett válasz modulálásának előnyei:

        1. Az indukció sebessége
        2. A válasz nem specifitása, amely keresztvédelmet tesz lehetővé független kórokozókkal szemben
        3. A terápiás potenciál különböző szintjei: megelőző és adjuváns hatások, szisztémás és helyi védelem, valamint több sejtes immuncél.

Az immunmoduláció az immunrendszer manipulációjaként határozható meg a fertőzések és más káros egészségkárosító hatások leküzdésére, pontos szabályozással, a szövődmények elkerülése érdekében, miközben szuppresszív vagy potencírozó erőfeszítéseket tesznek az állatok és az emberek egészségének javára. Az immunmoduláció az új fertőzésellenes terápiák megközelítése, ahol a gazdaszervezet természetes mechanizmusai kihasználhatók a terápiás előnyök fokozása érdekében

A veleszületett immunitás stimulálása jelentős potenciállal rendelkezik gyors és mély keresztvédelem kiváltására független kórokozókkal szemben.

Széles körű kutatást végeztek a növekedést elősegítő antibiotikumok jelenlegi alternatíváinak fejlesztéséről és értékeléséről, amelyek madarakban legalább részben immunmodulánsak, például közvetlen takarmány-prebiotikumok/probiotikumok/mikrobák, fitokemikáliák, antimikrobiális peptidek - gazda-védelmi peptidek - nélkülözhetetlenek olajok, butirát és szerves savak, enzimek és ellenanyagok a tojássárgájából.

IMMUN Táplálkozási moduláció

A madarak táplálkozása és az immunválasz kölcsönhatását alaposan áttekintették. A takarmánykorlátozással kapcsolatos vizsgálatok több információt nyújtottak a táplálkozás immunkompetenciára gyakorolt ​​hatásáról.

A táplálkozási immunológia területe az elmúlt évtizedben a madárimmunológia egyik különlegességévé vált, és sok bizonyíték van arra, hogy a táplálékkomponensek milyen hatással vannak a madárbélre és a szisztémás immunitásra.

Másrészről kialakításra kerültek a táplálkozás és a táplálkozási beavatkozás következményei a betegségek megelőzésében, sőt a patofiziológiai állapotok korrekciójában is, de annak ellenére, hogy számos tanulmány bizonyítja, hogy a tápanyagok képesek befolyásolni a madarak immunválaszát, viszonylag kevés tanulmányok sikeresek voltak az immunitás táplálkozási modulációjának alkalmazásával a fertőző betegségek elleni védelem kiváltására. Csak a legutóbbi tanulmányok állítják, hogy a probléma része az, hogy a legtöbb kutatás csak egyetlen mérést alkalmazott az immunhatékonyság jelzőjeként.

Másrészről, annak ellenére, hogy a területen nemrégiben történt előrelépés, a táplálkozási folyamatok és az immunrendszer közötti kölcsönhatás teljesen megértett.

Különösen a takarmánykomponensekkel kapcsolatos specifikus sejtes és molekuláris immunválaszokat, valamint a bélsorompó és a mikrobiota szerepét az immunrendszer és a táplálkozás közötti kölcsönhatásban még nem kell teljesen tisztázni.

EGYÉB SZEMPONTOK, AMELYEK MEGFONTOLANDÓK A TÁPANYAGOK IMMUNITÁSRA VONATKOZÓ HATÁSAINAK

Az alábbiakban bemutatunk néhány olyan szempontot, amelyet figyelmen kívül hagytunk a táplálkozás és a tápanyagok immunfunkcióra gyakorolt ​​hatásainak - a bél mikrobiomjának - vagy a különféle tápanyagok túlzott táplálkozásának - az élelmiszer által kiváltott gyulladás és a meta-gyulladás - nem szándékos hatásainak tanulmányozása során -.

Immunmetabolizmus

Az immunrendszer és az anyagcsere kapcsolódási pontja a feltörekvő kutatási terület, a legutóbbi időkig az immunitást és az anyagcserét egy különálló folyamatként kezeli egy szervezet. Az immunitás a patogén felismerésére és rezisztenciájára összpontosított, és magában foglalja saját sejtjeit és szöveti aktivitásait.

Az anyagcsere csak azokat a kémiai folyamatokat érintette, amelyek energiát szolgáltattak a test különféle funkcióinak végrehajtásához; beleértve az immunfunkciókat, de egyszerűen az immunrendszer energiaforrásaként.

Az állattenyésztésben az immunmetabolizmust fontolóra vették, bár nem ilyen. A baromfitermelők egyértelművé tették, hogy csak a növekedés maximalizálására összpontosítsanak, bár ez káros lehet az immunpotenciálra, ha a veleszületett válasz negatív következményekkel jár a növekedésre.

Az anyagcsere és az immunitás integrációja kutatási utat biztosít a növekedés és a termelés maximalizálásának végső céljához, az állatok egészségének negatív befolyásolása nélkül.

Saját kutatásaink kimutatták, hogy a sejtjelző fehérjék között szinte számtalan kapcsolat van, amelyeket klasszikusan az immunrendszer vagy az anyagcsere funkcionális csoportjainak jellemeznek.

Ezen összefüggések miatt úgy gondoljuk, hogy az integrált immunometabolikus megközelítést érdemes megfontolni mindenkinek, aki táplálkozás/anyagcsere vagy immunitás/betegség szempontjából vizsgálja az állati termelést.

Növekedés/immunitás egyensúly.

Az állattenyésztésben az immunitás és az anyagcsere ötvözésének fontos útja az volt, hogy az immunválasz összeszerelése hogyan befolyásolja az energiaszintet és az energia átadását a növekedésből az immunitásba. Az immunitás energetikai következményeinek kutatása viszonylag fejlett az állattudományban. Sok évtizede megértették, hogy a veleszületett immun/gyulladásos választ kiváltó állat valószínűleg lassabban növekszik és rosszabb a takarmánykonverziója. Az állati szaporodást elősegítő antibiotikumok egyik hatásmódja a gyulladás általános csökkentése.

Valójában azt állították, hogy a növekedést elősegítő antibiotikumok gyulladáscsökkentő hatása még fontosabb, mint a betegségeket okozó kórokozók csökkentése/megszüntetése.

Gyulladás, immunitás és anyagcsere

Az állattudomány területén a takarmányozás által kiváltott gyulladás volt a gond. Bizonyos élelmiszer-összetevők bélgyulladásos reakcióhoz vezethetnek, például a búza és a rozs, valamint a szója- és halliszt egyes nem emészthető összetevői. Még a túl sok étel is megváltoztathatja az immunválaszt.

A jelenlegi takarmányozási stratégia az exogén enzimek hozzáadása az étrendhez bizonyos emészthetetlen és/vagy gyulladásos élelmiszer-összetevők lebontása érdekében a bélben az immunválasz csökkentése és az energia növekedésbe történő átirányítása érdekében.

A jelenlegi etetési trend magában foglalja az adalékanyagok keresését az állatok betegségekkel szembeni ellenálló képességének javítása érdekében, akár a gazda immunválaszának, akár a bél mikrobiotájának befolyásolásával. Óvatosan kell eljárni, ha ezeket az adalékanyagokat megbízható tudományos módszertan alapján értékelik, hogy megállapítsák hatékonyságukat és megértsék hatásmechanizmusukat.

Integrált megközelítéssel kibővíthetjük a betegségek beavatkozásának lehetséges céljait, és megértjük, hogy az anyagcsere-folyamatok hogyan befolyásolhatják az egészséget.

Baromfi esetében alaposan megvizsgálták a táplálkozás immunitásra és az immunometabolizmus intracelluláris kölcsönhatásaira gyakorolt ​​hatásait. Az immunmetabolizmus területének közelmúltbeli terjeszkedése magában foglalja az anyagcsere és az immunitás közötti közvetlen intracelluláris útvonal-kapcsolatok jellemzését. A fehérjeszintézis útját az mTOR szabályozza, és részt vesz a T-sejtek sorsában is, meghatározva, hogy a sejt effektor-e vagy szabályozóvá válik-e.

Az AMPK egy energiaérzékelő, amely figyeli az AMP: ATP arányt, megváltoztatva az anabolikus és katabolikus folyamatokat, bár részt vesz a veleszületett immunválaszban is, és közvetlen kapcsolatban áll az mTOR-val. A bizonyítékok arra is rámutatnak, hogy a sirtuinok indukálják az immunutak epigenetikus metabolikus átprogramozását.

Az immunitás és az anyagcsere szétválasztásának múltbeli perspektívája azt jelentette, hogy a fertőző betegségekben az immunutakra, valamint a növekedés és az anyagcserezavarok anyagcseréjének útjaira irányultak.