SUPERVISOR
رحمان جهانیان (استاد مشاور) سیدامیرحسین مهدوی (استاد راهنما) صدیقه عسگری (استاد راهنما)
STUDENT
Elaheh Jahanian Najafabadi
الهه جهانیان نجف آبادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
TITLE
The Effects of Stresses of Aflatoxin and Microbial Contamination on Hepatic Antioxidant and Immunological Gene Expression and Biochemical Blood Parameters in Broiler Chicks
The present study was designed and conducted to assess the physiological effects of aflatoxin and microbial contamination induced stresses on hepatic antioxidant and immunological gene expression and biochemical blood parameters in broiler chicks. In the first trial, a total of 528 seven-day-old Ross broiler chicks were randomly assigned into 11 experimental treatments with 4 replicates of 12 birds each. Experimental treatments consisted of a control group (unchallenged group), 2 aflatoxin levels (0.5 and 2 ppm) and 5 situations in terms of additives of mycotoxins detoxifiers in each aflatoxin level (no additive, 2 mannanoligosaccharides levels 0.1 and 0.2% and 2 silymarin levels 400 and 800 mg/kg). Birds were challenged with a mixture of aflatoxins during 7 to 28 d of age. In the second trial to evaluate microbial stress, 672 one-day-old chicks were used. Escherichia coli O78:K80 bacteria at 10 9 cfu/ml were orally given to birds from 7 to 28 d of age. Experimental treatments consisted of two microbial conditions (unchallenged group and Escherichia coli challenge) and seven dietary additive supplementations (no additive, 500 and 1000 IU/kg lantibiotic, 400 and 800 mg/kg silymarin, a combination of 1000 IU/kg lantibiotic and 800 mg/kg silymarin and also baitracin) in a 2×7 factorial arrangement with 4 replicates of 12 birds each. Results of the first trial showed that aflatoxin challenge led to the increases in cholesterol (P 0.001), triglyceride (P 0.0001), glucose (P 0.001), urea (P 0.0001), albumin (P 0.0001) and malondialdehyde (P 0.0001) concentrations, the noticeable increases in alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and alkaline phosphatase activities (P 0.0001) and also the declines in total protein (P 0.0001) and glubolin (P 0.0001) concentrations in serum of broiler chicks. Additionally, aflatoxin contamination caused a reduction in antibody titer against Gumboro disease virus (P 0.01), the hepatic downregulations in interleukin 2 (P 0.01), glutathione peroxidase and superoxide dismutase (P 0.0001) gene expressions and also the hepatic upregulations in interleukin 6 and C reactive protein gene expressions (P 0.001). Also, aflatoxin exposure resulted in the increased ileal Escherichia coli , Salmonella , Klebsiella and total negative bacteria (P 0.0001), the increased crypt depth (P 0.0001), goblet cell counts (P 0.0001) and lymphoid follicular diameters (P 0.01) in jejunum as well as the decreased (P 0.0001) villi height, villi height to crypt depth ratio, villi absorptive area and apparent villi absorptive area in broilers. Furthermore, exposure to aflatoxin caused the decreases in feed intake (P 0.001), daily weight gain (P 0.001) and a rise in feed conversion ratio (P 0.0001) in chicks. Dietary supplementations of either mannanoligosaccharides or silymarin had significant effects regarding to total antioxidant capacity (P 0.001), serum enzyme activities (P 0.05), gene expressions of interleukin 2 (P 0.05) and glutathione peroxidase (P 0.01), ileal microbial enumerations (P 0.05), villi absorptive area (P 0.05) and feed conversion ratio (P 0.05) in broilers subjected to aflatoxin. Results of the second experiment showed that Escherichia coli challenge O78:K80 resulted in the increases in glucose, urea, creatinine and malondialdehyde concentrations (P 0.0001), the increases in serum alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and alkaline phosphatase activities (P 0.0001), a noticeable elevation in heterophil to lymphocyte ratio (P 0.0001), the upregulations in interleukin 6 and C reactive protein gene expressions (P 0.0001), the significant increases in ileal Escherichia coli , Salmonella , Klebsiella and total negative bacteria (P 0.0001), a rise in feed conversion ratio (P 0.0001) as well as the marked decreases in serum total protein and glubolin contents (P 0.0001), the reductions in antibody titers against Newcastle disease virus (P 0.001), bronchitis (P 0.0001) and Gumboro disease virus (P 0.01), a decline in lymphocytes percentage (P 0.0001), the hepatic dowuregulations of interleukin 2 (P 0.0001) and superoxide dismutase (P 0.001) gene expressions, a reduction in total antioxidant capacity (P 0.0001) and the depression in villi absorptive area (P 0.001) in broilers. There were significant interactions in terms of serum enzyme activities (P 0.0001), humoral immunity (P 0.05), cellular immunity (P 0.0001), hepatic immunological (P 0.0001) and antioxidant (P 0.01) gene expressions, serum antioxidant indices (P 0.0001), ileal microbial counts (P 0.05), daily weight gain (P 0.05) and feed conversion ratio (P 0.0001) in broilers exposed to Escherichia coli . .
آزمایش حاضر به منظور بررسی تاثیر تنشهای آفلاتوکسین و آلودگی میکروبی بر بیان ژن آنزیمهای آنتیاکسیدانی و ایمونولوژیک کبد و فراسنجه های بیوشیمیایی خون در جوجه های گوشتی، طراحی و اجرا شد. در آزمایش اول، تعداد 528 قطعه جوجه گوشتی 7 روزه به طور تصادفی بین 11 تیمار آزمایشی با 4 تکرار و 12 پرنده به ازای هر تکرار توزیع شدند. تیمارهای مورد مطالعه شامل گروه کنترل منفی (بدون سم)، 2 سطح آفلاتوکسین (5/0 و 2 میلیگرم بر کیلوگرم جیره) و 5 وضعیت از لحاظ افزودنیهای خنثی کننده سموم قارچی در هر سطح سم (بدون افزودنی، 2 سطح 1/0 و 2/0 درصد مانان الیگوساکارید و 2 سطح 400 و 800 میلیگرم بر کیلوگرم سیلی مارین) بودند. پرندگان با مخلوطی از آفلاتوکسین ها در طی 7 تا 28 روزگی تحت چالش قرار گرفتند. در آزمایش دوم جهت بررسی تنش میکروبی، از 672 قطعه جوجه یک روزه راس 308 استفاده شد. باکتری اشرشیاکلی O78:K80 به میزانcfu/ml 10 9 به صورت آشامیدنی از 7 تا 28 روزگی به پرندگان خورانده شد. تیمارهای مورد مطالعه شامل 2 وضعیت چالش میکروبی (بدون میکروب و حضور اشرشیاکلی ) و انواع افزودنی های خوراکی (بدون افزودنی، 2 سطح لنتی بیوتیک 500 و 1000 واحد در کیلوگرم، 2 سطح سیلی مارین 400 و 800 میلیگرم بر کیلوگرم، ترکیب 1000 واحد در کیلوگرم لنتی بیوتیک و 800 میلی گرم بر کیلوگرم سیلی مارین و نیز یک سطح 300 میلی¬گرم بر کیلوگرم باسیتراسین) بوده که به صورت یک آزمایش فاکتوریل 2*7 با 4 تکرار و 12 قطعه جوجه به ازای هر تکرار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمایش اول نشان دادند که چالش با آفلاتوکسین منجر به افزایش غلظت کلسترول (001/0 P)، تری گلیسرید (0001/0 P)، گلوکز (001/0 P)، اوره (0001/0 P)، آلبومین (0001/0 P) و مالون دی آلدهید (0001/0 P)، افزایش فعالیت آنزیم های آلانین آمینوترانسفراز، آسپارتات آمینوترانسفراز و آلکالین فسفاتاز (0001/0 P) و نیز کاهش غلظت پروتئین تام (0001/0 P) و گلوبولین (0001/0 P) در سرم جوجه های گوشتی شد. علاوه براین، آلودگی با آفلاتوکسین باعث کاهش تیتر آنتی بادی علیه گامبرو (01/0 P)، کاهش بیان ژن های اینترلوکین 2 (01/0 P)، گلوتاتیون پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز (0001/0 P) و نیز افزایش (001/0 P) بیان ژن های اینترلوکین 6 و پروتئین واکنشگر C در کبد جوجه های گوشتی شد. همچنین، آلودگی با آفلاتوکسین منجر به افزایش چشمگیر (0001/0 P) جمعیت اشرشیاکلی ، سالمونلا ، کلبسیلا و کل باکتری های گرم منفی، افزایش عمق کریپت (0001/0 P)، تعداد سلول های گابلت (0001/0 P) و قطر فولیکول های لنفاوی (01/0 P) در ژژنوم و نیز کاهش قابل توجه (0001/0 P) ارتفاع پرز، نسبت طول پرز به عمق کریپت، سطح جذبی پرز و سطح ظاهری جذب پرز جوجه های گوشتی شد. علاوه براین، آلودگی با آفلاتوکسین منجر به کاهش مصرف خوراک (001/0 P)، میانگین اضافه وزن روزانه (001/0 P) و افزایش ضریب تبدیل خوراک (0001/0 P) در جوجه های گوشتی شد. استفاده از مانان الیگوساکارید و سیلی مارین در جیره بر ظرفیت کل آنتی اکسیدانی (001/0 P)، فعالیت آنزیم های سرمی (05/0 P)، بیان ژن های اینترلوکین 2 (05/0 P) و گلوتاتیون پراکسیداز (01/0 P)، جمعیت باکتری های محتوی ایلئومی (05/0 P)، سطح جذبی پرزها (05/0 P) و ضریب تبدیل خوراک (05/0 P) در جوجه های گوشتی تحت چالش با آفلاتوکسین تاثیر داشت. نتایج آزمایش دوم نشان دادند که چالش با اشرشیاکلی O78:K80 منجر به افزایش غلظت (0001/0 P) گلوکز، اوره، کراتینین و مالون دی آلدهید، افزایش فعالیت آنزیم های سرمی آسپارتات آمینوترانسفراز، آلانین آمینوترانسفراز و آلکالین فسفاتاز (0001/0 P)، افزایش قابل توجه نسبت هتروفیل به لنفوسیت (0001/0 P)، افزایش بیان ژن های اینترلوکین 6 و پروتئین واکنشگر C (0001/0 P)، افزایش معنی دار جمعیت میکروبی اشرشیاکلی ، سالمونلا ، کلبسیلا و کل باکتری های گرم منفی (0001/0 P) ، افزایش ضریب تبدیل خوراک (0001/0 P) و نیز کاهش چشمگیر غلظت پروتئین تام و گلوبولین (0001/0 P) ، کاهش پاسخ های ایمنی هومورال علیه نیوکاسل (001/0 P)، برونشیت (0001/0 P) و گامبرو (01/0 P)، کاهش سهم لنفوسیت (0001/0 P)، کاهش بیان ژن های اینترلوکین 2 (0001/0 P) و سوپراکسید دیسموتاز (001/0 P)، کاهش ظرفیت کل آنتی اکسیدانی (0001/0 P) و کاهش سطح جذبی پرز (001/0 P) در جوجه های گوشتی شد. اثر متقابل معنی داری در رابطه با فعالیت آنزیم های سرمی (0001/0 P)، پاسخ ایمنی هومورال (05/0 P)، ایمنی سلولی (0001/0 P)، بیان ژن های ایمنی (0001/0 P) و آنتی اکسیدانی (01/0 P) در کبد، شاخص های آنتی اکسیدانی سرم (0001/0 P)، جمعیت باکتری های محتوای ایلئومی (05/0 P)، میانگین اضافه وزن روزانه (05/0 P) و ضریب تبدیل خوراک (0001/0 P) در جوجه های گوشتی تحت چالش با اشرشیاکلی O78:K80 وجود داشت. به طور کلی نتیجه گرفته شده که استفاده از افزودنی های خوراکی منجر به بهبود فراسنجه های بیوشیمیایی سرم، پاسخ ایمنی هومورال، بیان ژن های ایمنی و آنتی اکسیدانی، جمعیت میکروبی محتوای ایلئومی و سطح جذب ظاهری پرز و در نهایت عملکرد رشد در جوجه های گوشتی تحت چالش با آفلاتوکسین و آلودگی میکروبی با اشرشیاکلی O78:K80 شد.