Úloha polyfenolov pri regulácii proteínov tepelného šoku a črevnej mikroflóry pri strese z odvykania, časť 2

Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPre viac informácií

4.1. Stres pri odstavení u ošípaných a prežúvavcov. Odstavené ošípané zažívajú stresujúce obdobia, ktoré môžu zmeniť črevné a imunitné funkcie, čo má za následok ovplyvnenie zdravotného stavu zvierat.

Na minimalizáciu stresu z odvykania boli použité pokročilé nástroje; na vypracovanie stratégií boja proti stresu z odstavenia je však potrebné viac kolektívneho biologického porozumenia [62]. Faktory stresu pri odstavení zahŕňajú fyziologické, environmentálne a sociálne problémy, ktoré sa vyskytujú, keď sa ošípané oddelia od prasnice, čím sa stávajú náchylnejšie na choroby a straty produkcie [62]. Gastrointestinálny systém plní rôzne funkcie, ako je trávenie a vstrebávanie živín, rovnováha elektrolytov a sekrécia tráviacich enzýmov a pôsobí ako bariéra proti škodlivým molekulám [62]. Náhle zmeny v strave z mlieka na sušinu spôsobujú, že ošípané sú náchylné na spomalenie rastu [62]. Štúdia Mon-tagne et al. [63] preukázali, že zníženie príjmu krmiva po odstave môže prispieť k zápalu čriev, čo ovplyvňuje výšku klkov a hĺbku krýpt. Ošípané pociťujú nízky príjem krmiva v dôsledku zmien v absorpčnej kapacite tenkého čreva [64]. Okrem toho Rao [65] zdôraznil rôzne črevné markery spojené so stresom pri odvykaní, čím účinne redukoval fyziologické poruchy súvisiace so stresom pri odvykaní. Stres z odvykania súvisí aj s nadprodukciou ROS a vyčerpaním antioxidačného systému [66]. Ohromujúci stav ROS interferuje s bunkovou funkciou a následne ovplyvňuje proteíny TJ, čo vedie k zvýšenej permeabilite čreva [67]. Okrem toho, významný vplyv stresu pri odstavení u prasiatok bol dobre zdokumentovaný mnohými štúdiami [68-71].

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

Stres z odstavu je kľúčovým krokom v systéme chovu teliat, ktorý zvyšuje prírastok živej hmotnosti a podporuje vývoj gastrointestinálneho traktu v štádiu odstavu [72]. Prítomnosť stresu pri odstavení [73] preto môže ovplyvniť systém produkcie dojníc a zvýšiť úmrtnosť teliat [74]. V súčasnosti je k dispozícii obmedzená literatúra na tému fyziologických a imunologických reakcií u hovädzieho dobytka a mliečnych teliat. Štúdie zdôraznili, že stres z odstavenia spolu s náhlym ustajnením znížil celkový počet leukocytov, in vitro produkciu interferónu-gama a zvýšil hladinu proteínov akútnej fázy ako pri odložení ustajnenia na 35 dní po odstavení. Okrem toho prechodné obdobie u kráv podporuje neutrofíliu, potláča produkciu interferónu-y a zvyšuje hladinu proteínov akútnej fázy, ktoré prevládajú po období po odstavení. Ide teda o dlhotrvajúcu supresiu prechodu v indikátoroch imunitnej odpovede u teliat krátko po odstavení. Takéto imunitné biomarkery sa môžu v budúcnosti využiť na predpovedanie možného výskytu stresu z odvykania a na prekonanie respiračných infekcií [75].

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

Špecifické metódy na zlepšenie zdravia čriev v období pred odstavením sú nevyhnutné na zníženie zraniteľnosti teliat voči črevným infekciám. Zdravie čriev definuje niekoľko faktorov, ktoré pripisujú zachovanie stavu bez ochorenia v GIT systéme [76]. Modifikácia v rámci črevného mikrobiómu je podstatným prispievateľom, ktorý opisuje účinok na zdravie čriev [76] a považuje sa za okno na zlepšenie zdravia teľacieho čreva. Novorodenecké teľatá sú najzraniteľnejšie voči črevným infekciám, ktoré sú hlavnou príčinou smrti teliat; preto je potrebná náležitá pozornosť na zlepšenie zdravia čriev, najmä zdravia teliat [77]. Pre ďalšie štúdie o úlohe črevnej mikroflóry pri strese mliečnych teliat pri odstavení sa uprednostňuje dobre definovaný článok [77].

4.2. Črevná mikrobiota a stres z odvykania.

V odvetví chovu ošípaných je gastrointestinálny trakt novorodených prasiatok náchylný na hnačku po odstavení [78, 79] a iné črevné poruchy, ktoré môžu priamo ovplyvniť črevnú absorpciu, poškodenie črevnej bariéry, zápal, oxidačné poškodenie a zmenenú mikrobiálnu odpoveď [62, 78]. Predchádzajúca literatúra odhalila, že črevný mikrobióm vykazoval významnú úlohu pri udržiavaní črevnej funkcie a zdravia hostiteľa, zatiaľ čo špecifické bakteriálne spoločenstvá umožňujú schopnosť potlačiť infekciu/patogény a zvýšiť slizničnú imunitu [71]. Preto uvažuje o novej stratégii modulácie črevnej mikrobioty na podporu zdravia čriev.

Stres z odstavenia však znižuje špecifickú bohatosť skupiny Lactobacillus a zvyšuje Clostridium spp. Prevotella spp., Proteobacteriaceae a E. coli, čo vedie k strate mikrobiálnej diverzity [80]. Okrem toho odstavené prasiatka preukázali rozmanitosť a zloženie črevnej mikroflóry, ktorá je do značnej miery ovplyvnená množstvom a zdrojmi bielkovín alebo vlákniny v strave poskytovaných ošípaným po odstave[81]. Interakcia medzi nutričnými zložkami v črevných bunkách a črevnej mikroflóre je zásadne dôležitá pre funkciu gastrointestinálneho traktu [82]. Stojí za zmienku, že zásoba výživy je kľúčová pre obnovu a proliferáciu črevných buniek a je neoddeliteľnou súčasťou mikrobiálnej komunity [83]. Patogénne baktérie umožňujú využívať správne živiny, ktoré sa nedokážu katabolizovať prostredníctvom komenzálnych baktérií, a podporujú expresiu virulentných faktorov, napríklad Salmonella a enterohemoragické E. coli majú schopnosť využívať etanolamín ako zdroj uhlíka alebo dusíka na získanie prínos výživy v konkurenčnom prostredí s inou mikroflórou [83, 84]. Enterohemoragická E. coli môže konzumovať fruktózu na stimuláciu sekrečného systému typu III, ktorý podporuje adhéziu patogénnych baktérií na hostiteľské enterocyty [85]. V dôsledku toho sú odstavené prasiatka citlivé na črevný zápal a hnačku po odstavení v reakcii na náhle premnoženie patogénnych baktérií a nedostatok mikrobiálnej diverzity [86]. Zistenia najnovšieho článku uzatvárajú, že cezmínový polyfenol (HP) umožňuje tlmenie črevného poškodenia sprostredkovaného LPS podporou aktivít črevnej disacharidázy, bariérovej funkcie a produkcie mastných kyselín s krátkym reťazcom (SCFA) a potláča črevný zápal [87]. štúdia Liedela a kol. [88], niektoré antioxidačné látky odhalili významný vzťah s prospešnými baktériami a nepriaznivý vzťah s E. coli. Špecifické látky a baktérie však naznačovali opačný vzťah s ošípanými.

5. Polyfenoly, proteíny tepelného šoku a črevá

Mikrobiota v strese pri odvykaní

Diétne prístupy modifikujú expresiu HSP in vivo a zvyšujú zdravotnú odpoveď hostiteľa prostredníctvom zacielenia špecifických imunitných reakcií, ako sú Tregs. Orálna indukcia karvakrolu u myší spôsobuje zvýšenú expresiu HSP70 v Peyerových plátoch a Tregs a inhibuje indukovanú artritídu na zvieracom modeli 89]. Bolo tiež dokázané, že mnohé nutričné ​​zlúčeniny ovplyvňujú expresiu HSP v GI trakte in vitro a in vivo [90-92]. Bolo zdokumentované, že antokyanín kyanidin-3--O-glukopyranozid a jeho aglykónová forma, kyanidinchlorid, vykazujú antioxidačné účinky čiastočne prostredníctvom indukovanej expresie HSP70 v bunkách Caco2 [93]. Rovnaký účinok bol hlásený aj pri použití naringenínu pri 10-100wM [94]. Okrem toho štúdie in vitro na polyfenoloch zdokumentovali, že flavonoid kvercetín v koncentrácii 30-100μM a ďalšie, ako je flavón v koncentrácii 150 μM , kempferol v koncentrácii 100 μM a genisteín v koncentrácii 100 μM sú známe ako silné inhibítory iHSP, konkrétne iHSP70 [95,96]. Extrakt z hroznových jadierok (polyfenoly) tiež dokázal potlačiť iHSP70 v bovinnej GECline [97], čo naznačuje negatívny vplyv niekoľkých polyfenolov na iHSP. Expresia HSP70 spúšťaná resveratrolom znižuje nárast teploty v reakcii na tepelný šok a pripravuje bunky na prekonanie škodlivých účinkov úrovní stresu [98]. Okrem toho resveratrol prináša GSH v redukovanej forme na potlačenie bunkového poškodenia sprostredkovaného ROS [99] a zlepšenie peroxidácie lipidov indukovanej H,O, prostredníctvom zníženia hladín MDA a zvýšenia aktivity SOD a zmiernenia intracelulárnej expresie ROS v Caco2 bunky[100]. Resveratrolom indukovaná HO-1 signalizácia je kľúčová pre expresiu TJ proteínov prostredníctvom potlačenia PKC aktivity a P38 fosforylácie[100]. Ďalej resver-atrolaktivovaný HSP, o ktorom je známe, že je stimulátorom protizápalových regulačných T buniek na ochranu črevnej integrity. Stimulácia HSP blokuje stimuláciu NF-xB prostredníctvom regulácie IKB [101].

Existuje niekoľko faktorov, ktoré sa podieľajú na stimulácii expresie HSP pri produkcii ošípaných, ako je vysoká teplota, preprava, odstavenie, cvičenie a vystavenie buniek toxínom. HSP ako HSP27, HSP60 a HSP70 sú v podmienkach tepelného stresu ohromené. Expresia HSP v GIT je modifikovaná odstavením a závisí od miesta GIT a štádia po odstavení [102]. Okrem toho sú HSP konzervované proteíny, ktoré preukázali svoju expresiu v črevných epiteliálnych bunkách, ako sú HSP25, HSP27, a HSP 70 a prispeli k mnohým bunkovým funkciám [103, 104]. Je pozoruhodné, že iHSP regulujú bariérovú funkciu sprostredkovaním TJ proteínov a zvrátením urážky vyvolanej oxidačným a zápalovým stresom na bunkách [26]. Črevné a hrubé epiteliálne bunky poskytujú podobné reakcie proti stimulom iHSP. Črevný iHSP mizne u zvierat bez mikróbov [105, 106]. Ďalej, komplexné poznatky o diétnej intervencii proteínov tepelného šoku a črevnej mikroflóry dobre dokumentuje [51]. Zvieratá zažívajú rôzne stresy počas svojich adaptácií, ako je znázornené na obrázku 2.

6. Regulácia polyfenolov pri strese z odvykania

Sprostredkuje Gut Microbiota

Výskum výživy sa neustále zlepšuje s konkrétnymi kŕmnymi aditívami [107]. Výrobcovia a spotrebitelia potravín nedávno vzbudili záujem o propagáciu kŕmnych doplnkových látok a uprednostňovanie prírodných zlúčenín. Polyfenoly sú vysoko účinné a vykazujú antimikrobiálne [108], antioxidačné [109, 110] a antivírusové [11l] aktivity a sú veľkou skupinou prírodných bioaktívnych zlúčenín, ktoré pochádzajú z rastlín. Antioxidačné zlúčeniny sú bohaté na polyfenoly, ktoré možno použiť aj na zmiernenie oxidačného stresu u zvierat a na zvýšenie antioxidačného potenciálu produktov živočíšneho pôvodu[112]. Niektorí vedci sa však domnievajú, že polyfenoly nemajú antioxidačnú kapacitu v tele kvôli ich slabej absorpčnej účinnosti, ale mohli by vykonávať iné biologické aktivity prostredníctvom ovplyvňovania bunkovej signalizácie alebo mikrobiálnych metabolitov[113]. Napríklad flavonoid by mohol pôsobiť na dráhu proteínkinázy a lipidkinázy a ovplyvniť progresiu rakoviny a srdcových chorôb[114]. Pokiaľ ide o antioxidačnú aktivitu polyfenolov, ochranný účinok polyfenolov na reguláciu

V predchádzajúcich štúdiách bola dobre dešifrovaná črevná mikrobiálna komunita (109, 115). Rôzne zdroje rastlinných polyfenolov boli diskutované vyššie. Uvádza sa, že živé aktivity týchto zlúčenín pozorované v štúdiách in vitro a in vivo majú antioxidačné, imunostimulačné a protizápalové aktivity [116-120].

Eucommia ulmoides(EU)flavón, čínska bylinná rastlina, obsahuje niekoľko zlúčenín, ktoré majú účinky zlepšujúce zdravie [121]. List tejto rastliny je bohatým zdrojom flavonoidov[31,122], ktoré majú priaznivé účinky na zdravie priamym vychytávaním voľných radikálov, inhibíciou prozápalových cytokínov prostredníctvom potlačenia ROS a oxidu dusnatého, redukciou zápalových génov zahŕňajúcich cyklooxygenázy (COX) a indukovateľné dusičnany. oxid syntáza (iNOS), preregulačné antioxidačné enzýmy, manipulácia s transkripčnými faktormi, ako sú NF-xB a AP-1, a zvýšenie signálnej dráhy Nrf2[123, 124]. Ochranný účinok in vitro flavónov Eucommia ulmoides proti poškodeniu enterocytov vyvolanému LPS (črevná epiteliálna bunková línia ošípaných (IPEC-J2)) je dobre ilustrovaný Hussainom a kol. [120]. Zahrnutie 10 ug/ml EUF poskytlo priaznivé účinky na životaschopnosť buniek, proliferáciu, bunkový cyklus a apoptózu, mitochondriálne bioenergetiká a proteínovú dráhu NF-xB. EUF aktivoval PI3K/AKT, ktorý slúži ako dráha prežitia buniek a signálna dráha, zmiernil negatívne účinky LPS a obnovil integritu enterocytov. Ďalšia štúdia Chuna a kol. [119] ukázali, že doplnenie stravy o flavóny (polyfenoly) z Eucommia ulmoides zvýšilo rastový výkon u odstavených prasiatok, ktoré boli napadnuté modelom oxidačného stresu diquat. Eucommia ulmoides flavones ďalej špecifikovali plodné výsledky prostredníctvom zoslabenia oxidačného stresu a zápalu v morfológii čreva, znížením zápalových cytokínov, zvýšenou antioxidačnou odozvou a zvýšenou výškou klkov, výškou klkov a hĺbkou krýpt u odstavených prasiatok.

Pozitívny účinok čajových polyfenolov (TP) na model odstavených prasiatok napadnutých diquatom dobre opísal Fiesel et al.[125] Výsledky ukázali, že diétny TP do určitej miery zmiernil oxidačný stres a podporil rast. Pomer CD4b/CD8b sa zvýšil, čo naznačuje obnovenie narušenia imunity vyvolaného oxidačným stresom. Okrem toho TP znížil hladinu I-1 a IFN-y, ktoré boli zvýšené oxidačným stresom. Avšak TP zvýšil sérovú koncentráciu IL-4, čo naznačuje zmeny v odpovedi Thl na Th2. Výsledky teda ukázali imunomodulačnú odpoveď TP na oxidačný stres po odstavení.

Semeno coix spojené s čeľaďou Poaceae, bohatým zdrojom nutričných zlúčenín vrátane polyfenolov, pochádza z Číny, Japonska, Thajska a Barmy[126,127]. Štúdia od Dairy [128] ukázala, že extrakt zo semien coix významne zvýšil rastový výkon, podporil hustotu a

dĺžku klkov GIT, zvýšili početnosť Bacteroidetes a rodu Lactobacillus a znížili bohatosť Prevo-tella v črevnej mikrobiote. Preto je potenciálnym zdrojom doplnkového krmiva pri výrobe ošípaných. V predchádzajúcej štúdii Ishi-hara et al.[129]používali extrakt z hroznových jadierok a výťažku z matoliny (GSGME) alebo chmeľ (SH) na zvýšenie výkonnosti zvierat. V jeho experimente ošípané, ktorým bol ponúknutý doplnok GSGME alebo SH, odhalili zvýšený pomer prírastok : krmivo, znížené hladiny prchavých mastných kyselín a znížené počty Streptococcus spp. a Clostridium cluster XIVa vo fekálnej mikroflóre. Okrem toho suplementácia oboch skupín mala zníženú expresiu niekoľkých prozápalových génov v dvanástniku, ileu a hrubom čreve. Štúdia Sarkera et al.[130]ukázala, že rastlinné polyfenoly ovplyvňujú antioxidačný stav odstavených prasiatok. Výsledky zdôraznili, že optimalizovaná suplementácia rastlinných polyfenolov môže zvýšiť plazmatické antioxidanty znížením hladiny MDA. Ďalšie štúdie Oliveira et al. [131] odhalili, že polyfenoly získané z rastlín majú priaznivé účinky na zdravie čriev. Ďalej sa ukázalo, že polyfenoly (výlisky z jabĺk a červeného vína) mali vyšší obsah flavonoidov, čo sa implikovalo ako kŕmna prísada, a poskytovali priaznivé účinky na morfológiu klkov a aktiváciu lymfoidného tkaniva spojeného s črevami (GALT) a môžu zvýšiť zdravie ošípaných. Úloha polyfenolov pri regulácii črevnej mikroflóry je dobre opísaná v tabuľke 1.

V súčasnosti je dobre zdokumentovaných veľa štúdií o strese pri odstavení u ošípaných a ich úspešných stratégiách nutričnej intervencie s polyfenolovými aditívami, ale žiaľ, taká široká literatúra neexistuje o byvoloch, hovädzom dobytku, kozách a ovciach. Snažili sme sa čo najlepšie vymenovať dôkazy, ktoré zdôrazňujú dôležitosť stresu pri odstavení a ich možného diétneho zásahu pomocou polyfenolov na zlepšenie rastu a produkcie zvierat.

Tento článok je prevzatý zo zväzku Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021, ID článku 6676444, 13 strán https://doi.org/10.1155/2021/6676444