Uloga polifenola u regulaciji proteina toplotnog šoka i crijevne mikrobiote u stresu od odvikavanja, 2. dio

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

4.1. Stres od odbijanja kod svinja i preživara. Svinje koje se odbiću doživljavaju stresne periode koji mogu promijeniti crijevne i imunološke funkcije što rezultira utjecajem na zdravstveno stanje životinja.

Upotrijebljeni su napredni alati kako bi se smanjio stres odvikavanja; međutim, potrebno je više kolektivnog biološkog razumijevanja da bi se osmislile strategije za borbu protiv stresa odvikavanja [62]. Faktori stresa od odbijanja uključuju fiziološke, ekološke i socijalne izazove koji se javljaju kada se svinje odvoje od krmače, što ih čini ranjivim na bolesti i gubitke u proizvodnji [62]. Gastrointestinalni sistem obavlja različite funkcije kao što su probava i apsorpcija nutrijenata, ravnoteža elektrolita i lučenje probavnih enzima i djeluje kao barijera protiv štetnih molekula [62]. Nagle promjene u ishrani s mlijeka na čvrstu hranu čine svinje sklonom smanjenom stopu rasta [62]. Studija Mon-tagnea et al. [63] su pokazali da smanjenje unosa hrane tokom postodbijanja može doprinijeti inflamaciji crijeva, utječući na visinu resica i dubinu kripte. Svinje doživljavaju nizak unos hrane zbog promjena u apsorpcionom kapacitetu tankog crijeva [64]. Štaviše, Rao [65] je istakao različite intestinalne markere povezane sa stresom pri odbivanju, efektivno smanjujući fiziološki poremećaj povezan sa stresom od odvikavanja. Stres odvikavanja je takođe povezan sa prekomernom proizvodnjom ROS i iscrpljivanjem antioksidativnog sistema [66]. Ogroman status ROS-a ometa staničnu funkciju i nakon toga utječe na TJ proteine ​​što rezultira povećanom propusnošću crijeva [67]. Štaviše, značajan uticaj stresa kod odbića kod prasadi je dobro dokumentovan brojnim studijama [68-71].

Molimo kliknite ovdje da saznate više

Stres pri odbiću je ključni korak u sistemu uzgoja teladi, koji povećava prirast žive težine i potiče razvoj gastrointestinalnog trakta u fazi odbića [72]. Stoga, prisustvo stresa pri odbiću [73] može uticati na sistem proizvodnje mliječnih krava i povećati mortalitet teladi [74]. Trenutno je dostupna ograničena literatura na temu fizioloških i imunoloških odgovora goveđeg i mliječnog teladi. Istraživanja su istakla da je stres nakon odvikavanja, zajedno s iznenadnim smještajem, smanjio ukupan broj leukocita, smanjio in vitro proizvodnju interferona-gama i povećao nivo proteina akutne faze nego kod odgađanja smještaja za 35 dana nakon odbijanja. Štaviše, prelazni period kod krava potiče neutrofiliju, potiskuje proizvodnju interferona i povećava nivo proteina akutne faze koji prevladavaju nakon perioda nakon odbića. Dakle, radi se o dugoj tranzicionoj supresiji indikatora imunološkog odgovora kod teladi ubrzo nakon odbića. Takvi imunološki biomarkeri mogu se koristiti u budućnosti za predviđanje mogućih pojava stresa od odvikavanja i za prevladavanje respiratornih infekcija [75].

Molimo kliknite ovdje da saznate više

Specifične metode za poboljšanje zdravlja crijeva u periodu prije odbića su ključne za smanjenje osjetljivosti teladi na enterične infekcije. Zdravlje crijeva definira nekoliko faktora koji pripisuju održavanju statusa bez bolesti u GIT sistemu [76]. Modifikacija unutar crijevnog mikrobioma je bitan doprinos koji opisuje učinak na zdravlje crijeva [76] i smatra se prozorom za poboljšanje zdravlja crijeva teleta. Novorođenčad su najosjetljivija na enterične infekcije, koje su glavni uzrok uginuća teladi; stoga je potrebna odgovarajuća pažnja za poboljšanje zdravlja crijeva, posebno zdravlja teladi [77]. Za daljnje studije o ulozi crijevne mikrobiote u stresu mliječne teladi od odbijanja, poželjan je dobro definiran članak [77].

4.2. Mikrobiota crijeva i stres nakon odvikavanja.

U industriji svinja, gastrointestinalni trakt novorođenih prasadi je sklon dijareji nakon odbijanja [78, 79] i drugim crijevnim poremećajima koji mogu direktno utjecati na crijevnu apsorpciju, ozljedu crijevne barijere, upalu, oksidativno oštećenje i promijenjeni mikrobni odgovor [62, 78]. Prethodna literatura je otkrila da je crijevni mikrobiom pokazao živu ulogu u održavanju crijevne funkcije i zdravlja domaćina, dok specifične bakterijske zajednice omogućavaju sposobnost suzbijanja infekcije/patogena i jačanje imuniteta sluznice [71]. Stoga razmatra novu strategiju za modulaciju crijevne mikrobiote za promicanje zdravlja crijeva.

Međutim, stres nakon odvikavanja umanjuje specifično bogatstvo Lactobacillus grupe i pojačava Clostridium spp. Prevotella spp., Proteobacteriaceae i E. coli, što dovodi do gubitka mikrobne raznolikosti [80]. Štaviše, odbijena prasad pokazala je raznolikost i sastav crijevne mikrobiote, na koju u velikoj mjeri utječu količina i izvori proteina ili vlakana u ishrani koji se daju prasadima nakon odbitka[81]. Interakcija između nutritivnih sastojaka unutar crijevnih stanica i crijevne mikroflore je suštinski vitalna za funkciju gastrointestinalnog trakta [82]. Vrijedi napomenuti da je nutricionizam ključan za obnovu i proliferaciju crijevnih stanica i sastavni dio mikrobne zajednice [83]. Patogene bakterije omogućavaju iskorištavanje odgovarajućih nutrijenata koji se ne mogu katabolizirati preko komenzalnih bakterija, a pospješuju ekspresiju virulentnih faktora, na primjer, salmonele, a enterohemoragična E.coli posjeduju sposobnost da koriste etanolamin kao izvor ugljika ili dušika za dobivanje korist od ishrane u kompetitivnom okruženju sa drugom mikroflorom [83, 84]. Enterohemoragična E. coli može konzumirati fruktozu da stimuliše sistem sekrecije tipa III koji pogoduje adheziji patogenih bakterija na enterocite domaćina [85]. Kao posljedica toga, odbijena prasad su osjetljiva na upalu crijeva i dijareju nakon odbijanja kao odgovor na iznenadnu proliferaciju patogenih bakterija i nedostatak mikrobne raznolikosti [86]. Nalazi najnovijeg članka zaključuju da polifenol božikovine (HP) omogućava slabljenje ozljede crijeva posredovane LPS-om promicanjem aktivnosti crijevne disaharidaze, funkcije barijere i proizvodnje kratkolančanih masnih kiselina (SCFA) i suzbija intestinalnu upalu [87]. studija Liedela et al. [88], određene antioksidativne supstance su pokazale značajnu vezu sa korisnim bakterijama i štetnu vezu sa E.coli. Međutim, specifične supstance i bakterije ukazuju na suprotan odnos sa svinjama.

5. Polifenoli, proteini toplotnog šoka i crijeva

Mikrobiota u stresu od odvikavanja

Dijetetski pristupi modificiraju ekspresiju HSP in vivo i povećavaju zdravstveni odgovor domaćina ciljajući specifične imunološke odgovore kao što su Tregs. Oralna indukcija karvakrola kod miševa uzrokuje pojačanu ekspresiju HSP70 u Peyerovim zakrpama i Tregovima i inhibira inducirani artritis na životinjskom modelu 89]. Brojna nutritivna jedinjenja su takođe dokumentovana da utiču na ekspresiju HSP u GI traktu in vitro i in vivo [90-92]. Dokumentovano je da antocijanin cijanidin-3-O-glukopiranozid i njegov aglikon oblik, cijanidin hlorid, pokazuju antioksidativne efekte djelimično putem indukovane ekspresije HSP70 u Caco2 ćelijama [93]. Isti efekat je također prijavljen korištenjem naringenina na 10-100wM [94]. Pored toga, in vitro studije na polifenolima su dokumentovale da flavonoid kvercetin na 30-100μM i drugi kao što je flavon na 150uM , kaempferol u koncentraciji od 100 μM i genistein u koncentraciji od 100 μM su poznati kao moćni inhibitori iHSP-a, posebno iHSP70 [95,96]. Ekstrakt sjemenki grožđa (polifenoli) također je pokazao da potiskuje iHSP70 u goveđi GECline [97], što sugerira negativan utjecaj nekoliko polifenola na iHSP. Ekspresija HSP70 izazvana resveratrolom smanjuje porast temperature reakcije toplotnog šoka i priprema ćelije da prevaziđu štetne efekte nivoa stresa [98]. Štaviše, resveratrol donosi GSH u smanjenom obliku kako bi suzbio ROS-posredovana ćelijska oštećenja [99] i poboljšao peroksidaciju lipida izazvanu H,O kroz smanjenje nivoa MDA i povećanje aktivnosti SOD i ublažavanje unutarćelijske ekspresije ROS u Caco2 ćelije[100]. Resveratrol-indukovana HO-1 signalizacija je ključna za ekspresiju TJ proteina kroz supresiju PKCaktivnosti i fosforilacije P38[100]. Nadalje, resver-atrolaktivirani HSP za koji je poznato da je stimulator protuupalnih regulatornih T stanica za zaštitu integriteta crijeva. HSP stimulacija blokira NF-xB stimulaciju putem regulacije IKB [101].

Postoji nekoliko faktora koji treba da budu uključeni u stimulaciju ekspresije HSP u proizvodnji svinja, kao što su visoka temperatura, transport, odbijanje, vežbanje i izloženost ćelija toksinima. HSP-ovi kao što su HSP27, HSP60 i HSP70 su preopterećeni u uslovima toplotnog stresa. Ekspresija HSP-a u GIT-u je modificirana odbivanjem i ovisi o mjestu GIT-a i fazi post-odvikavanja [102]. Osim toga, HSP-ovi su konzervirani proteini koji su pokazali svoju ekspresiju u epitelnim stanicama crijeva kao što su HSP25, HSP27, i HSP 70 i doprinijeli brojnim ćelijskim funkcijama [103, 104]. Važno je napomenuti da iHSP regulišu funkciju barijere posredovanjem TJ proteina i vraćanjem inzulta izazvanog oksidativnim i upalnim stresom na ćelije [26]. Epitelne ćelije crijeva i kolona daju slične odgovore na iHSP podražaje. Gut iHSP nestaje kod životinja bez klica [105,106]. Nadalje, sveobuhvatno znanje o prehrambenoj intervenciji proteina toplotnog šoka i crijevne mikrobiote dobro je dokumentirano od strane [51]. Životinje doživljavaju različite stresove tokom svojih adaptacija kao što je prikazano na slici 2.

6. Regulacija polifenola u stresu od odvikavanja

Posreduje Gut Microbiota

Istraživanja u pogledu ishrane se kontinuirano poboljšavaju s posebnim aditivima za hranu [107]. Nedavno su proizvođači hrane i potrošači privukli interesovanje za promociju aditiva za stočnu hranu i davanje prioriteta prirodnim jedinjenjima. Polifenoli su visoko efikasni i pokazuju antimikrobno [108], antioksidativno [109, 110] i antivirusno [11l] djelovanje i predstavljaju velike grupe prirodnih bioaktivnih spojeva koji potiču iz biljaka. Antioksidativni spojevi su bogati polifenolima, koji se također mogu primijeniti za ublažavanje oksidativnog stresa kod životinja i povećanje antioksidativnog potencijala proizvoda životinjskog porijekla[112]. Međutim, neki znanstvenici sugeriraju da polifenoli nemaju antioksidativni kapacitet u tijelu zbog njihove slabe apsorpcione efikasnosti, ali bi mogli obavljati druge bioaktivnosti utječući na ćelijsku signalizaciju ili na mikrobiološke metabolite[113]. Na primjer, flavonoid bi mogao djelovati na put proteina kinaze i lipid kinaze da utiče na napredovanje raka i srčanih bolesti[114]. Što se tiče antioksidativne aktivnosti polifenola, zaštitni efekat polifenola na regulaciju

Prethodne studije su dobro dešifrovale zajednicu crevnih mikroba[109,115]. Različiti izvori biljnih polifenola su razmotreni gore. Izvještava se da živahne aktivnosti ovih jedinjenja uočene u in vitro i in vivo studijama imaju antioksidativno, imunostimulirajuće i protuupalno djelovanje [116-120].

Eucommia ulmoides(EU)flavone, kineska biljna biljka, sadrži nekoliko jedinjenja koja pružaju efekte poboljšanja zdravlja [121]. List ove biljke je bogat izvor flavonoida[31,122] koji imaju blagotvorne efekte na zdravlje direktnim uklanjanjem slobodnih radikala, inhibiranjem proinflamatornih citokina supresijom ROS-a i dušikovog oksida, smanjujući upalne gene koji obuhvataju ciklooksigen i oksigen. oksid sintaza (iNOS), antioksidativni enzimi koji unaprijeđuju regulaciju, manipulišu transkripcijskim faktorima kao što su NF-xB i AP-1, i povećavaju Nrf2 signalni put[123, 124]. In vitro zaštitni učinak flavona Eucommia ulmoides protiv oštećenja enterocita izazvanog LPS-om (linija crijevnih epitelnih stanica svinja (IPEC-J2)) dobro su ilustrirali Hussain et al. [120]. Uključivanje 10 ug/mL EUF-a pružilo je povoljne efekte na vitalnost ćelije, proliferaciju, ćelijski ciklus i apoptozu, mitohondrijsku bioenergetiku i put NF-xB proteina. EUF aktivira PI3K/AKT koji služi kao opstanak ćelija i signalni put, ublažava negativne efekte LPS-a i vraća integritet enterocita. Druga studija Chun et al. [119] je pokazao da dodatak ishrani flavona (polifenola) Eucommia ulmoides poboljšava performanse rasta kod odbijenih prasadi koja je bila izazvana dikvat modelom oksidativnog stresa. Eucommia ulmoides flavones dalje specificira plodonosne rezultate kroz slabljenje oksidativnog stresa i upale u morfologiji crijeva, smanjene upalne citokine, povećan antioksidativni odgovor i povećanu visinu resica, visinu resica i dubinu kripte kod odbijenih prasadi.

Fiesel et al.[125] Pozitivni efekat polifenola čaja (TP) na model prasadi koja je izazvana dikvatom dobro su opisali Fiesel i saradnici.[125]. Rezultati su pokazali da je TP u ishrani ublažio oksidativni stres i u određenoj meri podsticao performanse rasta. Omjer CD4b/CD8b je povećan, što ukazuje na oporavak imunološkog poremećaja izazvanog oksidativnim stresom. Štaviše, TP je smanjio nivo I-1 i IFN-y, koji su bili povećani oksidativnim stresom. Međutim, TP je povećao koncentraciju IL-4 u serumu, što ukazuje na promjene u odgovoru Thl na Th2. Dakle, rezultati su pokazali imunomodulatorni odgovor TP prema oksidativnom stresu koji je odviknut.

Sjeme koiksa povezano s porodicom Poaceae, bogat izvor nutritivnih jedinjenja uključujući polifenole, potiče iz Kine, Japana, Tajlanda i Burme[126,127]. Studija Dairy-a [128] pokazala je da ekstrakt sjemena koiksa značajno poboljšava učinak rasta, potiče gustinu i

dužina GIT resica, povećana brojnost bakterija Bacteroidetes i roda Lactobacillus i smanjeno bogatstvo Prevo-tella u mikrobioti crijeva. Stoga je potencijalni izvor dodataka hrani u proizvodnji svinja. U prethodnoj studiji, Ishi-hara i saradnici [129] koristili su sjemenke grožđa i ekstrakt trbušne brašne (GSGME) ili istrošeni hmelj (SH) da poboljšaju učinak životinja. U njegovom eksperimentu, svinje kojima je nuđen GSGME ili SH suplement otkrile su povećan omjer prirasta i ishrane, smanjene razine hlapljivih masnih kiselina i smanjeni broj Streptococcus spp. i Clostridium klastera XIVa u fekalnoj mikrobioti. Nadalje, suplementacija obje grupe imala je smanjenu ekspresiju nekoliko proinflamatornih gena u duodenumu, ileumu i debelom crijevu. Studija koju su sproveli Sarker i saradnici [130] pokazala je da biljni polifenoli utiču na antioksidativni status odbijenih prasadi. Rezultati su naglasili da optimizirana suplementacija biljnim polifenolima može povećati antioksidanse u plazmi smanjenjem nivoa MDA. Druge studije Oliveire et al. [131] otkrili su da polifenoli biljnog porijekla imaju blagotvorno djelovanje na zdravlje crijeva. Nadalje je naznačeno da polifenoli (koma od jabuke i crnog vina) imaju veći sadržaj flavonoida, što se podrazumijeva kao dodatak hrani, i da imaju blagotvorno djelovanje na morfologiju resica i aktivaciju limfoidnog tkiva povezanog s crijevima (GALT) i mogu poboljšati zdravlje svinja. Uloga polifenola u regulaciji crijevne mikrobiote dobro je opisana u Tabeli 1.

Trenutno je mnogo studija o stresu kod odbića kod svinja i njihovim uspješnim strategijama nutritivne intervencije s polifenolnim aditivima dobro dokumentovano, ali nažalost, tako široka literatura ne postoji o bivolima, govedima, kozama i ovcama. Dali smo sve od sebe da nabrojimo dokaze koji naglašavaju važnost stresa odvikavanja i njihove moguće dijetetske intervencije polifenolima za poboljšanje rasta i proizvodnje životinja.

Ovaj članak je preuzet iz knjige Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021, ID članka 6676444, 13 stranica https://doi.org/10.1155/2021/6676444