چکیده
این آزمایش به منظور بررسی اثرات کربوهیدرات‌های دیواره سلولی جیره‌های غذایی مکمل شده با آنزیم بر عملکرد و بیان ژن‌های مؤثر در انتقال گلوکز (GLUT2 SGLTI)، پپتیدها (PepTl) و تولید مرسین (MUC2) در روده باریک جوجه گوشتی انجام شد. در این مطالعه تعداد ۱۱۰۰ قطعه جوجه یک‌روزه مخلوط (جنس نر و ماده)، از سویه تجاری راس ۳۰۸ در قالب طرح کاملا ًتصادفی با ۱۱ تیمار و پنج تکرار (۲۰ پرنده در هر تکرار) به‌مدت 4۲ روز استفاده شد. جیره‌های آزمایشی به ترتیب شامل جیره شاهد، جیره‌های حاوی گندم، جو، سبوس گندم، سبوس برنج و جو بدون پوشینه با و بدون آنزیم بودند. نتایج نشان داد که اثر جیره‌های غذایی حاوی گندم، جو و جو بدون پوشینه با آنزیم بر وزن زنده کل جوجه‌های گوشتی در سن 4۲ رزوگی دارای اختلاف معنی‌دار بود (). کربوهیدرات‌های دیواره سلولی گندم، سبوس برنج در جیره‌های غذایی باعث افزایش فعالیت آنزیم آمیلاز لوزالمعده (جو 02/3، گندم 99/5 واحد به ازای میلی‌گرم پروتئین بافت روده باریک) شدند.
بیان ژن‌های SGLTI و MUC2 مورد مطالعه در پرندگانی که جیره‌های بدون آنزیم دریافت کردند بیش‌تر از پرندگانی بود که با جیره شاهد تغذیه شدند (). بیان ژن‌های مذکور تنها در پرندگانی که جیره‌های حاوی سبوس گندم و سبوس برنج مکمل‌شده با آنزیم دریافت کردند بیش‌تر از پرندگان شاهد بود () مکمل‌سازی جیره‌های غذایی حاوی کربوهیدرات‌های دیواره سلولی با آنزیم بر بیان ژن‌های انتقال گلوکز (SGLTI و GLUT2)، انتقال پپتید (PepTl) و تولید موسین (MUC2) در ژژنوم روده باریک تأثیرگذار است.
مقدمه
مواد مغذی از عوامل کلیدی کنترل بیان ژن و رونویسی به حساب می‌آیند. استفاده از فناوری ریزآرایی DNA امکان درک چگونگی اثر تغذیه بر تعدیل بیان ژن و ارتباط آن با سلامت و عملکرد حیوانات را فراهم می‌نماید. مطالعه نوتری‌ژنومیکس همانند سایر زمینه‌ها در صنعت طیور از اهمیت فراوانی برخوردار است، از آنجایی که نوتری‌ژنومیکس علم مطالعه چگونگی تأثیر مواد مغذی خوراکی بر بیان ژن می‌باشد، می‌تواند به‌عنوان ابزاری جدید در زمینه تحقیقات تغذیه‌ای دستگاه گوارشی طیور جهت رفع مشکلات مربوط به سلامت و تولید در پرندگان مورداستفاده گیرد. یکی از مهم‌ترین راه‌کارهای نوتری‌ژنومیکس، افزایش راندمان استفاده از جیره‌غذایی طیور می‌باشد و می‌توان از این طریق به تحقیقات نوتری‌ژنومیکس امیدوار بود این فناوری‌های مولکولی ارزیابی سریع استراتژی‌های تغذیه‌ای را نیز امکان‌پذیر می‌سازند.
در مورد تأثیر جیره‌های غذایی بر بیان ژن‌های مرتبط با صفات تولیدی و تولیدمثل طیور اطلاعات بسیار کمی وجود دارد و با درک اهمیت و شناسایی ارتباط بین مواد مغذی خاص و تنظیم بیان ژن می‌توان یک استراتژی مهم را آغاز کرد. افزایش سطح کربوهیدرات‌های دیواره سلولی جیره‌ها سبب کاهش کارایی هضم و عملکرد تولیدی پرندگان می‌شود. این آثار به‌دلیل وجود ترکیبات ضدمغذی نظیر پنتوزان (آرابینوزایلان) در گندم و بتاگلوکان در جو به همراه فیبر و اسید فایتیک است. افزایش ترکیبات فوق در جیره‌ها علاوه بر تغییر ویژگی‌های فیزیولوژیک و فعالیت آنزیمی دستگاه گوارش، بر ظرفیت جذب و انتقال مواد مغذی و بیان ژن‌های انتقال مواد مغذی از روده تأثیر مستقیم می‌گذارد. بهبود فرایند هضم و جذب مواد مغذی ناشی از خوراک با میزان هضم بیش‌تر می‌تواند، همراه با توسعه فرایندهای جذبی و افزایش بیان ژن‌های انتقال‌دهنده مواد مغذی در روده مؤثر باشند.
تغییرات فیزیکوشیمیایی محیط روده، تغییرات ساختاری بافت پوششی و وجود متابولیت‌های جدید در این محیط، بر کمیت و کیفیت بیان ژن‌های مؤثر در انتقال مواد مغذی از جمله گلوکز، اسیدهای آمینه، پپتیدها تأثیر می‌گذارد. پلی‌ساکاریدهای غیرنشاسته‌ای محلول به میزان زیادی با گلایکو کالیکس که در غشای سلولی روده می‌باشد، منجر به ایجاد ضخامت بیش‌تر در لایه مجاور موکوس پوششی روده شده که به میزان زیادی از جذب مواد مغذی در دیواره پوششی روده می‌کاهد. ترشح موکوس روده، تغییرات زیادی در تنظیمات هورمونی روده به‌دلیل تغییر در میزان جذب مواد مغذی از روده باریک ایجاد می‌کند. ژن‌های مؤثر در تولید موسین به عنوان ماده اصلی ساخت موکوس پوششی بافت روده تأثیر مستقیم دارند. گزارش شده است که الیگوساکارید مانان در جیره‌های غذایی جوجه‌های گوشتی بیان موسین به‌عنوان یک جز مهم در سد محافظ مخاطی روده، را افزایش می‌دهد. در بررسی تطبیقی پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته منابع متفاوت غلات در بیان ژن‌های انتقال مواد مغذی در روده باریک جوجه‌های گوشتی گزارش‌های محدودی وجود دارد. هدف از انجام این مطالعه مقایسه اثر جیره‌های غذایی با منابع مختلف کربوهیدرات‌های دیواره سلولی مکمل‌شده با آنزیم، بر بیان ژن‌های انتقال‌دهنده مواد مغذی و تولید موسین در ژژنوم جوجه‌های گوشتی بود.
نتایج و بحث
اثر تیمارهای آزمایشی بر صفات عملکردی در جدول (4) نشان داده شده است. بیش‌ترین افزایش وزن روزانه مربوط به جیره‌های غذایی حاوی گندم، جو و جو بدون پوشینه با آنزیم نسبت به جیره غذایی شاهد و بدون آنزیم بود. سبوس برنج با و بدون آنزیم کم‌ترین افزایش وزن بدن و بیش‌ترین ضریب تبدیل خوراک را نشان داد. جیره‌های غذایی مکمل‌شده با آنزیم تأثیر معنی‌داری بر عملکرد پرندگان از لحاظ افزایش وزن بدن داشت. این اثرات به‌دلیل آنزیم فیتاز و شکسته‌شدن پیوندهای عرضی بین واحدهای تشکیل‌دهنده زنجیره‌های آرابینوزایلان و بتا گلوکان در مواد آزمایشی و باز شدن باندهای کمپلکس فیتات در ساختار این اقلام بود.
به همین دلیل انرژی آزاد افزایش‌یافته، مواد مغذی (پروتئین، نشاسته و چربی) و مواد معدنی (کلسیم و فسفر) به میزان بیش‌تری قابل‌دسترس می‌شود و در فرایند جذب بهتر مورداستفاده قرار می‌گیرد و در نهایت رشد بیش‌تری حاصل می‌شود. جیره غذایی طیور مکمل‌شده با آنزیم با شکستن بانده‌های هیدروژنی و کوالانسی پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته و با کاهش گران‌روی محتویات هضمی و آزادسازی مواد مغذی به‌دام افتاده سبب بهبود هضم و جذب مواد غذایی می‌شود. به همین علت سبب تسهیل عمل فیتاز روی کمپلکس‌های غیر قابل هضم فیتات می‌شود و آزادسازی و میزان جذب مواد مغذی را در این شرایط افزایش می‌دهد.
تیمارهای آزمایشی با منابع متفاوت (گندم، جو، جو بدون پوشینه، سبوس گندم و سبوس برنج) کربوهیدرات‌های دیواره سلولی مکمل‌شده با آنزیم، اختلاف معنی‌داری را بر فعالیت آنزیم آمیز لوزالمعده‌ای روده باریک جوجه‌های گوشتی داشت. از آنجایی که آنزیم‌های دستگاه گوارش مسئول نهایی هضم اغلب مولکول‌ها و سوبستراها در روده هستند، بنابراین دارای یک نقش حیاتی در تنظیم مقدار مواد مغذی در دسترس برای جذب محسوب می‌شوند. فعالیت آنزیمی تحت تأثیر تنظیم جیره و شرایط تغذیه می‌باشد و به همین دلیل آنزیم‌ها روی ترکیبات ضدمغذی نظیر بتاگلوکان، پنتوزان‌ها و اسید فایتیک اثر بهبوددهنده خوبی را نشان می‌دهند. مکمل‌سازی جیره‌های دارای غلات با آنزیم‌های با منشأ خارجی بر عملکرد و کارایی هضمی جیره و میزان ترشح آنزیم‌های با منشأ داخلی به‌دلیل اثرات دیواره سلولی پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته در دیواره بافت روده باریک از جمله آنزیم‌های مترشحه از روده و لوزالمعده اثرات متفاوتی را نشان می‌دهد.
منابع کربوهیدرات‌های دیواره سلولی مانند گندم، جو، سبوس گندم، سبوس برنج و جو بدون پوشینه در جیره‌های غذایی باعث افزایش بیان ژن SGLTI و MUC2 شدند. اما با مکمل کردن جیره‌ها با آنزیم، تنها در گروه‌های سبوس گندم و سبوس برنج این افزایش بیان مشاهده شد(نمودار ۱). بیان ژن GLUT2 تنها در گروه‌های گندم، جو، سبوس گندم، سبوس برنج افزایش یافت و در گروه جر بدون پوشینه و گروه‌های مکمل‌شده با آنزیم اثر قابل‌توجهی بر بیان این ژن مشاهده نگردید (نمودار ۱). بیان ژن PepTI در تمامی گروه‌های آزمایشی افزایش یافته بود (نمودار ۱). هم‌چنین جیره‌های آزمایشی مکمل‌شده با آنزیم قادر به افزایش بیان ژن PepTI بودند که حاکی از تأثیر مثبت مکمل‌سازی جیره‌ها با آنزیم در نحوه انتقال ماده مغذی مانند گلوکز از روده باریک جوجه‌ها می‌باشد. هم‌چنین در مورد بیان ژن GLUT2 بیش‌ترین بیان این ژن مربوط به تیمار سبوس گندم (10/2) بود. در مورد ژن مؤثر در انتقال از روده باریک، بیش‌ترین بیان ژن PepTl با مقادیر 30/3، 83/2، 82/2 به‌ترتیب مربوط به تیمارهای سبوس برنج، گندم و جو می‌باشد. همین‌طور کم‌ترین بیان ژن مربوط به گروه‌های مکمل‌شده با آنزیم بود. لازم به ذکر است مکمل‌سازی جیره‌های دارای سطوح بالای کربوهیدرات‌های دیواره سلولی با آنزیم نیز باعث افزایش معنی‌داری میانگین بیان ژن‌های شد، که حاکی از تاثیر مثبت این آنزیم‌ها در تعدیل انتقال پپتیدها از روده کوچک جوجه‌ها می‌باشد. به این ترتیب اضافه‌کردن گندم و جو و سبوس گندم به جیره‌های غذایی، امکان افزایش بیان ژن‌های مورد مطالعه وجود دارد و مکمل‌سازی این جیره‌های غذایی با آنزیم منجر به تعدیل و کاهش میانگین بیان ژن‌های مزبور شد.
حضور مقدار و ترکیب مناسب مواد مغذی در روده باریک برای توسعه بافت روده ضروری بوده و به‌عکس ازدیاد مواد ضدتغذیه‌ای باعث عدم توسعه بافت روده یا تغییر ویژگی‌های رشد و نمو آن می‌شود. افزایش سطح مصرف کربوهیدرات‌های غیر نشاسته‌ای با ساختار پرزهای روده در منطقه جذبی روده ظرفیت جذب و انتقال مواد مغذی از سلول‌های انتروسایت روده و بیان ژن‌های انتقال مواد مغذی تأثیر مستقیم دارد. تغییرات فیزیکوشیمیایی محیط روده به‌همراه تغییرات ساختاری بافت پوششی و وجود متابولیت‌های جدید در این محیط، همگی بر کمیت و کیفیت بیان ژن‌های مؤثر در انتقال مواد مغذی از جمله گلوکز، اسیدهای آمینه، پپتیدها و ژن‌های مؤثر در تولید موسین به‌عنوان ماده اصلی ساخت موکوس پوششی بافت روده مؤثر می‌باشند. بهبود فرایند هضم و جذب و بهره‌وری مواد مغذی و تأثیر آن‌ها بر تغییر بیان ژن‌های مرتبط با انتقال مواد مغذی از سطح جذبی روده به‌طور کامل شناسایی نشده‌اند. یکی از احتمالات بیان ژن انتقال‌دهنده مواد مغذی می‌باشد.
افزایش سطوح کربوهیدرات‌های دیواره سلولی باعث افزایش تراکم انتقال‌دهنده‌های مواد مغذی مانند گلوکز در غشاهای سلولی روده باریک شده و این افزایش به موازات افزایش سطوح mRNA مربوط به ژن SGLTI در این سلول‌ها می‌باشد. هم‌چنین این افزایش در مورد انتقال‌دهنده‌های پپتید و افزایش سطح mRNA مربوط به ژن MUC2 گزارش شده است. انتقال‌دهنده‌های اسیدهای آمینه و پپتیدها در روده جوجه‌ها تحت تأثیر عوامل مختلف نظیر انتخاب ژنتیکی، ترکیبات و میزان مصرف خوراک، نحوه رشد و نمو بافت روده، کیفیت و کمیت پروتئین جیره و سطح فیبر خوراک می‌باشد. ترکیبات ضدمغذی نظیر کربوهیدرات‌های غیرنشاسته‌ای محلول در آب باعث تاخیر و اختلال رشد بافت روده و سنتز و ترشح موسین و در نهایت تغییر ساختار لایه موکوسی روده می‌شود. کربوهیدرات‌های قابل جذب در دوران اولیه رشد نقش به‌سزایی در توسعه طبیعی بافت روده، لایه موکوسی و عمل صحیح سلول‌های جذبی روده دارد تمامی اثرات ذکر‌شده به‌واسطه تنظیم بیان ژن انتقال‌دهنده‌های مواد مغذی از لومن روده، از خلال لایه موکوسی به سمت سلول‌های انتروسایت جدار پوششی در منطقه جذبی روده صورت می‌گیرد. در این آزمایش جیره‌های دارای گندم، جو و سبوس برنج باعث افزایش بیان ژن MUC2 شدند. ازآنجایی‌که جیره‌های غذایی دارای فیبر یا کربوهیدرات‌های دیواره سلولی بودند در نتیجه باعث افزایش دفع موسین می‌شوند. که افزایش سطح مصرف اقلام خوراکی حاوی این مواد باعث افزایش بیان ژن مولد موسین و افزایش نرخ سنتز موسین شوند. هم‌چنین موسین در جدار پوششی روده نقش‌های حیاتی مهمی از جمله محافظت بافت روده در مقابل کیموس اسیدی معده و آنزیم‌های هضم‌کننده لوزالمعده، ایجاد سطح لغزنده برای تسهیل عبور مواد از جمله مواد خشبی و فیبری و تسهیل انتقال مواد مغذی به سمت سلول‌های جذبی روده را دارد. موسین به‌صورت دو لایه شل و سخت بوده که ترکیب و عمل آن‌ها متفاوت از هم بوده و لایه سخت دارای مکان‌های اتصالی غشایی برای جذب مواد می‌باشد. عوامل مختلف شامل مقدار و ترکیبات جیره‌های غذایی (فیتات، فیبر خوراکی و پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته)، کمبود اسیدهای آمینه قادر به تغییر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی موسین از جمله گران‌روی و یکپارچگی آن شده و در نهایت درجه سنتز و دفع آن را تغییر می‌دهند. در این راستا نتایج حاصل از مطالعه ما نشان داد که گروه تیمارهای گندم، جو، سبوس گندم، سبوس برنج مکمل‌شده با و بدون آنزیم، قادر به افزایش بیان ژن MUC2 بودند. که با افزایش بیان این ژن مولد موسین سبب افزایش سنتز موسین می‌شوند و در فرایند حفظ شرایط پوششی روده تأثیرگذار می‌باشد. این مطالعه نشان داد که عملکرد دستگاه گوارش جوجه‌های گوشتی تحت تأثیر جیره‌های غذایی با منابع متفاوت پلی‌ساکاریدهای دیواره سلولی می‌باشد. چون در عملکرد دستگاه گوارش برای هضم و جذب مواد مغذی و بیان ژن‌های مرتبط با انتقال مواد مغذی و تولید موسین تأثیرگذار است.
برای مطالعه بخش مواد و روش این مقاله فایل زیر را دانلود کنید:
منبع: https://jap.ut.ac.ir/article_81463.html
بدون دیدگاه