Состав микробиоценоза рубца и микроструктура стенки тощей кишки у эдильбаевских баранчиков (Ovis aries L.) специального откорма
Автор: Гиро Т.М., Ильина Л.А., Куликовский А.В., Зирук И.В., Гиро А.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Технологии кормления
Статья в выпуске: 2 т.59, 2024 года.
Бесплатный доступ
Кормление без учета фундаментальных механизмов реализации пищеварительной функции (в особенности у жвачных животных) приводит к нежелательным изменениям микробиоценоза, что становится причиной снижения продуктивности, возникновения ряда заболеваний вследствие нарушения процессов пищеварения, в том числе из-за гистологических изменений в кишечнике, влияющих на его функцию. Нами получены новые фундаментальные данные о влиянии рационов с кормовыми добавками в виде жмыха на основе растительного кремния и белково-углеводного комплекса на микробиоценоз рубца баранчиков. Определена таксономическая принадлежность микроорганизмов до рода, выявлены представители нормальной микрофлоры, условно-патогенной, патогенной, некультивируемой и транзитной микрофлоры. Проведены гистологические исследования тонкого кишечника (тощей кишки) баранчиков эдильбаевской породы с применением световой микроскопии. Мы исследовали содержимое рубца и тонкий кишечник баранчиков ( Ovis aries L.) эдильбаевской породы в возрасте 7 мес, получавших кормовые добавки на основе растительного кремния и белково-углеводного комплекса. Были сформированы четыре группы по 10 животных в каждой. Детальный анализ состава рубцовой микробиоты на уровне родов микроорганизмов проведен с использованием NGS-секвенирования; микроструктурные исследования тонкого отдела кишечника выполнены с применением световой микроскопии. Оценка влияния рационов, обогащенных эссенциальными микроэлементами (I, Zn, Se), на рубцовую микробиоту баранчиков показала, что доля представителей нормальной микрофлоры в целом была высокой во всех образцах, а доля условно-патогенной и патогенной микрофлоры - достаточно низкой. Гистологические исследования слизистой оболочки тощей кишки баранчиков не выявили значительных различий при изменении рационов. При анализе микробиома рубца баранчиков выявлено, что использованные кормовые добавки влияют на состав микробного сообщества, модулируя соотношение численности различных микроорганизмов. Во всех опытных группах отмечено достоверное (p ≤ 0,05) увеличение представленности целлюлозолитических бактерий филума Bacteroidetes . Одновременно при введении в рацион животных кормовой добавки Йоддар-Zn достоверно повышалась доля лактат-ферментирующих бактерий Selenomonadales , бифидобактерий Bifidobacteriales и метаногенных архей, а также в рубце снижалось число представителей порядка Clostridiales . При применении ДАФС-25, помимо повышения доли представителей филума Bacteroidetes отмечено достоверно большее (p ≤ 0,05) число бацилл порядка Bacillales . Достоверных различий по обилию и составу патогенной и условно-патогенной микробиоты между опытными и контрольной группами мы не выявили. Учет динамики живой массы показал, что в возрасте 7 мес абсолютный средний прирост в опытных группах составил от 3,45 кг до 4,49 кг, в контрольной - 3,1 кг, наибольший прирост живой массы отмечен в IV группе, получавшей обе кормовые добавки. Установлено, что IV группа имела наибольший коэффициент мясности, равный 3,9, площадь сечения m. Longissimus dorsi составила 13,61 см2. Выявлены микроструктурные особенности тонкого кишечника у баранчиков эдильбаевской породы в возрасте 7 мес, выращенных с использованием рационов, обогащенных йодом и селеном. В целом морфологическая структура тонкой кишки во всех случаях применения исследуемых кормовых добавок и основного рациона при откорме соответствовала морфологическим характеристикам для этого вида животных указанной возрастной категории, без существенных различий между изучаемыми группами, хотя необходимо отметить более четкую микрокартину стенки тонкой кишки в IV группе, выращенных с применением комплекса добавок Йоддар-Zn + Дафс-25. Наибольший прирост живой массы наблюдался у животных из IV группы, рационы которых были обогащены обеими добавками. Превышение относительно контроля составило 10,48 % (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Баранчики, рубец, микробиоценоз, рацион, кормовые добавки, эссенциальные микроэлементы, тощая кишка, микроструктура
Короткий адрес: https://sciup.org/142242444
IDR: 142242444 | DOI: 10.15389/agrobiology.2024.2.258rus
Список литературы Состав микробиоценоза рубца и микроструктура стенки тощей кишки у эдильбаевских баранчиков (Ovis aries L.) специального откорма
- Хвыля С.И., Гиро Т.М. Оценка качества и безопасности мяса и мясных продуктов микроструктурными методами. Саратов, 2015.
- Wessels A.G. Influence of the gut microbiome on feed intake of farm animals. Microorganisms, 2022, 10(7): 1305 (doi: 10.3390/microorganisms10071305).
- Cui X., Wang Z., Tan Y., Chang S., Zheng H., Wang H., Yan T., Guru T., Hou F. Selenium yeast dietary supplement affects rumen bacterial population dynamics and fermentation parame-ters of Tibetan Sheep (Ovis aries) in Alpine meadow. Front. Microbiol., 2021, 12: 663945 (doi: 10.3389/fmicb.2021.663945).
- Kulikovskii A.V., Lisitsyn A.B., Chernukha I.M., Gorlov I.F., Savchuk S.A. Determination of iodotyrosines in food. Journal of Analytical Chemistry, 2016, 71(12): 1215-1219 (doi: 10.1134/S1061934816100087).
- Bo Trabi E., Seddik H.-E., Xie F., Wang X, Liu J., Mao S. Effect of pelleted high-grain total mixed ration on rumen morphology, epithelium-associated microbiota and gene expression of proinflammatory cytokines and tight junction proteins in Hu sheep. Animal Feed Science and Technology, 2020, 263: 11445 (doi: 10.1016/j.anifeedsci.2020.114453).
- Bo Trabi, E., Seddik, H.-E., Xie, F., Lin, L., Mao, S. (). Comparison of the rumen bacterial community, rumen fermentation and growth performance of fattening lambs fed low-grain, pel-leted or non-pelleted high grain total mixed ration. Animal Feed Science and Technology, 2019, 253: 1-12 (doi: 10.1016/j.anifeedsci.2019.05.001).
- Васильев Ю.Г., Трошин Е.И., Яглов В.В. Цитология, гистология, эмбриология. СПб, 2022.
- Zhang J., Li H., Kong L., Su J., Ma J., Feng B. Optimization of processing parameters of straw and particles feed for fattening lamb. Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(5), 274-281 (doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.05.036).
- Traisov B.B., Smagulov D.B., Yuldashbaev Y.A., Esengaliev K.G. Meat productivity of crossbred rams after fattening. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 2017, 9(5); 574-577.
- Bhatt R.S., Soni L., Gadekar Y.P., Sahoo A., Sarkar S., Kumar D. Fatty acid profile and nutrient composition of muscle and adipose tissue from Malpura and fat-tailed Dumba sheep. The Indian Journal of Animal Sciences, 2020, 90(3), 451-455 (doi: 10.56093/ijans.v90i3.10253).
- Mertz W. The essential trace elements. Science, 1981, 213(4514): 1332-1338 (doi: 10.1126/science.7022654).
- Schöne F., Rajendra, R., Preedy, V.R., Burrow G.N., Watson R. Chapter 16 — Iodine in farm animals. In: Comprehensive handbook of iodine. Academic Press, San Diego, 2009: 151-170 (doi: 10.1016/B978-0-12-374135-6.00016-9).
- Вольвачев В.Н. Эндемический зоб у крупного рогатого скота. Автореф. докт дисс. Красноярск, 2000.
- Егорова Т.А. Глюкозинолаты рапса и рыжика: состав, концентрации, токсичность и ан-типитательность для птицы, методы нейтрализации — мини-обзор. Сельскохозяйственная биология, 2023, 58(6): 1021-1034 (doi: 10.15389/agrobiology.2023.6.1021rus).
- Сизова Е.А., Мирошников С.А., Нечитайло К.С. Эффективность различных форм цинка как иммуномодуляторов в рационах цыплят-бройлеров (Gallus gallus L.) Сельскохозяйственная биология, 2023, 58(2): 373-385 (doi: 10.15389/agrobiology.2023.2.373rus).
- Gu X., Gao C.Q. New horizons for selenium in animal nutrition and functional foods. Animal nutrition (Zhongguo xu mu shou yi xue hui), 2022, 11: 80-86 (doi: 10.1016/j.aninu.2022.06.013).
- Гулюшин С.Ю., Ковалёв В.О. Состояние системы антирадикальной защиты у бройлеров при применении селенсодержащих препаратов на фоне токсичных кормов (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2009, 4: 14-25.
- Меркулов Г.А. Курс патогистологической техники. Л., 1961.
- Johnson R.A., Bhattacharyya G.K. Statistics. Principles and methods. John Wiley & Sons, Inc., 2010.
- Scheuer R. Von der Probierkunst zur globalen Standardisierung. Die Entwicklung der analyties-chen Chemie in der Fleschforschung in Kulmbach. Mitteilungsblatt der Fleischforschung Kulmbach, 2013, 52(201): 141-146.
- Fernandez C., Ruttkay-Nedecky B., Malevu T.D., Sochor J., Baron M., Melcova M., Zidkova J., Kizek R. A summary of new findings on the biological effects of selenium in selected animal species — a critical review. International Journal of Molecular Sciences, 2017, 18(10), 2209 (doi: 10.3390/ijms18102209).
- Kim M.H., Kim E.J., Jung J.Y., Choi M.K. Effect of water-soluble silicon supplementation on bone status and balance of calcium and magnesium in male mice. Biol. Trace Elem. Res., 2014. 158(2): 238-242 (doi: 10.1007/s12011-014-9936-4).
- Giro T.M., Kulikovsky A.V., Knyazeva A.S., Domnitsky I.Yu., Giro A.V. Biochemical and mi-crostructural profile of the thyroid gland from lambs raised on experimental diets. Food Processing: Techniques and Technology, 2020, 50(4): 670-680 (doi: 10.21603/2074-9414-2020-4-670-680).
- Giro T.M., Kulikovski A.V., Giro V.V., Mosolov A.A. Microstructural studies of muscle tissue of lamb of aboriginal breeds of the Volga region. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, 548(8): 082082 (doi: 10.1088/1755-1315/548/8/082082).
- Kogut M. Role of diet-microbiota interactions in precision nutrition of the chicken: facts, gaps, and new concepts. Poultry Science, 2022, 101(3): 10167 (doi: 10.1016/j.psj.2021.101673).
- Accetto T., Avguštin G. The diverse and extensive plant polysaccharide degradative apparatuses of the rumen and hindgut Prevotella species: a factor in their ubiquity? Syst. Appl. Microbiol., 2019, 42(2): 107-116 (doi: 10.1016/j.syapm.2018.10.001).
- Portincasa P., Bonfrate L., Vacca M., De Angelis M., Farella I., Lanza E., Khalil M., Wang D.Q.-H., Sperandio M., Di Ciaula A. Gut microbiota and short chain fatty acids: impli-cations in glucose homeostasis. Int. J. Mol. Sci., 2022, 23(3): 1105 (doi: 10.3390/ijms23031105).
- Hendawy A.O., Sugimura S., Sato K., Mansour M., Abd El-Aziz A., Samir H., Islam Md.A., Bostami A.B.M.R., Mandour A., Elfadadny A., F. Ragab R., Ali H., Ali A.M. Effects of selenium supplementation on rumen microbiota, rumen fermentation, and apparent nutrient digestibility of ruminant animals: a review. Fermentation, 2022, 8(1): 4 (doi: 10.3390/fermentation8010004).
- Rother M., Krzycki J.A. Selenocysteine, pyrrolysine, and the unique energy metabolism of meth-anogenic archaea. Archaea, 2010, 2010: 453642 (doi: 10.1155/2010/453642).
- Vogels G.D., Hoppe W.F., Stumm C.K. Association of methanogenic bacteria with rumen cili-ates. Appl. Environ. Microbiol., 1980, 40(3): 608-612 (doi: 10.1128/aem.40.3.608-612.1980).
- Hegarty R., Klieve A. Opportunities for biological control of ruminal methanogenesis. Australian Journal of Agricultural Research, 1999, 50(8): 1315-1320 (doi: 10.1071/AR99006). 32. Brul S., Stumm C.K. Symbionts and organelles in anaerobic protozoa and fungi. Trends Ecol. Evol., 1994, 9(9): 319-324 (doi: 10.1016/0169-5347(94)90151-1).
- Ishaq S.L., Page C.M., Yeoman C.J., Murphy T.W., Van Emon M.L., Stewart W.C. Zinc AA supplementation alters yearling ram rumen bacterial communities but zinc sulfate supplementa-tion does not. J. Anim. Sci., 2019, 97(2): 687-697 (doi: 10.1093/jas/sky456).
- Судоргина Т.Е., Глотова Т.И., Котенева С.В., Нефедченко А.В., Велькер Д.А., Глотов А.Г. Клостридиозы крупного рогатого скота: характеристика основных возбудителей, меры профилактики и борьбы (обзор, часть 1). Ветеринария, 2023, 5: 3-10 (doi: 10.30896/0042-4846.2023.26.5.03-09).
- Shakouri M.D., Iji P.A., Mikkelsen L.L., Cowieson A.J. Intestinal function and gut microflora of broiler chickens as influenced by cereal grains and microbial enzyme supplementation. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. (Berl.), 2009, 93(5): 647-658 (doi: 10.1111/j.1439-0396.2008.00852.x).
- Choct M. Managing gut health through nutrition. Br. Poult. Sci., 2009, 50(1): 9-15 (doi: 10.1080/00071660802538632).
- Russell J.B., Sharp W.M., Baldwin R.L. The effect of pH on maximum bacterial growth rate and its possible role as a determinant of bacterial competition in the rumen. Journal of Animal Science, 1979, 48(2): 251-255 (doi: 10.2527/jas1979.482251x).
- Wang X., Li X., Zhao C., Hu P., Chen H., Liu Z., Liu G., Wang Z. Correlation between composition of the bacterial community and concentration of volatile fatty acids in the rumen during the transition period and ketosis in dairy cows. Applied and Environmental Microbiology, 2012, 78(7): 2386‐2392, doi: 10.1128/AEM.07545-11.
- Kumar S., Treloar B.P., Teh K.H., McKenzie C.M., Henderson G., Attwood G.T., Waters S.M., Patchett M.L., Janssen P.H. Sharpea and Kandleria are lactic acid producing rumen bacteria that do not change their fermentation products when co-cultured with a methanogen. Anaerobe, 2018, 54: 31-38 (doi: 10.1016/j.anaerobe.2018.07.008).
- Ibrahim K.S., El-Sayed E.M. Potential role of nutrients on immunity. Int. Food Res. J., 2016, 23: 464-474.
- Hilal E.Y., Elkhairey M.A.E., Osman A.O.A. The role of zinc, manganese and copper in rumen metabolism and immune function: a review article. Open J. Anim. Sci., 2016, 6(4): 304-324 (doi: 10.4236/ojas.2016.64035).
- Spears J.W. Trace mineral bioavailability in ruminants. J. Nutr., 2003, 133(5 Suppl 1): 1506S-1509S (doi: 10.1093/jn/133.5.1506S).
- Spears J.W., Schlegel P., Seal M.C., Lloyd K.E. Bioavailability of zinc from zinc sulfate and different organic zinc sources and their effects on ruminal volatile fatty acid proportions. Livestock Production Science, 2004, 90(2-3): 211-217 (doi: 10.1016/j.livprodsci.2004.05.001).
- Ma L., Terwilliger A., Maresso A.W. Iron and zinc exploitation during bacterial pathogenesis. Metallomics, 2015, 7(12): 1541-1554 (doi: 10.1039/C5MT00170F). 45. Ali H.F.H., El-Sayed N.M., Khodeer D.M., Ahmed A.A.M., Hanna P.A., Moustafa Y.M.A. Nano selenium ameliorates oxidative stress and inflammatory response associated with cypermethrin-induced neurotoxicity in rats. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2020, 195: 110479 (doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110479).
- Echeverry H., Yitbarek A., Munyaka P., Alizadeh M., Cleaver A., Camelo-Jaimes G., Wang P., Rodriguez-Lecompte J.C. Organic trace mineral supplementation enhances local and systemic innate immune responses and modulates oxidative stress in broiler chickens. Poultry Science, 2016, 95(3): 518-527 (doi: 10.3382/ps/pev374).
- López-Alonso M. Trace minerals and livestock: not too much not too little. ISRN Vet Sci., 2012, 2012: 704825 (doi: 10.5402/2012/704825).
- Maret W. Zinc biochemistry: from a single zinc enzyme to a key element of life. Adv. Nutr., 2013, 4(1): 82-91 (doi: 10.3945/an.112.003038).
- Petrič D., Mravčáková D., Kucková K., Kišidayová S., Cieslak A., Szumacher-Strabel M., Huang H., Kolodziejski P., Lukomska A., Slusarczyk S., Čobanová K., Váradyová Z. Impact of Zinc and/or herbal mixture on ruminal fermentation, microbiota, and histopathology in lambs. Frontiers in Veterinary Science, 2021, 8: 630971 (doi: 10.3389/fvets.2021.630971).
- Maret W., Sandstead H.H. Zinc requirements and the risks and benefits of zinc supplementation. J. Trace Elem. Med. Biol., 2006, 20: 3-18 (doi: 10.1016/j.jtemb.2006.01.006).