육계에서 콕시듐 백신후 β-mannanase의 장내 미생물 개선효과

Source: Livestock Science
Title: 

Effects of β-mannanase supplementation on the intestinal microbiota composition of broiler chickens
challenged with a coccidiosis vaccine
Authors: C. Bortoluzzi, L. B. Scapini, M. V. Ribeiro, M. R. Pivetta, R. Buzim, J. I. M. Fernandes

 

DOI: doi.org/10.1016/j.livsci.2019.09.001

 

 

육계에서 사료에 β-mannanase를 보충하면 미생물군의 다양성을 증가시킬 수 있으며 질병에 걸린 후에 장 건강이 회복되는 데 도움이 될 수 있다고 연구자들이 말합니다.

 

미국 조지아 대학과 브라질 파라나 연방 대학의 연구원들은 콕시듐증 백신을 투여받은 육계 사료에서 β-mannanase의 효과를 조사했습니다.

연구자들은 “본 연구의 목적은 β-mannanase를 보충하고 콕시듐증 백신을 접종한 육계의 회장 및 맹장 미생물군의 다양성과 구성을 평가하는 것”이라고 말했다.

급여 및 질병 챌린지 연구에서 연구원들은 Chao 지수가 하락했음을 발견했습니다.
– 인덱스는 DNA 샘플에 존재하는 운영 분류 단위(OTU)의 최소 수를 추적합니다. –
β-mannanase를 보충하면 맹장과 소장 모두에서 미생물군에 대한 효과가 "회복됩니다".

 

맹장의 박테리아 균주는 보충되지 않은 비교구와 비교하여 β-mannanase 사료 첨가제를 급여한 처리구에서 변화했으며 처리구는 유익한 균주를 증가시켜 미생물총을 조절하는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다고 그들은 말했습니다.

"여기에 제시된 결과는 β-mannanase 보충이 육계의 장내 미생물에 대한 콕시듐증의 부정적인 영향을 약화시키는 데 유익하며 비항생제 생산 시스템에서 유용한 전략일 수 있음을 보여줍니다."

 

 

Disease challenge and broiler gut health

 

육계에서 장내 미생물총은 영양소 흡수 효율, 장 성숙, 소화 유지, 면역 반응을 조절하고 소화되지 않은 영양소를 처리하는 데 중요한 역할을 한다고 연구원들은 말했습니다.

 

"장 내에 존재하는 박테리아는 성장을 위한 에너지를 얻기 위해 소화 과정에 저항하거나 잘 흡수되지 않는 식이 성분에 의존합니다."라고 그들은 말했습니다.
"다양한 박테리아 개체군이 장에 공존하고 기질에 대한 선호도가 다르기 때문에 식이 변형은 장 내 미생물의 다양성, 구성 및 분포를 변화시킬 것입니다."
"안정된" 미생물 개체군은 병원체의 성장을 줄이고 육계의 면역 방어를 향상시킬 수 있다고 그들은 말했습니다.

그러나 육계의 식단이나 질병 문제에 사용되는 성분을 변경하는 것을 포함한 요인은 장내 미생물군의 구성과 다양성을 선별할 수 있다고 그들은 말했습니다.
그러나 장 질환과 관련된 "균-불균형 이벤트" 이후 장내 미생물총을 조절하면 육계가 감염으로 인한 영양소 사용 중단을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

“예를 들어, 가금류의 가장 중요한 기생충 질환 중 하나인 콕시듐증은 Eimeria 속의 원생동물에 의해 발생하며, 장 상피에 손상을 주어 영양소의 적절한 흡수를 방해하고 혈장 단백질이 내강으로 누출되는 것을 증가시킵니다. 

이것은 Clostridium perfringens의 증식을 위한 기질 역할을 할 수 있다고 연구진은 말했습니다.

"콕시듐증은 미생물 군집의 다양성과 구성에도 영향을 미치는 것으로 나타났습니다."

장내 미생물에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 사료 첨가제는 육계에서 감염을 관리하는 데 도움이 될 수 있다고 그들은 말했다.

 

 

Why feed β-mannanase to disease challenged broilers?

 

가축 생산에서 항생제 사용에 대한 규제와 우려가 증가함에 따라 장 질환을 해결하면서 장 건강을 지원하는 사료 첨가제를 찾는 데 대한 관심이 높아지고 있다고 연구자들은 말했습니다.

육계용 닭 사료에 효소를 추가하면 비전분 다당류(NSP)와 같이 육계에서 사용할 수 없는 사료의 식물성 물질을 소화하는 데 도움이 될 수 있다고 그들은 말했습니다.

“NSP 효소의 성장 촉진제로서의 효능 이면의 기전은 완전히 밝혀지지 않았습니다.
그러나 단쇄지방산(SCFA)을 생산하는 세균의 증식을 자극하는 프리바이오틱 올리고당의 생성과 병원성 미생물에 대한 감수성 감소로 인한 것으로 여겨진다”고 덧붙였다.

외인성 효소는 단백질 및 전분과 같은 사료 성분의 소화를 촉진하여 가축에게 더 많은 영양분을 제공할 수 있습니다.

 

"효소 β-mannanase는 β-mannans, 특히 갈락토만난, 갈락토글루코만난 및 만난 사슬을 분해하는 엔도가수분해효소로서 장 점도를 낮추고 영양소 소화율을 향상시킵니다(Jackson et al., 2004)."라고 그들은 말했습니다.

사료 첨가제의 사용은 대두박의 많은 탄수화물이 NSP이기 때문에 더 나은 성장 성능과 개선된 소화율을 지원할 수 있습니다.

연구자들은 "β-mannanase가 육계의 성능, 도체 생산량, 면역 체계 및 장 건강에 미치는 영향을 조사한 연구가 있었습니다."라고 말했습니다.

  "그러나 이 효소가 장내 미생물군의 다양성과 구성에 미치는 영향에 대한 보고는 없습니다."

연구자들은 β-mannanase를 첨가하면 "박테리아의 다양성과 유익한 그룹"을 확장함으로써 육계의 장내 미생물에 대한 콕시듐증의 영향을 줄일 수 있다고 가정했습니다.

 

 

 

Feeding trial overview

 

급여 실험에서 육계의 무게를 재고 42일 동안 4가지 시험구를 제공했다고 연구자들은 말했습니다.

시험구는 질병감염이 없는 비보충사료, 질병공격이 있는 비보충사료, 400mg/kg의 β-mannanase 효소가 첨가되고 질병공격이 없는 사료 또는 질병공격이 있는 처리구가 포함된다고 그들은 말했다.

기본 식단은 옥수수와 대두박 기반의 사료였습니다.

시험구는 약독화 생독백신에 나타난 콕시듐증으로 14일째에 질병에 직면했다고 그들은 말했다.
분석을 위해 위장관(GIT)을 수집할 수 있도록 닭의 선택을 21일 및 42일에 수집했습니다.

 

맹장과 소장의 내용물에 박테리아 DNA가 있는지 확인했으며 이를 증폭하여 유전자 존재를 평가하고 "분류학적 분류"가 가능하다고 그들은 말했습니다.

 

알파 다양성 지수, 운영 분류 단위(OTU)의 수(Chao index), 샘플의 풍부함 및 균일성에서 발견되는 최소 OTU 수(Shannon index) 에 대해 샘플을 조사했습니다.

 

 

Results

 

21일째에 질병 챌린지에서 발견된 영향이 있다고 연구원들은 말했습니다.

β-mannanase를 투여하지 않은 시험구는 질병 챌린지 하지 않은 시험구와 비교하여 맹장 및 소장 미생물총에 대한 OTU의 수와 Chao index가 떨어지는 것을 보았습니다.

그들은 "β-mannanase 보충은 질병 챌린지와 관계없이 대조군 처리에 비해 맹장 및 소장 미생물군 모두에서 더 많은 수의 OTU 및 Chao 지수를 보였다"고 말했다.

실험이 끝난 후 맹장과 소장 모두에서 대조구의 Chao 지수가 더 높았다고 그들은 말했습니다.
 
총 OTU는 소장에서 더 높았지만 맹장 미생물총에서는 그렇지 않았습니다.

"현재 연구에서 고용량의 콕시듐증 백신에 대한 질병 챌린지는 회장 소화 및 맹장 함량 미생물군의 알파 다양성 지수를 감소시켰느데, 주로 질병 챌린지후 21일, 7일후 였다"라고 말했다.

"반면에 효소 보충은 감염의 존재 여부와 상관없이 이러한 지수를 증가시켰으며, 이는 β-mannanase가 장내 미생물 다양성에 대한 장내 감염의 부정적인 영향을 완화할 수 있음을 나타냅니다."

 

사료 첨가제의 사용은 소장과 맹장 미생물군의 다양성을 높이고 OTU의 수를 증가시켰다고 연구자들은 말했습니다.

이어 “β-mannanase는 미생물군을 조절해 Lactobacillus, Ruminococcaceae, Akkermansia 등의 유익군을 증가시키고 육계의 낮은 사료 효율과 관련된 Bacteroides를 감소시켰다”고 덧붙였다.

"Eimeria에 대한 첼린지는 보충되지 않은 육계 d21에서 Bacteroidetes(P ≤0.05)의 빈도를 증가시켰습니다.
그러나 β-mannanase를 보충했을 때는 그렇지 않았다”고 말했다.

실험이 끝날 무렵 맹장에서 Verrucomicrobia 문의 박테리아는 보충 사료를 먹거나 질병에 걸리지 않은 새의 수가 크게 증가한 것을 확인했습니다.

 

사료 보충제를 받은 새는 맹장 미생물군에서 Ruminococcaceae 속의 박테리아 수준이 증가했음을 보여주었습니다.
그들은 실험이 끝날 때까지 박테로이데스(Bacteroides)와 페칼리박테리움(Faecalibacterium)의 수준을 낮추고 아커만시아(Akkermansia)의 수치를 높일 것이라고 말했습니다. 

소장에서는 보충된 새가 더 많은 Lactobacillus를 보였습니다.

 

연구원들은 “β-mannanase의 보충은 S. pasteurians와 R. ilealis를 감소시키고 소장 소화 미생물군에서 Lactobacillus reuteri를 증가시켰다”고 말했습니다.

“맹장 함량 미생물군에서 효소는 Anaerobacterium chartisolvense와 Alistipes onderdonkii를 증가시켰고 I. butyriciproducens를 감소시켰습니다.

그러나 S. pasteurians는 효소의 보충으로 감소하고 챌린지와 함께 증가했습니다.”

 

 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S187114131931131X#sec0011

 

β-mannanase feed additive may boost broiler microbiota diversity.pdf

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Mannan rich fraction from yeast modulates inflammatory responses in intestinal cells (HT-29) exposed to Escherichia coli

 

 

 

Abstract

효모의 만난은 그람 음성 박테리아가 장에 부착하여 침입하는 메커니즘을 차단함으로써 돼지, 가금류 및 소를 포함한 위장 감염에 민감한 동물의 감염을 제한하는 것으로 입증되었습니다.

ETEC(Enterotoxigenic Escherichia coli)는 이유 후 설사(PWD)를 유발하여 체중 증가가 불량하고 농부에게 막대한 경제적 비용으로 사망할 수 있습니다.
만나 풍부 분획(MRF)은 HT-29 장 세포주의 ETEC 감염에 미치는 영향에 대해 시험관 내에서 평가되었습니다.
박테리아의 염증(TNFα 및 IL-1β) 및 TLR4(TICAM-1 및 LY96) 관련 인식에 대한 유전자 발현 마커는 E. coli 단독에 노출된 후 유의하게 상승했지만 대조군과 비교하여 MRF와 조합하지 않은 경우에는 그렇지 않았습니다.

MRF 단독에 노출된 HT-29 세포는 대조군과 비교했을 때 면역 신호 유전자 IRAK1, IRF7 및 JUN의 발현이 유의하게 감소된 것으로 나타났다.
TNFα 및 TLR4 관련 단백질에 대한 HT-29 세포 단백질 풍부도는 E. coli 노출 단독에 반응하여 상당히 증가했지만 E. coli 감염에 의한 MRF 처리에서는 유의한 변화가 관찰되지 않았습니다.
HT-29 세포에 대한 E. coli 부착은 E. coli 감염 단독에 비해 MRF의 첨가로 유의하게 감소하였다.
MRF의 작용은 전염증성 반응의 감소로 표시되는 감염으로 이어지는 장과 세균 상호작용을 차단함으로써 시험관내 수준에서 감염을 제한하는 잠재적 능력을 입증했습니다.
MRF는 그 자체로 장 세포에 대한 잠재적인 항염증 효과를 보여주었으며 관찰된 전염증 반응의 감소가 관찰되었습니다.

 

https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-applied-animal-nutrition/article/abs/mannan-rich-fraction-from-yeast-modulates-inflammatory-responses-in-intestinal-cells-ht29-exposed-to-escherichia-coli/7C1A7B3B72E9C0571EF6307FE85EB954

 

Mannan rich fraction from yeast modulates inflammatory responses in intestinal cells (HT-29) exposed to Escherichia coli.pdf

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A review of 733 published trials on Bio-os®, a mannan oligosaccharide, and Actigen®, a second generation mannose rich fraction, on farm and companion animals.

 

 

 

 

Summary

 

Mannan-oligosaccharides(MOS)는 동물성 사료 원료로 동물 영양에 널리 사용됩니다.
MOS는 1990년대 초 Bio-Mos® 출시 이후 상업적으로 이용 가능했으며 상당한 양의 과학 논문과 그 효능에 대한 실제 사례를 보유하고 있습니다.
1999년 이후, 동물 사료에서 MOS의 사용은 주로 동물 사료에서 예방적 항생제 성장 촉진제에 대한 유럽의 금지로 인해 더욱 두드러졌습니다.
장내 병원균의 군집화를 제한하고 제한하는 능력을 가진 MOS는 무항생제 식단을 위한 효과적인 솔루션으로 입증되었으며 면역 및 소화를 지원합니다.
MOS는 위장 건강을 개선하여 웰빙, 에너지 수준 및 성능을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 

대부분의 MOS 제품, 특히 과학적으로 개발된 제품은 효모인 Saccharomyces cerevisiae의 세포벽에서 유래합니다.
2009년에는 면역 조절 및 장 건강에 대한 활성이 강화된 이러한 MOS형 제품의 '2세대'로 MRF(mannose-rich fraction) 제품이 상업적으로 출시되었습니다.
이 문서의 목적은 모든 동물 종에 대한 MOS의 이점에 대한 기존 데이터를 검토하고, 생체 내에서 MOS의 작용 메커니즘을 논의하고, 2세대 MRF를 사용하는 이점을 원래의 MOS와 비교하는 것입니다.

 

A review of 733 published trials on Bio-Mos®, a mannan oligosaccharide, and Actigen®, a second generation mannose rich fraction, on farm and companion animals..pdf

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