CTCZYME (β-Mannanases) 및 Bacteriophages 첨가에 의한 Broiler 육계의 생산성 및 Cecum 맹장 미생물 균총 분석 – Pilot Study

CTCZYME Bacteriophage animals-12-00169-v2[1430].pdf

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번역본 CTCZYME Bacteriophage Broiler_Animals_2022.pdf

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Animals 2022, 12, 169. https://doi.org/10.3390/ani12020169

 

* 멕시코 국립자치대학 (UNAM, Universidad Nacional Autónoma de México)과 미국 알카소대학 (University of Arkansas)에서 β-Mannanases (CTCZYME)와 Bacteriophages의 Broiler 첨가효과에 관해 CTCBIO와는 별도로 독자적으로 공동연구를 수행한 연구결과 발표 논문입니다. 2022년 현재 CTCBIO의 CTCZYME (β-Mannanases)과 Bacteriophages 제품은 10년전부터 멕시코 및 중남미 축산사료 시장의 확고한 Functional Feed additives products로 자리매김하고 있었습니다.

 

Carlos A. Pantoja-Don Juan 1, Gabriela Gómez-Verduzco1,*, Claudia C. Márquez-Mota2,* , Guillermo Téllez-Isaías3 , Young M. Kwon3 , Arturo Cortés-Cuevas4 , José Arce-Menocal5 , Daniel Martínez-Gómez 6 and Ernesto Ávila-González4

Simple Summary :

몇 년 동안 성장촉진용 항생제 (Antibiotic Growth Promoters, AGPs)는 Poultry 생산에 사용되었습니다. 그러나 최근 AGPs 사용이 금지되면서 여러 가지 대안적 방안이 제시되어왔다. 본 연구에서는 AGPs의 대안으로 β-Mannanases와 Bacteriophages 첨가효과에 대해 평가하였습니다.

본 연구에서, AGP 대신에 β-Mannanases와 Bacteriophages 또는 이 두 가지를 동시 혼합하여 첨가하였을 때 Corn-SBM 사료를 급여한 Broiler 육계의 생산성에 영향을 미치지 않고 동일한 생산성적을 나타내었다. 사료내 β-Mannanases와 Bacteriophages 혼합 첨가시 Broiler 육계 맹장에서 유익미생물 균총의 우점이 촉진됨을 알 수 있었다. 본 연구결과를 통해 Poultry 사료내 β-Mannanases와 Bacteriophages 첨가가 AGPs의 대안이 될 수 있음을 시사하였다.

 

Abstract :

본 연구는 β-Mannanases (MN) 및 Bacteriophages (BP) 첨가에 의한 Broiler 육계의 생산 능력, 장 건강 및 맹장내 미생물 균형에 미치는 효과를 규명하기 위해서 수행되었습니다. 600마리의 1일령 Broiler 육계를 4개 그룹으로 나누고 다음 사료 중 하나를 급여하였습니다.

CON : Corn-SBM diet + 10 ppm Enramycin (ENR) <-- AGP diet (Positive Control diet)

MN : CON + 500 ppm β-Mannanases (MN)

BP : CON + 500 ppm Bacteriophages (BP)

MN + BP : CON + 500 ppm MN + 500 ppm BP

BP 및 MN 첨가그룹에서 대조구 CON (ENR) 그룹과 동일한 Broiler 육계 사양성적을 나타내었다. MN 첨가그룹은 Broiler 육계 35일령에 소장내 공장 부위에서 IgA의 농도를 증가/개선시켰다.

육계의 Thymus 흉선 형태계량학적 지수(morphometric index; IM)는 MN 첨가그룹에서 증가하였고, BP 첨가그룹에서는 Liver 간과 Thymus 흉선 IM가 증가하였습니다. 조직학적 분석결과를 보면 BP와 MN 첨가에 의해 intestinal morphology가 개선되는 것으로 나타났습니다.

MN + BP 혼합첨가그룹에서는 Proteobacteria의 양적 성장을 감소시키고 Bacteroidetes의 양적 성장을 증가시키는 경향을 보여서, 유익미생물 균총이 우점됨을 알 수 있었습니다. 결론적으로, 본 시험결과는 β-Mannanases와 Bacteriophages (MN + BP)의 혼합 적용이 Poultry Nutrition에 잠재력이 크다는 것을 보여줍니다. 향후 MN + BP 조합의 작용 기전을 자세히 확인하는 추가 시험을 기대하고 있습니다.

 

Key words : β-Mannanases; bacteriophages; enramycin; microbiome; broiler

 

* Thymus : 가슴샘, 흉선(胸腺). 종격동(縱隔洞)의 전상부에 위치한 림프 장기 / The thymus is a specialized primary lymphoid organ of the immune system. Within the thymus, thymus cell lymphocytes or T cells mature. T cells are critical to the adaptive immune system, where the body adapts specifically to foreign invaders.

** Morphometric index, IM : 형태계량학적 지수/ 형태나 크기의 정량적 측정 및 수학적 분석 방법

 

1. Introduction

성장촉진용 항생제 (AGPs)는 생산성적을 개선하고 질병을 예방하기 위해 Poultry industry에서 정기적인 관행의 일부로 활용되었습니다. 그러나 전 세계적으로 가축 사료내 AGPs 사용을 줄이거나 사료내 무첨가로 가려는 경향이 있습니다. 최근에는 AGPs 대안으로써, 정기적인 백신 접종, 프로바이오틱스, 파이토제닉, 프리바이오틱스, Bacteriophages, 유기산제, 효소제 등과 같은 방안이 대안으로 관심을 끌고 있습니다. 복잡하고 다양한 장내 미생물군과 함께 건강한 장은 영양소 흡수, 면역 체계 발달 및 병원체 억제에 중요한 역할을 합니다. 급이되는 사료, 사육일령, 축군의 건강상태, 사육환경 및 급이사료내 첨가제들의 여러 요인들은, 가축 성장기의 소화기관 건강성과 장내 미생물 균총 균형 모두에 직접적인 영향을 미칩니다.

AGP를 사용하면 증체량 증가와 사료 효율이 향상되지만, 장내 여러 박테리아 종의 개체수를 감소시키며, 숙주와 소비자의 건강에 영향을 줄 수 있는 항생제 내성균 발생 가능성이 증가하는 것으로 보고되고 있습니다. AGP의 하나의 대안으로는 Bacteriophages를 적용하는 것입니다. Bacteriophages는 세균성 질환에 대한 효과적인 치료제라는 것은 잘 알려져 있습니다. 그러나 Bacteriophages가 Broiler 육계의 생산성, 장 건강 및 미생물 균총에 미치는 영향에 대한 연구결과는 적은 편입니다. 한편, 갈락토만난과 같은 사료 곡물의 항영양인자를 가수분해하는 능력이 있는 β-Mannanases와 같은 효소를 사용하면 증체량 증가와 사료 효율이 향상됩니다.

지금까지의 연구결과에서, Corn-SBM diet를 급이한 Broiler 육계의 소화기관 상태와 맹장내 미생물균총 개선을 위한, AGP의 대안으로 적용한 Bacteriophages와 β-Mannanases를 함께 적용한 연구결과는 아직 없습니다. 따라서 본 연구의 목적은, Bacteriophages 단독 또는 β-Mannanases와 조합 첨가를 통해, Broiler 육계의 생산성적, 장 형태의 IM 분석 및 미생물 균총에 미치는 효과를 평가하고, AGP (엔라마이신)의 첨가시 성적과도 비교하는 것입니다.

 

2. Materials and Methods

The experimental design comprised four treatments as follows:

Treatment 1 (CON): corn–soy meal + 10 ppm antibiotic growth promoter (Enramycine, Enradin® F80, MSD Animal Health is a division of Merck & Co., Inc., Kenilworth, NJ, USA)

Treatment 2 (MN): as T1 + 500 ppm of β-mannanases (BM CIBENZA DE200®, Novus International, Inc., Saint Charles Missouri, MI, USA)

Treatment 3 (BP): corn–soy meal + 500 ppm of Bacteriophage Cocktail (BacterPhage C, CTCBIO, Inc., Seoul, Korea)

Treatment 4 (MN + BP): as BP + 500 ppm of β-mannanases (BM CIBENZA DE200®, Novus International, Inc., Saint Charles Missouri, MI, USA) + 500 ppm of Bacteriophage Cocktail (BacterPhage C, CTCBIO, Inc., Seoul, Korea)

3. Results

Table 2는 엔라마이신, Bacteriophages, β-Mannanases가 첨가된 옥수수-대두박 사료를 급여했을 때 49일령 Broiler 육계의 성장능력에 미치는 영향의 결과를 보여줍니다. 대조군과 실험군 사이에 증체량, 사료섭취량, 사료효율, 도계량 또는 폐사율 측면에서 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다 (p > 0.05) (Table 2).

엔라마이신, Bacteriophages, β-Mannanases가 첨가된 옥수수-대두박 사료를 급여한 Broiler 육계에서 형태계량학적 지수 (49일차, IM) 및 공장내 IgA 농도 (35일차)에 대한 효과는 Table 3에 결과가 요약되어 있다. β-Mannanases 첨가그룹에서 공장내 IgA의 증가 (p<0.01) 되었다. 또한 Bacteriophages 첨가그룹에서 간과 흉선 크기 (IM)의 증가 (p<0.01)를 보였다 (Table 3).

융모 길이 (VL)의 유의한 증가 (p<0.01)는 Barteriophages 첨가그룹에서 관찰되었습니다. 크립트 깊이 (CD)는 β-Mannanases 첨가그룹에서 감소되었습니다 (p<0.01). 그러나, VL/CD ratio는 β-Mannanases 첨가그룹에서 증가했습니다 (p<0.05) (Table 4).

Figure 3. Phylum level (문 레벨) (ANOSIM, r = -0.023, p = 0.711)

%	CON	MN	BP	MN + BP
Firmicutes	71.67	67.10	79.43	76.90
Bacteroidetes	10.06	8.55	8.29	12.12
Proteobacteria	6.97	14.53	7.12	2.16
Actinobacteria	7.74	8.15	2.49	7.29

 

 

4. Conclusion

 

Bacteriophages와 β-Mannanases를 급여한 Poultry 생산성적은 엔라마이신을 급여한 생산성적과 유사했습니다. β-Mannanases 첨가는 35일령 Broiler 공장에서 IgA 수치를 증가시켰고 흉선의 형태계량 지수 (IM)를 개선하였고, Bacteriophages 첨가는 간과 흉선의 형태계량 지수를 개선했습니다. β-Mannanases와 Bacteriophages의 조합은 장 형태를 개선하고 프로테오박테리아를 감소시키고 박테로이데테스를 강화하는 경향이 있습니다. 본 연구는 Broiler 맹장 미생물 균총에 β-Mannanases 및/또는 Bacteriophages 첨가효과를 보여주는 메커니즘의 탐색적 연구였습니다. Broiler 맹장 미생물 균총 변화에 통계적 차이를 보이지는 않았지만, Broiler diet에 β-Mannanases와 Bacteriophages의 사용이 Poultry 소화기내 맹장 미생물 균총에 영향을 미치지 않으면서 (AGP 대안) Poultry의 생산성적을 개선할 수 있는 좋은 대안이 될 수 있음을 나타내는 몇 가지 결과를 보여줍니다.