가금류 장내 마이크로바이옴 분석으로 생산성을 높이는 방법

How poultry gut microbiome analysis can boost productivity

 

 

 

 

새의 위장관에서 일어나는 일을 이해하면 계군 건강을 개선하고 지속 가능한 생산을 늘리며 투자 수익을 높일 수 있습니다.

 

가금류 장내 마이크로바이옴은 단순히 음식을 소화하고 영양분을 흡수하는 것보다 더 많은 기능을 수행하는 매우 복잡한 시스템입니다.

새의 위장관(GIT)을 이해하는 것은 높은 생산성과 최적의 사료 활용에 필수적입니다.

 

"장내 마이크로바이옴은 많은 생산자들에게 복잡한 미스터리입니다."라고 Cargill 의 마이크로바이옴 프로그램 관리자인 Briana Kozlowicz는 말했습니다.

“한 마리의 새에는 마이크로바이옴에 수천 개의 유기체가 있습니다.

건강한 장내 마이크로바이옴은 새의 발달과 면역에 필수적이며 무리의 건강을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다.”

 

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현대 과학은 그 미스터리를 풀기 시작했습니다.

얼마나 많은 미생물이 새의 건강과 면역력을 유지하기 위해 함께 작용하는지를 밝힐 뿐만 아니라 마이크로바이옴을 무리의 전반적인 건강을 알 수 있는 창으로 바꿉니다 .

농장 내 테스트는 아직 가능하지 않지만 점점 더 많은 사립 연구 기관, 대학 및 분석 실험실에서 미생물군집 샘플을 처리하기 위한 시퀀싱 및 생물정보 서비스를 제공하고 있다고 Land O의 사료 첨가제 연구 수석 이사인 Peter Karnezos 박사는 말했습니다 .

'Lakes Inc.' Cargill의 동물 영양 사업부 수석 기술 책임자인 Henk Enting과 카길. Kozlowicz는 "사료, 사료 첨가제, 약물, 항생제, 농장 관리 관행 및 새의 건강에 영향을 미치는 기타 요인의 영향은 미생물 분석을 통해 평가할 수 있습니다."라고 말했습니다.

"생산자가 자신의 선택이 육계의 성능, 건강 및 수확 전 식품 안전에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다."

 

 

마이크로바이옴의 이해

 

Alltech 의 European Bioscience Centre 의 연구 프로젝트 관리자인 Aoife Corrigan 박사에 따르면 GIT는 환경과 지속적으로 상호 작용하는 매우 넓은 표면적을 가지고 있습니다 .

이것은 GIT가 "환경 독소 및 잠재적인 병원성 미생물에 대한 노출을 줄이면서 영양분 흡수 및 폐기물 분비를 허용하는 효과적인 장벽 기능을 제공해야 함"을 의미한다고 그녀는 말했습니다.

“GIT의 또 다른 중요한 기능적 구성 요소는 효과적인 면역 체계의 개발 및 유지입니다. 닭 GIT의 무결성, 기능 및 건강은 환경, 사료 및 GIT 미생물 군집을 포함한 많은 요인에 따라 달라집니다.”

 

건강하고 생산적인 조류에서 GIT 마이크로바이옴 개체군은 자체 및 GIT 생태계의 다른 구성원과 균형을 이루고 있다고 Karnezos는 말했습니다.

그러나 스트레스 요인은 그러한 조화를 방해할 수 있습니다.

 

그는 “스트레스가 발생해 생태계가 교란되면 생태계 구성에 불균형이 생겨 병원성 유기체가 우세해질 수 있다”고 말했다.

"면역 체계에 연료를 공급하기 위한 에너지 전환, GIT의 손상 복구, 병원균에 의해 생성된 유해한 대사 물질 및 독소 해독, 재건을 위해 고군분투하는 유익한 미생물군을 포함하여 새의 건강과 성능에 영향을 미치는 일련의 사건이 뒤따릅니다. 생태계의 균형.”

 

Karnezos는 이러한 캐스케이드를 촉발할 수 있는 스트레스 요인은 예방 접종 및 취급에서 식단 및 환경 조건의 변화에 이르기까지 다양한 형태로 올 수 있다고 말했습니다.

그러나 이벤트를 유발하는 요인에 관계없이 ADM Animal Nutrition 의 단일 위장 연구 과학자인 Mohamad Mortada에 따르면 병원균과 질병에 대한 취약성이 증가하는 동일한 결과를 초래할 수 있습니다 .

Mortada는 “역사적으로 우리는 조류와 병원균의 상호작용에 초점을 맞췄습니다.

“그러나 우리는 어린 시절의 건강한 미생물 군집을 확립하는 것이 새의 건강을 강화하고 장 감염 및 다양한 스트레스 요인에 대한 저항력을 높이는 데 핵심이라는 것을 배우고 있습니다.

내장은 다양한 병원균과의 주요 접촉 부위이며 새의 면역 세포 대부분을 품고 있습니다.

따라서 장내 미생물 균형을 유지하는 것이 장 건강과 전반적인 건강의 핵심입니다.”

 

더 빈번한 질병 발작에 이르기까지 새를 여는 것 외에도 스트레스 요인은 염증을 유발할 수 있는 장내 미생물 군집 내 불균형으로 이어져 성장률 감소, 사료 이용률 저하 및 폐사율을 초래할 수 있다고 Corrigan은 말했습니다.

"마이크로바이옴의 다양성 증가는 도전이나 스트레스 요인에 대한 더 큰 회복력과 관련이 있습니다. 반면 낮은 다양성은 장 건강 문제와 관련이 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

 

 

 

마이크로바이옴 읽기

 

GIT는 복잡하지만 기술 발전으로 과학자들이 이를 더 잘 이해할 수 있게 되었다고 Karnezos는 말했습니다.

 

"가금류의 위장관은 박테리아(유익하고 병원성 모두), 바이러스, 박테리오파지, 균류 및 원생동물의 복잡한 생태계를 수용하는 복잡한 감각 기관으로 서로 균형을 이루며 숙주와 함께 존재합니다."라고 그는 말했습니다.

“이러한 상호 작용의 복잡성은 완전히 이해되지는 않았지만 'omics' 분석 기술의 발전으로 우리는 이 생태계의 구성과 기능에 대해 더 많이 배우고 있으며 이것이 GIT 개발에 미치는 영향을 함께 파악하고 있습니다.

숙주의 면역, 내분비 및 장 신경계에 영향을 미칩니다.”

 

Balchem Animal Health and Nutrition 의 단일위 기술 서비스의 Zachary S. Lowman은 16S rRNA 시퀀싱의 최근 발전을 지적하여 이전에 기존 기술을 사용하여 배양되지 않은 미생물군을 발견하고 분류했습니다.

 

“이러한 새로운 방법의 도움으로 연구원들은 가금류 산업 내 장내 미생물과 만성 건강 문제 사이의 수많은 연관성을 발견하고 있습니다.

연구에 따르면 이러한 연관성 중 일부에는 영양, 장 발달, 면역 기능, 비타민을 생산하는 미생물 군집의 일부 박테리아가 포함됩니다.”라고 그는 말했습니다.

"이제 우리는 장내 마이크로바이옴을 더 자세히 연구할 수 있으므로 특정 종과 관련된 건강 문제를 더 잘 해결할 수 있는 맞춤형 프로바이오틱스와 보다 전문화된 영양 제품을 개발할 수 있습니다."

 

다행스럽게도 생산자에게는 과학적 작업의 이점을 얻는 것이 덜 복잡합니다.

Cargill's Enting 및 De Oliveira에 따르면 생산자는 간단한 비침습 배설강 면봉 배양을 사용하여 실험실 분석을 위해 보낼 샘플을 수집할 수 있습니다.

인후 배양 수집과 유사합니다.

샘플은 배송을 위해 상자에 포장되며 실험실에서는 주요 바이오마커 및 통찰력에 대해 보고합니다.

 

분석에 도움이 되도록 관련 메트릭에 대한 데이터를 수집하는 것도 좋습니다.

육계의 경우 이 데이터에는 폐사율, 사료 전환율 및 체중에 관한 정보가 포함될 수 있으며, 산란계 및 종계의 경우 계란 생산, 비옥도 및 계군의 균일성에 대한 데이터가 중요할 수 있습니다.

 

"장내 마이크로바이옴은 새의 전반적인 건강과 성능에 큰 영향을 미치므로 모든 생산 주기에서 수집된 모든 데이터가 중요합니다."라고 Lowman은 말했습니다.

 

급이 프로그램이 원하는 효과를 달성하고 있다면 계군은 이러한 지표를 통해 개선된 성과의 징후를 보여야 합니다.

그러나 항상 그런 것은 아닙니다.

병아리는 같은 부화장에서 나오고 같은 영양과 관리를 받지만 결과는 같지 않을 수 있다고 Karnezos는 말했습니다.

 

“문제는 이것이 왜 그런지입니다. 여러 가지 이유가 있을 수 있으며, 모두 마이크로바이옴과 그 복잡성 및 다양성에 영향을 미칩니다.”라고 그는 말했습니다.

“GIT와 환경에서 샘플을 채취하면 마이크로바이옴의 차이와 이러한 차이가 새의 성과와 어떤 상관관계가 있는지 알 수 있습니다.

이 정보는 성능이 낮은 무리의 미생물 군집 프로파일을 더 나은 성능의 무리처럼 보이도록 이동하여 단지의 전반적인 성능을 높이는 관리 전략을 개발하는 데 사용할 수 있습니다.

또 다른 접근 방식은 미생물 분석을 진단 도구로 사용하여 질병 상태의 원인이 되는 병원체를 식별하고 특성화하는 것입니다.

그런 다음 이러한 통찰력을 통해 문제를 완화하는 데 필요한 접근 방식을 알려줄 수 있습니다.”

 

Microbiome 분석은 무리의 성능 불일치 원인에 대한 통찰력을 얻을 수 있다고 Enting과 De Oliveira는 말했습니다.

예를 들어, 뒷창자에 과도한 단백질 또는 소화되지 않은 단백질은 C. perfringens 및 Listeria 와 같은 프로테오박테리아의 존재를 나타냅니다 .

 

특정 박테리아는 항생제 및 중간 사슬 지방산과 같은 특정 사료 성분에 반응한다고 Enting과 De Oliveira는 말했습니다.

GIT에 어떤 미생물이 존재할 수 있는지 알면 사료 조제자가 이러한 성분과 관련하여 식단을 미세 조정할 수 있어 잠재적으로 질병의 징후가 나타나기 전에 장 건강을 개선할 수 있습니다.

 

새들에게 프리바이오틱스와 프로바이오틱스를 제공하는 것도 미생물 군집을 한 방향 또는 다른 방향으로 조금씩 움직이는 데 도움이 될 수 있다고 Lowman은 말했습니다.

또한 그는 가금류 GIT의 일부 박테리아 균주는 새가 소화되지 않은 사료를 활용하여 비타민, 아미노산 및 짧은 사슬 지방산과 같은 영양분과 에너지를 생성하여 새가 최적의 성능을 달성하도록 도울 수 있다고 덧붙였습니다.

 

새의 장내 미생물 군집을 면밀히 모니터링한다는 것은 최적의 건강, 성능 및 사료 활용을 위해 식단을 조정할 수 있고 낭비를 줄일 수 있음을 의미합니다.

"무리의 미생물 구성을 적시에 이해하면 Cargill과 생산자는 식단이 예상대로 수행되고 있는지 판단하고 동물의 건강, 복지 또는 생산성에 부정적인 영향을 미치기 전에 문제를 인식할 수 있습니다." 코즐로위츠가 말했다.

“이를 통해 식단 변경을 제안하든 건강 개입을 권장하든 관계없이 능동적인 방식으로 더 빠르고 신속하게 대응할 수 있습니다.

조기에 이러한 이해를 얻으면 더 정확한 식단 구성과 더 나은 성능으로 이어질 수 있으며, 이는 결과적으로 폐기물을 줄이고 더 지속 가능한 생산으로 이어집니다.”

 

 

혜택을 누리다

 

Kozlowicz는 "많은 생산자들이 "직관이나 일화적인 증거에 기초하여" 양떼의 건강과 복지를 개선하려고 노력할 것이지만, 이제 그들은 미생물군집 연구를 통해 얻은 정보를 통해 새의 건강에 대해 훨씬 더 나은 통찰력을 갖게 되었습니다.

 

“장내 마이크로바이옴에 대한 통찰력을 통해 생산자는 마이크로바이옴과 가금류 성능의 연관성을 이해함으로써 인식을 더욱 향상시킬 수 있는 기회를 갖게 됩니다.

이는 생산자가 농장 관리 관행을 개선하고 무리의 건강과 성과를 지원하는 데 사용할 수 있는 실행 가능한 통찰력을 제공하는 데 사용할 수 있는 데이터에 대한 경험과 액세스 권한이 있는 업계 전문가의 권장 사항을 통해 달성할 수 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

"계군 미생물 군집의 상태를 이해하는 것이 작업의 건강을 개선하는 첫 번째 단계입니다."

 

건강한 위장관은 영양소의 최적 흡수를 의미하지만, 마이크로바이옴이 면역 기능에서 중요한 역할을 하기 때문에 훨씬 더 많은 것을 의미하기도 한다고 Lowman은 말했습니다.

 

"장내 마이크로바이옴이 상피 세포벽에 부착하여 병원균에 대한 장벽 역할을 하여 병원균으로부터 보호하고 성능 향상에 기여한다는 연구 결과가 있습니다."라고 그는 말했습니다.

"그러나 장내 마이크로바이옴 기능에 대한 가장 일반적인 생각은 병원성 박테리아가 성장하지 못하도록 충분한 '좋은' 박테리아가 있음을 보장하는 경쟁적 배제입니다."

 

Mortada는 매우 기능적인 장내 미생물 군집을 가진 새가 더 잘 수행할 것이며 생산자에게 더 나은 투자 수익을 가져다 줄 것이라고 말했습니다.

 

“건강한 새는 질병에 걸린 새보다 사료 섭취량과 영양소 흡수율이 더 높습니다. 동물의 성능이 향상되면 사료 전환율이 향상되고 가금류 생산의 비용 효율성이 향상됩니다.”라고 그는 말했습니다.

“새의 장내 마이크로바이옴은 탄력성 또는 외부 스트레스 요인에 대응하고 그 영향을 줄이는 능력의 근원입니다. 탄력성이 떨어지는 새는 성능 목표에 도달할 가능성이 낮지만 건강한 장내 미생물 군집을 가진 새는 질병에 덜 취약하고 생산 결과의 일관성이 더 높을 수 있습니다.”

 

Mortada는 새가 영양분을 더 잘 흡수할 수 있게 하면 폐기물도 줄어 든다고 덧붙였습니다.

 

"우리는 건강한 장내 마이크로바이옴을 가진 동물이 필수 영양소를 더 잘 흡수할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 즉, 환경으로의 배설물이 적다는 의미입니다."

“우리는 또한 동물의 특정 영양 요구 사항에 맞는 정밀한 영양 공식을 개발하여 낭비를 줄일 수 있습니다. 기본적으로 지속 가능성과 성능은 동전의 양면과 같습니다.”

 

Karnezos는 다음과 같이 동의했습니다. 더 적은 사료로 생산성을 높이면 가금류 고기와 달걀 생산을 위한 탄소 발자국이 줄어듭니다.”라고 그는 말했습니다.

 

장내 마이크로바이옴과 생산성 간의 관계를 이해하는 것이 앞으로 점점 더 중요해질 것이라고 Corrigan은 말했습니다.

 

"동물 생산의 미래는 장내 미생물과 숙주의 생리적 과정 사이의 상호 작용에 대한 이해 향상에 달려 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

“미생물을 의도적으로 조작하여 영양분을 제공하고, 숙주 면역을 조절하고, 병원체 집락을 억제하거나 안전한 무항생제 대안을 사용하여 장 장벽 기능을 개선하는 능력은 우리에게 가금류의 건강과 생산을 개선할 수 있는 새로운 기회를 제공할 것입니다.

좋은 장 건강의 균형을 유지하는 것은 식품을 생산하는 동물에서 최고의 성장과 (사료 전환율)을 얻는 핵심 요소입니다.”

 

 

 

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How poultry gut microbiome analysis can boost productivity