Иммунный статус цыплят-бройлеров в различные физиологические периоды развития

Полный текст

Промышленное птицеводство интенсивно развивается, обеспечивая население высококачественной продукцией. [14] Однако в условиях увеличения продуктивности, а также воздействия различных стресс-факторов внешней среды (нарушение температурно-влажностного режима в помещениях, смена рациона и уровня кормления, технологические приемы) происходит снижение адаптационных возможностей организма, истощение его функциональных резервов, что отражается на здоровье животных и имеет нежелательные экономические последствия. [5, 9] У сельскохозяйственной птицы развиваются вторичные (приобретенные) иммунодефициты, которые характеризуются снижением функции иммунной системы и сопротивляемости организма по отношению к различным инфекциям. [11] Главная задача иммунной системы – распознавание и элиминация из организма чужеродных веществ антигенной природы. [20] Данная функция осуществляется с помощью факторов врожденного иммунитета и адаптивного. Нормальное функционирование иммунной системы возможно только при условии взаимосвязи всех звеньев специфических иммунных реакций и факторов неспецифической иммунной реактивности. [12] Ученые отмечают, что высокопродуктивные кроссы пород характеризуются более низкими ресурсами для адаптации (теория распределения ресурсов), чаще фиксируются кишечные инфекционные заболевания и случаи слабого иммунного ответа на проводимые вакцинации. [3]

Из-за широкого распространения иммунодефицитов необходимо разработать обоснованную и доказательную методологию раннего выявления недостаточности иммунной системы для профилактики и своевременной ее коррекции. В связи с этим стратегия современных научных исследований направлена на детальное изучение иммунной системы сельскохозяйственных животных, механизмов иммунодепрессии и поиск эффективных средств коррекции нарушенного иммунного гомеостаза. [10] Несмотря на прогресс за последние несколько десятилетий, многочисленные ключевые вопросы, касающиеся клеточно-опосредованного и гуморального иммунитета птиц, по-прежнему требуют дальнейшего рассмотрения.

Цель работы – изучить иммунный профиль здоровых цыплят-бройлеров в ходе онтогенеза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования – цыплята-бройлеры кросса Arbor Acres (ЗАО «Птицефабрика Оренбургская»).

Обслуживание животных и эксперименты выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями российских нормативных актов (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных» и «Guide for the Care and Use of Laboratory Animals» National Academy Press, Washington, D.C., 1996). Во время исследований были предприняты меры для обеспечения минимума страданий животных и уменьшения количества опытных образцов.

Работу проводили на базе вивария ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН в 2023 году. Изучали четыре группы (n=7) цыплят-бройлеров разных возрастов – 7, 14, 28 и 42 суток. Кровь забирали из подкрыльцовой вены с использованием пробирок с активатором свертывания и гелем VACUETTE (Greiner Bio-One International AG, Австрия).

Оценивали иммунный статус птиц, определяя сывороточные уровни цитокинов (IL-2, IL-4, IL-10, IFN-γ), иммуноглобулинов (IgA, IgY) и лизоцима методом иммуноферментного анализа с помощью планшетного спектрофотометра INNO (LTek, Республика Корея) и набором реагентов ELISA kit, Chicken Interleukin 2 (IL2) (Cloud-Clone Corp.,USA), ELISA kit, Chicken Interleukin 4 (IL4), ELISA kit, Chicken Interferon Gamma (IFNg), ELISA kit, Chicken Interleukin 10 (IL10), ELISA kit, Chicken Immunoglobulin Y (IgY) (BlueGene Biotech, China), ELISA kit, Chicken Immunoglobulin A (IgA), (BlueGene Biotech, China) соответственно. Именно такая панель исследований наиболее информативна и позволяет с максимальной объективностью дать характеристику иммунного гомеостаза организма цыплят-бройлеров в онтогенезе.

Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием пакета «STATISTICA 10» (StatSoft Inc., США). Применяли непараметрические процедуры анализа статистических совокупностей (U-критерий Манна-Уитни).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Неспецифический (врожденный) иммунитет – наиболее древняя ветвь иммунной системы, филогенетически связанная с примитивными проявлениями жизнедеятельности простейших организмов, усложнявшаяся со временем и сформировавшая разнообразные механизмы защиты. Данное звено иммунной системы рассматривают как передовую линию защиты организма, один из факторов которой – лизоцим. [2] Нарастание его уровня в сыворотке крови цыплят-бройлеров происходило постепенно, достигая максимальных значений к 42-дневному возрасту (24,7 мкг/мл) (рис. 1).

 

Рис. 1. Динамика изменения уровня лизоцима в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, мкг/мл.

 

Специфический (приобретенный) иммунитет представлен клеточным, обусловленным работой Т-лимфоцитов, и гуморальным, который обеспечивается В-лимфоцитами. [8] Хотя гуморальный (опосредуемый антителами) иммунитет важен для защиты организма от многих бактериальных и вирусных инфекций, во многих из них, особенно внутриклеточных, участвует, в первую очередь, клеточный, обеспечивающий устойчивость организма к действию инфекционных агентов и помогающий при восстановлении. [6] Экспериментальные исследования показывают, что в ответ на внедрение инфекционного агента организм отвечает универсальной, генетически запрограммированной реакцией, реализующейся в виде воспаления. [19] Существуют сложные механизмы регуляции воспаления, но ведущая роль в поддержании гомеостаза отводится системе цитокинов – главных сигнальных молекул иммунной системы, модулирующих активность ее клеток, определяющих активацию врожденного и развитие адаптивного иммунного ответа. [2] Типы иммунного ответа связаны с преимущественным участием клонов Т-лимфоцитов хелперов первого (Th1) или второго типа (Th2), которые различаются продуцируемыми цитокинами и ролью в стимулировании развития иммунного ответа – по клеточному или гуморальному типу. [4] Активация Th1 ведет к развитию клеточного типа ответа, синтез Th2 стимулирует преимущественно гуморальное звено иммунитета. [18]

 

Рис. 2. Динамика изменения уровня IL-2 в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, пг/мл.

 

Содержание цитокинов IL-2 и IL-10 увеличивалось постепенно, достигая максимума к 42 суткам физиологического развития птиц – 13,55 и 45,52 пг/мл соответственно (рис. 2, 3). Наименьшие значения по содержанию данных показателей были установлены с 7 по 14 сутки физиологического развития цыплят, что обосновывается незрелостью иммунной системы птиц и неспособностью организма вырабатывать достаточное количество цитокинов. IL-2 как цитокин Th1-типа, участвует во всех воспалительных реакциях и стимулирует клеточное звено специфического иммунитета. [17]

 

Рис. 3. Динамика изменения уровня IL-10 в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, пг/мл.

 

IL-10 – ингибитор клеточного иммунитета, подавляет продукцию провоспалительных цитокинов, предотвращает дифференцировку моноцитов в тканевые макрофаги и апоптоз, усиливает продукцию IL-2 и IFN-γ. [16]

Установлено, что до 14-суточного возраста у цыплят-бройлеров динамика нарастания уровня IL-4 в сыворотке крови была относительно стабильной. Но при рассмотрении содержания IL-4 выявили нестабильные изменения – повышение сывороточного количества IL-4 на 14 сутки физиологического развития бройлеров чередовалось снижением данного показателя к 28 дню развития, которое, в свою очередь, сменялось стойким его повышением к 42 суткам (рис. 4).

 

Рис. 4. Динамика изменения уровня IL-4 в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, пг/мл.

 

IL-4 регулирует аллергический тип воспаления и стимулирует гуморальное звено специфического иммунитета. Эти функции эволюционно сформировались для быстрого и мощного развития воспалительной реакции. IL-4 стимулирует пролиферацию активированных антигеном В-лимфоцитов, что индуцирует синтез иммуноглобулинов. [13]

Иная тенденция была для динамики IFN-γ, уровень которого в ходе онтогенетического развития птиц постепенно снижался и достиг минимального значения к 28-дневному возрасту (9,52 мкг/мл), но к 42-дневному содержание данного показателя вновь нарастало (рис. 5).

 

Рис. 5. Динамика изменения уровня IFN-γ в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, пг/мл.

 

Известно, что IFN-γ относится ко II типу интерферонов, регулирующих специфический иммунный ответ и неспецифическую резистентность, стимулирует активность Т- и В-лимфоцитов, совместно с антагонистом IL-4 поддерживает баланс Th1/ Th2. [15]

Один из главных и надежных методов оценки В-системы иммунитета для диагностики всех форм иммунодефицитов – определение уровня иммуноглобулинов. Наиболее важные функции антител – нейтрализация токсинов и вирусов, опсонизация микроорганизмов для усиления фагоцитоза, активация комплемента и предотвращение присоединения микроорганизмов к поверхности слизистой оболочки. IgY – доминирующий иммуноглобулин в сыворотке крови и яичном желтке птиц, а также главный изотип во вторичном иммунном ответе, что определяет его функциональное сходство с IgG млекопитающих. В проведенном исследовании наблюдали отчетливое снижение уровня IgY в сыворотке крови в течение 42-дневного периода выращивания птиц (рис. 6).

 

Рис. 6. Динамика изменения уровня IgY в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, мкг/мл.

 

Несмотря на высокий уровень IgY в семидневном возрасте, у цыплят-бройлеров происходило истощение защитных сил в первые две недели жизни из-за распада овариальных глобулинов и морфофункциональной незрелости иммунной системы, в результате чего постепенно снижалось содержание данного иммуноглобулина, который к 42 суткам физиологического развития достиг минимальных значений.

При рассмотрении содержания в сыворотке в крови IgA, установлено, что его уровень постепенно увеличивался в ходе онтогенеза цыплят, но начиная с 28 суток физиологического развития снижался (рис. 7).

 

Рис. 7. Динамика изменения уровня IgА в сыворотке крови здоровых цыплят-бройлеров в зависимости от возраста, мкг/мл.

 

IgA играет решающую роль в защите поверхности слизистых оболочек от токсинов, вирусов и бактерий путем прямой нейтрализации или предотвращения связывания с ней. [7]

Выводы. В период постнатального онтогенеза иммунная система цыплят-бройлеров подвергается динамическим изменениям, которые носят возрастную направленность и фазовый характер. Полученные результаты указывают на снижение эффективности функционирования иммунной системы птиц с увеличением возраста. Наиболее выраженный иммунологический дефицит в организме цыплят-бройлеров зафиксирован в возрасте 7–14 суток, что связано с незрелостью иммунной системы и характеризуется тем, что неспецифические гуморальные и специфические клеточные факторы защиты (лизоцим, IL-2, IL-10 и IgA) находятся на низком уровне. Начиная с 28-суточного возраста отмечается специфическая гуморальная иммунная недостаточность, которая компенсируется усилением клеточных факторов защиты – сывороточный уровень IgY интенсивно снижается на фоне повышения содержания лизоцима, IL-2, IL-4, IL-10. Подобные изменения в иммунной системе могут влиять на иммунокомпетентность, восприимчивость к заболеваниям, и как следствие, мясную продуктивность.

Определение нормального содержания цитокинов и иммуноглобулинов в сыворотке крови сельскохозяйственной птицы в различные возрастные периоды имеет важное значение для оценки изменения их уровня в ходе того или иного патологического процесса. Не менее важна данная информация для представления о нормальных иммунологических вариациях в различных возрастных группах. Анализ показателей иммунного статуса в динамике всегда более информативен как в диагностическом, так и прогностическом отношении. Установленные закономерности изменения цитокинового и иммуноглобулинового профиля цыплят-бройлеров в ходе физиологического развития дополняют и обобщают положения теории индивидуального развития организма птицы. Таким образом, полученные данные могут внести вклад в ветеринарную медицину и биологию индивидуального развития сельскохозяйственных птиц, в частности цыплят-бройлеров Arbor Acres.

Об авторах

Святослав Валерьевич Лебедев

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: vaisvais13@mail.ru

доктор биологических наук

Россия, г. Оренбург

Татьяна Витальевна Казакова

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»

Email: vaisvais13@mail.ru

соискатель

Россия, г. Оренбург

Ольга Владимировна Маршинская

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»

Email: vaisvais13@mail.ru

соискатель

Россия, г. Оренбург

Список литературы

Дополнительные файлы