Как высокая температура инкубации влияет на эмбрионов бройлеров

В недавнем опыте ученые рассмотрели влияние повышенной температуры инкубации с 12 дня до дня вывода на экспрессию и уровень белков плотных контактов клеток, молекул адгезии (мембранных белков, участвующих в соединении клеток друг с другом или с внеклеточным матриксом) и белков теплового шока в ткани желточного мешка и тонком кишечнике эмбрионов.

По завершении эмбрионального развития цыплята переходят от получения питательных веществ из желточного мешка к работе кишечника. Ткань желточного мешка и тонкий кишечник служат биологическими барьерами между содержимым мешка или кишечника и системой кровообращения. Эти барьеры должны сохранять свою структурную целостность для оптимального усвоения питательных веществ, а также для защиты от патогенов. Исследования показывают, что факторы окружающей среды, такие как неоптимальная температура инкубации, играют важную роль в росте эмбрионов, при этом некоторые опыты показывают, что повышенная температура (> 37,8 °C) отрицательно влияет на развитие, о чем свидетельствует меньшая масса тела за вычетом желточного мешка и более высокая остаточная масса желтка при выводе. Авторы исследования, опубликованного в журнале Poultry Science, получили данные о влиянии температуры инкубирования на развитие ткани желточного мешка и тонкого кишечника бройлеров.

Ткань желточного мешка играет важную роль в защите эмбриона от патогенов, действуя как физиологический барьер и экспрессируя пептид β-дефензин 10, который действует против патогенных бактерий. Поскольку ткани желточного мешка и тонкого кишечника родственны, структурные и функциональные свойства эпителия желточного мешка аналогичны таковым у эмбриональной тонкой кишки, поскольку они имеют белки плотного соединения (в зонах плотных контактов эпителиальных клеток). Исследователи утверждают, что в предыдущих опытах изучалось влияние температурного стресса на экспрессию мРНК плотных контактов в тонком кишечнике на цыплятах после вывода, но не в тканях желточного мешка или кишечника. Ученые рассмотрели влияние высокой температуры инкубации (39,5 °C) на содержание мРНК белков плотного соединения (zona occludens 1 (ZO1), окклюдина (OCLN), клаудина 1 (CLDN1)), молекул адгезии А и 2 (JAMA и JAM2) и белков теплового шока (HSP) 70 и 90 в желточном мешке и тонком кишечнике эмбрионов бройлеров.

Яйца инкубировали при температуре 37,5 °С. На 12-й день (Д12) половину яиц переводили на температуру 39,5 °C. Образцы ткани желточного мешка собирали с 7-го дня (Д7) до дня вылупления (ДВ), а образцы ткани тонкой кишки – с Д17 по ДВ. Измерения для оценки влияния температуры инкубирования проводили на Д13, Д15, Д17, Д19 и в ДВ.

Инкубирование при 39,5 °C с Д12 до ДВ влияло на содержание мРНК в ткани желточного мешка белков плотного соединения и белков температурного шока по сравнению с 37,5 °C. Уровень мРНК ZO1 возрос с Д13 по ДВ и был выше при 39,5 °C, чем в контроле. Уровни мРНК как OCLN, так и CLDN1 повысились с Д13 по ДВ с повышением температуры. При 37,5 °С содержание мРНК JAMA росло с Д13 по Д15, с Д15 по Д19 и с Д19 по ДВ, а при 39,5 °С показатель увеличивался с Д13 по Е15, не менялся с Д15 по Д19, но затем рос с Д19 по ДВ. Уровень мРНК JAM2 увеличивался с Д13 до Д19 и был выше при 39,5 °C, чем при 37,5 °C. Что касается белков температурного шока, как содержание HSP70, так и HSP90 росло с Д13 по ДВ с повышением температуры инкубации. 

Высокая температура с Д12 по ДВ изменила содержание мРНК белков TJ и HSP в тонком кишечнике. Уровень мРНК ZO1 здесь уменьшался с Д17 по ДВ и был выше при 39,5 °C, чем в контроле. На мРНК OCLN не повлияла высокая температура инкубации. Однако содержание мРНК CLDN1 снизилось с Д17 по Д19, а мРНК JAMA – возросло с Д17 по ДВ. Уровень мРНК JAM2 уменьшался с Д17 по ДВ, но был выше при 39,5 °C, чем при 37,5 °C. Содержание мРНК белков теплового шока HSP70 было выше при 39,5 °C, чем в контроле, уровень мРНК HSP90 рос с Д19 по ДВ с увеличением температуры инкубации.

Исследователи ожидали, что высокая температура инкубации повлияет на белки плотного соединения и молекулы адгезии, поскольку предыдущие опыты показали, что при этом изменяются временные закономерности содержания мРНК по генам, связанным с поглощением и метаболизмом липидов, поглощением олигопептидов, глюконеогенезом и регулированием желточного мешка гормонами щитовидной железы. «В нашем исследовании инкубация при 39,5 °C повысила уровень мРНК ZO1 и JAM2 как в ткани желточного мешка, так и в тонком кишечнике. Важно знать, что ZO1 локализуется вблизи цитоплазматической мембраны и служит важным связующим звеном между актиновым цитоскелетом и плотным соединением, включающим трансмембранные белки JAM», — отметили ученые. Они подчеркнули, что предыдущая исследовательская работа выявила более низкую массу тела за вычетом желочного мешка и более высокую остаточную массу желтка при выводе из-за более высоких температур инкубации, и пришли к выводу, что это наблюдение связано с дисбалансом между скоростью метаболизма и доступностью кислорода.

В текущем исследовании выводимость цыплят была значительно ниже при 39,5 °C по сравнению с 37,5 °C. Инкубация при 39,5 °C с Д12 по ДВ снижала выводимость до 42% по сравнению с 93% при 37,5 °C. На 21 день цыплята, вылупившиеся из яиц, инкубированных при 39,5 °С, задерживались в развитии по сравнению с цыплятами контрольной группы. Как сообщалось в других опытах, высокая температура инкубации была связана с повышенной эмбриональной смертностью, снижением выводимости и ухудшением использования желтка. 

Чтобы проиллюстрировать различия в температурном стрессе между эмбрионом и цыпленком после вывода, исследователи указали на предыдущие работы, в которых рассматривался тепловой стресс с 22 по 42 день жизни при воздействии температуры 33 °C в течение 10 часов в день, при этом в тонком кишечнике снижался уровень экспрессии белков OCLN и ZO1. «Напротив, в нашем опыте наблюдалось увеличение уровня мРНК ZO1 и JAM2 в тонком кишечнике при 39,5 °C. У эмбрионов повышение содержания мРНК TJ может повысить структурную целостность эпителиального барьера тонкой кишки, а у цыплят после вылупления снижение мРНК TJ может привести к ослаблению эпителиального барьера, что, возможно, ведет к повышению проницаемости стенки кишечника», — отметили они. 

Ткань желточного мешка экспрессирует мРНК zona occludens 1, окклюдина, клаудина 1 и молекулы адгезии А, которые важны для поддержания плотных контактов между эпителиальными клетками, выстилающими желточный мешок, как и тонкий кишечник. Высокая температура инкубации (39,5 °C) с Д12 по ДВ существенно влияла на экспрессию мРНК zona occludens 1 и молекулы адгезии А как в ткани желточного мешка, так и в тонком кишечнике эмбриона. 

Таким образом, показано, что повышенная температура инкубирования оказывает действие на плотные контакты в желточном мешке и тонком кишечнике эмбрионов бройлеров.