Треонин, аргинин и глутамин: влияние на физиологию кишечника бройлеров

Доказано, что треонин, аргинин и глутамин положительно действуют на физиологические процессы и здоровье кишечника бройлеров. Хотя на долю тканей кишечника приходится лишь около 5% массы тела, они потребляют 15-30% поступающих в организм кислорода и протеина (Gaskins, 2001), а также 20% энергии (McBride and Kelly, 1990) из-за активных процессов регенерации и интенсивной метаболической активности.

Неповрежденная слизистая оболочка кишечника защищает животных от всасывания токсических веществ, содержащихся в кормах, а также от патогенных микроорганизмов и выделяемых ими антигенов. Вместе со слизистой оболочкой кишечника микробиом играет роль первой линии защиты организма.

Нормальная микробиота кишечника крайне полезна для хозяина, а микробный дисбаланс может способствовать развитию заболеваний, а также усиливать конкуренцию микрофлоры за питательные вещества с организмом-хозяином. Помимо прямого повреждения тканей, такие заболевания, как кокцидиоз и некротический энтерит (НЭ), могут снижать численность полезных микробов, модулирующих иммунную систему хозяина (Antonissen et al., 2016).

Кормление влияет на состав микробиоты и функции, которые она выполняет для хозяина. Стратегии кормления, направленные на регенерацию поврежденной слизистой оболочки кишечника, могут ускорять выздоровление за счет благотворного воздействия на микробиом, процессы пищеварения и иммунитет, снижения воспаления. В частности, важно правильно организовать аминокислотное питание.

Кокцидиоз – самое распространенное паразитарное заболевание в промышленном птицеводстве, считается основным предрасполагающим фактором развития НЭ, поскольку слизь – субстрат, в котором активно размножается Clostridium perfringens.

За сохранение целостности слизистой кишечника отвечают два основных компонента:

Основная функция ЖКТ – эффективное переваривание и всасывание питательных веществ. Специалистам по кормлению важно понимать базовые принципы работы иммунной системы и ее связь с микробиотой. При болезнях кишечника нарушается иммунный ответ. Некоторые питательные вещества, в т.ч. аминокислоты, при дефиците могут стать лимитирующими факторами в производстве ключевых белков для нормальных иммунных реакций. Повышение уровня легкоусвояемых аминокислот в рационе может помочь компенсировать мальабсорбцию (нарушение всасывания) при заболеваниях. Отмечено, что когда всасывающая способность кишечника нарушена, дополнительные аминокислоты полезны для частичного восстановления показателей роста животных. Согласно Wu (2009), кормовые аминокислоты способствуют восстановлению кишечника, индуцируя синтез ферментов, необходимых для процесса митоза, а также влияют на экспрессию генов, участвующих в противовоспалительных и восстановительных процессах. Следовательно, работа с кормовыми аминокислотами – важная стратегия защиты ЖКТ от патогенов.

Хозяйственная птица не синтезирует треонин de novo (“с нуля”), что делает его незаменимой аминокислотой для бройлеров. Треонин считается третьей лимитирующей аминокислотой (после метионина и лизина) в рационах на основе соевого шрота и кукурузы (Corzo et al., 2007). Треонин участвует в синтезе белка; при его катаболизме образуются важные для метаболизма вещества – глицин, ацетил-КоА и пируват. Бройлеры имеют повышенную потребность в треонине из-за ускоренного метаболизма (Fernandez et al., 1994).

Треонин является основным составляющим кишечного муцина, на его долю приходится примерно 30% в общем содержании аминокислот (Faure et al., 2002). Из-за важности для поддержания барьерной функции муцин не переваривается за счет нормальных механизмов ЖКТ. Следовательно, треонин, секретируемый в составе муцина, в конечном итоге теряется с пометом или ферментируется микроорганизмами слепых кишок.

Треонин также выступает компонентом иммуноглобулинов, особенно IgA, на долю которых приходится более 2/3 иммуноглобулинов организма. IgA необходимы для поддержания гомеостаза кишечника путем предотвращения адгезии и проникновения бактерий, а также удаления бактерий из базолатерального пространства в просвет кишечника.

Аргинин – предшественник креатина, полиаминов и оксида азота (NO), стимулирует секрецию инсулиноподобных факторов роста (IGF, ИФР).

NO выполняет несколько биологических функций, но в первую очередь действует как цитотоксический медиатор иммуноактивированных клеток и регулятор иммунной системы. Дефицит аргинина может наблюдаться у птицы, пораженной кокцидиозом, из-за высокой экспрессии NO-синтазы (iNOS) в попытке иммунитета ограничить размножение Eimeria в кишечнике (Tan et al., 2014a). Снижение содержания аргинина на 40% в рационе понижало концентрацию NO в плазме крови незараженных птиц, а у зараженных кокцидиозом его усиленный синтез не ограничивался (Rochell et al., 2017).

Полиамины важны для развития кишечника у молодняка, что объясняет положительное влияние добавок аргинина на показатели роста и морфологию тонкого кишечника недельных цыплят. Полиамины стимулируют пролиферацию и апоптоз клеток кишечника (Ruemmele et al., 1999).

Аргинин можно рассматривать как трофическое вещество, поддерживающее митотический процесс для увеличения количества клеток и размера ворсинок кишечника. Влияет ли аргинин непосредственно на репликацию бокаловидных клеток или энтероцитов, еще полностью не выяснено, однако плотность слизистой оболочки кишечника с увеличением концентрации аргинина в рационе увеличивалась линейно (Tan et al., 2014a).

Эта аминокислота служит важным источником энергии для энтероцитов, особенно в периоды повышенной пролиферации. Таким образом, глутамин может уменьшить атрофию кишечника и поддержать восстановление слизистой оболочки после заболевания. Глутамин также является компонентом глутатиона, важного вещества в системе защиты от свободных радикалов.

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что кишечник конкурирует с другими органами за глутамин, поскольку слизистая оболочка кишечника обладает высокой способностью утилизировать его как из артериальной крови, так и из корма (Coster et al., 2004). Глутамин можно считать незаменимой аминокислотой при заболеваниях и воспалениях.

Santos и др. (2014) сообщили, что дефицит глутамина в сочетании с отсутствием ингибитора синтазы увеличивает бактериальную транслокацию (проникновение во внутреннюю среду) во всех исследованных органах (мезентериальные лимфатические узлы, печень, селезенка и легкие). Ввод же одного глутамина снижал транслокацию до уровня контрольной группы. Кроме того, были повышены уровни IL-10 и IgA в слизистой оболочке кишечника.

Данные показывают, что глутамин играет важную роль в барьерной функции кишечника. Цыплята, вакцинированные против кокцидиоза, при добавлении к рационам глутамина (3 опытные группы — 0,5, 0,75 и 1%) имели более высокую живую массу в 21 и 28 дней (Mussini et al., 2012), а также лучшие показатели конверсии корма, более глубокие крипты в тощей кишке и более развитые ворсинки подвздошной кишке в группе с 1% глутамина (Luquetti et al., 2016).

Хотя взаимодействие между полезными бактериями и иммунной системой хозяина до конца еще не изучено, иммунная система отвечает за инициирование и поддержание устойчивости птицы к патогенам. Понимание этих взаимодействий в норме и при патологиях позволит точнее составлять рационы. Особое внимание важно уделять аминокислотам, которые должны удовлетворять дополнительные потребности организма в периоды активного роста и при действии патогенов.