Research on Animal Production

fa بررسی اثرات ضد تنش اُکسایشی اسید اُرگانیک و نانوذرات ‌نقره پوشش داده‌ شده بر زئولیت در کبد و روده جوجه‌ های گوشتی Investigation of the Anti-Oxidative Stress Effects of Organic Acid and Silver Nanoparticles Coated on Zeolite in the Liver and Intestine of Broiler Chickens فیزیولوژی فیزیولوژی پژوهشي Research چکیده مبسوط مقدمه و هدف: تنش اکسایشی یکی از عوامل اصلی محدودکننده رشد است که به &lrm;دلیل تولید بیش از حد گونه‌های فعال اکسیژن رخ می‌دهد و می‌تواند به آسیب بافتی در اندام‌های حیاتی نظیر کبد و روده منجر شود. نانوذرات نقره، به &lrm;واسطه خواص ضدباکتریایی و آنتی‌اکسیدانی، به&lrm; عنوان یک راهکار نوین در بهبود سلامت و عملکرد حیوانات مطرح شده‌اند. سمیت نانونقره ارتباط نزدیکی با تبدیل زیستی آن در سیستم‌های بیولوژیکی دارد که شامل اکسیداسیون سطح نانوذرات، آزادسازی یون‌های نقره و برهم‌کنش با ماکرومولکول‌های بیولوژیکی می‌شود. استفاده از اسیدهای آلی به‌عنوان افزودنی‌های خوراکی در تغذیه طیور می‌تواند نیاز به آنتی‌بیوتیک‌ها را کاهش دهد. این اثرات عمدتاً به&lrm;دلیل ویژگی‌های ضدباکتریایی و بهبود عملکرد گوارشی این ترکیبات است. با کاهش رشد باکتری‌های بیماری‌زا و بهبود سلامت عمومی، استفاده از مکمل‌های اسید آلی می‌تواند جایگزین مناسبی برای آنتی‌بیوتیک‌ها در تغذیه طیور باشد. از طرفی، نانوذرات نقره پوشش داده‌شده بر زئولیت به&lrm;دلیل ترکیب ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانوذرات نقره و ساختار متخلخل زئولیت، پتانسیل بالایی در کاربردهای مختلف زیستی و محیطی دارند. این تحقیق با هدف بررسی اثر نانوذرات&rlm; نقره پوشش داده‌ شده بر زئولیت و اسید اُرگانیک بر بیان ژن &rlm;های سوپراُکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراُکسیداز و کاتالاز در کبد و روده جوجه &rlm;های گوشتی انجام گرفت. مواد و روش&lrm;ها: در مجموع 450 جوجه کاب یک روزه به 5 قطعه تقسیم و به 6 تکرار با 15 جوجه در هر کدام تقسیم شدند و به&lrm; مدت 42 روز در شرایط پرورش یکسان در قالب طرح کاملاً تصادفی نگهداری شدند. تیمارهای آزمایشی شامل: 1) تیمار شاهد، 2) تیمار شاهد مکمل شده با 1 درصد زئولیت، 3) تیمار شاهد مکمل شده با 1 درصد زئولیت پوشش داده شده با 0/5 درصد نانونقره، 4) تیمار شاهد مکمل شده با 0/15 درصد اسید اُرگانیک و 5) تیمار شاهد مکمل شده با 1 درصد زئولیت پوشش داده شده با 0/5 درصد نانونقره و 0/15 درصد اسید اُرگانیک بودند. برای دوره&lrm;های آغازین (21-1 روزگی) و رشد (42-22 روزگی)، جیره&lrm;های غذایی با استفاده از نرم&lrm;افزار UFFDA تنظیم شدند و نیازهای تغذیه&lrm;ای مطابق با‌ توصیه راهنمای نگهداری سویه کاب 500 تهیه شد. در روز 42 دوره&lrm;ی پرورش، 3 تکرار بیولوژیک و 3 تکرار تکنیکال به&lrm;طور تصادفی انتخاب و نمونه برداری از بافت کبد و رود&lrm;ه&lrm;ی کوچک (دئودنوم) جهت بررسی بیان ژن&rlm; های سوپراُکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراُکسیداز و کاتالاز انجام شد. آنالیز داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS در قالب طرح کاملاً تصادفی و مقایسه میانگین‌ها توسط آزمون توکی-کرامر در سطح احتمال 0/05 انجام گرفت. یافته‌ها: به &lrm;طور کلی، داده&lrm; های این تحقیق در روز 42 بیانگر اثر کاهشی تیمارهای آزمایشی به ویژه نانوذرات بر بیان نسبی ژن&lrm; های مورد آزمایش در بافت کبد بود. اثر تیمارهای آزمایشی بر بیان ژن SOD به‌صورت کاهشی بود و بین تیمارهای Z و OA با تیمار شاهد اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد. همچنین، میزان بیان نسبی ژن GPX در کلیه تیمارهای آزمایشی کمتر از تیمار شاهد بود. تیمارهای OA و NSOA با تیمار شاهد اختلاف معنی‌داری نشان دادند. در بیان نسبی ژن CAT، تیمارهای NS و NSOA با تیمار شاهد اختلاف معنی‌دار نشان دادند (0/05>P ) و کمترین میزان بیان نسبی مربوط به تیمار NS بود. در بافت روده، در روز 42 تیمار مکمل شده با 1 درصد زئولیت پوشش داده شده با 0/5 درصد نانونقره موجب افزایش بیان نسبی ژن SOD و GPX شد و تیمار زئولیت و اسید اُرگانیک دارای اثر کاهشی بر بیان هر سه ژن مورد مطالعه بود (0/05>P). سطح بیان نسبی ژن SOD در بافت روده نشان داد که کلیه تیمارهای آزمایشی با تیمار شاهد اختلافات معنی‌داری داشتند (0/05>P ). تیمارهای NSOA و NS بیانی بیشتر و تیمارهای Z و OA بیانی کمتر از تیمار شاهد داشتند و کمترین میزان بیان مربوط به تیمار Z بود. بیان نسبی ژن‌ GPX در بافت رودهاختلافات معنی‌داری را بین تیمارهای NS، OA و Z با تیمار شاهد نشان داد (0/05>P ). تیمار NS بیانی بیشتر و تیمارهای OA و Z بیانی کمتر نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. از لحاظ بیان نسبی ژن‌ CAT، تیمارهای Z و OA با تیمار شاهد اختلاف معنی‌داری نشان دادند. تیمار Z از کمترین بیان نسبی ژن CAT در بین تمامی تیمارها برخوردار بود. اختلاف معنی‌داری بین تیمارهای NSOA و NS با تیمار شاهد مشاهده نشد. نتیجه &lrm;گیری کلی: بیشترین اثرگذاری در بیان ژن‌های SOD, GPX و CAT در تیمارهای حاوی نانوذرات نقره و زئولیت مشاهده شد که بیانگر نقش نانوذرات نقره در القای تنش اُکسیداتیو بود. از طرف دیگر، تیمار اسید اُرگانیک موجب کاهش بیان نسبی ژن‌های مذکور گردید که این امر می&lrm; تواند بیانگر اثر ضد تنش اُکسایشی اسید اُرگانیک باشد. از سوی دیگر، با افزایش دوره پرورش، ژن‌های دخیل در تنش اُکسایشی بیشتر تحت تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفتند. اثر نانوذرات نقره بر ژن‌های سیستم اکسیداتیو به&lrm;شدت وابسته به شرایط استفاده است. غلظت مناسب این نانوذرات می‌تواند به‌عنوان یک استراتژی مؤثر در تقویت سیستم آنتی‌اکسیدانی بدن عمل کند، اما استفاده نادرست از آن ممکن است اثرات نامطلوبی داشته باشد. برای کاربرد ایمن و مؤثر این ترکیبات، مطالعات بیشتری برای تعیین دوز بهینه و اثرات بلندمدت آن‌ها مورد نیاز هستند.   Extended Abstract Background: Oxidative stress is one of the major growth-limiting factors that occurs due to the excessive production of reactive oxygen species (ROS) and can lead to tissue damage in vital organs such as the liver and intestine. Due to their antibacterial and antioxidant properties, silver nanoparticles have been proposed as a novel solution for improving animal health and performance. Nanosilver toxicity is closely related to its biotransformation in biological systems, which includes surface oxidation of nanoparticles, release of silver ions, and interaction with biological macromolecules. The use of organic acids as feed additives in poultry nutrition can reduce the need for antibiotics. These effects are mainly due to the antibacterial properties and improved digestive function of these compounds. By reducing the growth of pathogenic bacteria and improving general health, the use of organic acid supplements can be a suitable alternative to antibiotics in poultry nutrition. On the other hand, silver nanoparticles coated on zeolite have high potential in various biological and environmental applications due to the combination of the unique properties of silver nanoparticles and the porous structure of zeolite. Recently, it has been proposed that silver nanoparticles could act as one of the factors inducing oxidative stress and affect the expression of oxidative genes. This research was conducted to investigate the effect of silver nanoparticles coated on zeolite and organic acid on the expression of superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase genes in the liver and intestine of broiler chickens. Methods: A total of 450 one-day-old Cobb chicks were divided into five groups subdivided into six replicates, each with 15 chicks, and were kept for 42 days in the same rearing conditions in the form of a completely random design. Experimental diets were 1) a control or basal diet, 2) a basal diet supplemented by 1% clinoptilolite, 3) a basal diet supplemented by 1% clinoptilolite coated with 0.5% nanosilver, a 4) basal diet supplemented by 0.15% organic acid, and 5) a basal diet supplemented by 1% clinoptilolite coated with 0.5% nanosilver and 0.15% organic acid. Silver nanoparticles coated on clinoptilolite were investigated using XRF and FTIR techniques. On day 42, liver and intestine samples were obtained to examine gene expression levels of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX), and catalase (CAT). For the start (1-21 days of age) and growth (22-42 days of age), diets were adjusted using UFFDA software, and nutritional requirements were prepared according to the recommendations of the Cobb 500 strain maintenance guide. Three biological replicates and three technical replicates were randomly selected on the 42nd day of the breeding period, and samples were taken from the liver and small intestine (duodenum) to investigate the expression of SOD, GPX, and CAT genes. Data were analyzed using SAS software in a completely randomized design, and means were compared using the Tukey-Kramer test at a probability level of 0.05. Results: In general, the data of this research on the 42nd day indicated a decreasing effect of experimental treatments, especially nanoparticles, on the relative expression of the tested genes in the liver tissue. A decreasing effect of the experimental treatments was observed on the SOD gene expression, and no significant difference was observed between Z and OA treatments and the control treatment. Moreover, the relative expression of the GPX gene in all experimental treatments was lower than in the control treatment. OA and NSOA treatments showed a significant difference from the control treatment. NS and NSOA treatments showed a significant difference in the relative expression of the CAT gene with the control treatment (P < 0.05), with the lowest relative expression level belonging to the NS treatment. On the 42nd day of the breeding period, silver nanoparticle treatment increased the relative expression of SOD and GPX genes in the intestinal tissue, and the zeolite treatment and organic acid had a decreasing effect on the expression of all three studied genes (P < 0.05). The relative expression level of the SOD gene in the intestinal tissue showed that all experimental treatments were significantly different from the control treatment (P < 0.05). NSOA and NS treatments showed higher expression, and lower expression occurred in Z and OA treatments than in the control treatment, and the lowest expression level belonged to the Z treatment. There was a significant difference between NS, OA, and Z treatments with the control treatment in the relative expression of the GPX gene in the intestinal tissue (P < 0.05). The NS treatment showed higher expression, and OA and Z treatments showed lower expression than the control treatment. In accordance with the relative expression of the CAT gene, Z and OA treatments showed a significant difference from the control treatment. Treatment Z presented the lowest relative expression of the CAT gene among all treatments. No significant difference was observed between NSOA and NS treatments and the control treatment. Conclusion: The treatments containing silver nanoparticles and zeolite showed the greatest effect on the expression of SOD, GPX, and CAT genes, while the organic acid treatment decreased the relative expression of the mentioned genes. On the other hand, the genes involved in oxidative stress were more affected by experimental treatments with increasing the breeding period. The effect of silver nanoparticles on the genes of the oxidative system is highly dependent on the conditions of use. The appropriate concentration of these nanoparticles can serve as an effective strategy in strengthening the body's antioxidant system, but their improper use may have adverse effects. For the safe and effective use of these compounds, further studies are needed to determine the optimal dosage and their long-term effects.   نانو نقره, تنش اُکسایشی, کاتالاز, سوپراُکسید دیسموتاز, گلوتاتیون پراُکسیداز CAT, GPX, Oxidative Stress, Silver Nanoparticles, SOD, Zeolite 11 21 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-151-7&slc_lang=fa&sid=1 Fatemeh Asgharnezhad فاطمه اصغرنژاد Fatemeh.asgharnezhad@yahoo.com 100319475328460024824 100319475328460024824 No Department of Animal Physiology, Faculty of Animal Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه فیزیولوژی دام و طیور، دانشکده علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Seyed Reza Hashemi سید رضا هاشمی hashemi711@yahoo.co.uk 100319475328460024825 100319475328460024825 Yes Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources گروه فیزیولوژی دام و طیور، دانشکده علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Saeed Hassani سعید حسنی saeedh_2000@yahoo.com 100319475328460024826 100319475328460024826 No Department of Animal Genetics and Breeding, Faculty of Animal Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه ژنتیک و اصلاح دام و طیور، دانشکده علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Sharif Rostami شریف رستمی sharifrostamy@gmail.com 100319475328460024827 100319475328460024827 No Department of Animal Physiology, Faculty of Animal Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه فیزیولوژی دام و طیور، دانشکده علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران