Brown algae of the White Sea as a promising source of fucoidan for increasing resistance in laying hens

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of this study was to evaluate the effect of a feed additive from fucus algae on resistance indicators of laying hens in industrial poultry farming conditions. In the algae F. vesiculosus and A. Nodosum, it was revealed that the mass fraction of fucoidan in terms of a.d.w. is 3.92±0.12%.When assessing the effect of using a feed additive from fucus algae on resistance indicators of laying hens, it was revealed that it has an effect on white and red blood parameters, leukogram and phagocyte activity. In chickens of the experimental group, there was a tendency towards an increase in the number of erythrocytes, an increase in the color index, a tendency towards a decrease in the number of leukocytes relative to the increase in the control group, while the indicators were within the reference values, after 30 days of using the additive – in the experimental group the proportion of pseudoeosinovils increased by 50% and the proportion of lymphocytes decreased by 6% compared to the control group. After 60 days of using the supplement, this trend continues: the proportion of pseudoeosinophils increased by 22% and the proportion of lymphocytes decreased by 4% in the experimental group relative to the control group. In our opinion, this indicates a normalization of the ratio of leukocyte forms in the experimental group, and, consequently, the immune status. In addition, in the experimental group relative to the control group, there was a significant decrease in the number of eosinophils by 67%, which may indicate a lower allergic reaction of the body’s immune system. Indicators of blood phagocytosis significantly changed after 60 days of use: in the experimental group, phagocytic activity increased by 23%, which indicates a higher ability of leukocytes in the experimental group to absorb foreign bacteria, and, consequently, stronger cellular immunity compared to the control group. Thus, the use of a feed additive from fucus algae for laying hens containing fucoidan in an amount of 3.92±0.12% helps to normalize the ratio of leukocyte forms and increase blood phagocytosis rates, which significantly increases resistance in laying hens.

Full Text

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00181, https://rscf.ru/project/23-16-00181.

Введение

На сегодняшний день в Российской Федерации птицеводство является ведущей отраслью сельского хозяйства, так как ее продукция обеспечивает население качественными и недорогими продуктами питания. Однако в связи с особенностями технологии содержания и выращивания, связанными с активным использованием антибиотиков, антисептиков, дезинфицирующих веществ в сельском хозяйстве наблюдается активное распространение возбудителей пищевых инфекций, устойчивых к ряду антибиотиков, одним из которых являются грамотрицательные бактерии семейства Enterobacteriaceae и рода Campylobacter [8].

Необходимо отметить, что основными источниками при передаче бактерий рода Campylobacter могут быть продукты переработки мяса птицы, на данный вид передачи приходится до семидесяти процентов случаев от общего количества, восемь процентов приходится на передачу возбудителя через питьевую воду, пять процентов случаев от общего числа – на сырое молоко. В птицеводстве еще одним из факторов распространения данного патогена является передача через яйцо. Стоит отметить также особенность данной бактерии к длительному выживанию в природных водоемах [5]. В связи с этим в птицеводстве остро стоит проблема, связанная с необходимостью снижения обсеменения поголовья бактериями рода Campylobacter. И помимо применения вакцин, разрабатываются наиболее безопасные методы с применением бактериофагов и пробиотиков.

У человека восемьдесят процентов случаев приходится на кампилобактериоз, вызванный C. Jejuni, поэтому данный вид имеет наибольшую эпидемиологическую значимость. У сельскохозяйственной птицы данный вид кампилобактерий является нормальным компонентом микробиома кишечника, в связи с этом нормативным является инфицирование всего поголовья предприятия не более пятидесяти процентов, в этом случае предприятие считается благополучным по данной инфекции [4].

Эффективный подход к контролю кампилобактера в организме кур заключается в повышении резистентности, связанной с нормализацией микробиома кишечника и усилением неспецифического иммунного ответа. Увеличение численности полезных бифидобактерий и молочнокислых бактерий, снижение промышленных стрессов, в т. ч. при использовании вакцин, является одним из наиболее эффективных способов для снижения количества патогена в популяции [1, 2].

На сегодняшний день одним из перспективных путей борьбы с различными видами стресса в птицеводстве является использование в качестве кормовых добавок бурых водорослей. В основном на территории Российской Федерации местом их добычи является акватория Белого моря. Данный вид водорослей является природным источником большого количества различных биологических веществ: различные виды содержат широкий спектр полисахаридов, основными из которых являются фукоидан и целлюлоза, белков, свободных аминокислот, пигментов, таких как каротиноиды и хлорофиллы, полифенолов, и большого количества микроэлементов в доступной биологической форме, главными из которых являются йод и бром. Одной из особенностей химического состава бурых водорослей Белого моря является высокая концентрация биомолекул и микроэлементов, что связано с тем, что в климатических условиях Крайнего Севера водоросли за короткий летний период вырабатывают значительно больше биохимических веществ по сравнению с аналогичными водорослями в теплых регионах нашей планеты.

Одной из групп химических веществ, входящих в состав фукусовых водорослей и обладающих широким спектром активностей, являются фукоиданы. В литературе описаны их иммуномодулирующие, противовоспалительные, противоопухолевые, антибактериальные, противовирусные, антикоагуляционные свойства [1, 5]. В медицине препараты на основе фукоиданов используются в перевязочных материалах [7]. В пищевой промышленности их используют в качестве веществ, способных продлевать сроки хранения продуктов, данный эффект связан с их высокой бактериостатической активностью, отсутствием токсического эффекта на организм человека в целом и на микробиом кишечника в частности [6].

Целью исследования была оценка действия кормовой добавки из фукосовых водорослей на показатели резистентности кур-несушек в условиях промышленного птицехозяйства.

Материалы и методы

Образец фукусовой крупки был проанализирован на содержание сырого протеина, липидов, влаги, а также полисахаридов фукоидана и альгинатов.

Содержание сырого протеина в бурых водорослях в пересчете на абсолютно сухое вещество (а.с.в.) оценивали методом Къельдаля (согласно ГОСТ 10846-91. Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка). Массовую долю жира в биомассе водорослей оценивали методом экстракции диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета. Массовую долю влаги в водорослях определяли в соответствии с ГОСТ 33331-2015.

Содержание фукоидана в бурых водорослях устанавливали спектрофотометрическим методом (метод Дише), основанным на проведении цветной реакции фукозы с L-цистеином и серной кислотой и измерении светопоглощения окрашенных растворов при длинах волн 396 и 430 нм [8]. Количественное определение альгинатов проводили методом, описанным в ГОСТ 26185-84. Водоросли морские, травы морские и продукты их переработки. Методы анализа.

Экспериментальные исследования проводились на птицефабрике, расположенной в Ленинградской области, Россия на курах-несушках кросса «Ломанн Белый» в возрасте 49 недель. Содержание клеточное, рационы питания кур соответствовали рекомендациям для кросса. Параметры микроклимата и раздачи корма регулировались автоматически. Опытный вариант получал кормовую добавку, содержащую по массе 30% сухих бурых водорослей. Кормовую добавку вводили из расчета 1 кг на 1 т комбикорма.

В ходе исследований в крови кур-несушек были определены: количество форменных элементов, лейкограмма, гемоглобин, цветной показатель, показатели фагоцитоза. Методики, использованные для этих исследований следующие: форменные элементы, определяли общепринятыми методиками, используя камеру Горяева, лейкограмму выводили микроскопированием с использованием фиксатора по Май–Грюнвальду и красителя азур-эозин по Романовскому, гемоглобин определяли гемиглобинцианидным методом, цветной показатель выводили математически, используя расчетную формулу, показатели фагоцитоза определяли микроскопическим методом с использованием культуры Staphylococcus aureus. Отбор проб крови проводили на 14-е, 30-е и 60-е сутки проведения опыта по кормлению.

Результаты и обсуждение

Результаты определения содержания сырого протеина, липидов, влаги, фукоидана и альгинатов в образцах бурых водорослей F. vesiculosus и A. nodosum следующие: массовая доля воды составила 8,04±0,24%, содержание белка по Къельдалю на абсолютное сухое вещество составило 20,8±1,1%, массовая доля липидов на абсолютное сухое вещество составила 4,08±0,12%, массовая доля фукоидана в пересчете на абсолютное сухое вещество составила 3,92±0,12, массовая доля альгинатов в пересчете на абсолютное сухое вещество составила 36,65±1,10. Анализируя полученные данные, следует отметить, что в фукусовой крупке было выявлено высокое содержание фукоидана.

Результаты анализа крови кур-несушек представлены в таблице 1.

 

ТАБЛИЦА 1. ВЛИЯНИЕ ФУКОИДАНА ФУКУСОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ БЕЛОГО МОРЯ НА МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ И ФАКТОРЫ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА У КУР-НЕСУШЕК (M±m)

TABLE 1. EFFECT OF FUCOIDAN FROM FUCUS ALGAE OF THE WHITE SEA ON MORPHOLOGICAL BLOOD PARAMETERS AND INNATE IMMUNITY FACTORS IN LAYING HENS (M±m)

Показатель, ед. из.

Indicator, units of measurement

14 суток

14 days

30 суток

30 days

60 суток

60 days

Опытная группа

Experienced group

Контрольная группа

Control group

Опытная группа

Experienced group

Контрольная группа

Control group

Количество эритроцитов (млн/мкл)

Red blood cell (million/µL)

2,45±0,38

2,60±0,25

2,88±0,19

3,19±0,36

3,10±0,47

Количество тромбоцитов (тыс/мкл)

Platelet (thousand/µL)

59,72±9,01

54,62±16,31

71,84±11,34

62,67±22,58

65,71±10,84

Количество лейкоцитов (тыс/мкл)

Leukocyte (thousand/µL)

27,53±4,00

31,22±2,78

30,26±4,13

30,34±8,74

35,85±3,93

Лейкограмма, %

Leukogram, %

Базофилы, %

Basophils, %

0,67±0,47

1,20±0,40

1,00±0,89

0,80±0,75

0,80±0,40

Эозинофилы

Eosinophils, %

1,33±1,25

1,80±0,75

2,00±1,10

0,40±0,49*

1,20±0,40

Псевдоэозинофилы, %

Pseudoeosinophils, %

16,33±5,31

12,00±1,67*

6,60±1,02

18,80±2,93

14,60±4,92

Лимфоциты, %

Lymphocytes, %

80,67±4,50

84,20±2,64*

89,60±2,33

79,20±2,79

82,40±4,80

Моноциты, %

Monocytes, %

1,00±0,82

0,80±0,75

0,40±0,49

0,80±0,40

1,00±0,00

Гемоглобин (г/л)

Hemoglobin (g/L)

91,00±6,16

85,60±4,18

80,00±5,48

83,00±8,85

89,20±8,70

СОЭ (мм/ч)

ESR (mm/h)

1,33±0,47

1,20±0,40

1,20±0,40

1,60±0,49

1,20±0,40

Цветовой показатель

Color index

2,29±0,47

1,99±0,11*

1,68±0,21

1,59±0,28

1,79±0,44

Фагоцитарная активность (%)

Phagocytic activity (%)

32,68±4,37

26,88±5,30

26,69±7,10

28,48±3,05 *

22,11±4,26

Фагоцитарный индекс (у. е.)

Phagocytic index (c. u.)

11,15±0,54

9,93±1,45

10,62±0,87

11,01±0,92

9,57±1,31

Фагоцитарное число

Phagocytic number

3,46±0,42

3,80±0,69

4,28±1,18

3,92±0,55

4,44±0,76

Примечание. р ≤ 0,05 при сравнении с группой контроля.

Note. p ≤ 0.05 when compared with the control group.

 

При анализе показателей красной крови отмечена тенденция к увеличению количества эритроцитов и в контрольной и опытной группе. Однако стоит отметить, то в подопытной группе увеличение количества эритроцитов более выражено и составляет 22% относительно показателей на начало исследования, тогда как в группе контроля показатель повысился всего на 7% относительно показателей данной группы на начало исследований. Это может говорить о благотворном влиянии на качество и насыщенность гемоглобином вырабатываемых красным костным мозгом эритроцитов, а следовательно, и предположительно обеспеченность тканей организма кислородом. В отношении количества тромбоцитов крови опытной и контрольной групп достоверных различий выявлено не было. Однако на 2-й и 3-й отбор проб крови отмечается тенденция к снижению количества тромбоцитов в крови подопытных птиц относительно контрольных, не выходя при этом за пределы референсных значений. Подобные изменения можно связать со снижением количества тромбообразований. Также не было выделено статистически достоверных различий в отношении скорости оседания эритроцитов (СОЭ) крови опытной и контрольной групп. При оценке количества лейкоцитов крови опытной и контрольной групп достоверных различий выявлено не было. Но по результатам третьего отбора проб крови в подопытной группе наблюдается тенденция к снижению числа лейкоцитов против повышения в контрольной группе, не выходя за пределы референсных значений. Это следует анализировать комплексно, принимая во внимание схемы иммунизации и вакцинации поголовья. При анализе показателей лейкограммы достоверные изменения выявлены в период второго отбора проб – в подопытной группе на 50% увеличилась доля псевдоэозиновилов и на 6% снизилась доля лимфоцитов по сравнению с группой контроля. В третий отбор проб крови эта тенденция продолжается – также на 22% увеличилась доля псевдоэозинофилов и на 4% снизилась доля лимфоцитов в подопытной группе относительно группы контроля. Это говорит о нормализации соотношения форм лейкоцитов в подопытной группе, а следовательно, и иммунного статуса. Также на третьем отборе выявлено достоверное снижение количества эозинофилов в подопытной группе по сравнению с контролем на 67%, что может говорить о более низкой аллергической реакции иммунной системы организма, которая может происходить, например, в ответ на паразитарные инвазии. Сходная тенденция также была выявлена и во время второго отбора проб крови.

При оценке показателей фагоцитоза крови достоверные изменения выявлены в период третьего отбора проб – в подопытной группе фагоцитарная активность увеличилась на 23%, что говорит о более высокой способности лейкоцитов подопытной группы поглощать чужеродные бактерии, а следовательно, и о более сильном клеточном иммунитете по сравнению с группой контроля. Сходная тенденция наблюдается и в период второго отбора проб крови. Также примечательно, что в контроле показатели фагоцитарной активности и фагоцитарного индекса относительно первого отбора проб также имели тенденцию к снижению.

Заключение

При анализе показателей лейкограммы достоверные изменения выявлены в период второго отбора проб – в подопытной группе увеличилась доля псевдоэозиновилов и снизилась доля лимфоцитов по сравнению с группой контроля. В третий отбор проб крови эта тенденция продолжается. Это говорит о нормализации соотношения форм лейкоцитов в подопытной группе, а следовательно, и иммунного статуса. На третьем отборе выявлено достоверное снижение количества эозинофилов в подопытной группе относительно контрольной, что может говорить о более низкой аллергической реакции иммунной системы организма, которая может происходить, например, в ответ на паразитарные инвазии. При оценке показателей фагоцитоза крови в подопытной группе достоверно увеличилась фагоцитарная активность в период третьего отбора проб, что говорит о более высокой способности лейкоцитов подопытной группы поглощать чужеродные бактерии, а, следовательно, и о более сильном клеточном иммунитете по сравнению с группой контроля. Сходная тенденция наблюдается и в период второго отбора проб крови. Большое количество достоверных изменений морфологических показателей крови, а также фагоцитоза крови указывают на появление благотворных эффектов в течение первых нескольких недель применения добавки. Также имеются признаки отсроченного благоприятного влияния добавки в течение нескольких месяцев, что в свою очередь важно для более длительного использования поголовья птиц, их сохранности и продуктивности. Таким образом, было установлено, что фукусовые водоросли могут существенно повлиять на показатели иммунитета организма сельскохозяйственной птицы, повысив резистентность у кур-несушек.

×

About the authors

A. A. Bakhta

St. Petersburg State University of Veterinary Medicine

Author for correspondence.
Email: ab-2003@yandex.ru

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Biochemistry and Physiology

Russian Federation, 5 Chernigovskaya St, St. Petersburg, 186084

L. Yu. Karpenko

St. Petersburg State University of Veterinary Medicine

Email: ab-2003@yandex.ru

PhD, MD (Biology), Professor, Head. Department of Biochemistry and Physiology

Russian Federation, 5 Chernigovskaya St, St. Petersburg, 186084

I. N. Nikonov

St. Petersburg State University of Veterinary Medicine

Email: ab-2003@yandex.ru

PhD (Biology), Assistant Professor, Department of Animal Feeding and Breeding
				                	Russian Federation, 							5 Chernigovskaya St, St. Petersburg, 186084 						

									

						

															
References

						

							

								
    
																			
  1. Гласкович А.А., Карпенко Л.Ю., Балыкина А.Б., Бахта А.А. Применение пробиотика «Бифлор» и иммуностимулятора «Апистимулин-А» для повышения продуктивности цыплят-бройлеров // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии, 2017. № 4. С. 90-92. [Glaskovich A.A., Karpenko L.Yu., Balykina A.B., Bakhta A.A. The use of the probiotic «Biflor» and the immunostimulant «Apistimulin-A» to increase the productivity of broiler chickens. Voprosy normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii = Issues of Legal Regulation in Veterinary Medicine, 2017, no. 4, pp. 90-92. (In Russ.)]
    2. 
																			
  2. Гласкович М.А., Карпенко Л.Ю., Бахта А.А., Кинаревская К.П. Оценка влияния применения различных биологически активных добавок в рационе птиц на физико-химические показатели мяса // Международный вестник ветеринарии, 2018. № 2. С. 54-59. [Glaskovich M.A., Karpenko L.Yu., Bakhta A.A., Kinarevskaya K.P. Assessment of the influence of the use of various biologically active additives in the diet of birds on the physical and chemical parameters of meat. Mezhdunarodnyy vestnik veterinarii = International Veterinary Bulletin, 2018, no. 2, pp. 54-59. (In Russ.)]
    3. 
																			
  3. Егоров И.А., Егорова Т.А., Ленкова Т.Н., Вертипрахов В.Г., Манукян В.А., Никонов И.Н., Грозина А.А., Филиппова В.А., Йылдырым Е.А., Ильина Л.А., Дубровин А.В., Лаптев Г.Ю. Замещение кормовых антибиотиков в рационах. Сообщение II. Микробиота кишечника и продуктивность мясных кур (Gallus gallus L.) на фоне фитобиотика // Сельскохозяйственная биология, 2019. Т. 54, № 4. С. 798-809. [Egorov I.A., Egorova T.A., Lenkova T.N., Vertiprakhov V.G., Manukyan V.A., Nikonov I.N., Grozina A.A., Filippova V.A., Yildirym E.A., Ilyina L.A., Dubrovin A.V., Laptev G.Yu. Replacement of feed antibiotics in diets. Message II. Intestinal microbiota and productivity of meat chickens (Gallus gallus L.) against the background of phytobiotics. Selskokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology, 2019, Vol. 54, no. 4, pp. 798-809. (In Russ.)]
    4. 
																			
  4. Рождественская Т.Н., Борисенкова А.Н., Новикова О.Б., Чавгун В.А. Зоопатогенные и эпидемиологически опасные микроорганизмы, выделяемые от птицы в хозяйствах промышленного типа // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные, 2005. № 4. С. 37-38. [Rozhdestvenskaya T.N., Borisenkova A.N., Novikova O.B., Chavgun V.A. Zoopathogenic and epidemiologically dangerous microorganisms isolated from poultry in industrial farms. Rossiyskiy veterinarnyy zhurnal. Selskokhozyaystvennyye zhivotnyye = Russian Veterinary Journal. Farm Animals, 2005, no. 4, pp. 37-38. (In Russ.)]
    5. 
																			
  5. Рождественская Т.Н., Сухинин А.А., Панкратов С.В., Смирнов Л.И., Макавчик С.А. Эпизоотологические и эпидемиологические аспекты кампилобактериоза птиц // Сборник статей Научно-практической конференции «Современные научные разработки и передовые технологии для промышленного птицеводства», Cанкт-Петербург, 12-14 июля 2023 года. Cанкт-Петербург: Медиапапир, 2023. С. 95-99. [Rozhdestvenskaya T.N., Sukhinin A.A., Pankratov S.V., Smirnov L.I., Makavchik S.A. Epizootological and epidemiological aspects of campylobacteriosis in birds // Collection of articles of the Scientific and Practical Conference «Modern scientific developments and advanced technologies for industrial poultry farming», St. Petersburg, July 12-14, 2023]. St. Petersburg: Mediapapier, 2023, pp. 95-99. (In Russ.)]
    6. 
																			
  6. Anisimova N.Y., Ustyuzhanina N.E., Bilan M.I., Donenko F.V., Ushakova N.A., Usov A.I., Kiselevskiy M.V., Nifantiev N.E. Influence of modified fucoidan and related sulfated oligosaccharides on hematopoiesis in cyclophosphamide-induced mice. Marine Drugs, 2018, Vol. 16, no. 9, 333. doi: 10.3390/md16090333.
    7. 
																			
  7. Cumashi A.A., Ushakova N.A., Preobrazhenskaya M.E., D'Incecco A., Piccoli A., Totani L., Tinari N., Morozevich G.E., Berman A.E., Bilan M.I., Usov A.I., Ustyuzhanina N.E., Grachev A.A., Sanderson C.J., Kelly M., Rabinovich G.A., Iacobelli S., Nifantiev N.E. Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Bio-Oncologia, ItalyComparative study of the anti-inflammatory, anticoagulant, antiangiogenic, and antiadhesive activities of nine different fucoidans from brown seaweeds. Glycobiology, 2007, Vol. 17, no. 5, pp. 541-552.
    8. 
																			
  8. Kurilova A.A., Karpenko L.Y., Balykina A.B., Bakhta A.A., Kochish I.I., Nikonov I.N., Kozitcyna A.I. PSVIII-20 Heterologous lactobacilli feed additive impact on microflora in Cobb-500 broiler laying hens. J. Anim. Sci., 2021, Vol. 99, Suppl. 3, 429. doi: 10.1093/jas/skab235.769.
    9. 
																	

							

						

												

							

					
Supplementary files

					



Supplementary Files


Action




	1.
	JATS XML




	Download







								
				

						

				
				
			

			                    

                   
                



			

		Copyright (c) 2024 Bakhta A.A., Karpenko L.Y., Nikonov I.N.
				


					Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
			

















 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). 
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия  ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.






 













 




	







	
This website uses cookies
You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies