Med. Weter. 2012, 68 (12) 725
Artyku³ przegl¹dowy Review
Narastaj¹ca opornoæ bakterii na chemioterapeutyki stosowane u ludzi i zwierz¹t doprowadzi³a do wprowa-dzenia przez Uniê Europejsk¹ w 2006 r. ca³kowitego zakazu dodawania do pasz dla zwierz¹t konsumpcyj-nych antybiotykowych stymulatorów wzrostu (ASW) (6, 15). Spowodowa³o to wzrost zachorowañ i padniêæ wiñ, wzrost zu¿ycia paszy i zmniejszenie przyrostów masy cia³a (m.c.) wiñ, szczególnie warchlaków po od-sadzeniu oraz wiêksze zu¿ycie chemioterapeutyków w lecznictwie (6). Podjêto kroki w celu znalezienia no-wych rozwi¹zañ zastêpczych, które mo¿na by stosowaæ w profilaktyce zaburzeñ przewodu pokarmowego oraz dla poprawy parametrów produkcyjnych (5, 14, 26). Jed-nym z rozwi¹zañ jest stosowanie dodatków paszowych w postaci suszonej rozpy³owo plazmy krwi SDP (spray dried plasma). Problemy zdrowotne u odsadzonych pro-si¹t wynikaj¹ z niedojrza³oci ich uk³adu pokarmowego i immunologicznego oraz stresu zwi¹zanego ze zmian¹ diety i rodowiska ¿ycia (20, 28). Analiza prac nauko-wych wskazuje, ¿e SDP poprawia status zdrowotny, zwiêksza rednie dzienne przyrosty m.c. ADG (ave-rage daily gain), rednie dzienne pobranie paszy ADFI (average daily feed intake), poprawia wspó³czynnik kon-wersji paszy FCR (feed conversion ratio) oraz ograni-cza biegunki w pierwszych dwóch tygodniach po odsa-dzeniu (1, 3, 5, 7, 13, 24, 26). Plazma zwierzêca suszo-na rozpy³owo jest bogatym w bia³ko suplementem die-ty stosowanym u ró¿nych gatunków zwierz¹t (2-4, 26). G³ównymi komponentami SDP s¹: fibrynogen,
immu-noglobuliny i albuminy. Ponadto plazma zawiera wiele aktywnych biologicznie bia³ek, np. insulinopodobne czynniki wzrostu I, II (IGF-I, IGF-II) czy transformuj¹-cy czynnik wzrostu â (TGF-â) odpowiedzialnych za sty-mulacjê wzrostu jelit, syntezê bia³ek oraz regeneracjê ciany jelit (3, 5, 11, 26). Sk³ad aminokwasowy bia³ek SDP jest dobrze zbilansowany i nie ró¿ni siê znacz¹co miêdzy plazm¹ pochodz¹c¹ od wiñ (SDPP spray dried porcine plasma) a plazm¹ pochodzenia bydlêcego (SDBP spray dried bovine plasma). Nale¿y jednak mieæ na uwadze, ¿e SDP jest uboga w metioninê, a nie-wystarczaj¹ca poda¿ tego aminokwasu mo¿e hamowaæ wzrost i rozwój prosi¹t, dlatego te¿ stosuj¹c plazmê w dawce przekraczaj¹cej 6%, nale¿y uzupe³niæ dietê w metioninê (13, 26).
Zestawienie dostêpnych wyników badañ wskazuje, ¿e SDP moduluje aktywnoæ uk³adu immunologiczne-go, tym samym zabezpiecza organizm zwierzêcia przed skutkami nadmiernej odpowiedzi immunologicznej (2, 4, 11, 21). Infekcje przewodu pokarmowego, których rezultatem jest rozwój kaskady zapalnej w przewodzie pokarmowym, s¹ bardzo czêste u odsadzonych prosi¹t (2, 5, 6). Zapalenie ma na celu usuniêcie czynnika szkod-liwego i manifestuje siê: rozszerzeniem naczyñ krwio-nonych, obrzêkiem, wzrostem infiltracji komórek na-b³onka jelit przez leukocyty, zredukowanym wch³ania-niem substancji od¿ywczych, naruszewch³ania-niem ci¹g³oci bariery jelitowej, zwiêkszon¹ przepuszczalnoci¹ na-b³onka dla makromoleku³ oraz aktywacj¹ uk³adu
odpor-Wp³yw suszonej rozpy³owo plazmy krwi
na wskaniki wzrostu i odpowied immunologiczn¹
prosi¹t w okresie oko³oodsadzeniowym
EWELINA CZY¯EWSKA, ARKADIUSZ DORS
Zak³ad Chorób wiñ Pañstwowego Instytutu Weterynaryjnego Pañstwowego Instytutu Badawczego, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pu³awy
Czy¿ewska E., Dors A.
Effects of spray-dried plasma on growth performance and immune responses of weaned pigs
Summary
The aim of this paper is to present the value of spray dried porcine plasma as an alternative to antibiotics in weaning pigs. A ban on antimicrobial growth promoters has limited production and increased health disorders, like diarrhea, in newly weaned piglets. Spray dried animal plasma, mostly of porcine origin, is one of the alternatives that can keep these problems under control. Data from several publications indicate that dietary supplementation with plasma proteins can modulate the degree of activation of GALT, as well as intestinal morphology and intestinal barrier function. The addition of spray-dried plasma to weaning pig diets has been shown to improve growth performance and to reduce incidence of scours.
Med. Weter. 2012, 68 (12) 726
nociowego (4). Z badañ Pié i wsp. (23) wynika, ¿e sam fakt odsadzenia indukuje u prosi¹t w pierwszych dniach po odsadzeniu przejciow¹, wzmo¿on¹ ekspresjê genów koduj¹cych prozapalne cytokiny, tj. IL-1â, IL-6, czyn-nik martwicy nowotworu á (TNF-á). Cytokiny s¹ wa¿-nymi mediatorami w regulacji odpowiedzi immunolo-gicznej i zapalnej (2, 22, 23). Badania in vitro i in vivo wskazuj¹, ¿e niekontrolowana synteza prozapalnych cytokin silnie oddzia³uje na integralnoæ i funkcje na-b³onka jelit, m.in. przepuszczalnoæ dla makromoleku³ (bakterii, toksyn), transport sk³adników od¿ywczych i jonów (2, 16, 20, 23). U szczurów zaka¿anych entero-toksyn¹ gronkowcow¹ SDP prowadzi³a do redukcji in-dukowanego toksyn¹ wzrostu populacji komórek tkan-ki limfatycznej zlokalizowanej w obrêbie przewodu pokarmowego, tzw. GALT (gut-associated limphoid tissue), m.in. limfocytów T ãä, komórek NK, aktywo-wanych limfocytów T. Redukcji uleg³a tak¿e ekspresja prozapalnych cytokin i mediatorów zapalenia, tj. inter-feronu-ã (IFN-ã), IL-6, leukotrienu B4 (LTB4) i in-dukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS) na poziomie b³ony luzowej jelit. SDP ograniczy³a indukowany po-daniem enterotoksyny wzrost IFN-ã i TNF-á w surowi-cy. IFN-ã i TNF-á obni¿aj¹ ekspresjê bia³ek buduj¹cych z³¹cza miêdzy komórkami nab³onka jelit, tzw. bia³ko ZO-1 (zonula occludens-1) w po³¹czeniach zamyka-j¹cych oraz â-katenin (â-catenin) w po³¹czeniach zwie-raj¹cych i bia³kowej podjednostki á pompy sodowo--potasowej ATP-azy Na+/K+. Ujawnia siê to wzrostem
przepuszczalnoci luzówki jelit dla makromoleku³, nasileniem miejscowych reakcji zapalnych oraz znie-sieniem sta³ego, ujemnego, spoczynkowego potencja³u b³onowego. Dodatek plazmy czêciowo zapobiega dys-funkcji bariery jelitowej powsta³ej na skutek induko-wanego toksyn¹ zapalenia przewodu pokarmowego. SDP zwiêksza koncentracjê IL-10 oraz dojrza³ego TGF-â w luzówce jelit u zaka¿anych i nie zaka¿anych enterotoksyn¹ szczurów, co pomaga utrzymaæ równo-wagê pomiêdzy prozapalnymi i przeciwzapalnymi cyto-kinami. Dostêpne s¹ dane naukowe wskazuj¹ce, ¿e wzrost przeciwzapalnych cytokin odpowiada za t³umie-nie odpowiedzi zapalnej (4, 13, 16, 20-22, 26). Wyniki badañ Bosi i wsp. (2) wykaza³y, ¿e 6% dodatek SDP do paszy dla odsadzonych prosi¹t zaka¿onych enterotok-sycznym szczepem Escherichia coli K88 istotnie zmniej-szy³ ekspresjê prozapalnych cytokin, tj. IL-8, TNF-á, INF-ã w luzówce jelit. Badania Touchette i wsp. (28) dowodz¹, ¿e 7% dodatek plazmy do paszy odsadzanych prosi¹t, którym podano lipopolisacharyd (LPS), redu-kowa³ ekspresjê mRNA TNF-á i IL-1â w nadnerczach, ledzionie, przysadce, podwzgórzu, w¹trobie oraz IL-6 tylko przysadce i w ledzionie. W tym samym dowiad-czeniu u prosi¹t otrzymuj¹cych SDP stwierdzono roz-leg³e uszkodzenie luzówki przewodu pokarmowego, wynikaj¹ce z silnej odpowiedzi immunologicznej na podany parenteralnie LPS. Przyczyny mo¿na upatrywaæ w wysokiej dawce czynnika patogennego podanego dootrzewnowo. Zdaniem wspomnianych autorów, w wa-runkach naturalnych do zaka¿enia dochodzi drog¹ oddechow¹ lub pokarmow¹. Ponadto w rodowisku
hodowlanym poziom czynnika patogennego jest ni¿szy ni¿ ten u¿yty w dowiadczeniu.
Z badañ Nofrarías i wsp. (17) wynika, ¿e SDP obni¿a niekorzystne z produkcyjnego punktu widzenia pobu-dzenie uk³adu odpornociowego u wiñ nie zaka¿anych chorobotwórczymi patogenami. Dodatek do paszy SDPP redukowa³ procentow¹ zawartoæ monocytów we krwi, makrofagów w kêpkach Peyera i wêz³ach ch³onnych krezkowych oraz limfocytów B, komórek T ãä+ w wêz-³ach ch³onnych krezkowych. Zaobserwowano równie¿ obni¿on¹ liczbê limfocytów ródnab³onkowych oraz mniejsze zagêszczenie komórek w blaszce w³aciwej b³ony luzowej okrê¿nicy.
Obni¿enie aktywnoci GALT oraz ekspresji prozapal-nych cytokin i mediatorów zapalenia ogranicza proces zapalny i skutki zapalenia (2, 3, 22). Nale¿y mieæ na uwadze, ¿e oznak¹ wzbudzenia odpowiedzi zapalnej jest przyspieszona degradacja tkanki miêniowej i synteza bia³ek ostrej fazy (BOF) w w¹trobie. Czynnikami od-powiedzialnymi za syntezê BOF w hepatocytach s¹ pro-zapalne cytokiny, tj. IL-1, IL-6, TNF-á, a substratami do produkcji bia³ek ostrej fazy s¹ aminokwasy w 60% pochodz¹ce z proteolizy bia³ek miêniowych (12). Po-nadto aktywacja uk³adu immunologicznego (prolifera-cja komórek limfoidalnych, ekspresja cytokin zapalnych) oraz synteza BOF wykorzystuj¹ energiê metaboliczn¹ organizmu (3, 12, 16). rednie zapotrzebowanie na ener-giê w pierwszym tygodniu po odsadzeniu prosi¹t wy-nosi 461 kJ kg0.75 i jest wy¿sze od redniego
zapotrze-bowania na energiê w okresie piêciu kolejnych tygodni po odsadzeniu (418 kJ kg0.75). Tak du¿e
zapotrzebowa-nie na energiê w pierwszym tygodniu po odsadzeniu wynika ze zwiêkszonego jej zu¿ycia przez prosiêta pod-czas adaptacji do nowych warunków rodowiskowo--behawioralnych (8).
Aktywnoæ biologiczna SDP wobec patogenów jeli-towych wynika po czêci z zawartych w plazmie immu-noglobulin klasy IgG. Osocze do produkcji SDP pocho-dzi od bardzo du¿ej liczby zwierz¹t z ferm o zró¿ni-cowanym statusie immunologicznym. W efekcie SDP zawiera szeroki wachlarz przeciwcia³ przeciwko pato-genom wystêpuj¹cym w rodowisku chlewni, m.in. E. coli, rotawirusy, cirkowirusy (1, 5, 19, 25). Ponadto immunoglobuliny zawarte w SDP zapobiegaj¹ adhezji patogennych mikroorganizmów do ciany jelita, jej kolonizacji i uszkodzeniom luzówki (2, 3, 18, 26). Bosi i wsp. (2) wykazali, ¿e prosiêta zaka¿ane szczepem E. coli K88 i ¿ywione pasz¹ z SDPP mia³y ni¿sze stê¿e-nie swoistych IgA przeciw szczepowi K88 w plazmie i linie. Czynnikiem determinuj¹cym produkcjê swo-istych IgA jest adhezja drobnoustrojów do enterocytów. Obni¿one stê¿enie IgA oznacza, ¿e u prosi¹t SDP ogra-niczy³a adhezjê bakterii do kosmków jelitowych. Zda-niem Nollet i wsp. (18), SDP ograniczy³a zarówno ad-hezjê, jak i proliferacjê patogennego szczepu E. coli F 18+ u dowiadczalnie zaka¿anych tym szczepem pro-si¹t, przyczyniaj¹c siê do zmniejszenia nasilenia biegun-ki i choroby obrzêkowej. Wynibiegun-ki badañ Torrallardona i wsp. (27) dowodz¹, ¿e 7% dodatek SDAP do paszy zapewnia odsadzonym prosiêtom zaka¿onych szczepem
Med. Weter. 2012, 68 (12) 727
E. coli K99 porównywalny poziom ochrony, jaki uzy-skuje siê, stosuj¹c chemioterapeutyk kolistynê.
Zdaniem niektórych autorów (4, 5, 7, 26), poprawa parametrów wzrostu u odsadzonych prosi¹t ¿ywionych pasz¹ z dodatkiem SDPP zwi¹zana jest z lepszym sma-kiem plazmy w porównaniu z innymi bia³kowymi su-plementami diety. Z badañ Ermera i wsp. (9) wynika, ¿e prosiêta maj¹ce do wyboru paszê z odt³uszczonym mlekiem w proszku i paszê z 8,5% dodatkiem SDPP chêtniej pobiera³y tê z plazm¹ suszon¹ rozpy³owo. Po-prawa smakowitoci paszy mo¿e skróciæ czas i skutki wystêpuj¹cej po odsadzeniu anoreksji. Wyniki badañ wskazuj¹, ¿e 50% odsadzonych prosi¹t pobiera paszê dopiero 24 godziny po odsadzeniu, a 10% 48 godzin po od³¹czeniu od lochy. Obni¿one ³aknienie skutkuje atrofi¹ kosmków jelitowych oraz zmniejszeniem aktyw-noci enzymów r¹bka szczoteczkowego (14, 15). ¯y-wienie prosi¹t pasz¹ z dodatkiem SDP zwiêksza po-wierzchniê ch³onn¹ jelit oraz aktywnoæ maltazy i lak-tazy wydzielanych na powierzchni b³ony luzowej (2, 24, 28). Zdaniem Jiang i wsp. (11), poprawa dynamiki przyrostów m.c. prosi¹t ¿ywionych pasz¹ z SDP wy-nika z lepszej efektywnoci przemian metabolicznych bia³ka dostarczonego z pasz¹. Wzrost wykorzystania bia³ka z diety zwi¹zany by³ czêciowo z minimalizacj¹ katabolizmu aminokwasów do mocznika przez mikro-florê jelit. Obni¿enie rozk³adu aminokwasów zwiêksza mo¿liwoæ ich wykorzystania do przemian anabolicz-nych prowadz¹cych do wzrostu suchej masy miênio-wej (10, 11).
Dodatek plazmy suszonej rozpy³owo do paszy dla odsadzonych prosi¹t jest dobr¹ alternatyw¹ dla wycofa-nych ze stosowania ASW. SDP moduluje aktywnoæ uk³adu immunologicznego zapobiega nadmiernemu rozwojowi procesu zapalnego, zmniejsza syntezê cyto-kin prozapalnych i BOF, dziêki czemu ogranicza dys-funkcjê bariery jelitowej spowodowan¹ indukowanym przez toksyny bakteryjne zapaleniem. Plazma suszona rozpy³owo wp³ywa na zachowanie integralnoci i funk-cji bariery jelitowej, zabezpieczaj¹c prosiêta przed mo¿-liw¹ adhezj¹ chorobotwórczych patogenów do kosm-ków jelitowych. Szeroki wachlarz zawartych w plazmie immunoglobulin klasy IgG stanowi wspomaganie dla uk³adu immunologicznego jelit. Ponadto lepsza smako-witoæ plazmy i obni¿enie katabolizmu aminokwasów sprawia, ¿e prosiêta wykazuj¹ wy¿sze przyrosty masy cia³a oraz lepsze wykorzystanie paszy po odsadzeniu.
Pimiennictwo
1.Borg B. S., Campbell J. M., Polo J., Russell L. E., Rodriguez C., Ródenas J.: Evaluation of the chemical and biological characteristics of spray-dried plasma protein collected from various locations around the world. Proc. Am. Assoc. Swine Vet. Kansas City, USA 2002, s. 97-100.
2.Bosi P., Casini L., Finamore A., Cremokolini C., Merialdi G., Trevisi P., Nobili F., Mengheri E.: Spray-dried plasma improves growth performance and reduces inflammatory status of weaned pigs challenged with enterotoxigenic Escherichia coli K88. J. Anim. Sci. 4004, 82, 1764-1772.
3.Campbell J.: Influence of dietary plasma proteins on supporting animal immu-nity systems. Proc. 19th Annual meeting, Florida Ruminant Nutrition
Sympo-sium, Florida 2008, 79-88.
4.Campbell J. M., Quigley J. D. III., Russell L. E., Kidd M. T.: Effect of spray-dried bovine serum on intake, heath, and growth of broilers housed in different environments. J. Anim. Sci. 2003, 81, 2776-2782.
5.Corl B. A., Harrell R. J., Moon H. K., Phillips O., Weaver E. M., Campbell J. M., Arthington J. D., Odle J.: Effect of animal plasma proteins on intestinal damage and recovery of neonatal pigs infected with rotavirus. J. Nutr. Biochem. 2007, 18, 778-784.
6.Czaban J.: Fitogeniczne dodatki do paszy wiñ ze szczególnym uwzglêd-nieniem ich roli jako zamienników antybiotykowych stymulatorów wzrostu. Monografie i rozprawy naukowe, Pu³awy 2009.
7.Dijk A. J. Van, Everts H., Nabuurs M. J. A., Margry R. J. C. F., Beynen A. C.: Growth performance of weanling pigs fed spray-dried animal plasma: a review. Livest. Prod. Sci. 2001, 68, 263-274.
8.Dong G. Z., Pluske J. R.: The low feed intake in newly-weaned pigs: problems and possible solutions. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2007, 20, 440-452. 9.Ermer P. M., Miller P. S., Lewis A. J.: Diet preference and meal patterns of
weanling pigs offered diets containing either spray-dried porcine plasma or dried skim milk. J. Anim. Sci. 1994, 72, 1548-1554.
10.Jiang R., Chang X., Stoll B., Ellis K. J., Shypailo R. J., Weaver E., Campbell J., Burrin D. G.: Dietary plasma protein is used efficiently than extruded soy protein for lean tissue growth in early-weaned pigs. J. Nutr. 2000, 130, 216-219. 11.Jiang R., Chang X., Stoll B., Fan M. Z., Arthington J., Weaver E., Campbell J., Burrin D. G.: Dietary plasma protein reduces small intestinal growth and lamina propria cell density in early weaned pigs. J. Nutr. 2000, 130, 21-26. 12.Johnson R. W.: Inhibition of growth by pro-inflammatory cytokines: an
integra-ted view. J. Anim. Sci. 1997, 75, 1244-1255.
13.Kats L. J., Nelssen J. L., Tokach M. D., Goodband R. D., Hansen J. A., Laurin J. L.: The effect of spray-dried porcine plasma on growth performance in the early-weaned pig. J. Anim. Sci. 1994, 72, 2075-2081.
14.Lallès J. P., Bosi P., Smidt H., Stokes Ch. R.: Nutritional management of gut health in pigs around weaning. Proc. Nutr. Soc. 2007, 66, 260-268.
15.Montagne L., Boudry G., Favier Ch., Huërou-Luron I., Lallès J. P., Sève B.: Main intestinal markers associated with the changes in gut architecture and function in piglets after weaning. Br. J. Nutr. 2007, 97, 45-57.
16.Moretó M., Pérez-Bosque A.: Dietary plasma proteins, the intestinal immune system, and the barrier functions of the intestinal mucosa. J. Anim. Sci. 2009, 87 (14 Suppl), E92-100.
17.Nofrarías M., Manzanilla E. G., Pujols J., Gibert X., Majó N., Segalés J., Gasa J.: Effect of spray-dried porcine plasma and plant extracts on intestinal morphology and on leukocyte cell subsets of weaned pigs. J. Anim. Sci. 2006, 84, 2735-2742.
18.Nollet H., Deprez P., Van Driessche E., Muylle E.: Protection of just weaned pigs against infection with F18+ Esherichia coli by non-immune plasma powder. Vet. Microbiol. 1999, 65, 37-45.
19.Owusu-Asiedu A., Baidoo S. K., Nyachoti C. M., Marquardt R. R.: Response of early-weaned pigs to spray-dried porcine or animal plasma-based diets supple-mented with egg-yolk antibodies against enterotoxigenic Escherichia coli. J. Anim. Sci. 2002, 80, 2895-2903.
20.Pérez-Bosque A., Amat C., Polo J., Campbell J. M., Crenshaw J., Russell L., Moretó M.: Spray-dried animal plasma prevents the effects of Staphylococcus aureus enterotoxin B on intestinal barrier function in weaned rats. J. Nutr. 2006, 136, 2838-2843.
21.Pérez-Bosque A., Miró L., Polo J., Russell L., Campbell J., Weaver E., Cren-shaw J., Moretó M.: Dietary plasma proteins modulate the immune response of diffuse gut-associated lymphoid tissue in rats challenged with Staphylococcus aureus enterotoxin B. J. Nutr. 2008, 138, 533-537.
22.Pérez-Bosque A., Miró L., Polo J., Russell L., Campbell J., Weaver E., Cren-shaw J., Moretó M.: Dietary plasma protein supplements prevent the release of mucosal proinflammatory mediators in intestinal inflammation in rats. J. Nutr. 2010, 140, 25-30.
23.Pié S., Lalles J. P., Blazy F., Laffitte J., Seve B., Oswald I. P.: Weaning is associated with an upregulation of expression of inflammatory cytokines in the intestine of piglets. J. Nutr. 2004, 134, 641-647.
24.Pierce J. L., Cromwell G. L., Lindemann M. D., Russel L. E., Weaver E. M.: Effects of spray-dried animal plasma and immunoglobulins on performance of early weaned pigs. J. Anim. Sci. 2005, 83, 2876-2885.
25.Shen H. G., Schalk S., Halbur P. G., Campbell J. M., Russell L. E., Opriessnig T.: Commercially produced spray dried porcine plasma contains high levels of porcine circovirus type 2 (PCV2) DNA but did not transmit PCV2 when fed to naïve pigs. J. Anim. Sci. 2011, 89, 1930-1938.
26.Torrallardona D.: Spray dried plasma as an alternative to antibiotics in wean-ling pigs. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2010, 23, 131-148.
27.Torrallardona D., Conde M. R., Badiola I., Polo J., Brufau J.: Effect of fish-meal replacement with spray-dried animal plasma and colistin on intestinal struc-ture, intestinal microbiology, and performance of weanling pigs challenged with Escherichia coli K99. J. Anim. Sci. 2003, 81, 1220-1226.
28.Touchette K. J., Carroll J. A., Allee G. L., Matteri R. L., Dyer C. J., Beausang L. A., Zannelli M. E.: Effect of spray-dried plasma and lipopolysaccharide on weaned pigs: I. Effects on the immune axis of weaned pigs. J. Anim. Sci. 2002, 80, 494-501.
Adres autora: lek. wet. Ewelina Czy¿ewska, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pulawy; e-mail: ewelina.czyzewska@piwet.pulawy.pl
