Efeito do desafio sanitário na utilização de energia e na partição da produção de calor em frangos de corte

Abstract

O estímulo do sistema imunológico do hospedeiro resulta na redução do crescimento, devido à utilização de fontes endógenas para garantir a sobrevivência, prejudicando a deposição tecidual e resultando em menor ganho de massa corporal. Sob desafios de saúde, as fontes de energia são utilizadas para garantir funções essenciais e apoiar o sistema imunológico. Porém, as alterações no metabolismo energético quando as aves são desafiadas pelo estresse imunológico ainda não são totalmente compreendidas, sendo essencial entender o uso da energia diante de um desafio sanitário e as alterações no metabolismo. O objetivo da presente tese foi avaliar as adaptações fisiológicas e metabólicas, e seu impacto na utilização de energia de frangos de corte submetidos a diferentes modelos de desafios sanitários. Os modelos de desafio utilizados foram Ensaio 1: indução de enterite necrótica (Eimeria maxima e Clostridium perfringens) e Ensaio 2: desafio por lipopolissacarídeo de Escherichia coli. No primeiro ensaio foram utilizados 96 frangos de corte machos Cobb-500 criados em gaiolas até completarem 12 dias de idade. Aos 13 d, as aves foram distribuídas aleatoriamente nos tratamentos experimentais: AL (consumo de ração ad libitum sem desafio), C (aves desafiadas) e PF (aves não desafiadas com alimentação pareada em referência ao grupo C). As aves foram alocadas em câmaras respirométricas para habituação por um período de um dia. O protocolo de desafio consistiu na inoculação de E. maxima aos 14 d e C. perfringens aos 18, 19 e 20 d, ambos procedimentos via gavagem oral. De 14 a 22 d foi mensurado o consumo de ração, peso vivo, produção de excretas, consumo de O2 e a produção de CO2. No ensaio 2 foram utilizados 21 frangos de corte machos Cobb-500, criados em gaiolas até 18 dias de idade. Aos 19 d, as aves foram distribuídas em três tratamentos: Controle não desafiado (CON), aves desafiadas com 10 µg LPS/kg PV (10LPS) e 100 µg LPS/kg PV (100LPS) da cepa LPS de E. coli. Aos 21 d, o LPS foi administrado por via intramuscular no peito. As variáveis de trocas gasosas e temperatura corporal interna foram registradas continuamente durante 23 horas em condições de jejum. Aos 22 d, foi realizada a coleta de sangue e fígado para análise do perfil de metabólitos. No ensaio 1, os resultados demonstram que o tratamento AL apresentou maior consumo de ração e peso corporal que os tratamentos PF e C (P<0,05). O desafio patogênico influenciou notavelmente na utilização de energia, com uma redução significativa no consumo de energia metabolizável (P<0,05) e se observou uma mobilização da energia de fontes endógenas do tecido lipídico (P<0,05). A diminuição da eficiência energética residual foi observada como um efeito específico do desafio (aproximadamente 20%) e à anorexia induzida pela doença (aproximadamente 10%). No ensaio 2, observou-se que o tratamento 100LPS apresentou uma menor produção de calor (P<0,05) comparado ao grupo CON, e semelhante ao 10LPS (P>0,05). O quociente respiratório e a temperatura corporal foram maiores no 10LPS (P<0,05). Esta variação no metabolismo resultou de uma diminuição da abundância de metabólitos (aminoácidos, vitaminas, ácidos graxos e outros) refletindo seu uso em aves desafiadas (10LPS e 100LPS), em relação ao tratamento CON. Os resultados desta pesquisa evidenciam que as aves desafiadas reduzem o consumo voluntário de ração, afetando o crescimento. Sendo este o resultado da alteração no metabolismo energético das aves para garantir a resposta imunológica. Os desafios patogênicos ocasionam redução das taxas de retenção de energia e mobilização do tecido adiposo como fonte de energia para resposta imunológica em desafios prolongados. Por outro lado, as aves desenvolvem processos febris sob desafios prolongados e sistêmicos. Estas alterações na utilização de energia e na resposta fisiológica é evidenciada pela alteração no perfil de metabólitos. Compreender estas respostas aos desafios patogênicos pode ajudar a desenvolver estratégias eficazes para otimizar o crescimento das aves.

The stimulation of the host's immune system results in reduced growth due to the utilization of endogenous sources to ensure survival, impairing tissue deposition and leading to lower body mass gain. Under health challenges, energy sources are used to ensure essential functions and support the immune system. However, the changes in energy metabolism when birds are challenged by immune stress are still not fully understood, making it essential to understand energy use in the face of a health challenge and the alterations in metabolism. The objective of this thesis was to evaluate the physiological and metabolic adaptations and their impact on energy utilization in broilers subjected to different health challenge models. The challenge models used were: Trial 1: induction of necrotic enteritis (Eimeria maxima and Clostridium perfringens) and Trial 2: challenge by Escherichia coli lipopolysaccharide. In the first trial, 96 male Cobb-500 broilers were raised in cages until they were 12 days old. At 13 days, the birds were andomly distributed into experimental treatments: AL (ad libitum feed consumption without challenge), C (challenged birds), and PF (unchallenged birds with paired feeding reference to group C). The birds were placed in respirometry chambers for a day of habituation. The challenge protocol consisted of inoculation of E. maxima at 14 days and C. perfringens at 18, 19, and 20 days, both procedures via oral gavage. From 14 to 22 days, feed intake, body weight, excreta production, O2 consumption, and CO2 production were measured. In trial 2, 21 male Cobb-500 broiler chicks were raised in cages until 18 days old. At 19 days, the birds were distributed into three treatments: nonchallenged control (CON), challenged broilers with 10 µg LPS/kg BW (10LPS) and 100 µg LPS/kg BW (100LPS) of the E. coli LPS strain. At 21 days, LPS was administered intramuscularly in the breast. Gas exchange variables and internal body temperature were recorded continuously for 23 hours under fasting conditions. At 22 days, blood and liver samples were collected for metabolite profile analysis in each tissue. In trial 1, the results showed that the AL treatment had higher feed intake and body weight than the PF and C treatments (P<0.05). The pathogenic challenge notably influenced energy utilization, with a significant reduction in metabolizable energy intake (P<0.05) and mobilization of energy from endogenous lipid tissue sources (P<0.05). The decrease in residual energy efficiency was observed as a specific effect of the challenge (approximately 20%) and disease-induced anorexia (approximately 10%). In trial 2, it was observed that the 100LPS treatment had lower heat production (P0.05) compared to the CON group and similar to the 10LPS (P>0.05). The respiratory quotient and body temperature were higher in 10LPS (P<0.05). This variation in metabolism resulted from a decrease in the abundance of metabolites (amino acids, vitamins, fatty acids, and others) in challenged birds (10LPS and 100LPS) compared to the CON treatment. The results of this research show that challenged birds reduce voluntary feed intake, affecting growth. This is a result of the altered energy metabolism of birds to ensure the immune response. Pathogenic challenges lead to reduced energy retention rates and mobilization of adipose tissue as an energy source for the immune response in prolonged challenges. On the other hand, birds develop febrile processes under prolonged and systemic challenges. These changes in energy utilization and physiological response are evidenced by the altered metabolite profile. Understanding these responses to health challenges can help develop effective strategies to optimize bird growth.