Показники імунітету при асоційованому мікотоксикозі корів
Анотація
Питання відтворення великої рогатої худоби було і залишається одним із найголовніших завдань у галузі скотарства. Збитки господарств від неплідності корів досить значні та становлять від 3,19 до 5,41 $ за 1 день неплідності. Мікотоксини, що виробляються грибами родини Fusarium, а саме деосиніваленол (DON) і зеараленон (ZEN) негативно впливають не тільки на роботу всіх органів і систем організму корови, а й справляють імуноседативний ефект. Метою досліджень було встановити вплив комплексу DON i ZEN на основні показники імунної відповіді корів та її корекції в порівняльному аспекті з використанням кормової добавки на основі цеоліту і органічних кислот та рекомбінантних α- g-інтерферонів. Матеріалом досліджень була кров корів (сироватка та стабілізована), хворих на мікотоксикоз, спричинений асоціацією деосиніваленолу та зеараленону. Використані методи: фотонефелометричний з використанням тест-культури E. coli, спонтанного розеткоутворення з еритроцитами барана за M. Jondal, модифікований метод розеткоутворення за M. Wansbrough-Jones, метод Р. Limatibul, простої радіальної імунодифузії в гелі за G. Mancini, преципітації в розчині поліетиленгліколю за M. Digeоn. Експериментальні дослідження були виконані на коровах чорно-рябої породи в господарствах Сумської області. Було досліджено динаміку показників імунітету корів при розвитку мікотоксикозу та при застосуванні лікування із застосуванням засобів на основі целеоліту, органічних кислот та водного розчину рекомбінантних α- g-інтерферонів. Встановлено, що показник бактерицидної, лізоцимної, комплементарної та фагоцитарної активності сироватки крові корів під дією проведеного лікування підвищувався до показника у здорових тварин, Було досліджено динаміку імуноглобулінів в процесі лікування при застосуванні цеоліту та органічних кислот і рекомбінантних α- g-інтерферонів, встановлено підвищення до рівня інтактних корів. Було доведено, що показники імунної відповіді корів при застосуванні кормової добавки на основі цеоліту та органічних кислот у дозі 2,5 кг на тону корму та препарату на основі водного розчину рекомбінантних α- g-інтерферонів у дозі 3 мл на тварину були достовірно вищими
Ключові слова
корови, мікотоксикози, зеараленон, деосиніваленол, імунітет корів, кормові добавки
[1] Bailey, J.R., Breton, J., Panic, G., Cogan, T.A., Bailey, M., Swann, J.R., & Lee, M. (2019). The mycotoxin deoxynivalenol significantly alters the function and metabolism of bovine kidney epithelial cells in vitro. Toxins, 11(10), article number 554. doi: 10.3390/toxins11100554.
[2] Barański, W., Gajęcka, M., Zielonka, Ł., Mróz, M., Onyszek, E., Przybyłowicz, K.E., Nowicki, A., Babuchowski, A., & Gajęcki, M.T. (2021). Occurrence of zearalenone and its metabolites in the blood of high-yielding dairy cows at selected collection sites in various disease states. Toxins, 13(7), article number 446. doi: 10.3390/toxins13070446.
[3] Bulgaru, C., Marin, D., Pistol, G., & Taranu, I. (2021). Zearalenone and the immune response. Toxins, 13, article number 248. doi: 10.3390/toxins13040248.
[4] Cheng, J., Fan, Yu., & Zhao, L. (2016). Review on biological degradation of aflatoxin, zearalenone and deoxynivalenol. Animal Nutrition, 2(3), 127-133. doi: 10.1016/j.aninu.2016.07.003.
[5] Chia, S.R., Tang, M., Chow, Y.H., Ooi, C.W., Rambabu, K., Zhu, L., & Show, P.L. (2019). Recent developments of reverse micellar techniques for lysozyme, bovine serum albumin, and bromelain extraction. Molecular Biotechnology, 61(10), 715-724. doi: 10.1007/s12033-019-00200-7.
[6] Dąbrowski, M., Obremski, K., Gajęcka, M., Gajęcki, M.T., & Zielonka, Ł. (2016). Changes in the subpopulations of porcine peripheral blood lymphocytes induced by exposure to low doses of zearalenone (ZEN) and deoxynivalenol (DON). Molecules (Basel, Switzerland), 21(5), article number 557. doi: 10.3390/molecules21050557.
[7] Digeon, M., Laver, M., Riza, J., & Bach, J. (1977). Detection of circulating immune complexes in human sera by simplified assays with polyethylene glycol. Journal of Immunological Methods, 16, 165-183. doi: 10.1016/0022-1759(77)90051-5.
[8] Ekwomadu, T.I., Akinola, S.A., & Mwanza, M. (2021). Fusarium mycotoxins, their metabolites (free, emerging, and masked), food safety concerns, and health impacts. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(22), article number 11741. doi: 10.3390/ijerph182211741.
[9] European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. (1986, March). Retrieved from https://rm.coe.int/168007a67b.
[10] Faisal, Z., Lemli, B., Szerencsés, D., Kunsági-Máté, S., Bálint, M., Hetényi, C., Kuzma, M., Mayer, M., & Poór, M. (2018). Interactions of zearalenone and its reduced metabolites α-zearalenol and β-zearalenol with serum albumins: Species differences, binding sites, and thermodynamics. Mycotoxin Research, 34(4), 269-278. doi: 10.1007/s12550-018-0321-6.
[11] Falkauskas, R., Bakutis, B., Jovaišienė, J., Vaičiulienė, G., Gerulis, G., Kerzienė, S., Jacevičienė, I., Jacevičius, E., & Baliukonienė, V. (2022). Zearalenone and its metabolites in blood serum, urine, and milk of dairy cows. Animals: An Open Access Journal from MDPI, 12(13), article number 1651. doi: 10.3390/ani12131651.
[12] Ferraboschi, P., Ciceri, S., & Grisenti, P. (2021). Applications of lysozyme, an innate immune defense factor, as an alternative antibiotic. Antibiotics (Basel, Switzerland), 10(12), article number 1534. doi: 10.3390/antibiotics10121534.
[13] Gupta, R., Doss, R., Lall, R., Srivastava, A., & Sinha, A. (2022). Trichothecenes and zearalenone. In Reproductive and developmental toxicology (pp. 1003-1016). London: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-323-89773-0.00049-7.
[14] Iori, S., Pauletto, M., Bassan, I., Bonsembiante, F., Gelain, M.E., Bardhi, A., Barbarossa, A., Zaghini, A., Dacasto, M., & Giantin, M. (2022). Deepening the whole transcriptomics of bovine liver cells exposed to AFB1: A spotlight on toll-like receptor 2. Toxins, 14(7), article number 504. doi: 10.3390/toxins14070504.
[15] Jondal, M., Okret, S., & McConkey, D. (1993). Killing of immature CD4+ CD8+ thymocytes in vivo by anti-CD3 or 5ʹ-(N-ethyl)- carboxamide adenosine is blocked by glucocorticoid receptor antagonist RU-486. European Journal of Immunology, 23, 1246-1250. doi: 10.1002/eji.1830230608.
[16] Kemboi, D.C., Antonissen, G., Ochieng, P.E., Croubels, S., Okoth, S., Kangethe, E.K., Faas, J., Lindahl, J.F., & Gathumbi, J.K. (2020). A review of the impact of mycotoxins on dairy cattle health: Challenges for food safety and dairy production in Sub-Saharan Africa. Toxins, 12(4), article number 222. doi: 10.3390/toxins12040222.
[17] Kibar, M., Yilmaz, A., & Erkmen, R. (2018). Economic losses from fertility problems in holstein crossbreed dairy cows in a commercial dairy farm. Selcuk Journal of Agricultural and Food Sciences, 32(1). doi: 10.15316/SJAFS.2018.68.
[18] Knutsen, H.K., Alexander, J., Barregård, L., Bignami, M., Brüschweiler, B., Ceccatelli, S., Cottrill, B., Dinovi, M., Edler, L., Grasl-Kraupp, B., Hogstrand, C., Hoogenboom, L.R., Nebbia, C.S., Petersen, A., Rose, M., Roudot, A.C., Schwerdtle, T., Vleminckx, C., Vollmer, G., & Oswald, I.P. (2017). Risks for animal health related to the presence of zearalenone and its modified forms in feed. EFSA journal. European Food Safety Authority, 15(7), article number e04851. doi: 10.2903/j.efsa.2017.4851.
[19] Limatibul, S., Shore, A., Dosch, H.M., Gelfand, E.W. (1978). Theophylline modulation of E-rosette formation: An indicator of T-cell maturation. Clinical & Experimental Immunology, 3, 503-513. doi: 10.1007/BF00409455.
[20] Liu, J., & Applegate, T. (2020). Zearalenone (ZEN) in livestock and poultry: Dose, toxicokinetics, toxicity and estrogenicity. Toxins, 12(6), article number 377. doi: 10.3390/toxins12060377.
[21] Malvandi, A.M., Shahba, S., Mehrzad, J., & Lombardi, G. (2022). Metabolic disruption by naturally occurring mycotoxins in circulation: A Focus on vascular and bone homeostasis dysfunction. Frontiers in Nutrition, 9, article number 915681. doi: 10.3389/fnut.2022.915681.
[22] Mancini, G., Carbonara, A.O., & Heremans, J.F. (1965). Immunochemical quantitation of antigens by single radial immunodiffusion. Immunochemistry, 2(3), 235-254. doi: 10.1016/0019-2791(65)90004-2.
[23] Mendes, N.F., Tolnai, M.E., Silveira, N.P., Gilbertsen, R.B., & Metzgar, R.S. (1973). Technical aspects of the rosette tests used to detect human complement receptor (B) and sheep erythrocyte-binding (T) lymphocytes. Journal of Immunology, 111(3), 860-867.
[24] Nagahata, H., Moriyama, A., Sawada, C., Asai, Y., Kokubu, C., Gondaira, S., & Higuchi, H. (2020). Innate immune response of mammary gland induced by intramammary infusion of Bifidobacterium breve in lactating dairy cows. The Journal of Veterinary Medical Science, 82(12), 1742-1749. doi: 10.1292/jvms.20-0273.
[25] Nichea, M.J., Palacios, S.A., Chiacchiera, S.M., Sulyok, M., Krska, R., Chulze, S.N., Torres, A.M., & Ramirez, M.L. (2015). Presence of multiple mycotoxins and other fungal metabolites in native grasses from a wetland ecosystem in argentina intended for grazing cattle. Toxins, 7(8), 3309-3329. doi: 10.3390/toxins7083309.
[26] Rahman, S., Sharma, A.K., Singh, N.D., & Prawez, S. (2021). Immunopathological effects of experimental T-2 mycotoxicosis in Wistar rats. Human & Experimental Toxicology, 40(5), 772-790. doi: 10.1177/0960327120968852.
[27] Rivera, A., Sánchez, A., Luque, S., Mur, I., Puig, L., Crusi, X., González, J.C., Sorlí, L., González, A., Horcajada, J.P., Navarro, F., & Benito, N. (2020). Intraoperative bacterial contamination and activity of different antimicrobial prophylaxis regimens in primary knee and hip replacement. Antibiotics, 10(1), article number 18. doi: 10.3390/antibiotics10010018.
[28] Roberts, H.L., Bionaz, M., Jiang, D., Doupovec, B., Faas, J., Estill, C. T., Schatzmayr, D., & Duringer, J.M. (2021). Effects of deoxynivalenol and fumonisins fed in combination to beef cattle: Immunotoxicity and gene expression. Toxins, 13(10), article number 714. doi: 10.3390/toxins13100714.
[29] Santos Pereira, C., Cunha, S., & Fernandes, J.O. (2019). Prevalent mycotoxins in animal feed: Occurrence and analytical methods. Toxins, 11(5), article number 290. doi: 10.3390/toxins11050290.
[30] Sharma, R.P. (1993). Immunotoxicity of mycotoxins. Journal of Dairy Science, 76(3), 892-897. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(93)77415-9.
[31] Sheth, S., & Sheth, Bh. (2019). A variant of the student’s t-test for data of varying reliability. Retrieved from https://www.biorxiv.org/content/10.1101/525774v1.
[32] SIST EN 15850:2010. (2010). Foodstuffs – Determination of zearalenone in maize based baby food, barley flour, maize flour, polenta, wheat flour and cereal based foods for infants and young children – HPLC method with immunoaffinity column cleanup and fluorescence detection. Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/ standards/sist/81117a78-9401-42dc-9848-932588cc98e2/sist-en-15850-2010.
[33] SIST EN 15891:2011. (2011). Foodstuffs – Determination of deoxynivalenol in cereals, cereal products and cereal based foods for infants and young children – HPLC method with immunoaffinity column cleanup and UV detection. Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/sist/f5d07e41-dadb-4df3-b60f-f24e75b4ff89/sisten-15891-2011.
[34] Solhaug, A., Karlsøen, L.M., Holme, J.A., Kristoffersen, A.B., & Eriksen, G.S. (2016). Immunomodulatory effects of individual and combined mycotoxins in the THP-1 cell line. Toxicology in Vitro: An International Journal Published in Association with BIBRA, 36, 120-132. doi: 10.1016/j.tiv.2016.07.012.
[35] Sun, Y., Huang, K., Long, M., Yang, S., & Zhang, Y. (2022). An update on immunotoxicity and mechanisms of action of six environmental mycotoxins. Food and Chemical Toxicology, 163, article number 112895. doi: 10.1016/j.fct.2022.112895.
[36] Tang, C., Liang, Y., Guo, J., Wang, M., Li, M., Zhang, H., Arbab, A., Karrow, N.A., Yang, Z., & Mao, Y. (2022). Effects of seasonal heat stress during late gestation on growth performance, metabolic and immuno-endocrine parameters of calves. Animals, 12(6), article number 716. doi: 10.3390/ani12060716.
[37] Law of Ukraine No. 249 “On the Procedure for Carrying Out Experiments and Experiments on Animals by Scientific Institutions”. (March, 2012). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0416-12#Text.
[38] Toutounchi, N., Braber, S., Van’t Land, B., Thijssen, S., Garssen, J., Kraneveld, A.D., Folkerts, G., & Hogenkamp, A. (2021). Exposure to deoxynivalenol during pregnancy and lactation enhances food allergy and reduces vaccine responsiveness in the offspring in a mouse model. Frontiers in Immunology, 12, article number 797152. doi: 10.3389/fimmu.2021.797152.
[39] Toutounchi, N.S., Braber, S., Hogenkamp, A., Varasteh, S., Cai, Y., Wehkamp, T., Tims, S., Leusink-Muis, T., van Ark, I., Wiertsema, S., Stahl, B., Kraneveld, A.D., Garssen, J., Folkerts, G., & Van’t Land, B. (2021). Human milk oligosaccharide 3’-gl improves influenza-specific vaccination responsiveness and immunity after deoxynivalenol exposure in preclinical models. Nutrients, 13(9), article number 3190. doi: 10.3390/nu13093190.
[40] Uzal, F.A., Plattner, B.L., & Hostetter, J.M. (2016). Alimentary system. In Jubb, Kennedy & palmer’s pathology of domestic animals (pp. 1-257.e.2). doi: 10.1016/B978-0-7020-5318-4.00007-3.
[41] Wang, J.J., Wei, Z.K., Han, Z., Liu, Z.Y., Zhu, X.Y., Li, X.W., Wang, K., & Yang, Z.T. (2019). Zearalenone induces estrogen-receptor-independent neutrophil extracellular trap release in vitro. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(16), 4588-4594. doi: 10.1021/acs.jafc.8b05948.
[42] Wang, Y., Wang, X., Wang, S., Fotina, H., & Wang, Z. (2022). A novel lateral flow immunochromatographic assay for rapid and simultaneous detection of aflatoxin b1 and zearalenone in food and feed samples based on highly sensitive and specific monoclonal antibodies. Toxins, 14(9), article number 615. doi: 10.3390/toxins14090615.
[43] Wang, Y., Wang, X., Wang, S., Fotina, H., & Wang, Z. (2022). Development of a highly sensitive and specific monoclonal antibody based on indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay for the determination of zearalenone in food and feed samples. Toxins, 14, article number 220. doi: 10.3390/toxins14030220.
[44] Wang, Y., Wang, X., Zhang, H., Fotina, H., & Jiang, J. (2021). Preparation and characterization of monoclonal antibodies with high affinity and broad class specificity against zearalenone and its major metabolites. Toxins, 13(6), article number 383. doi: 10.3390/toxins13060383.
[45] Wansbrough-Jones, M.H., Scullard, G.H., Nicholson, A., Eddleston, A.L., & Williams, R. (1979). Lymphocytes forming stable E-rosettes in acute and chronic hepatitis. Clinical and Experimental Immunology, 35(3), 390-396.
[46] Zaghi, I., Gaibani, P., Campoli, C., Bartoletti, M., Giannella, M., Ambretti, S., Viale, P., & Lewis, R.E. (2020). Serum bactericidal titres for monitoring antimicrobial therapy: Current status and potential role in the management of multidrug-resistant Gram-negative infections. Clinical Microbiology and Infection, 26(10), 1338-1344. doi: 10.1016/j.cmi.2020.04.036.
[47] Zahran, E., Risha, E., Hamed, M., Tarek, I., & Dušan, P. (2019). Dietary mycotoxicosis prevention with modified zeolite (Clinoptilolite) feed additive in Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture, 515, article number 734562. doi: 10.1016/j.aquaculture.2019.734562.