PN-III-P2-2.1-PED-2021-1989

Proiect PED660

Titlul proiectului: Produs furajer cu formulă complexă eficient în ameliorarea efectelor negative ale crizei de înțărcare la purcei

Acronim: SynbioFeed

Unitatea Finantatoare: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI)

Codul proiectului: PN-III-P2-2.1-PED-2021-1989

 

Rezumatul proiectului:

     Utilizarea antibioticelor în furaje pentru prevenirea infecțiilor patogene și cel mai adesea ca promotori de creștere în sectorul fermelor de animale a fost interzisă în UE în 2006, datorită rezistenței bacteriene crescute și a acumulării de antibiotice reziduale în produsele de origine animală.

     În prezent, provocarea actuală pentru sectorul porcinelor și în special pentru cercetarea în acest domeniu este de a găsi noi strategii pentru a acoperi spectrul antibioticelor, de a promova sănătatea gastro-intestinală la porci. În acest context, scopul prezentului proiect este de a dezvolta un produs nou (furaj combinat cu o compoziție complexă și proprietăți antimicrobiene, ca alternativă la antibiotic), care conține o combinație sinbiotică între un amestec de subproduse cu o complementaritate a compușilor lor bioactivi. ca prebiotic și un amestec de trei Lactobacili ca probiotice, pentru a reduce efectele negative la purcei după înțărcare.

     Proiectul include trei etape și 14 activități demonstrative. Faza 1 se va concentra pe caracterizarea prebioticelor (subproduse de camelina si struguri) si prepararea probioticelor (Lactobacilli). Faza 2 se va concentra pe studii ex vivo, folosind culturi de explanturi intestinale, va fi investigat în care potențialul anti-microbian, anti-inflamator si antioxidant al prebioticelor, probioticelor si al combinatiei lor. Faza 3 va fi focusata pe studii in vivo.

     Experimentele vor fi realizate pe purcei dupa intarcare in care se va investiga capacitatea amestecului sinbiotic de a înlocui antibioticele de sinteza. Toate aceste teste vor genera cunoștințe noi despre efectele și mecanismele de acțiune aprofundate ale unui nou candidat sinbiotic; toate aceste informații vor fi folosite pentru a dezvolta un nou produs (furaj combinate), cu proprietăți antibacteriene, antiinflamatorii, antioxidante, dedicat îmbunătățirii sănătății intestinale la purceii înțărcați.

 

ECHIPA DE CERCETARE

Gina Cecilia Pistol, coordonator proiect

Ionelia Taranu, membru în echipa proiectului

Daniela Eliza Marin, membru în echipa proiectului

Valeria Cristina Bulgaru (Procudin), membru în echipa proiectului

Iulian Alexandru Grosu, membru în echipa proiectului

Mihail Alexandru Gras, membru în echipa proiectului

Ana-Maria Perțea, membru în echipa proiectului

Andrei-Cristian Anghel, membru in echipa

Etapa 1 / 2022: s-a concentrat pe caracterizarea analitică și prepararea prebioticelor și a probioticelor.

   Ca prebiotice au fost folosite un srot de seminte de struguri si doua tipuri de srot de camelină, unul achizitionat (C1) si unul obtinut in laborator prin extragerea uleiului din boabele de camelina (C2). Au fost realizate amestecuri în care șroturile (de semințe de struguri și camelină) au fost incluse în proporții diferite. Eșantioane din toate cele nouă tipuri de amestecuri au fost analizate pentru identificarea și cuantificarea macro- și micro-constituenților din acestea. Cantitatea de proteină brută a variat, fiind cuprinsă între 10,53g/100g probă în șrotul de semințe de struguri și 38,76g/ 100 g probă în șrotul de camelină 1. Amestecurile de șroturi care conțin proporții diferite de camelină și struguri au o compoziție în proteină brută direct proporțională cu rata de includere a șrotului de camelină în amestec: cu cât amestecul conține mai mult șrot de camelină, cu atât compoziția în proteină brută este mai crescută

   Procentul de grăsime a fost mare în cazul probei de șrot de camelină 2 (16,11%), șrotul de semințe de struguri având cel mai redus conținut de grăsime (6,11%). În schimb, șrotul de semințe de struguri este bogat în fibre (34,69%).

   Totodata, extractul de șrot de semințe de struguri are cel mai mare conținut în polifenoli totali, de 4495,8 mg GAE/L si cea mai mare activitate antiradicalică, urmat de probele de amestecuri care au un conținut mare de șrot de semințe de struguri. De asemenea, în compoziția șrotului de semințe de struguri cei mai prevalenți polifenoli sunt catechinele, urmați de acidul caffeic, epicatechina și rutina. Toate probele analizate au un procent foarte mare (peste 50%) de acizi grași polinesaturați, PUFAs. Diferențe sunt înregistrate la nivelul tipului de PUFA întâlnit în probe: șroturile de camelină și amestecurile cun un conținut mare de camelină sunt caracterizate printr-un procent mare de acid α-linolenic, în timp ce șrotul de semințe de struguri și amestecurile cu conținut mare de șrot de semințe de struguri conțin o cantitate mare de acid cis-linoleic. Din punct de vedere al conținutului în acizi grași PUFAs de tip omega -3, cele mai bogate în acest tip de PUFAs sunt șroturile de camelină și amestecurile cu procent mare de șrot de camelină. Șroturile de camelină au un raport omega-6/omega-3 subunitar. Pe de altă parte, șrotul de semințe de struguri și amestecurile bazate pe o cantitate mare de șrot de semințe de struguri au un conținut mare de PUFAs de tip omega-6, și un raport omega-6/omega-3 peste 3.

   Ca probiotice, pentru experimentele din acest proiect vor fi utilizate următoarele tulpini de Lactobacilli: L. plantarum, L. paracasei, L. rhamnosus.

 

Etapa nr. 2/2023: Studii experimentale ex vivo pentru investigarea efectelor prebioticelor și probioticelor individuale sau în combinație sinbiotică (experimente pe explanturi intestinale cultivate). Experimentări in vivo pentru evaluarea eficienței unei noi rețete de nutreț combinat ce conține amestec sinbiotic în ameliorarea tulburărilor date de înțărcare la purcei)

   În această etapă echipa proiectului a derulat atât studii ex vivo, cât și experimente in vivo. În studiile ex vivo au fost folosite culturi de explanturi intestinale de jejun colectate de la purcei aflați în faza de înțărcare și în cea post-înțărcare, fiind investigat potențialul anti-microbian, anti-inflamator si antioxidant al prebioticelor, probioticelor și al combinației sinbiotice dinte acestea.

   În urma experimentelor ex vivo, s-a conluzionat că tratamentul care coroborează cu succes atât efectele anti-inflamatorii, cât și efecte anti-microbiene și anti-oxidante, este amestecul sinbiotic alcătuit din mix prebiotic (șrot de semințe de struguri: șrot de camelină în raport 3:1) și mix de trei tuplini de Lactobacilli (Lb acidophilus, Lb plantarum și Lb paracasei).

   Plecând de la aceste rezultate, echipa proiectului a derulat în biobaza IBNA un experiment in vivo pe purcei după înțărcare în care a fost folosit un produs furajer care conține amestecul sinbiotic, procentul de includere a amestecului prebiotic fiind de 5%, iar pentru amestecul de Lactobacilli procentul de includere a fost 0,1%. În cadrul acestui experiment in vivo a fost indusă infecția oportunistă cu bacterii patogene de tipul E. coli la purcei prin tratament cu LPS. Rezultatele preliminare au demonstrat eficiența acestui produs asupra greutăților animalelor și asupra unor parametri biochimici sanguini care sunt identificați în literatura de specialitate ca markeri ai stressului. În etapa următoare se va investiga capacitatea amestecului sinbiotic de a înlocui antibioticele de sinteză, de a restaura dereglările de tip inflamator, oxidant apărute la nivel intestinal la purcei după înțărcare și accentuate printr-un model de infecție ocurentă cu E. coli.

   În această fază a proiectului, au fost realizați următorii indicatori de rezultat:

-publicarea unui articol în revistă indexată ISI: Pistol et al, PLoS ONE 18(4): e0283607. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283607;

-publicarea unui articol în revistă indexată în sistemul BDI: Pistol et al, Archiva Zootechnica 26:1, 56-76, 2023 DOI: 10.2478/azibna-2023-0004;

-prezentări orale la două manifestări științifice internaționale: Pistol et al, 1^st Regional Meeting of the European Federation of Animal Science, Nitra, Slovacia; Pistol et al. 17^th International symposium of biology and animal nutrition, Balotești, Romania;

-o prezentare poster la o manifestare științifică internațională: Pistol et al., Multidisciplinary Conference on Sustainable Development, Section: Animal Resources Bioengineering, Timișoara, Romania.;

- o lucrare publicată într-o revistă de popularizare: Pistol G.C., Lumea Satului, anul XIX, nr. 15 (428), 1-15 august 2023, pag. 28-29.

 

Etapa nr 3/2024: Experimentări in vivo pentru evaluarea eficienței unei noi rețete de nutreț combinat ce conține amestec sinbiotic în ameliorarea tulburărilor date de înțărcare la purcei

In aceasta etapa am continuat cercetarile incepute in etpa 2, investigâng efectele produsului furajer care conține amestecul sinbiotic asupra markerilor inflamatori intestinali, in segmente de jejun si colon. Rezultatele obtinute in etapa 3/2024 oferă o imagine a efectelor tratamentului cu LPS la porcii înțărcați hrăniți cu receptura control sau cu un produs furajer care conține o combinație simbiotică de prebiotice de struguri și camelină și amestec de lactobacili ca probiotic. Tratamentul cu LPS a indus un răspuns inflamator exacerbat la nivelul jejunului și colonului purceilor, aceste efecte fiind prevenite prin utilizarea produsului furajer SYN. Sinbioticul utilizat în studiul nostru îmbunătățește răspunsul inflamator intestinal indus de LPS, prin controlul supraexpresiei unei palete mari de mediatori legați de inflamație, inclusiv citokine și chemokine. Toate aceste rezultate au arătat că purceii înțărcați hrăniți cu produs furajer cu sinbiotic sunt mai puțin sensibili la efectele negative ale tratamentului cu LPS, sinbioticele putând fi folosite ca strategii pentru a atenua infectiile cu bacterii patogene și inflamația intestinală la purceii înțărcați. În faza 3/2024 au fost diseminate rezultatele prin un articol în evaluare în revistă indexată ISI (Foods); un articol în evaluare în revistă indexată în sistemul BDI (Archiva Zootechnica); prezentare orală la manifestare științifică internațională (2^nd Regional Meeting of the European Federation of Animal Science, Nicosia, Cipru); prezentare poster la o manifestare științifică internațională (Multidisciplinary Conference on Sustainable Development, Section: Animal Resources Bioengineering, Timișoara, Romania); o lucrare publicată într-o revistă de popularizare (Lumea Satului).

 

Scurtă prezentare a rezultatelor obținute în cadrul proiectului:

Utilizarea antibioticelor în furaje pentru prevenirea infecțiilor patogene și cel mai adesea ca promotori de creștere în sectorul fermelor de animale a fost interzisă în UE în 2006, datorită rezistenței bacteriene crescute și a acumulării de antibiotice reziduale în produsele de origine animală.

În prezent, provocarea actuală pentru sectorul porcinelor și în special pentru cercetarea în acest domeniu este de a găsi noi strategii pentru a acoperi spectrul antibioticelor, de a promova sănătatea gastro-intestinală la porci. În acest context, scopul prezentului proiect a fost dezvoltarea unui produs nou (furaj combinat cu o compoziție complexă și proprietăți antimicrobiene, ca alternativă la antibiotic), care conține o combinație sinbiotică între un amestec de subproduse cu o complementaritate a compușilor lor bioactivi. ca prebiotic și un amestec de trei Lactobacili ca probiotice, pentru a reduce efectele negative la purcei după înțărcare.

Caracterizarea analitica a amestecului de prebiotice a demonstrat ca acesta are un conținut crescut de compuși cu activitate biologica (polifenoli, acizi grași polinesaturați PUFA, fibre), compuși care pot contribui la potențialul anti-inflamator si anti-microbian al combinației sinbiotice.

Studiile in laborator (ex vivo) pe fragmente de intestin (explanturi intestinale) si cele in vivo pe purcei după înțărcare au evidențiat potențialul amestecului sinbiotic de a înlocui antibioticele de sinteza, sugerând că acest amestec poate fi o sursă alternativă nutrițională care poate diminua efectele negative cum ar fi inflamația ca consecință a crizei de înțărcare si a contaminării cu endotoxine bacteriene a purceilor.