Nishanth E. Sunny, assistent-professor in Animal and Avian Sciences (ANSC) aan de Universiteit van Maryland (UMD), leidt een team om de pluimveeproductie te verbeteren door de mysteries van embryonale en pasgeboren kippen te onderzoeken, met als langetermijndoelstelling het verbeteren van de gezondheid van zowel dieren als mensen. De eerste week na het uitkomen is een belangrijke indicator van hoe gezond een kip zal zijn en hoe goed de vogel zal groeien. Het is tijdens deze periode dat de vogels een dramatische metabolische omschakeling ondergaan, van het vetrijke dieet waarin de embryo's groeien. naar een koolhydraatrijk dieet. Dit is voor de meeste kuikens een natuurlijke en gezonde overgang, terwijl een vetrijk dieet bij verschillende soorten en mensen tot ernstige metabolische gevolgen leidt, zoals leververvetting en diabetes type II. Door deze metabolische transitie te begrijpen, die zo cruciaal is voor een gezonde en efficiënte pluimveeproductie, kunnen onderzoekers niet alleen de voeding optimaliseren om die transitie zo soepel mogelijk te laten verlopen, maar ook inzicht krijgen in hoe de lever werkt om stofwisselingsziekten bij andere dieren en mensen te helpen voorkomen. .

“Als je aan het ei denkt, bestaat het eigenlijk uit dooier, een bolletje vet en eiwitten, omgeven door eiwit”, legt Sunny uit. “Dus wanneer een embryonale kip zich in de latere ontwikkelingsfasen in het ei bevindt, is ze voor haar energie afhankelijk van het eigeel en verzamelt ze snel vet in de lever. Waarom dat interessant is, is dat de ophoping van vet bij mensen en andere zoogdieren zoals muizen verband houdt met stofwisselingsziekten. Maar bij embryonale kippen lijken deze problemen nooit te ontwikkelen. Ze zijn zeer efficiënt in het gebruik van de dooierlipiden, het metaboliseren ervan en het opwekken van energie. Het doel van deze nieuwe subsidie ​​is om te begrijpen hoe de lever van de embryonale kip al die vette dooiervoedingsstoffen gebruikt zonder de vorming van toxische lipidenbijproducten of ziektes, door de metabolische transitie bij kippen te begrijpen.”

Tom Porter, hoogleraar ANSC bij UMD, is samen met Sunny co-onderzoeker over de nieuwe subsidie ​​van het United States Department of Agriculture National Institute for Food and Agriculture (USDA-NIFA), waarbij hij zijn jarenlange ervaring in het bestuderen van pluimveefysiologie en genetische expressie meebrengt Naar de tafel. Porter heeft eerder financiering van USDA-NIFA ontvangen om de genetische mechanismen van de metabolische omschakeling van embryo's naar jongen te onderzoeken. Deze omschakeling heeft gevolgen voor het welzijn van het kuiken, maar ook voor zijn groeipotentieel.

“Ongeveer 1-2% van de kuikens krijgt na het uitkomen alles wat ze nodig hebben, maar ze groeien gewoon nooit”, zegt Porter. “Hoewel dat als een klein bedrag klinkt, vertaalt dit zich, als je denkt aan de omvang van de sector, in miljoenen vogels per jaar die veel beter zouden kunnen presteren, maar in plaats daarvan niet echt groeien, zelfs niet met dezelfde hoeveelheid voer. en middelen.” Volgens de USDA werden er in 9 zelfs meer dan 2019 miljard vogels geproduceerd, wat betekent dat jaarlijks ruim 90 tot 180 miljoen vogels getroffen worden.

Sunny brengt als hoofdonderzoeker unieke expertise mee in dit werk, grotendeels dankzij zijn opleiding als dierwetenschapper en als medisch onderzoeker. Sunny heeft zelfs een lopende subsidie ​​bij de National Institutes of Health (NIH) die soortgelijke aspecten van de leverfunctie bij muizen onderzoekt als model voor ziekten bij de mens.

“Het belangrijkste doel van deze USDA-NIFA-subsidie ​​vanuit een dierwetenschappelijk perspectief is om in de eerste plaats inzicht te krijgen in de metabolische transitie voor kippen, vooral hoe de lever functioneert en gezond blijft”, zegt Sunny. “Als we begrijpen wat de lever doet, kunnen we voedings- of farmacologische benaderingen gebruiken om die overgang te verfijnen en zo soepel mogelijk te laten verlopen voor de kippen. Maar het tweede doel, dat voor mij heel interessant is, is om dat te gebruiken als een kans om meer aspecten te begrijpen van hoe de lever werkt om stofwisselingsziekten bij mensen en andere soorten te voorkomen en te behandelen.”

Sunny brengt specifiek innovatieve technieken in die niet vaak in kippenmodellen worden gebruikt, waaronder het gebruik van tracermoleculen (stabiele isotopen genoemd) om biochemische routes te volgen, zodat de mechanismen van deze metabolische transitie echt kunnen worden begrepen. De biochemie waarin Sunny het meest geïnteresseerd is, is die van de levermitochondriën, bekend als de krachtcentrale van de cel en gebruikt om de meeste energie van het orgaan te creëren.

“Tegenwoordig heeft elke ziekte, bij alle soorten ziekten – metabolisch, psychologisch, noem maar op – een component van mitochondriale disfunctie vanwege zijn rol bij het in stand houden van de energiebalans van de cel”, zegt Sunny. “Dus vanuit een leverperspectief willen we weten hoe de mitochondriën in deze embryonale en pas uitgekomen kippen in staat zijn al die vet- of lipidenoverbelasting op te nemen en efficiënt te gebruiken zonder enige bijbehorende afwijkingen.”

Zoals Sunny uitlegt, is het bestuderen van het mitochondriale metabolisme een lastig proces, dat nog niet op grote schaal bij kippen is uitgevoerd. Door zijn expertise op het gebied van geavanceerde biochemische technieken om de mitochondriën te bestuderen te combineren met Porters eerdere werk waarin de expressiepatronen van genen bij kippen worden geprofileerd, kunnen onderzoekers eindelijk een volledig beeld schetsen van wat er gaande is tijdens deze transitie en hoe deze zich verhoudt tot een gezonde of abnormale leverfunctie. .

“Vanwege het gebrek aan geavanceerde technieken die worden gebruikt bij het onderzoek naar de overgang van embryo naar post-uitkomst bij kuikens, is het merendeel van het onderzoek dat in deze modellen wordt gedaan en de conclusies gebaseerd op genexpressieprofielen”, legt Sunny uit. “Conclusies die worden getrokken zonder rekening te houden met veranderingen in biochemische routes kunnen onvolledig zijn, omdat je aannames doet en de betrokken mechanismen niet nauwkeurig kunt volgen. We willen een completer beeld krijgen en zien hoe eerder onderzoek zich houdt.”

Sunny zegt dat hij dit werk te danken heeft aan zijn mentor en doctoraal adviseur, Brian J. Bequette. Bequette was professor aan de UMD en heeft Sunny feitelijk opgeleid in hetzelfde laboratorium in ANSC dat nu zijn laboratorium is. Bequette was destijds een van de weinige dierwetenschappers in het hele land die de geavanceerde biochemische technieken toepaste die voor deze beurs werden gebruikt, en hij leerde ze aan Sunny, wat hem na zijn afstuderen in 2008 een postdoctorale beurs opleverde aan het University of Texas Southwestern Medical Center. Na jarenlang leververvetting en stofwisselingsziekten bij mensen en knaagdiermodellen te hebben bestudeerd, was Sunny maar al te blij om terug te keren naar UMD en de reikwijdte van zijn werk opnieuw uit te breiden naar kippen.

“Als ik op de andere medische scholen was doorgegaan, zou deze subsidie ​​niet zijn verleend, omdat ze niet willen dat je kippen gaat bestuderen”, zegt Sunny. “Dus ook al had ik dit idee, ik kon er niets aan doen totdat ik hier kwam. Nadat ik met Tom [Porter] had gesproken, die feitelijk in mijn PhD-commissie zat, begon ik over samenwerken en kijken naar het metabolisme en de mitochondriale functie bij kippen. Door bij de UMD te werken, heb ik de mogelijkheid om zowel geneeskunde als dierwetenschappen te beoefenen om een ​​completer beeld te krijgen van het metabolisme tussen soorten. Bequette en de opleiding aan een prestigieuze medische school gaven mij de middelen om het op een meer verfijnde manier te doen, maar de afdeling dierwetenschappen van de UMD gaf mij de kans. Het maakt me nog steeds een beetje nostalgisch als ik eraan denk hoe de hele cyclus voor mij is verlopen, nu ik hetzelfde laboratorium run als waar ik ben opgeleid.”

###

Dit werk wordt gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Landbouw, het National Institute for Food and Agriculture (USDA-NIFA), Award # 2021-67015-33387.