DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-026-00916-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535303
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: Ashley N. Hall وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
تتناول الأبحاث التهاب الأمعاء النخري تحت السريري (SCNE) في الدواجن، والذي يسببه بشكل أساسي *Clostridium perfringens* المنتجة للسموم. تم إدارة هذا المرض تقليديًا باستخدام المضادات الحيوية في العلف، ولكن تزايد القلق بشأن مقاومة المضادات الحيوية يستدعي استراتيجيات بديلة للسيطرة. تقدم الدراسة نهجًا جديدًا باستخدام سلالات بروبيوتيك من *Limosilactobacillus reuteri* تم تعديلها وراثيًا لتوصيل الأجسام النانوية المستهدفة للسموم ألفا وNetB من *C. perfringens*. في بيئة SCNE محكومة، أظهرت هذه السلالات المعدلة أداءً متفوقًا في نسب تحويل العلف وزيادة الوزن في الدجاج اللاحم مقارنةً بالمضادات الحيوية الوقائية وسلالات البروبيوتيك من النوع البري.
لتوضيح الآليات الأساسية لهذه التحسينات في الأداء، قام الباحثون بإجراء تحليلات هيستومورفومترية للأمعاء الدقيقة، وميتابروتيوميات ميكروبية لمحتويات الصائم، ودراسات تعبير الجينات من أنسجة الصائم والكبد. أكدت النتائج التعبير في الموقع للأجسام النانوية وأشارت إلى أن توصيلها يقلل بشكل فعال من الالتهاب المرتبط بـ SCNE في الصائم ويخفف من تلف الكبد الناتج عن السموم. وهذا يؤدي إلى حالة مناعة أكثر هدوءًا، وانخفاض في الإجهاد التأكسدي، وتحسين في أداء النمو. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على وعد توصيل الأجسام النانوية المعتمدة على البروبيوتيك كاستراتيجية قابلة للتطبيق لمعالجة مستضدات الأمعاء في مختلف الأمراض.
طرق
في هذه الدراسة، التزمت تجارب الحيوانات الحية والإجراءات بالإرشادات الموضحة في “دليل رعاية واستخدام الحيوانات الزراعية في الأبحاث والتعليم الزراعي.” حصلت الأبحاث على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) تحت الرقم BE2024-018. بعد الانتهاء من التجارب، تم euthanizing جميع الطيور من خلال الانفصال العنقي اليدوي، وهي طريقة معتمدة من قبل الجمعية الأمريكية للطب البيطري (AVMA).
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على تأثيرات سلالات البروبيوتيك المعدلة (NE01+NE06) على التهاب الأمعاء النخري تحت السريري (SCNE) في الدواجن. وجدت الدراسة اختلافات طفيفة في معدل الوفيات المرتبطة بالتهاب الأمعاء النخري ودرجات الآفات عبر مجموعات العلاج، مع معدلات وفيات منخفضة (<2%) وآفات منخفضة الدرجة في الغالب. أشارت التقييمات النسيجية إلى علامات التهاب الغشاء المخاطي، ولكن كانت هذه أقل شيوعًا مع مرور الوقت، خاصة في الطيور المعالجة بـ NE01+NE06، التي أظهرت انخفاضًا كبيرًا في فرط تكاثر الغدد مقارنةً بمجموعة التحكم التحدي. بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليلات الميتاترنسكريبتوميات أنه على الرغم من عدم وجود اختلافات كبيرة في التنوع الميكروبي بشكل عام حسب العلاج، أظهرت الطيور التي تلقت NE01+NE06 زيادة في التعبير عن النسخ الميكروبية المفيدة، وخاصة تلك المرتبطة بتخليق 2،3-بيوتانديول، وهو مركب معروف بتخفيف الالتهاب. كما أثرت السلالات المعدلة على الاستجابات المناعية الجهازية، كما يتضح من تحليلات النسخ الجينية لأنسجة الصائم والكبد. أظهرت الطيور المعالجة بـ NE01+NE06 انخفاضًا في تنظيم الجينات المرتبطة بالالتهابات والإجهاد التأكسدي، إلى جانب زيادة في تنظيم المسارات الأيضية ومضادات الأكسدة. وهذا يشير إلى أن توصيل الأجسام النانوية المعتمدة على البروبيوتيك يخفف بشكل فعال من الاستجابات الالتهابية التي عادة ما يثيرها *C. perfringens*، مما يعزز أداء النمو والقدرة على التحمل في مواجهة تحديات SCNE. تؤكد النتائج على إمكانية استخدام البروبيوتيك المعدل كبديل مستدام للمضادات الحيوية في إنتاج الماشية، خاصة في إدارة صحة الأمعاء وتحسين أداء الحيوانات في ظل الظروف التجارية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-026-00916-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535303
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): Ashley N. Hall et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
The research addresses Sub-Clinical Necrotic Enteritis (SCNE) in poultry, primarily caused by toxin-producing *Clostridium perfringens*. Traditionally managed with in-feed antibiotics, the rising concern over antimicrobial resistance necessitates alternative control strategies. The study introduces a novel approach utilizing genetically engineered *Limosilactobacillus reuteri* probiotic strains designed to deliver nanobodies targeting alpha toxin and NetB from *C. perfringens*. In a controlled SCNE environment, these engineered strains demonstrated superior performance in feed conversion ratios and weight gain in broilers compared to both prophylactic antibiotics and wild-type probiotic strains.
To elucidate the underlying mechanisms for these performance enhancements, the researchers conducted histomorphometric analyses of the small intestine, microbial metatranscriptomics of jejunal contents, and gene expression studies from jejunum and liver tissues. The findings confirmed the in situ expression of the nanobodies and indicated that their delivery effectively reduces SCNE-related inflammation in the jejunum and mitigates toxin-induced liver damage. This results in a more quiescent immune state, decreased oxidative stress, and enhanced growth performance. Overall, the study highlights the promise of probiotic-vectored nanobody delivery as a viable strategy for addressing gut antigens in various diseases.
Methods
In this study, the live animal experiments and procedures adhered to the guidelines outlined in the “Guide for the Care and Use of Agricultural Animals in Agricultural Research and Teaching.” The research received Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) approval under the number BE2024-018. Following the completion of the experiments, all birds were euthanized through manual cervical dislocation, a method sanctioned by the American Veterinary Medical Association (AVMA).
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effects of engineered probiotic strains (NE01+NE06) on sub-clinical necrotic enteritis (SCNE) in poultry. The study found minimal differences in necrotic enteritis-associated mortality and lesion scores across treatment groups, with low mortality rates (<2%) and predominantly low-grade lesions observed. Histological evaluations indicated signs of mucosal inflammation, but these were less prevalent over time, particularly in birds treated with NE01+NE06, which showed a significant reduction in crypt hyperplasia compared to the challenge control group. Additionally, metatranscriptomic analyses revealed that while overall microbial diversity did not differ significantly by treatment, birds receiving NE01+NE06 exhibited increased expression of beneficial microbial transcripts, particularly those associated with the synthesis of 2,3-butanediol, a compound known to mitigate inflammation. The engineered strains also influenced systemic immune responses, as evidenced by transcriptomic analyses of jejunum and liver tissues. Birds treated with NE01+NE06 demonstrated a downregulation of pro-inflammatory and oxidative stress-related genes, alongside an upregulation of metabolic and antioxidant pathways. This suggests that the probiotic-vectored delivery of nanobodies effectively mitigates the inflammatory responses typically triggered by C. perfringens, thereby enhancing growth performance and resilience in the face of SCNE challenges. The findings underscore the potential of using engineered probiotics as a sustainable alternative to antibiotics in livestock production, particularly in managing gut health and improving animal performance under commercial conditions.