DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1700406
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41367394
تاريخ النشر: 2025-11-24
المؤلف: Oyegunle Emmanuel Oke وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
يعتبر قطاع الدواجن حيويًا لأمن الغذاء العالمي ولكنه يواجه تحديات متزايدة بسبب الإجهاد الحراري، والأمراض الفيروسية، والقيود على المضادات الحيوية. تؤكد هذه المراجعة على أهمية المناعة الأيضية – التفاعل بين وظيفة المناعة والمسارات الأيضية – في صحة وإنتاجية الدواجن. تبرز الميكروبات المعوية كعضو أيضي ديناميكي ينتج مجموعة متنوعة من المستقلبات النشطة حيويًا، مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، ومشتقات الأحماض الصفراوية، والفيتامينات، التي تؤثر بشكل كبير على المناعة الأيضية. تعزز هذه المستقلبات مقاومة الأمراض، وفعالية التطعيم، والقدرة على التحمل في مواجهة الضغوط من خلال تعديل سلامة الحاجز المعوي، وتوازن الطاقة، وتنشيط خلايا المناعة.
تناقش المراجعة تدخلات غذائية وإدارية متنوعة، بما في ذلك البروبيوتيك، والبريبايوتيك، والمواد الكيميائية النباتية، التي يمكن أن تحسن من ملفات المستقلبات المفيدة وتعزز صحة الدواجن مع تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية. تؤكد على إمكانيات المنهجيات الناشئة مثل الميتابولوميات وعلم الأحياء النظامية لتوضيح التفاعلات بين المستقلبات المستمدة من الميكروبات المعوية وتنظيم المناعة الأيضية في المضيف. تفترض الخاتمة أن هذه المستقلبات ضرورية لدمج فسيولوجيا المضيف مع النشاط الميكروبي، مما يوفر طريقًا لتعزيز إنتاجية الدواجن بشكل مستدام. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على دراسات آلية محددة للدواجن وطرق متعددة الأوميكس لترجمة هذه الرؤى إلى تطبيقات عملية تحسن الإنتاجية، والرفاهية، والاستدامة البيئية في إنتاج الدواجن.
مقدمة
تتوسع صناعة الدواجن بسرعة، مدفوعة بالحاجة إلى مصادر بروتين ميسورة التكلفة لدعم السكان العالميين المتزايدين. ومع ذلك، تواجه الإنتاجية المستدامة تحديات كبيرة، بما في ذلك تفشي الأمراض، والإجهاد الحراري الناتج عن تغير المناخ، والقيود على المضادات الحيوية في العلف. تسلط هذه القضايا الضوء على ضرورة وجود استراتيجيات مبتكرة لتعزيز صحة وإنتاجية الدواجن. تعتبر المناعة الأيضية، التي تفحص كيف تؤثر المسارات الأيضية على وظائف خلايا المناعة، مجالًا حاسمًا للدراسة في إنتاج الدواجن. على الرغم من أنها تم بحثها بشكل مكثف في الثدييات، إلا أن فهم المناعة الأيضية في الدواجن لا يزال يتطور، مما يتطلب رؤى من الدراسات على الثدييات لتوضيح الآليات المحفوظة.
تلعب الميكروبات المعوية دورًا محوريًا في المناعة الأيضية للدواجن من خلال إنتاج مجموعة متنوعة من المستقلبات النشطة حيويًا التي تؤثر على الصحة والإنتاجية. تعمل هذه المستقلبات، مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) ومشتقات الأحماض الصفراوية، كجزيئات إشارة تعدل الاستجابات المناعية والوظائف الأيضية. يعتبر التفاعل بين مكونات النظام الغذائي، والميكروبات المعوية، والأيض في المضيف أمرًا حيويًا للحفاظ على كفاءة المناعة ومرونة الأيض. على الرغم من أهمية المستقلبات المستمدة من الميكروبات المعوية، إلا أن دمجها في أطر المناعة الأيضية للدواجن لا يزال محدودًا. تهدف هذه المراجعة إلى تقديم نظرة شاملة على التنوع الوظيفي للميكروبات المعوية للدواجن والمسارات الآلية التي تؤثر من خلالها هذه المستقلبات الميكروبية على المناعة الأيضية، مما يبرز في النهاية تطبيقاتها المحتملة لتعزيز مرونة وأداء الدواجن.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على العلاقات المعقدة بين المستقلبات المستمدة من الميكروبات والديناميات المناعية الأيضية في الدواجن، مع التأكيد على التفاعلات التآزرية والتنافسية بين هذه المستقلبات، بما في ذلك الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، والأحماض الصفراوية، ومشتقات التريبتوفان. تلعب هذه المستقلبات أدوارًا حاسمة في تعديل الاستجابات المناعية، وسلامة الحاجز المعوي، وأيض الطاقة، حيث تتأثر إنتاجها واستخدامها بشكل كبير بعمر الطيور ومناطق الأمعاء المحددة. على سبيل المثال، تعتبر الأكياس الهوائية محورية لإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة خلال مراحل ما بعد الفقس المبكرة، حيث يحدث نضوج سريع للمناعة والميكروبات. تؤكد النتائج على ضرورة وجود تدخلات غذائية محددة للعمر والموقع لتحسين صحة الأمعاء ووظيفة المناعة على مدار مراحل التطور المختلفة.
يتم استكشاف مفهوم المناعة الأيضية، موضحًا كيف تخضع خلايا المناعة في الدواجن لإعادة برمجة أيضية استجابةً للعدوى أو الإجهاد، مع الاعتماد بشكل أساسي على التحلل السكري لإنتاج الطاقة بسرعة خلال الاستجابات المناعية الحادة. يُشار إلى هذا التحول الأيضي غالبًا باسم “تأثير واربورغ”، حيث يعطي الأولوية لتنشيط المناعة الفوري على الكفاءة، بينما تعتمد الوظائف المناعية طويلة الأمد على الفسفرة التأكسدية. تناقش الورقة أيضًا التوازنات بين النمو والدفاع المناعي، مع تسليط الضوء على كيفية تفاقم الضغوط لهذه التحديات. علاوة على ذلك، يتم التأكيد على دور المستقلبات المستمدة من الميكروبات في التأثير على تنشيط خلايا المناعة وتمايزها، مما يظهر إمكانياتها لتعزيز صحة وإنتاجية الدواجن مع تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية. بشكل عام، تدعو الأبحاث إلى استراتيجيات إدارة وتغذية مستهدفة للاستفادة من هذه المستقلبات لتحسين رفاهية وأداء الدواجن.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1700406
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41367394
Publication Date: 2025-11-24
Author(s): Oyegunle Emmanuel Oke et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
The poultry sector is vital for global food security but is increasingly challenged by heat stress, viral diseases, and antibiotic restrictions. This review emphasizes the importance of immunometabolism—the interplay between immune function and metabolic pathways—in poultry health and productivity. It highlights the gut microbiota as a dynamic metabolic organ that produces various bioactive metabolites, such as short-chain fatty acids, bile acid derivatives, and vitamins, which significantly influence immunometabolism. These metabolites enhance disease resistance, vaccination efficacy, and stress resilience by modulating intestinal barrier integrity, energy balance, and immune cell activation.
The review discusses various nutritional and managerial interventions, including prebiotics, probiotics, and phytochemicals, that can improve beneficial metabolite profiles and promote poultry health while reducing antibiotic reliance. It underscores the potential of emerging methodologies like metabolomics and systems biology to elucidate the interactions between gut microbiota-derived metabolites and host immunometabolic regulation. The conclusion posits that these metabolites are crucial for integrating host physiology with microbial activity, offering a pathway to enhance poultry productivity sustainably. Future research should focus on poultry-specific mechanistic studies and multi-omics approaches to translate these insights into practical applications that improve productivity, welfare, and environmental sustainability in poultry production.
Introduction
The poultry industry is rapidly expanding, driven by the need for affordable protein sources to support a growing global population. However, sustainable production faces significant challenges, including disease outbreaks, climate change-induced heat stress, and restrictions on in-feed antibiotics. These issues highlight the necessity for innovative strategies to enhance poultry health and productivity. Immunometabolism, which examines how metabolic pathways influence immune cell functions, is emerging as a critical area of study in poultry production. While extensively researched in mammals, the understanding of immunometabolism in poultry is still developing, necessitating insights from mammalian studies to elucidate conserved mechanisms.
The gut microbiota plays a pivotal role in poultry immunometabolism by producing various bioactive metabolites that influence health and productivity. These metabolites, such as short-chain fatty acids (SCFAs) and bile acid derivatives, act as signaling molecules that modulate immune responses and metabolic functions. The interplay between dietary components, gut microbiota, and host metabolism is crucial for maintaining immune competence and metabolic resilience. Despite the significance of gut microbiota-derived metabolites, their integration into poultry immunometabolism frameworks remains limited. This review aims to provide a comprehensive overview of the functional diversity of poultry gut microbiota and the mechanistic pathways through which these microbial metabolites influence immunometabolism, ultimately highlighting their potential applications for enhancing poultry resilience and performance.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the intricate relationships between microbiota-derived metabolites and the immunometabolic dynamics in poultry, emphasizing the synergistic and antagonistic interactions among these metabolites, including short-chain fatty acids (SCFAs), bile acids, and tryptophan derivatives. These metabolites play critical roles in modulating immune responses, gut barrier integrity, and energy metabolism, with their production and utilization being significantly influenced by the age of the birds and specific gut regions. For instance, the caeca are pivotal for SCFA production during early post-hatch stages, where rapid immune and microbial maturation occurs. The findings underscore the necessity for age- and site-specific nutritional interventions to optimize gut health and immune function throughout different developmental stages.
The concept of immunometabolism is explored, illustrating how immune cells in poultry undergo metabolic reprogramming in response to infections or stress, primarily relying on glycolysis for rapid energy production during acute immune responses. This metabolic shift, often referred to as the “Warburg effect,” prioritizes immediate immune activation over efficiency, while long-term immune functions depend on oxidative phosphorylation. The paper also discusses the trade-offs between growth and immune defense, highlighting how stressors can exacerbate these challenges. Furthermore, the role of microbiota-derived metabolites in influencing immune cell activation and differentiation is emphasized, showcasing their potential to enhance poultry health and productivity while reducing reliance on antibiotics. Overall, the research advocates for targeted management and nutritional strategies to harness these metabolites for improved poultry welfare and performance.