DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2026.101768
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41687349
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: MF Habibi وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
تدرس الدراسة طريقة غير جراحية لت quantifying إجمالي خسائر النيتروجين الذاتية (tENL) في الدجاج اللاحم، باستخدام إثراء البول بـ 15N كبديل لمجموعة المواد السابقة لتخليق البروتين الذاتي. تم تخصيص 432 دجاجة لاحم أنثوية بعمر يوم واحد لوجبات غذائية متنوعة، بما في ذلك مكونات ليفية ونظام غذائي شبه صناعي يحتوي على كازين مهدرج إنزيميًا (EHC). تم استخدام طريقة تخفيف النظائر 15N (ID)، مع أخذ قياسات من النفايات وعينات الأنسجة لتقييم تركيزات النيتروجين والعلامات. أظهرت النتائج أن تقديرات tENL المستمدة من طريقة ID كانت أقل بكثير من تلك التي تم الحصول عليها باستخدام طرق EHC وEHC-ultrafiltration، مما أدى إلى تقليل تقديرات هضم النيتروجين الحقيقي في الأمعاء.
في الختام، تظهر طريقة ID العملية والموثوقية في quantifying tENL عبر وجبات غذائية متنوعة، مما يوفر رؤى حول تأثير مكونات العلف على هضم النيتروجين. بينما يترك غياب طريقة معيارية ذهبية بعض الشكوك بشأن الدقة البيولوجية للتقديرات، توفر طريقة ID إطارًا قويًا لمقارنة إجمالي ENL وتقييم هضم النيتروجين الحقيقي في النظام الغذائي. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين هذه الطريقة، خاصة فيما يتعلق بتحسين فترة الانسحاب بعد إعطاء نظير 15N والتفريق بين مساهمات النيتروجين المشتقة من المضيف والميكروبات.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية اختبارات الهضم في تقييم التوافر البيولوجي للبروتينات والأحماض الأمينية في علف الدواجن. وتبرز أن معاملات الهضم الظاهرة، التي تستند إلى الاختفاء الصافي للنيتروجين (N) أو الأحماض الأمينية في الجهاز الهضمي، غالبًا ما تقلل من تقدير الهضم الحقيقي بسبب عدم احتساب خسائر النيتروجين الذاتية (ENLs). يمكن تصنيف ENLs، التي تنشأ من مصادر متنوعة مثل الإنزيمات الهضمية والخلايا المعوية المتساقطة، إلى خسائر أساسية وخسائر محددة بالنظام الغذائي. تتأثر ENLs الأساسية بمدخول المادة الجافة، بينما يتم تحفيز ENLs المحددة بالنظام الغذائي بواسطة مكونات غذائية معينة. لتقييم الهضم الحقيقي بدقة، يجب تصحيح الهضم الظاهر لخسائر ENL الإجمالية.
تناقش الورقة طرقًا متنوعة لت quantifying ENLs، بما في ذلك استخدام أنظمة غذائية خالية من النيتروجين ومصادر بروتين قابلة للهضم بشكل كبير مثل الكازين المهدرج إنزيميًا (EHC). ومع ذلك، فإن هذه الطرق لها قيود، مثل احتمال التقليل من تقدير ENLs الأساسية والافتراض بامتصاص كامل لـ EHC. تُعتبر طريقة تخفيف النظائر 15N (ID) نهجًا رئيسيًا لقياس ENLs الإجمالية، خاصة في الخنازير، لكن طبيعتها الجراحية تحد من تطبيقها في الدجاج. تهدف الدراسة إلى quantifying ENLs الإجمالية في الدجاج اللاحم الذي يتغذى على وجبات غذائية تحتوي على ألياف ومصادر بروتين متنوعة باستخدام طريقة ID غير الجراحية، مع فرضية أن التغيرات في تكوين النظام الغذائي ستؤثر على ENLs الإجمالية وهضم النيتروجين الحقيقي. سيتم حساب ENLs الإجمالية بناءً على إثراء 15N في محتويات الأمعاء الدقيقة أو البراز، مع إجراء مقارنات مع التقديرات التي تم الحصول عليها من طرق EHC وEHC-UF.
طرق
في هذه الدراسة، حقق المؤلفون في تأثير حجم جزيئات الألياف غير القابلة للذوبان وإضافة الألياف القابلة للذوبان اللزجة على وقت احتباس محتويات الأمعاء وهضم المغذيات في الدجاج اللاحم. تم صياغة خمس وجبات غذائية ليفية، تتضمن إما قشور فول الصويا سليمة (خشنة) أو مطحونة (ناعمة)، مع أو بدون 50 جرام/كجم من الأرابينوكسيلان، ووجبة تحتوي على لب الشمندر السكري المطحون كمصدر عالي لربط الماء. بالإضافة إلى ذلك، تم تضمين نظام غذائي يحتوي على كازين مهدرج ذاتيًا قابل للهضم بشكل كبير (EHC) لمقارنة طرق مختلفة لتقدير خسائر النيتروجين الذاتية (ENL) وهضم النيتروجين.
استخدمت الدراسة طرقًا غير جراحية، وتحديدًا طريقة تخفيف النظائر (ID) وطرق الكازين المهدرج (EHC وEHC-UF)، لتقدير tENL وهضم النيتروجين. أظهرت النتائج أن تقديرات tENL من طريقة ID كانت أقل بحوالي الضعف مقارنةً بتلك المبلغ عنها في دراسات سابقة تشمل الدجاج اللاحم، والجرذان، والخنازير. على العكس، كانت التقديرات من طرق EHC وEHC-UF متوافقة مع النتائج السابقة. تم عزو التباينات الملحوظة بين طريقة ID والطرق الأخرى إلى اختلافات في معدلات دوران البروتين بين الأنسجة المختلفة، مما يشير إلى أن الانخفاض السريع في إثراء 15N في محتويات الأمعاء الدقيقة والبراز بعد الإدارة يؤدي إلى تقليل تقدير مجموعة المواد السابقة، مما يؤثر على حسابات tENL. عند استخدام متوسط مرجح من إثراء 15N من أنسجة الكبد والبنكرياس والأمعاء الدقيقة، كانت تقديرات tENL تقريبًا ضعف تلك المستمدة من إثراء البول بـ 15N، مما يبرز أهمية مراعاة معدلات دوران الأنسجة المحددة في هذه التقييمات.
نتائج
في هذه الدراسة، كانت صحة وأداء الطيور مرضية بشكل عام طوال فترة التجربة. ومع ذلك، أظهرت الطيور التي تتناول نظام غذائي يحتوي على كازين مهدرج إنزيميًا (EHC) انخفاضًا كبيرًا في تناول العلف اليومي (حوالي $30 \pm 6.3 \, \text{g/bird/day}$) مقارنةً بتلك التي تتناول وجبات ليفية (تتراوح من $70-110 \pm 13.3 \, \text{g/bird/day}$). وبالمثل، كان الوزن النهائي للجسم (BW) أيضًا أقل بالنسبة لنظام EHC ($1,024 \pm 103.6 \, \text{g}$) مقارنةً بالوجبات الليفية ($1,850-2,230 \pm 102.7 \, \text{g}$). كان إثراء النيتروجين-15 ($^{15}N$) في عينات العلف أعلى قليلاً بالنسبة لنظام EHC ($0.3679 \, \text{atom-%}$) مقارنةً بالوجبات الليفية ($0.3665-0.3666 \, \text{atom-%}$).
كشفت التحليلات الإضافية أن إثراء البول بـ $^{15}N$ كان consistently أعلى من ذلك في عينات البراز، مع فرق ملحوظ يبلغ حوالي $+0.5-1.0 \, \text{APE}$ بعد يوم من سحب النظير، وانخفض إلى $+0.1-0.2 \, \text{APE}$ بحلول اليوم 37. وجدت الدراسة أن تقديرات خسارة النيتروجين الذاتية الحقيقية (tENL) في محتويات الأمعاء الدقيقة والبراز كانت أكبر بكثير في الطيور التي تتغذى على نظام غذائي يحتوي على قشور فول الصويا مقارنةً بتلك التي تتناول وجبات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، ارتبط إثراء $^{15}N$ في البول إيجابيًا مع ذلك في الأنسجة الهضمية، مما يشير إلى أن إثراء البول بـ $^{15}N$ يمكن أن يكون بمثابة بديل موثوق لتقدير tENL. تشير النتائج إلى أن الطريقة المستخدمة لتقدير tENL أثرت بشكل كبير على النتائج، حيث أدت طريقة ID إلى تقديرات أقل مقارنةً بطرق EHC.
مناقشة
هدفت الدراسة إلى quantifying إجمالي خسائر النيتروجين الذاتية (tENL) في الدجاج اللاحم باستخدام طريقة تخفيف النظائر (ID) غير الجراحية، مع التركيز على تأثير مصادر الألياف والبروتين الغذائية المتنوعة. أشارت النتائج إلى أن إثراء البول بـ 15N يعمل كبديل موثوق لمجموعة المواد السابقة لتخليق البروتين الذاتي، حيث يرتبط بشكل جيد مع إثراء 15N في الأنسجة الهضمية مثل الكبد والبنكرياس والأمعاء الدقيقة. ومن الجدير بالذكر أن تقديرات tENL كانت أعلى بكثير في الطيور التي تتغذى على وجبات تحتوي على قشور فول الصويا مقارنةً بتلك التي تتناول وجبات أخرى. ومع ذلك، أدت طريقة ID إلى تقديرات tENL أصغر وهضم نيتروجين حقيقي أقل مقارنةً بطرق EHC وEHC-UF المعتمدة.
سلطت الأبحاث الضوء على أهمية فترة الانسحاب بعد إعطاء النظير، حيث انخفض إثراء البول بـ 15N بسرعة بعد توقف الإدارة، مما يشير إلى أن توقيت جمع العينات أمر حاسم للتقييمات الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة قيودًا منهجية، مثل احتمال تلوث نيتروجين البراز بنيتروجين البول، مما قد يؤثر على دقة تقديرات tENL. على الرغم من هذه القيود، فإن الارتباط الإيجابي بين تقديرات tENL من إثراء البول والأنسجة الهضمية لـ 15N يدعم صحة طريقة ID لتقييم خسائر النيتروجين الذاتية في سيناريوهات النظام الغذائي المختلط. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لتحسين هذه المنهجيات واستكشاف ديناميات مصادر النيتروجين في النفايات.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2026.101768
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41687349
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): MF Habibi et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
The study investigates a minimally invasive method for quantifying total endogenous nitrogen losses (tENL) in broilers, utilizing urinary 15N-enrichment as a proxy for the precursor pool of endogenous protein synthesis. A total of 432-day-old female broilers were assigned to various diets, including fibrous ingredients and a semisynthetic diet with enzymatically hydrolyzed casein (EHC). The 15N-isotope dilution (ID) method was employed, with measurements taken from excreta and tissue samples to assess nitrogen and tracer concentrations. Results indicated that tENL estimates derived from the ID method were significantly lower than those obtained using EHC and EHC-ultrafiltration methods, leading to reduced estimates of true ileal nitrogen digestibility.
In conclusion, the ID method demonstrates practicality and reliability for quantifying tENL across diverse diets, offering insights into the impact of feed ingredients on nitrogen digestibility. While the absence of a gold-standard method leaves some uncertainty regarding the biological accuracy of the estimates, the ID approach provides a robust framework for comparing total ENL and evaluating dietary true nitrogen digestibility. Future research should focus on refining this method, particularly regarding the optimization of the withdrawal period post-15N-isotope administration and differentiating between host-derived and microbial nitrogen contributions.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the significance of digestibility assays in evaluating the bioavailability of proteins and amino acids in poultry feed. It highlights that apparent digestibility coefficients, which are based on the net disappearance of nitrogen (N) or amino acids in the gastrointestinal tract, often underestimate true digestibility due to not accounting for endogenous nitrogen losses (ENLs). ENLs, which arise from various sources such as digestive enzymes and sloughed intestinal cells, can be categorized into basal and diet-specific losses. Basal ENLs are influenced by dry matter intake, while diet-specific ENLs are induced by particular dietary components. To accurately assess true digestibility, apparent digestibility must be corrected for total ENLs.
The paper discusses various methods for quantifying ENLs, including the use of nitrogen-free diets and highly digestible protein sources like enzymatically hydrolyzed casein (EHC). However, these methods have limitations, such as potential underestimation of basal ENLs and the assumption of complete absorption of EHC. The 15N-isotope dilution (ID) method is noted as a predominant approach for measuring total ENLs, particularly in pigs, but its invasive nature limits its application in chickens. The study aims to quantify total ENLs in broilers fed diets with varying fiber and protein sources using a minimally invasive ID method, hypothesizing that variations in dietary composition will influence total ENLs and true nitrogen digestibility. The calculation of total ENLs will be based on 15N-enrichment in ileal digesta or feces, with comparisons made to estimates obtained from EHC and EHC-UF methods.
Methods
In this study, the authors investigated the effects of particle size of insoluble fibers and the addition of viscous soluble fibers on digesta retention time and nutrient digestibility in broilers. Five fibrous diets were formulated, incorporating either intact (coarse) or ground (fine) soybean hulls, with or without 50 g/kg of arabinoxylans, and a diet containing ground sugar beet pulp as a high water-binding fiber source. Additionally, a diet with highly digestible endogenous hydrolyzed casein (EHC) was included to compare different methods for estimating endogenous nitrogen losses (ENL) and nitrogen digestibility.
The study employed minimally invasive methods, specifically the isotope dilution (ID) method and hydrolyzed casein methods (EHC and EHC-UF), to estimate tENL and nitrogen digestibility. Results indicated that tENL estimates from the ID method were approximately two-fold lower than those reported in previous studies involving broilers, rats, and pigs. Conversely, estimates from the EHC and EHC-UF methods were consistent with earlier findings. The discrepancies observed between the ID method and the other methods were attributed to differences in protein turnover rates among various tissues, suggesting that the rapid decline of 15N-enrichment in ileal digesta and feces post-administration leads to an underestimation of the precursor pool, thereby affecting tENL calculations. When using a weighted average of 15N-enrichment from liver, pancreas, and ileum tissues, tENL estimates were approximately double those derived from urinary 15N-enrichment, highlighting the importance of considering tissue-specific turnover rates in these assessments.
Results
In this study, the health and performance of birds were generally satisfactory throughout the experimental period. However, birds consuming the enzymatically hydrolyzed casein (EHC) diet exhibited a significantly lower daily feed intake (approximately $30 \pm 6.3 \, \text{g/bird/day}$) compared to those on fibrous diets (ranging from $70-110 \pm 13.3 \, \text{g/bird/day}$). Correspondingly, final body weight (BW) was also lower for the EHC diet ($1,024 \pm 103.6 \, \text{g}$) compared to the fibrous diets ($1,850-2,230 \pm 102.7 \, \text{g}$). The background nitrogen-15 ($^{15}N$) enrichment in feed samples was slightly higher for the EHC diet ($0.3679 \, \text{atom-%}$) than for fibrous diets ($0.3665-0.3666 \, \text{atom-%}$).
Further analysis revealed that urinary $^{15}N$ enrichment was consistently higher than that of fecal samples, with a notable difference of approximately $+0.5-1.0 \, \text{APE}$ one day post-isotope withdrawal, decreasing to $+0.1-0.2 \, \text{APE}$ by day 37. The study found that estimates of true endogenous nitrogen loss (tENL) in ileal digesta and feces were significantly greater in birds fed the fibrous soybean hull diet compared to those on other diets. Additionally, the $^{15}N$ enrichment in urine correlated positively with that in digestive tissues, suggesting that urinary $^{15}N$ can serve as a reliable proxy for estimating tENL. The results indicate that the method used for estimating tENL significantly influenced the outcomes, with the ID method yielding lower estimates compared to the EHC methods.
Discussion
The study aimed to quantify total endogenous nitrogen losses (tENL) in broilers using a minimally invasive isotope dilution (ID) method, focusing on the impact of varying dietary fiber and protein sources. The findings indicated that urinary 15N-enrichment serves as a reliable proxy for the precursor pool of endogenous protein synthesis, correlating well with the 15N-enrichment in digestive tissues such as the liver, pancreas, and ileum. Notably, tENL estimates were significantly higher in birds fed diets containing soybean hulls compared to those on other diets. However, the ID method yielded smaller tENL estimates and lower true nitrogen digestibility compared to the established EHC and EHC-UF methods.
The research highlighted the importance of the withdrawal period following isotope administration, as urinary 15N-enrichment declined rapidly after stopping the administration, suggesting that the timing of sample collection is critical for accurate assessments. Additionally, the study identified methodological constraints, such as potential contamination of fecal nitrogen with urinary nitrogen, which could affect the accuracy of tENL estimates. Despite these limitations, the positive correlation between tENL estimates from urinary and digestive tissue 15N-enrichment supports the validity of the ID method for evaluating endogenous nitrogen losses in mixed-diet scenarios. Future research is recommended to refine these methodologies and further explore the dynamics of nitrogen sources in excreta.