Wetenschap
Onderzoekers brengen de anatomie van het houten borstsyndroom bij vleeskuikens in kaart
Elk jaar fokken boerderijen in Delaware meer dan 240 miljoen vleeskuikens, het belangrijkste landbouwproduct in de staat met een impact van $3,5 miljard op de economie van de staat.
Maar een ziekte die wordt gekenmerkt door stevige, geelachtige borstspieren treft naar schatting wel 5% van een bepaalde kudde, waardoor het vlees van die vogels onverkoopbaar wordt. De ziekte, bekend als het houten borstsyndroom, kost Amerikaanse pluimveehouders mogelijk minstens 200 miljoen dollar per jaar.
Onderzoekers van de Universiteit van Delaware van het College of Agriculture and Natural Resources hebben een nieuwe ontdekking gedaan in hun werk over het houten borstsyndroom bij kippen. Het UD-team ontdekte dat witte bloedcellen gevuld met vet rondom de aderen van vleeskuikens en tekenen van zwelling vertonen, belangrijke factoren zijn die bijdragen aan deze spierdegeneratieziekte bij deze vogels, die uiteindelijk hun vleeskwaliteit kan beïnvloeden.
Vleeskuikens met het houten borstsyndroom hebben vaak taai en taai vlees. De oorzaak is onbekend, maar er wordt gespeculeerd dat de ziekte het gevolg is van het genetisch fokken van kippen met een grotere borstspiermassa.
Dat blijkt uit nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports UD-onderzoekers van het Departement Dier- en Voedingswetenschappen gebruikten een opkomende techniek genaamd ruimtelijke transcriptomics om gedetailleerde informatie te verkrijgen over wat de genen in individuele celtypen doen in kippenspierweefsel.
De onderzoekers konden zien welke specifieke informatie gecodeerd was in elk van de genen in de verschillende cellen van kippen. Ze ontdekten dat witte bloedcellen die met lipiden beladen macrofagen of 'schuimcellen' worden genoemd, dichtbij de aderen van kippen de belangrijkste cellen zijn die verantwoordelijk zijn voor het veranderen van de afbraak en opslag van vetten bij het begin van het houten borstsyndroom.
De bevindingen zouden kunnen helpen een ziekte beter te begrijpen die de grootste landbouwsector van Delaware in verwarring heeft gebracht.
Maar ruimtelijke transcriptomics zijn niet alleen voor de vogels bedoeld. Wat de onderzoekers met ruimtelijke transcriptomics hebben ontdekt, zou het onderzoek naar obesitas bij mensen kunnen bevorderen.
Een economisch en welzijnsprobleem
Kippen met het houtenborstsyndroom zijn gemakkelijk te herkennen. Ze hebben vaak moeite met lopen en hun vleugels zijn niet zo flexibel, zegt Behnam Abasht, hoogleraar diergenetica aan het College of Agriculture and Natural Resources van de UD.
"Dit is een heel groot economisch probleem, waarbij een aantal welzijnsaspecten bij deze ziekte betrokken zijn," zei Abasht. "Elke oplossing die je vindt die de gezondheid van een kip zou kunnen verbeteren en ook de pluimveehouders economisch zou kunnen helpen, zou een grote impact hebben."
Als kippen geen goede vleugelmobiliteit hebben, kunnen ze tijdens het lopen omvallen en kunnen ze hun vleugels niet gebruiken om weer op te staan. Erin Brannick, universitair hoofddocent en veterinair anatomisch patholoog, legde uit dat onderzoekers problemen hebben gezien waarbij vogels gaan liggen en niet willen bewegen. Die immobiliteit maakt hen vatbaar voor andere ziekten.
"We kijken hier echt tweeledig naar. We willen onze vleesproducten veilig en gezond houden en voldoen aan de eisen van de consument", aldus Brannick. "Tegelijkertijd willen we ervoor zorgen dat we in het belang van de vogelgezondheid werken en ervoor zorgen dat ze gelukkig en gezond zijn, zich kunnen verplaatsen en doen wat een normale vleeskuiken zou doen wat betreft eten en vermengen. met andere vogels."
Abasht en Brannick werken al meer dan tien jaar samen aan onderzoek naar het houten borstsyndroom. Ziqing Wang, nu een UD-alumna en de eerste auteur van het artikel, werkte van 2019 tot en met augustus 2023 als promovendus aan het onderzoek onder leiding van Abasht. Paul Khondowe, docent en onderzoeker aan de Universiteit van Zambia, voegde zich bij het team als Fulbright Visiting Scholar gehost door het Abasht-laboratorium.
Genetranscripten decoderen
In dit laatste onderzoek onderzocht het team spierweefsel van drie 23 dagen oude vleeskuikens, willekeurig gekozen uit een UD-kippenstal.
De onderzoekers vroren monsters van hun spierweefsel in en sneden het verharde weefsel vervolgens in zeer dunne plakjes. Ze maakten beelden en onderzochten de monsters microscopisch op tekenen van ziekte, terwijl ze ook de genen in het spierweefsel analyseerden. Van één van de drie monsters werd bevestigd dat het het houten borstsyndroom had.
In dat monster vonden de onderzoekers vette witte bloedcellen, of met lipiden beladen macrofagen, dicht bij de aderen van de kip. Ze vonden ook schuimcellen in de twee ogenschijnlijk onaangetaste monsters, wat erop wijst dat ze het houten borstsyndroom begonnen te ontwikkelen.
"Omdat de met lipiden beladen macrofagen zich zo dicht bij de aderen bevinden, is het mogelijk dat wanneer ze in omvang of hoeveelheid groeien, aderocclusie kan ontstaan," zei Wang. "De aderen worden geduwd. Er stroomt niet genoeg bloed rond, wat uiteindelijk leidt tot aderontsteking."
Wang zei dat dit er ook op zou kunnen wijzen dat lipiden die uit de aderen komen “niet op de juiste manier worden gebruikt”. De lipiden kunnen zelfs ontstekingen in de borst van een kip veroorzaken.
De nieuwe bevindingen versterken de eerdere bevindingen van het team dat een enzym dat cruciaal is voor het vetmetabolisme mogelijk bijdraagt aan het houten borstsyndroom.
"Onze huidige bevindingen ondersteunden verder het belang van een eerder geïdentificeerd sleutelgen bij het houten borstsyndroom, en toonden de specifieke celtypen aan waarin dit gen tot expressie komt," zei Wang.
Voor zover het team weet, zegt Wang, is dit werk waarschijnlijk het eerste ter wereld dat ruimtelijke transcriptomics gebruikt om de functionele rol van specifieke celtypen in het weefsel te bestuderen tijdens de ontwikkeling van het houten borstsyndroom bij kippen. het omzetten van genen in eiwitten en RNA en het bestuderen van de weefselanatomie tijdens de ontwikkeling van het houten borstsyndroom bij kippen.
"We proberen deze ziekte beter te begrijpen en proberen misschien betere manieren te bedenken om deze ziekte onder controle te houden, en toekomstige fokstrategieën," zei Wang. "We proberen te begrijpen wat er werkelijk gebeurt."
Door het onderzoek heeft het team ook potentiële houten borstspecifieke biomarkers geïdentificeerd, die kunnen helpen de ziekte vroegtijdig te identificeren en te diagnosticeren.
"Het is belangrijk omdat het specifiek zou kunnen zijn voor deze ziekte of voor spierbeschadiging, dus dat zou mogelijk verder onderzocht kunnen worden," zei Wang. "Het kan belangrijk zijn om andere technieken te gebruiken om dit te bevestigen of gewoon om verder te bestuderen wat deze specifieke genen in de spier doen."
Een oplossing vinden
Dus wat verandert er metabolisch bij kippen die het houten borstsyndroom hebben, vergeleken met kippen die het niet hebben? Op de lange termijn is dat precies wat het onderzoeksteam graag wil ontdekken. Met die informatie zou het team een stap terug kunnen doen en kunnen oplossen hoe de prevalentie van het houten borstsyndroom bij kippenkoppels kan worden teruggedrongen.
"Als we kunnen uitstellen wanneer de ziekte begint en hoe ernstig deze wordt, zou dat een ongelooflijke prestatie zijn", aldus Brannick.
Brannick zei dat sommige kippenbedrijven al begonnen zijn met het aanbrengen van veranderingen in hun fokpraktijken, waarbij ze een andere benadering hanteren van hoe de borstspieren van kippen eruit zouden moeten zien.
"Al het nieuwe dat we over deze ziekte leren, zal ons helpen de ernst ervan te verminderen en het aantal vogels dat in de toekomst wordt getroffen te verminderen," zei Brannick. "Dat alles helpt ons om meer kip te maken die meer mensen willen eten. Het houdt de vogels ook gezond en gelukkig terwijl ze groeien."
Het onderzoek zou ook implicaties kunnen hebben voor het begrip van ziekten bij de mens. Abasht ziet bijvoorbeeld toepassingen in het onderzoek naar obesitas.
Met lipiden beladen macrofagen in de borstspieren van kippen komen voor op plekken waar veel vet in het weefsel zit. Dit lijkt een beetje op wat er gebeurt bij zwaarlijvige mensen en bij de ontstekingen die voortkomen uit vetophopingen in menselijke slagaders wanneer vet en cholesterol zich ophopen in de slagaderwanden.
"Een doorbraak in het onderzoek naar dierziekten zou wegen kunnen creëren voor doorbraken in het onderzoek naar ziekten bij de mens", aldus Abasht. "Onze studie ontsluit het potentieel voor andere onderzoeksmogelijkheden."