Effects of a multi-genus synbiotic on gut health, microbiome and performance in broiler breeders and their progeny

Abstract

Gut health in poultry has far-reaching implications for animal welfare, production efficiency, food safety, and environmental impact. It is well known that the gut microbiota of chickens plays a role in regulating physiological functions and host homeostasis. The application of 16S rRNA gene sequencing has revealed the relationship between gut dysbiosis and disease in poultry. Because antibiotic growth promoters (AGPs) have been critical in controlling dysbacteriosis and enteropathogens, but their use is increasingly restricted, there is growing interest in alternative products to support production performance. The efficacy of synbiotics is based on a synergistic effect between probiotics and prebiotics. The aim of this work, conducted under field conditions, was to evaluate the effects of a multispecies synbiotic PS (PoultryStar*, BIOMIN): on the gut health and performance parameters of the Broiler Breeders, during the rearing and laying period, on the caecal microbiota of the Broiler Breeders at 15, 25 and 40 weeks of age, on the gut health and performance parameters to broilers in three different flocks and, on the caecal microbiota of the Broilers at 28 days of age. A total of 24761 day-old Ross 308 parent stock chicks were acquired from a single hatchery and housed on the same farm. Female chicks were divided into three groups and raised in different houses (A, B, and C), where males were introduced at the age of mating and observed until 40 weeks of age. The synbiotic was administered to the flocks in houses A and B via drinking water, while house C served as a control. According to the manufacturer's guidelines, the product was administered intermittently once every two weeks, except during the first and twenty-first weeks, when it was administered for three consecutive days. Data on performance parameters, egg quality traits, bacterial enteritis scoring, intestinal morphometry, and histopathology were recorded, and cecal contents were sampled at 15, 25, and 40 weeks of age to examine the caecal microbiota using high-throughput next-generation sequencing. Subsequently, three Ross 308 broiler flocks representing separate progeny of the breeder flock were treated with the same synbiotic. Day-old chicks from eggs laid at 30, 35, and 40 weeks of age were housed on three different commercial farms (1, 2, and 3) and raised to slaughter at 42 days of age (doa) under typical field conditions. On each farm, chicks were divided between two different houses, and PS was administered in one of the two houses on each of the three broiler farms according to the manufacturer's instructions, while the other served as a control. Data on performance parameters, bacterial enteritis scoring, intestinal morphometry, and histopathology were recorded, and cecal contents were sampled at 38 doa to examine the caecal microbiota using high-throughput next-generation sequencing (NGS). Hens treated with synbiotics showed significantly higher survivability during production compared to the control group. No clear differences were observed between the treated and control hens in terms of egg production and quality, and the effect of the synbiotic on weight gain also appeared limited. From week 25, the synbiotic-treated chickens performed better in terms of macroscopic lesions and had longer intestinal villi. Significant differences in crypt length and histopathological lesions were also observed at several sampling points. A treatment effect on the bacterial composition of the caecum was noted, with a differential abundance of Gastranaerophilales, Lachnospiraceae, Helicobacter, Ruminococcaceae, and Clostridia, among others. In broiler flocks, administration of synbiotics was found to improve intestinal health even in the absence of challenge, with limited changes in macroscopic intestinal lesions and more marked differences in histopathological scores and villi length. Chickens fed synbiotics consistently performed better in terms of body weight gain, feed conversion, and survivability. Finally, evaluation of the caecal microbiome by next-generation sequencing revealed the effects of synbiotic supplementation on bacterial population composition.

Η υγεία του εντέρου στα κρεοπαραγωγά ορνίθια έχει επιπτώσεις στην καλή διαβίωση των ζώων, την αποδοτικότητα, την ασφάλεια των τροφίμων και το περιβάλλον. Είναι γνωστό ότι το μικροβίωμα του εντέρου των κρεοπαραγωγών ορνιθίων παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των φυσιολογικών λειτουργιών και της ομοιοστασίας του ξενιστή. Η εφαρμογή της αλληλουχίας του γονιδίου 16S rRNA μπορεί να αποκαλύψει τη σχέση μεταξύ της δυσβίωσης/νόσου του εντέρου στα ορνίθια. Παρόλο που η χρήση των αντιβιοτικών ως αυξητικοί παράγοντες (AGPs) ήταν σημαντική για τον έλεγχο της δυσβακτηρίωσης και των εντεροπαθογόνων, ωστόσο η χρήση τους περιορίζεται ολοένα και περισσότερο. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για εναλλακτικά προϊόντα που ενισχύουν την απόδοση της παραγωγής. Η αποτελεσματικότητα των συνβιοτικών βασίζεται σε μια συνεργιστική δράση μεταξύ προβιοτικών και πρεβιοτικών. Ο στόχος αυτής της εργασίας, ήταν να αξιολογήσει τις επιδράσεις ενός πολλαπλών γενών συν-βιοτικού PS (PoultryStar*, BIOMIN): στην υγεία του εντέρου, του μικροβιώματος και των αποδόσεων σε πατρογονικά σμήνη ορνιθίων κρεοπαραγωγής και των απογόνων τους. Συνολικά 24761 πατρογονικού τύπου νεοσσοί Ross 308 μιας ημέρας τοποθετήθηκαν στην ίδια πτηνοτροφική μονάδα. Οι θηλυκοί νεοσσοί χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες και ανατράφηκαν σε διαφορετικούς θαλάμους (Α, Β και Γ), όπου τα αρσενικά εισήχθησαν στην ηλικία του ζευγαρώματος και η διάρκεια του πειραματικού ελέγχου ήταν μέχρι την ηλικία των 40 εβδομάδων. Το συν-βιοτικό χορηγήθηκε στα πτηνά των θαλάμων Α και Β μέσω πόσιμου νερού, ενώ ο θάλαμος Γ παρέμεινε ως μάρτυρας. Σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή, το προϊόν χορηγούνταν κατά διαστήματα μία φορά κάθε δύο εβδομάδες, εκτός από την πρώτη και την εικοστή πρώτη εβδομάδα, όπου χορηγήθηκε για τρεις συνεχόμενες ημέρες. Καταγράφηκαν δεδομένα σχετικά με τις παραμέτρους απόδοσης, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των αυγών, τη βαθμονόμηση βακτηριακής εντερίτιδας, τη μορφομετρία του εντέρου και τα ιστοπαθολογικά ευρήματα. Επίσης, έγινε δειγματοληψία περιεχομένου τυφλών σε ηλικία 15, 25 και 40 εβδομάδων με σκοπό να εξεταστεί το μικροβίωμα των τυφλών με αλληλούχηση επόμενης γενιάς. Στη συνέχεια, σε ορνίθια κρεατοπαραγωγής που αποτελούν απογόνους του σμήνους αναπαραγωγής χορηγήθηκε το ίδιο συν-βιοτικό. Συγκεκριμένα, οι νεοσσοί μιας ημέρας από αυγά που εκκολάφτηκαν σε ηλικία 30, 35 και 40 εβδομάδων τοποθετήθηκαν σε τρεις διαφορετικές πτηνοτροφικές μονάδες (1, 2 και 3) και ανατράφηκαν μέχρι την ηλικία των 42 ημερών. Σε κάθε μονάδα, οι νεοσσοί χωρίστηκαν σε δύο διαφορετικούς θαλάμους. Το συν-βιοτικό (PS) χορηγήθηκε σε έναν από τους δύο θαλάμους σε κάθε μια από τις τρείς πτηνοτροφικές μονάδες, ενώ ο άλλος θάλαμος παρέμεινε ως μάρτυρας. Καταγράφηκαν δεδομένα σχετικά με τις παραμέτρους απόδοσης, τη βαθμονόμηση βακτηριακής εντερίτιδας, τη μορφομετρία εντέρου και τα ιστοπαθολογικά ευρήματα. Επίσης, έγινε δειγματοληψία περιεχομένου τυφλών σε ηλικία 38 ημερών με σκοπό να εξεταστεί το μικροβίωμα των τυφλών με αλληλούχηση επόμενης γενιάς. Οι όρνιθες μετά την χορήγηση συνβιοτικού, έδειξαν σημαντικά υψηλότερη ικανότητα επιβίωσης κατά την παραγωγή σε σύγκριση με την ομάδα μάρτυρα. Δεν παρατηρήθηκαν σαφείς διαφορές όσον αφορά την παραγωγή και την ποιότητα των αυγών, ενώ η επίδραση του συν-βιοτικού στην αύξηση βάρους φάνηκε επίσης περιορισμένη. Από την εβδομάδα 25, οι όρνιθες που έλαβαν συν-βιοτικό είχαν σημαντική διαφορά όσον αφορά τις μακροσκοπικές αλλοιώσεις και είχαν μακρύτερες εντερικές λάχνες. Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν επίσης στο βάθος των κρυπτών και στις ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις. Επίσης, παρατηρήθηκε θετική επίδραση στη βακτηριακή σύνθεση του τυφλού εντέρου (μικροβίωμα), με διαφορική αφθονία σε Gastranaerophilales, Lachnospiraceae, Helicobacter, Ruminococcaceae και Clostridia, μεταξύ άλλων. Στα σμήνη ορνιθίων κρεοπαραγωγής, η χορήγηση συν-βιοτικού βρέθηκε να βελτιώνει την υγεία του εντέρου, με περιορισμένη επίδραση στη βαθμονόμηση της βακτηριακής εντερίτιδας μακροσκοπικά και πιο έντονες διαφορές στην ιστοπαθολογική βαθμονόμηση και στο ύψος των λαχνών. Τα ορνίθια με συν-βιοτικό, είχαν σταθερά καλύτερες αποδόσεις όσον αφορά την αύξηση του σωματικού βάρους, τη μετατρεψιμότητα της τροφής και τη δυνατότητα επιβίωσης. Τέλος, η αξιολόγηση του μικροβιώματος του τυφλού με αλληλούχηση επόμενης γενιάς ανέδειξε τις θετικές επιδράσεις της χορήγησης συν-βιοτικού στη σύνθεση του βακτηριακού πληθυσμού.