Μελέτη της επίδρασης της σπιρουλίνας (Spirulina platensis) στα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά, τις αποδόσεις, την υγεία και την ποιότητα του γουνοδέρματος των εκτρεφόμενων μινκ

Abstract

The aims of the present study were to comprehensively evaluate i) the effect of Spirulina administration on reproductive characteristics of female mink ii) the effect Spirulina administration on mink growth, overall health, intestinal microbiome, immune system, and quality of skin. Additionally, a question was raised concerning the long-term effect of maternal spirulina administration on offspring mink. During the first stage of the experiment the effect of Spirulina administration on growth, mating rate, whelping rate, litter size at birth, 10 days post-partum and at weaning, as well as on the growth of descendant kits were recorded. For that, 100 female animals were used. Animals were randomly and equally allocated to Spirulina group (S group), consisting of mink that received basal diet supplemented with 100 mg/kg of body weight Spirulina and control group (Cοn group), in which mink were fed basal diet. To study the effect of Spirulina on animals’ growth, five measurements of body weight (BW) were done, every 28 days, while offspring were weighted at weaning. The experiment lasted 5 months, starting from 1 month prior to mating till kit weaning (February – June).The results obtained here show a tendency for a higher whelping rate in S group (93.61%) compared to Con group (81.25%) (p = 0.07). Litter size at three consecutive measurements did not differ between groups (p > 0.10). Finally, mortality between the two groups did not differ (p = 0.64). However, S group weaned numerically more kits (214) compared to Con group (196), since the number of dams which gave birth in that group was higher. During the first month of treatment, BW gain was higher in S group compared to Con (p < 0.001). A tendency (p = 0.067) for a higher BW was detected in animals of S group during the second month of the experiment in comparison with Con group. Females in S group remained numerically heavier until the onset of lactation on month 4 of the experiment. Subsequently, they lost more BW than those in control group (p < 0.001), without, however, showing a difference at their final BW. Regarding BW of kits at weaning, no difference was found between two groups (p > 0.05).At the second stage of the experiment, the effect of supplementation with spirulina on growth of animals, quality of produced skins, immune system and intestinal health was studied. For that, 200 offspring (100 females and 100 males) of S and Con group, were allocated to four groups (n = 50), where female animals were equal to males. Groups A and B were descended from dams of group S, while groups C and D from dams of group Con. Groups A and C were daily supplemented with 100mg/ kg of BW with Spirulina, while groups B and D remained untreated. Animals were weighed every 28 days, to study the effect of spirulina on their growth. To evaluate the fur growth rate, in September 20 (10 female and 10 male) five - month old animals from groups C and D had a standardized area of their dorsal skin surface shaved and photographed every three days. Forty-eight animals (6 males and 6 females from each one of the four groups) were killed in November. Samples of skin, spleen, mesenteric lymph nodes, colon and feces were collected. Twenty-four (24) blood samples were collected from the animals of group C and D for biochemical analysis. The total duration of the second stage of the experiment was 5 months (July - November).Fecal microbiome analysis, skin thickness histomorphometry, immunohistochemical analysis and subsequent counting of neutrophils, T and B lymphocytes at colon, mesenteric lymph nodes and spleen, as well as quantification of gene expression of cytokines TNF-α, IL-β1, IL-6, Tgf-β1 and IFN-γ at colon, were performed at six samples (three females and three males) of each group. Fur growth rate and quality were semi-quantitatively graded. Finally, the commercial values of skins at auction were recorded. Spirulina did affect gut microbiome, while no difference in skin thickness, fur quality, biochemical parameters and growth rate in female animals were observed. In contrast, male animals of group A had increased final body weight compared to animals of group D. Tgf-β1 expression in colon was significantly lower (p < 0.01) in group A, compared to the rest groups, whereas IL-β1 was significantly lower (p < 0.05) in group C compared to B. By comparison with control group (D) the remaining groups had statistically significantly lower number of inflammatory cells in the intestine and mesenteric lymph nodes, but not in the spleen. The results of the present study suggest a beneficial effect of Spirulina, since it worked to improve the whelping rate and subsequently, increased the number of kits at weaning. Supplementation with Spirulina also positively affected the immune system, as it decreased indices of subclinical inflammation in the gastrointestinal tract. Moreover, it induced changes in the consistency of colonic bacterial communities and promoted the proliferation of beneficial genera Lactobacillus and Romboutsia and the family Lachnospiraceae, while suppressed pathogens such as those of the Pseudomonadaceae family.

Η παρούσα διατριβή είχε ως στόχους i) τη μελέτη της επίδρασης της χορήγησης σπιρουλίνας στα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά των θηλυκών μινκ ii) τη μελέτη της επίδρασης της χορήγησης σπιρουλίνας στην ανάπτυξη, στην υγεία, στο μικροβίωμα του εντέρου, στο ανοσοποιητικό σύστημα και στην ποιότητα του παραγόμενου γουνοδέρματος των μινκ. Επιπλέον, τέθηκε το ερώτημα εάν η χορήγηση σπιρουλίνας στους θηλυκούς γεννήτορες παρουσιάζει κάποια μακροχρόνια επίδραση στους απογόνους τους. Στην πρώτη ενότητα του πειραματικού σκέλους μελετήθηκε η επίδραση της σπιρουλίνας στην ανάπτυξη των ζώων, στο ποσοστό των συζεύξεων και των τοκετών, στο μέγεθος της τοκετοομάδας στον τοκετό, 10 ημέρες μετά τον τοκετό και στον απογαλακτισμό των απογόνων, και τέλος, στην ανάπτυξη των απογόνων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν 100 θηλυκά ζώα και πραγματοποιήθηκε καταγραφή των παραπάνω χαρακτηριστικών τους. Τα ζώα χωρίστηκαν τυχαία σε δύο ίσες ομάδες, εκ των οποίων στην πρώτη (ομάδα Σ) χορηγούνταν ημερησίως 100mg/kg σωματικού βάρους σπιρουλίνα, ενώ η δεύτερη (ομάδα Μ), αποτελούνταν από ζώα μάρτυρες. Για τη μελέτη της επίδρασης της σπιρουλίνας στην ανάπτυξη των θηλυκών ζώων, πραγματοποιήθηκαν, πέντε μετρήσεις του σωματικού τους βάρους (ΣΒ), ανά 28 ημέρες, ενώ οι απόγονοι ζυγίστηκαν στον απογαλακτισμό. Ο πειραματισμός ξεκίνησε ένα μήνα πριν από τις αναμενόμενες συζεύξεις και διήρκησε έως τον απογαλακτισμό των απογόνων (Φεβρουάριος - Ιούνιος). Από τα αποτελέσματα της πρώτης φάσης της παρούσας μελέτης, διαπιστώθηκε ότι η ομάδα της σπιρουλίνας εμφάνισε υψηλότερο ποσοστό τοκετών (93,61%), σε σύγκριση με τα ζώα μάρτυρες (81,25%), σε επίπεδο σημαντικότητας 10% (p = 0,07). Το μέγεθος της τοκετοομάδας μεταξύ των δύο ομάδων δεν εμφάνισε κάποια διαφορά καθ’ όλη τη διάρκεια του πειραματισμού (p > 0,10). Τέλος, η θνησιμότητα των απογόνων ήταν παρόμοια μεταξύ των δύο ομάδων (p = 0,64). Ωστόσο, η ομάδα της σπιρουλίνας απογαλάκτισε περισσότερους απογόνους (214) σε σχέση με την ομάδα των μαρτύρων (196), γεγονός που στηρίζεται στο ότι γέννησαν περισσότεροι θηλυκοί γεννήτορες. Κατά τη διάρκεια του πρώτου μήνα χορήγησης της σπιρουλίνας, η ομάδα που λάμβανε με την τροφή της σπιρουλίνα, εμφάνισε σαφώς μεγαλύτερη αύξηση του βάρους της (p < 0,001), σε σχέση με την ομάδα των μαρτύρων. Κατά τη διάρκεια του δεύτερου μήνα χορήγησης σπιρουλίνας τα ζώα της ομάδας Σ είχαν υψηλότερο ΣΒ σε σύγκριση με τα ζώα της ομάδας Μ σε επίπεδο σημαντκότητας 10% (p = 0,067). Τα ζώα της ομάδας Σ παρέμειναν αριθμητικά βαρύτερα έως και τον μήνα 4 του πειραματισμού και στη συνέχεια έχασαν περισσότερα γραμμάρια ΣΒ (p < 0,001), συγκριτικά με την ομάδα των μαρτύρων. Παρόλα αυτά δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στο μεταξύ τους τελικό βάρος. Αναφορικά με το σωματικό βάρος των απογόνων στον απογαλακτισμό, δε παρατηρήθηκε κάποια στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων (p > 0,05). Στη δεύτερη ενότητα του πειραματικού σκέλους μελετήθηκε η επίδραση της σπιρουλίνας στην ανάπτυξη των ζώων, στην ποιότητα των παραγόμενων γουνοδερμάτων, στο ανοσοποιητικό τους σύστημα και στην υγεία του εντέρου τους. Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 200 απόγονοι (100 θηλυκοί και 100 αρσενικοί) από τις ομάδες Σ και Μ, οι οποίοι διαμοιράστηκαν σε τέσσερις ομάδες (n= 50), που αποτελούνταν από ίσο αριθμό θηλυκών και αρσενικών ζώων. Οι ομάδες Α και Β προέρχονταν από τους θηλυκούς γεννήτορες της ομάδας Σ και οι ομάδες Γ και Δ από τους θηλυκούς γεννήτορες της ομάδας Μ. Στα ζώα των ομάδων Α και Γ χορηγούνταν με την τροφή τους καθημερινά 100mg/kg ΣΒ σπιρουλίνα, ενώ στα ζώα των ομάδων Β και Δ, όχι. Τα ζώα ζυγίζονταν ανά 28 ημέρες, για τον υπολογισμό της επίδρασης της σπιρουλίνας στην ανάπτυξή τους. Τον μήνα Σεπτέμβριο συνολικά 20 ζώα (10 θηλυκά και 10 αρσενικά) ηλικίας 5 μηνών από τις ομάδες Γ και Δ, κουρεύτηκαν στη περιοχή της ράχης και φωτογραφίζονταν ανά τρεις ημέρες, με σκοπό την εκτίμηση της ταχύτητας ανάπτυξης του τριχώματος. Για τον σκοπό της μελέτης, τον μήνα Νοέμβριο, θανατώθηκαν συνολικά 48 ζώα (6 αρσενικά και 6 θηλυκά ζώα για κάθε μία από τις πειραματικές ομάδες) και πραγματοποιήθηκε λήψη ιστοτεμαχίων δέρματος, σπλήνα, μεσεντέριων λεμφογαγγλίων, κατιόντος κόλου, όπως επίσης και δείγματα κοπράνων. Ελήφθησαν 24 δείγματα αίματος, από τις ομάδες Γ και Δ, για τον προσδιορισμό βασικών βιοχημικών δεικτών. Η συνολική διάρκεια της β’ φάσης του πειραματισμού ήταν 5 μήνες (Ιούλιος – Νοέμβριος). Στη συνέχεια, σε έξι δείγματα (3 θηλυκά και 3 αρσενικά ζώα) από κάθε πειραματική ομάδα, πραγματοποιήθηκε ανάλυση του βακτηριακού μικροβιώματος στα κόπρανα, ιστομορφομετρία του πάχους του δέρματος, ανοσοϊστοχημική σήμανση και καταμέτρηση ουδετεροφίλων, Τ και Β λεμφοκυττάρων στο παχύ έντερο, στα μεσεντέρια λεμφογάγγλια και στον σπλήνα και ποσοτικός προσδιορισμός της έκφρασης των γονιδίων των κυτταροκινών TNF-α, IL-β1, IL-6, Tgf-β1 και IFN-γ στο παχύ έντερο. Βαθμολογήθηκε η ταχύτητα ανάπτυξης του τριχώματος και η ποιότητα του δέρματος τόσο σε ζωντανά ζώα, όσο και σε γουνοδέρματα. Τέλος, καταγράφηκαν οι τιμές πώλησης των γουνοδερμάτων. Από τα αποτελέσματα της μελέτης προέκυψε ότι η χορήγηση της σπιρουλίνας επέφερε μεταβολές στη μικροχλωρίδα του εντέρου, ενώ δεν επηρέασε το πάχος, την ποιότητα του δέρματος, την ταχύτητα ανάπτυξης του τριχώματος, καθώς και τις βιοχημικές παραμέτρους, που μετρήθηκαν. Αναφορικά με την επίδραση της σπιρουλίνας στο σωματικό βάρος των θηλυκών ζώων δεν παρατηρήθηκε διαφορά. Αντιθέτως, τα αρσενικά ζώα της ομάδας Α είχαν μεγαλύτερο σωματικό βάρος στο τέλος του πειραματισμού, συγκριτικά με τα ζώα της ομάδας Δ. Η έκφραση του Tgf-β1 στο παχύ έντερο ήταν σημαντικά χαμηλότερη (p < 0,01) στην ομάδα Α σε σύγκριση με όλες τις υπόλοιπες ομάδες, ενώ της IL-β1 σημαντικά χαμηλότερη (p < 0,05) στα ζώα της ομάδας Γ σε σχέση με τα ζώα της ομάδας Β. Σε σχέση με τους μάρτυρες (Δ) οι υπόλοιπες ομάδες είχαν στατιστικώς σημαντικά μικρότερους αριθμούς φλεγμονικών κυττάρων στο έντερο και στα μεσεντέρια λεμφογάγγλια, αλλά όχι στον σπλήνα. Τα αποτελέσματα της έρευνας κατέδειξαν την ευεργετική επίδραση της σπιρουλίνας ως προς τον αριθμό των ζώων που συζεύχθηκαν και έδωσαν απογόνους, γεγονός που επιβεβαιώνεται από τον μεγαλύτερο αριθμό απογόνων στον απογαλακτισμό. Επιπλέον, συμπεραίνεται ότι, η χορήγηση της σπιρουλίνας επέδρασσε ευεργετικά στην ανάπτυξη των αρσενικών ζώων, καθώς και στο ανοσοποιητικό σύστημα των μινκ, μειώνοντας δείκτες της υποκλινικής φλεγμονής του γαστρεντερικού τους συστήματος, ενώ παράλληλα μετέβαλε τη σύνθεση της εντερικής βακτηριακής χλωρίδας αυξάνοντας τους αριθμούς των λακτοβακίλων και άλλων ωφέλιμων βακτηρίων όπως αυτά του γένους Romboutsia και της οικογένειας Lachnospiraceae και μειώνοντας τους αριθμούς παθογόνων, όπως αυτά της οικογένειας Pseudomonadaceae.