18/08/2019
Çok sayıda araştırma, diyet faktörleri ve besinlerin insanlarda ve hayvanlarda bağırsak bariyerinin yapısını ve işlevini düzenleyebildiğini göstermektedir (1, 2). Bunlardan bazıları kusurlu epitel bariyeri ilişkili hastalıkları önleyici veya iyileştirici araçlar olarak kullanılabilir (2, 3). Kümes hayvanları ile yapılan bir kısım çalışmada, mineraller, probiyotikler, prebiyotikler ve diyet enzimleri gibi diyet faktörlerinin ve besinlerin bağırsak epiteli bariyerinin düzenlenmesinde yer alabileceği bildirilmektedir (4).
1. Çinko (Zn)
Çinkonun bağırsak gelişimindeki ve işlevindeki önemi; yüksek bağırsak kript hücresi üretimi, kısa mitoz süresi (5), gelişmiş epitel hücre restorasyonu (6) ve bağırsak bariyerinin yapısının ve işlevinin korunması gibi etkileri çok sayıda çalışmada gösterilmiştir (4). Diyette takviye olarak bulunan Zn memelilerde bağırsak lezyonu skorlarını ve bağırsak geçirgenliğini düşürürken; ZO-1 ve okludin ekspresyonlarını yükseltmektedir (2, 5 - 7). Zn eksikliği transepitelyal elektriksel dirençte (TED) bir düşüş başlatmakta; sıkı ve aderens bağlantıları değiştirmektedir (8). Kümes hayvanları üzerinde yürütülmüş birçok çalışma, Zn takviyesinin bağırsak mukozası bariyerleri üzerindeki faydalı etkilerini göstermektedir. Zhang ve arkadaşları (2012) Zn’nin (ZnSO4 olarak), ileumda okludin ve klaudin-1 mRNA ekspresyonunu düzenlediğini ve Salmonella thyphimurium uygulanan piliçlerde plazma endotoksin düzeylerini düşürme eğiliminde olduğunu bildirmişler; Zn tarafından düzenlenen okludin ve klaudin-1 ekspresyonlarının, Salmonella thyphimurium’un sebep olduğu yüksek bağırsak geçirgenliğinin iyileşmesinde yer alabileceğini ileri sürmüşlerdir (9). Bununla birlikte, Hu ve arkadaşları (2013), ZnO veya ZnSO4 takviyelerinin etlik piliçlerde, ileum ve kolon bariyer işlevlerini ve bağırsak mikroflorasını etkilemediğini; fakat piliçlerde ZnO - MMT (çinko oksit - montmorillonit hibridi) şeklinde 60 mg/kg Zn takviyesinin, kolon TED değerlerini yükselttiğini, kolonda mannitol probunun geçirgenliğini ve de ileumda veya kolonda inulin geçirgenliğini düşürdüğünü göstermişlerdir (10).
2. Probiyotikler
İnsanlarda ve hayvanlarda bazı probiyotiklerin hem in vivo hem de in vitro olarak bağırsak bariyerinin bütünlüğünü teşvik ettiği ve patojenlerin bağırsak bariyeri işlevi üzerindeki olumsuz etkilerini ve oluşturdukları stresi önledikleri ve hatta tersine çevirdikleri gösterilmiştir (11, 12). Birçok rapor probiyotiklerin kümes hayvanlarında patojenler veya stres tarafından başlatılan bağırsak bariyeri işlev bozukluğunu azaltabildiğini göstermiştir (4).
Saccharomyces boulardii ve Bacillus subtilis B10 uygulamaları ile yapılan karşılaştırmada, kontrol grubundaki etlik piliçlerin jejenum ve ileum sıkı bağlantılarının nispeten daha gevşek olduğu ve ayrıca Saccharomyces boulardii’nin ve Bacillus subtilis B10’un etlik piliç bağırsağında okludin, klaudin-2 ve klaudin-3 mRNA ekspresyon düzeylerini yükselterek epitel sıkı bağlantılarını güçlendirdiği transmisyon elektron mikroskopisi ile doğrulanmıştır (13). Okludin, klaudin-2 ve klaudin-3 gen ekspresyonu yükselişi probiyotiklere doğrudan bir yanıtın sonucunda ya da IL-6 ve TNF-α enflamatuvar sitokinlerinin salgılanmasının başlatılmasına karşı bir sekonder yanıtın sonucunda meydana gelmiş olabileceği düşünülmektedir (13). Etlik piliç diyetlerine mikrobiyal yem katkısı (L. salivarius ve L. reuteri) yapılması Ussing küvetinde hem jejenumda hem de kolonda glikoz uyarılmış kısa devre akımını yükseltmiş; fakat diyete Lactobacillus sp. katılmasından jejenum ve kolon dokularının iletkenliği etkilenmemiştir; bu, bu mikrobiyal katkının bağırsakta besin emilimini geliştirdiği ve epitel bariyerin yapısını ve işlevini güçlendirdiği görüşünü desteklemektedir (11). L. fermentum 1.2029’un nekrotik enterit enfekte piliçlerde, nekrotik enterit lezyonlarının şiddetini ve enflamasyonu iyileştirebildiği ve klaudin-1 ve okludin düzeylerini artırarak epitel bariyeri güçlendirdiği gösterilmiştir (14).
Son yıllarda bazı raporlar, sıcak stresinin bağırsak mukozasını ve mikrobiyotasını olumsuz yönde etkilediğine işaret etmektedir (12, 15). Etlik piliçlerde sıcak stresinin, ayrıca jejenum TER’ini düşürdüğü, FITC-dekstranların jejenumda paraselüler geçirgenliğini yükselttiği, jejenumda okludin ve ZO-1 proteinlerinin düzeylerini düşürdüğü saptanmıştır (16). Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis ve Lactobacillus plantarum içeren takviye probiyotik karışımlarının, etlik piliçlerde jejenumda okludin proteini düzeyini yükseltmeleri nedeniyle, sıcak stresinin yol açmış olduğu bağırsak bariyeri işlev bozukluğunun düzeltilmesinde, probiyotik karışımının diyete takviyesinin kısmen etkili olduğu gösterilmiştir (16).
3. Prebiyotikler
Prebiyotikler, bağırsakta bir veya sınırlı sayıda bakterinin gelişimini ve / veya aktivitelerini seçici olarak uyararak konağa fayda sağlayacak şekilde etki gösteren, böylece konağın sağlığını geliştiren, sindirilmeyen gıda (yem) içerikleri olarak tanımlanmaktadır (4). Çello-oligosakkarit, bitki selülozundan elde edilen işlevsel bir oligosakkarittir. Etlik piliçlerde bazal diyet ile beslenen sıcak stresi grubu ile karşılaştırıldığında selo-oligosakkarit jejenumda villus boyunu ve villus boyunun kript derinliğine oranını yükseltmekte olduğu, ve de floresan izotiosiyanat dekstranın jejenumda paraselüler geçirgenliği düşürdüğü görülmüştür. Bu etkiler, selo-oligosakkarit takviyesinin bağırsak mikroflorasını, morfolojisini ve bariyer bütünlüğünü geliştirerek etlik piliçlerde sıcak stresinin sebep olduğu olumsuz etkileri kısmen iyileştirdiğini ortaya koymaktadır (17).
4. İşlevsel polisakkaritler
Saccharomyces cerevisiae’den elde edilen β - 1,3 / 1,6 glukanlar, etlik piliçlerde maruz bırakılan veya bırakılmayan gruplarda hem doğal hem de edinilmiş bağışıklık sistemleri üzerinde (18 - 22) ve Salmonella, Escherichia coli ve koksidia gibi önemli patojenlerin eliminasyonunda yararlı etkiler göstermektedir (18, 20, 22). Bağırsak epiteli bariyerinde β - 1,3 / 1,6 glukan diyet takviyesi, Salmonella typhimurium uygulanmış etlik piliçlerin bağırsak mukozası bariyerindeki bozulmayı azaltabilmiştir (23). Etki mekanizmasının, kısmen, etlik piliçlerin jejenumlarında klaudin-1 ve okludin mRNA ekspresyonlarının artışı, goblet hücrelerinin sayısındaki artış ve sIgA düzeyindeki artış ile ilişkili olabileceği düşünülmektedir (23).
Plantainden elde edilen çözünür NSP (nişasta olmayan polisakkarit), çeşitli enterik patojenlerin insan bağırsağı epitel hücrelerine ve Caco-2 hücre soyuna tutunması bloke edebilmiş (24 - 26), Escherichia coli’nin insan bağırsağı epitel hücrelerini istilasını (27) ve in vitro kültürü yapılan folikül ilgili epitelin özelleşmiş mikrofold (M) hücrelerinden geçişini (28, 29) inhibe etmiştir. Piliçlerde in vivo olarak diyete plantain NSP takviyesi, dalak dokusunda canlı bakteri sayılarının gösterdiği üzere, S. typhimurium istilasını azaltmış ve in vitro plantain NSP S. typhimurium’un bir domuz epitel hücre soyuna ve primer civciv sekum kriptlerine tutunmasını inhibe etmiştir. Tutunmanın inhibisyonuna epitel hücreleri üzerindeki bir etkinin aracılık ettiği gösterilmiş ve ex vivo insan ileum mukozası ile yapılan Ussing küveti deneyleri bu etkinin yükselmiş kısa devre akımı ile ilişkili olduğunu ama elektrik direncinde değişim olmadığını göstermiştir (30).
5. Epidermal büyüme faktörü (EGF)
EGF, bağırsak epitelinde hücre çoğalmasının ve başkalaşımının uyarılması ve bağırsağın olgunlaşması gibi geniş kapsamlı biyoaktivitelere sahip olan küçük bir peptittir. Önceki çalışmalarda EGF uygulamasının çeşitli bağırsak saldırılarına karşı ya yaralanmayı azaltarak (31) ya da onarımı hızlandırarak (32, 33) bir koruyucu rol oynadığı gösterilmiştir (4). Piliçlerde EGF’nin, jejnumda C. jejuni kolonileşmesini azalttığı ve C. jejuni’nin karaciğere ve dalağa dağılmasını hafiflettiği bilinmektedir. İn vitro çalışmada EGF uygulamasının sıkı bağlantı klaudin-1 bozulması, transepitel geçirgenliğin artması ve invaziv olmayan Escherichia coli C25 geçişi gibi, C. jejuni’nin sebep olduğu bağırsak epiteli anormalliklerini ortadan kaldırdığı gösterilmiştir. Bu bulgular EGF’nin patojen kaynaklı bariyer bozulmalarına karşı koruma sağlayabildiğine dikkat çekmektedir (4, 34).
6. Enzim
C. perfringens maruziyeti bağırsak lezyonu skorunu yükseltmekte ve plazma endotoksin düzeyleri ile (35, 36) pasif transselüler geçirgenliğin artmasına yol açmaktadır (29). Diğer yandan, diyette ksilanaz katkısı (37) ve ana bileşenler olarak ksilanaz, glukanaz ve mannaz içeren enzim kompleksi katkısı (38) C. perfringens enfeksiyonunun sebep olduğu değişimleri hafifletebilmektedir. Bu bulgular, diyette enzim takviyesinin, C. perfringens’e maruz kalan piliçlerde, bağırsak bariyeri bütünlüğü için yararlı olabileceğine kanıt oluşturmaktadır.
Lizozim, birçok hayvan salgısında doğal bir antimikrobiyal protein olarak bulunmaktadır ve doğal bağışıklık sisteminin önemli bir öğesi olduğu düşünülmektedir. Dış kaynaklı lizozim katkısının, Clostridium perfringens’e maruz bırakılan piliçlerde, ileumda Clostridium perfringens konsantrasyonunu ve bağırsak lezyonu skorlarını düşürdüğü; ayrıca E. coli’nin ve Lactobacillus’un ileumda aşırı üremesini ve bağırsak bakterilerinin dalağa geçişini inhibe ettiği bildirilmiştir. Sonuç olarak dış kaynaklı lizozim katkısı, Clostridium perfringens kolonileşmesini azaltmakta ve piliçlerin bağırsak bariyeri işlevini güçlendirmektedir (39).
Ayrıca, glutamin (19 - 22), treonin (26), yağ asitleri (40) ve flavonoidler (31) gibi diğer diyet unsurlarının da bağırsak epiteli bariyerini düzenlediği bilinmekte olup; bununla birlikte, kümes hayvanlarını konu alan bir yayına ulaşılamamıştır (4). Bağırsak bariyerinin işlevinin ve bunun altında yatan moleküler mekanizmaların geliştirilmesi için, beslenme yaklaşımlarının daha fazla araştırılması gerekmektedir (4).
1) SIMARD, A., DI PIETRO, E., YOUNG, C.R. (2006) Alterations in heart looping induced by overexpression of the tight junction protein Claudin-1 are dependent on its C-terminal cytoplasmic tail. Mech Dev, 123:210-227. 2) ROY, S.K., BEHRENS, R.H., HAIDER, R. (1992) Impact of zinc supplementation on intestinal permeability in Bangladeshi children with acute diarrhoea and persistent diarrhoea syndrome. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 15:289-296. 3) UMEDA, K., IKENOUCHI, J., KATAHIRA-TAYAMA, S. (2006) ZO-1 and ZO-2 independently determine where claudins are polymerized in tight-junction strand formation. Cell, 126:741-754. 4) GUO ve ark. (2016) Intestinal epithelial barrier in poultry: function and nutritional modulation. XXV World's Poultry Congress. Erişim: http://www.wpsa.com/index.php/publications/wpsa-proceedings/intestinal-epithelial-barrier-in-poultry-function-and-nutritional-modulation/viewdocument Erişim tarihi: 14.02.2018 5) STURNIOLO, G.C., FRIES, W., MAZZON, E. (2002) Effect of zinc supplementation on intestinal permeability in experimental colitis. J Lab Clin Med, 139:311-315. 6) TRAN, C.D., HOWARTH, G.S., COYLE, P. (2003) Dietary supplementation with zinc and a growth factor extract derived from bovine cheese whey improves methotrexate-damaged rat intestine. Am J Clin Nutr, 2003,77:1296-1303. 7) ZHANG, B., GUO, Y. (2009) Supplemental zinc reduced intestinal permeability by enhancing occludin and zonula occludens protein-1 (ZO-1) expression in weaning piglets. Br J Nutr, 102:687-693. 8) FINAMORE, A., MASSIMI, M., CONTI DEVIRGILIIS, L. (2008) Zinc deficiency induces mem- brane barrier damage and increases neutrophil transmigration in Caco-2 cells. J Nutr, 138:1664-1670. 9) ZHANG, B.K., SHAO, Y.X., LIU, D. (2012) Zinc prevents Salmonella enterica serovar Typhimurium-induced loss of intestinal mucosal barrier function in broiler chickens. Avian Pathol, 41:361-367. 10) HU, C.H, QIAN, Z.C, SONG, J . (2013) Effects of zinc oxide-montmorillonite hybrid on growth performance, intestinal structure, and function of broiler chicken. Poult Sci, 92:143-150. 11) AWAD, W.A., GHAREEB, K., BOHM, J. (2010) Effect of addition of a probiotic micro-organism to broiler diet on intestinal mucosal architecture and electrophysiological parameters. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 94:486-494. 12) BURKHOLDER, K., THOMPSON, K., EINSTEIN, M. (2008) Influence of stressors on normal intestinal microbiota, intestinal morphology, and susceptibility to Salmonella enteritidis colonization in broilers. Poult Sci, 87:1734-1741. 13) RAJPUT, I.R., LI, L. Y., XIN, X. (2013) Effect of Saccharomyces boulardii and Bacillus subtilis B10 on intestinal ultrastructure modulation and mucosal immunity development mechanism in broiler chickens[J]. Poult Sci, 92:956-965. 14) CAO, L., YANG, X., LIU, N. (2014) Effect of L. fermentum 1. 2029 on expression of tight junction protein in necrotic enteritis of chickens[J]. Chinese Journal of Veterinary Science, 34:127-130. 15) QUINTEIRO, W.M., GOMES, A.V.S., PINHEIRO, M.L. (2012) Heat stress impairs performance and induces intestinal inflammation in broiler chickens infected with Salmonella Enteritidis. Avian Pathology, 41:421-427. 16) SONG, J., XIAO, K., KE, Y.L. (2014) Effect of a probiotic mixture on intestinal microflora, morphology, and barrier integrity of broilers subjected to heat stress. Poult Sci, 93:581-588. 17) SONG, J., JIAO, L.F., XIAO, K. (2013) Cello-oligosaccharide ameliorates heat stress-induced im- pairment of intestinal microflora, morphology and barrier integrity in broilers. Animal Feed Science and Technology, 185:175-181. 18) COX, C. M., STUARD, C.H., KIM, S., MCELROY, A.P., BEDFORD, M.R., DALLOUL, R. A. (2010) Performance and immune responses to dietary beta-glucan in broiler chicks. Poult. Sci. 89:1924-1933. 19) LI, N., LEWIS, P., SAMUELSON, D. (2004) Glutamine regulates Caco-2 cell tight junction proteins. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 287:G726-733. 20) LI, N., NEU, J. (2009) Glutamine deprivation alters intestinal tight junctions via a PI3-K/Akt mediated pathway in Caco-2 cells. J Nutr, 139:710-714. 21) SETH, A., BASUROY, S., SHETH, P (2004) L- Glutamine ameliorates acetaldehyde- induced increase in paracellular permeability in Caco- 2 cell monolayer. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 287:G510-517. 22) REN, W., YIN, J., WU, M. (2014) Serum amino acids profile and the beneficial effects of L-arginine or L-glutamine supplementation in dextran sulfate sodium colitis. Plos One, 9:e88335. 23) HORN, N.L., DONKIN, S.S., APPLEGATE, T.J. (2009) Intestinal mucin dynamics: response of broiler chicks and White Pekin ducklings to dietary threonine. Poult Sci, 88:1906-1914. 24) CHEE, S.H., IJI, P.A., CHOCT, M. (2010) Functional interactions of manno-oligosaccharides with dietary threonine in chicken gastrointestinal tract. I. Growth performance and mucin dynamics. Br Poult Sci, 51:658-666. 25) AZZAM, M.M., DONG, X.Y., XIE, P. (2012) Influence of L-threonine supplementation on goblet cell numbers, histological structure and antioxidant enzyme activities of laying hens reared in a hot and humid climate. Br Poult Sci, 53:640-645. 26) HAMARD, A., MAZURAI, S.D, BOUDRY, G. (2010) A moderate threonine deficiency affects gene expression profile, paracellular permeability and glucose absorption capacity in the ileum of piglets. J Nutr Biochem, 21:914-921. 27) ROBERTS, C.L., KEITA, A.V., PARSONS, B.N., PROROK-HAMON, M, Knight, P. (2013) Soluble plantain fibre blocks adhesion and M-cell translocation of intestinal pathogens. J Nutr Biochem 24:97-103. 28) MARTIN, H.M., CAMPBELL, B.J., HART, C.A., MPOFU, C., NAYAR, M. (2004) Enhanced Escherichia coli adherence and invasion in Crohn’s disease and colon cancer. Gastroenterology 127: 80-93. 29) ROBERTS, C.L., KEITA, A.V., DUNCAN, S.H., O’KENNEDY, N., SODERHOLRN, J.D. (2010) Translocation of Crohn’s disease Escherichia coli across M-cells: contrasting effects of soluble plant fibres and emulsifiers. Gut 59: 1331-1339. 30) PARSONS B N, WIGLEY P, SIMPSON H L. (2014) Dietary Supplementation with Soluble Plantain Non-Starch Polysaccharides Inhibits Intestinal Invasion of Salmonella Typhimurium in the Chicken. Plos One, 2014,9(2): e87658. 31) BURET A., OLSON M.E., GALL D.G., HARDIN J. A. (1998) Effects of orally administered epidermal growth factor on enteropathogenic Escherichia coli infection in rabbits. Infect. Immun. 66:4917-4923. 32) HARDIN, J. A., CHUNG, B., O’LOUGHLIN, E. V., GALL, D. G. (1999) The effect of epidermal growth factor on brush border surface area and function in the distal remnant following resection in the rabbit. Gut 44:26-32. 33) RIEGLER, M., R. SEDIVY, T. SOGUKOGLU, E. COSENTINI, G. BISCHOF, B. TELEKY, W. FEIL, R. SCHIESSEL, G. HAMILTON, and E. WENZL. 1996. Epidermal growth factor promotes rapid response to epithelial injury in rabbit duodenum in vitro. Gastroenterology 111:28-36. 34) LAMB-ROSTESKI, J. M, KALISCHUK L, D., INGLIS, G.D. (2008) Epidermal growth factor inhibits Campylobacter jejuni-induced claudin-4 disruption, loss of epithelial barrier function, and Escherichia coli translocation. Infect Immun ,76:3390-3398. 35) OLKOWSKI, A.A, WOJNAROWICZ, C., CHIRINO-TREJO, M. & DREW, M.D. (2006). Responses of broiler chickens orally challenged with Clostridium perfringens isolated from field cases of necrotic enteritis. Research in Veterinary Science, 81, 99_108. 36) COLLIER, C.T., HOFACRE, C.L., PAYNE, A.M., ANDERSON, D.B, KAISER, P., MACKIE, R.I. & GASKINS, H.R.(2008) Coccidia-induced mucogenesispromotes the onset of necrotic enteritis by supporting Clostridiumperfringens growth. Veterinary Immunology and Immunopathology, 122, 104- 115. 37) LIU, D., GUO, S.S., GUO, Y.M. (2012) Xylanase supplementation to a wheat-based diet alleviated the intestinal mucosal barrier impairment of broiler chickens challenged by Clostridium perfringens. Avian Pathol, 41:291-298. 38) SUN, Q.J., LIU D., GUO, S.S., CHEN, Y., GUO, Y.M. (2015) Effects of dietary essential oil and enzyme supplementation on growth performance and gut health of broilers challenged by Clostridium perfringens. Animal Feed Science & Technology, 207:234-244. 39) LIU, D., GUO, Y.M., WANG, Z. (2010) Exogenous lysozyme influences Clostridium perfringens colonization and intestinal barrier function in broiler chickens. Avian Pathol, 39:17-24. 40) LINETTE E.M.W., MARLEEN, A.K., MARTIN,B., CHRISTOPHER. B., BERND, S., ERIC, A.F. (2008) Polyunsaturated fatty acids support epithelial barrier integrity and reduce IL-4 mediated permeability in vitro. European Journal of Nutrition. 47(4):183-191.
