PORÓWNANIE PARAMETRÓW FERMENTACJI TREŚCI JELITA ŚLEPEGO I OKRĘśNICY U KRÓLIKÓW

Transkrypt

1 Medicina Veterinaria 2(2) 2003, PORÓWNANIE PARAMETRÓW FERMENTACJI TREŚCI JELITA ŚLEPEGO I OKRĘśNICY U KRÓLIKÓW Wojciech Zawadzki, Jerzy Rudnicki, Albert Czerski, Andrzej Połozowski, Jakub Wachnik Streszczenie. Badania przeprowadzono na 48 królikach rasy kalifornijskiej białej w wieku od 10 do 12 tygodni. Próbki do badań treści okręŝnicy i jelita ślepego królików pobierano bezpośrednio po ich śmierci. Inkubacje prowadzono w specjalnie skonstruowanych płuczkach w warunkach beztlenowych. Do prób dodawano mrówczan sodu w celu przebadania jego wpływu na parametry fermentacji. Dodatek mrówczanu sodu do inkubatów spowodował istotny statystycznie wzrost parametrów fermentacji treści jelita ślepego i okręŝnicy. Poziom ATP w treści jelita ślepego i okręŝnicy w próbach z mrówczanem sodu wzrósł odpowiednio o 32% i 63% w porównaniu do prób ślepych. Dodatek mrówczanu sodu do inkubatu treści jelita ślepego spowodował wzrost stęŝenia glukozy o 0,5 mmoli oraz spadek stęŝenia glukozy w treści okręŝnicy o 0,575 mmola. Wyniki potwierdziły przydatność mrówczanu sodu w badaniach nad fermentacją treści jelita ślepego i okręŝnicy u królików w warunkach in vitro. Słowa kluczowe: królik, fermentacja in vitro, jelito ślepe, okręŝnica WSTĘP Przewód pokarmowy królików przystosowany jest do trawienia wielocukrów strukturalnych niestrawnych dla zwierząt monogastrycznych w szczególności jelito ślepe królików, które jest silnie rozwinięte. Jego długość dochodzi do 60 cm, a pojemność nawet do 1500 cm 3. Procesy zachodzące w tym odcinku przewodu pokarmowego mogą być porównywalne do zachodzących w Ŝwaczu u zwierząt przeŝuwających. W procesie fermentacji i rozkładu enzymatycznego, który zachodzi pod wpływem bakterii powszechnie bytujących w jelicie ślepym, następuje trawienie celulozy. Dzięki temu króliki są w stanie wykorzystać wielocukry strukturalne do własnych potrzeb Ŝyciowych. Bakterie bytujące w jelicie ślepym tych zwierząt oprócz trawienia celulozy zapewniają zwierzętom wykorzystanie szeregu waŝnych dla Ŝycia witamin. Syntetyzują witaminy z grupy B, w tym równieŝ witaminę B 12 [Jamroz i in. 2001]. W jelicie ślepym oprócz bakterii Ŝyją równieŝ pierwotniaki. Po obumarciu pierwotniaków i bakterii ich białko jest trawione i staje się źródłem aminokwasów dla gospodarza. Istnieje szereg publikacji poświęconych procesom trawienia składników pokarmowych w jelicie ślepym królików, poruszających zagadnienia Ŝywieniowo-hodowlane [Garcia i in. 1994, Garcia i in.

2 24 W. Zawadzki i in. 1995, Padilha i in. 1995]. Mało jest natomiast prac próbujących obszerniej naświetlić problem fermentacji w jelicie ślepym królików. Jedynie prace Piattoni i in. [1995, 1996] omawiają tę tematykę nieco szerzej. Procesy fermentacji zachodzące w okręŝnicy są jeszcze słabiej poznane aniŝeli w jelicie ślepym. W publikacji Zawadzkiego i in. [1999] zostały przedstawione wybrane parametry fermentacji w warunkach in vitro okręŝnicy królików. Brak jest dostępnych danych w piśmiennictwie dotyczących porównania fermentacji zachodzącej w okręŝnicy i jelicie ślepym u królików. Skłoniło to autorów do kontynuowania badań w tym kierunku. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Badania przeprowadzono na 48 królikach rasy kalifornijskiej białej w wieku od 10 do 12 tygodni i masie ciała od 1,8 do 2,2 kg. Zwierzęta karmiono według norm Ŝywieniowych [Chomyszyn i in. 1968, Gibasiewicz 1989, Weisbroth i in. 1974] ad libitum mieszanką granulowaną (prod. Przem-pasz sp. z o. o. w Boguszycach k. Oleśnicy). Jeden kilogram zawierał (w procentach): białka ogólnego 19,0, białka strawnego 15,5, energii metabolicznej 5,3, Ca ogólnego 1,2, P ogólnego 0,9, i Na ogólnego- 0,2. Dostęp do wody był wolny. Próbki do badań treści jelit ślepych in vitro pobierano bezpośrednio po śmierci zwierząt. Inkubacje prowadzono w specjalnie skonstruowanych płuczkach zmodyfikowanych według własnego pomysłu [Zawadzki i in. 1997] w oparciu o doświadczenia Czerkawskiego [1976, 1986] i Johnsona [1963] dotyczące sposobu badania fermentacji treści przedŝołądków przeŝuwaczy w warunkach beztlenowych. Atmosferę płuczek wysycano azotem przez okres 10 min w celu stworzenia warunków beztlenowych podczas doświadczenia. Treść okręŝnicy i jelit ślepych rozcieńczano wodą destylowaną w proporcji 1:5. Do płuczki dodawano 50 ml rozcieńczonej treści oraz 50 ml buforu o ph = 6,9 i następującym składzie (w 1 dm 3 destylowanej wody): NaHCO 3 9,60 g, KCl 0,60 g, CaCl 2 0,04 g, Na 2 HPO 4 12H 2 O 9,15 g, NaCl 0,45 g, MgSO 4 7H 2 O 0,11 g, ZnSO 4 H 2 O 0,06 g, CaCl 2 6H 2 O 0,01 g, NH 4 HCO 3 0,5 g. Bufor zawierał bądź nie zawierał (w przypadku próby ślepej), mrówczan sodu w ilości 10 mmoli. Dodatek mrówczanu sodu do inkubatu miał na celu zbadanie jego wpływu na wzrost bakterii i parametry fermentacji w treści jelit ślepych i okręŝnicy u królików. UmoŜliwił równieŝ porównanie fermentacji zachodzącej w próbkach treści jelit od królików z fermentacją zachodzącą w treści Ŝwacza owiec [Czerkawski 1986, Zawadzki 1993]. Hodowlę prowadzono w płuczkach umieszczonych w wytrząsarce z łaźnią wodną o temp. 39 ºC przez okres 1 godziny. Po godzinie inkubacji pobierano do specjalnie przygotowanych pipet gaz. Metanomierzem typu Barbara-3 został oznaczony wstępnie poziom metanu w badanych próbach. W celu potwierdzenia wyników, w części prób z pobranym gazem, poziom metanu został oznaczony metodą chromatografii gazowej. W oparciu o dane otrzymane odnośnie udziału poszczególnych lotnych kwasów tłuszczowych w całkowitej puli LKT w badanych metodą chromatografii próbach treści jelit ślepych i okręŝnicy królików, obliczono ogólny poziom ATP oraz zuŝycie glukozy. Wyliczono równieŝ stosunek ATP/glukoza. StęŜenie ATP obliczono według wzoru: 2,5 mola kwasu octowego + 2,75 mola kwasu propionowego + 3,5 mola kwasu masłowego. Natomiast stęŝenie glukozy obliczono według wzoru: 0,5 mola octanu + 0,5 mola propionianu + 1 mol maślanu [Zawadzki 1993]. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie przy uŝyciu analizy wariancji matematycznej Acta Sci. Pol.

3 Porównanie parametrów fragmentacji ANOVA oraz testu t-studenta. Wyliczono następujące wartości statystyczne: odchylenie standardowe (SD), średni błąd średniej (SDM), i przedział ufności (CI). OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA Wyniki uzyskane podczas badań przedstawiono w tabeli 1 i 2. Ze względu na małą ilość publikacji opisujących model fermentacji w przewodzie pokarmowym królików in vitro, istnieje pewna trudność w porównaniu wyników uzyskanych podczas badań z danymi z piśmiennictwa. Niniejsza praca jest kontynuacją badań nad profilem fermentacji w jelitach królików, mających na celu ustalenie modelu fermentacji zachodzącej w przewodzie pokarmowym tych zwierząt [Zawadzki i in. 1997, 1999]. Ma równieŝ na celu ustalenie wpływu mrówczanu sodu na procesy wzrostu bakterii i kierunek fermentacji w jelicie ślepym i okręŝnicy królików w badaniach in vitro. Produkcja metanu w jelicie ślepym była o 57% wyŝsza niŝ w okręŝnicy. Jest to zgodne z wynikami Zawadzkiego i in. [1997, 1999]. Świadczy to o wysokim poziomie fermentacji w jelicie ślepym królików, co związane jest z budową anatomiczną tego odcinka przewodu pokarmowego, bowiem jelito ślepe stanowi 6,4% objętości całego przewodu pokarmowego królików [Gibasiewicz 1989]. Nasilona produkcja metanu świadczy o duŝej liczbie bakterii metanogennych w tym odcinku jelit. Dodatek mrówczanu sodu do inkubatu spowodował wzrost produkcji metanu o 15 mmoli na 100 ml pobranego gazu. RównieŜ w okręŝnicy zanotowano wzrost produkcji metanu o 20 mmoli na 100 ml w porównaniu do próby ślepej. Poziom ATP w treści jelita ślepego królika zarówno w próbie ślepej, jak i z dodatkiem mrówczanu sodu, był wyŝszy w porównaniu z wartościami uzyskanymi w okręŝnicy odpowiednio: w próbie ślepej o 86,9%, a w próbach z dodatkiem mrówczanu sodu o 51,8%. W obu przypadkach poziom ATP w treści jelita ślepego był wyŝszy, co potwierdza większe nasilenie fermentacji w tym odcinku przewodu pokarmowego. StęŜenie glukozy w treści okręŝnicy w próbie ślepej było wyŝsze o 25,4% w stosunku do stęŝenia glukozy notowanego w próbie ślepej treści jelita ślepego. Dodatek mrówczanu sodu do inkubatów spowodował wzrost stęŝenia glukozy w treści jelita ślepego o 0,500 mmoli na 100 ml treści i spadek stęŝenia glukozy w treści okręŝnicy o 0,575 mmoli na 100 ml treści w porównaniu do wartości rejestrowanych w próbach ślepych. Notowany spadek stęŝenia glukozy w próbach treści okręŝnicy po dodaniu mrówczanu sodu spowodowany był znacznym wzrostem koncentracji ATP. Wzrost ATP w treści okręŝnicy z dodatkiem mrówczanu sodu w porównaniu do próby ślepej wynosi 63%, natomiast analogiczny wzrost w treści jelita ślepego wynosił 32%. Świadczy to o róŝnicy nasilenia procesu fermentacji w tych dwóch odcinkach jelit. Potwierdzeniem tego jest zachowanie stosunku ATP/glukozy, który jest bardzo stabilny i wynosił we wszystkich próbach średnio 4,46±0,04 z wyjątkiem próby ślepej okręŝnicy królików, dla której wynosił 1,91. Medicina Veterinaria 2(2) 2003

4 26 W. Zawadzki i in. Tabela 1. Wybrane parametry fermentacji w treści okręŝnicy królików w warunkach in vitro po 1 godz. inkubacji w temp. 39 ºC. Średnie wartości podano w mmolach 100 ml -1 treści okręŝnicy bez i z dodatkiem mrówczanu sodu Table 1. Some parameters of fermentation in colon contents of rabbits in vitro conditions after 1 hr incubation in 39 ºC. Mean values are presented in mmoles 100 ml -1 of colon content without and with sodium formate addition Parametry fermentacji Parameters of fermentation Próba ślepa bez dodatku mrówczanu sodu Blank incubation without sodium formate Próba z dodatkiem mrówczanu sodu (10 mmoli) Incubation with sodium formate addition (10 mmoles) Metan Methane 0,35 0,55* ATP 3,52 5,75** Glukoza Glucose 1,85 1,27* ATP/glukoza ATP/glucose 1,91 4,51*** Objaśnienia: Explanations: Wartości skrajne: Extreme values: Odchylenie standardowe (SD): 0,130 0,185 Średni błąd średniej (SDM): 0,070 0,095 Przedział ufności (CI): 0,085 0,115 *** p 0,001 ** p 0,01 * p 0,05 Tabela 2. Wybrane parametry fermentacji w treści jelita ślepego królików w warunkach in vitro po 1 godzinie inkubacji w temp. 39 ºC bez i z dodatkiem mrówczanu sodu. Średnie wartości podano w mmolach 100 ml -1 treści jelita ślepego bez i z dodatkiem mrówczanu sodu Table 2. Some parameters of fermentation in caecal content of rabbits in vitro conditions after 1 hr incubation in 39 ºC. Mean values are presented in mmoles 100 ml -1 of caecal content without and with sodium formate addition Parametry fermentacji Parameters of fermentation Próba ślepa bez dodatku mrówczanu sodu Blank incubation without sodium formate Próba z dodatkiem mrówczanu sodu (10 mmoli) Incubation with sodium formate addition (10 mmoles) Metan Methane 0,75 0,90* ATP 6,58 8,73** Glukoza Glucose 1,47 1,97* ATP/glukoza ATP/glucose 4,47 4,42 Objaśnienia: Explanations: Wartości skrajne: Extreme values: Odchylenie standardowe (SD): 0,160 0,215 Średni błąd średniej (SDM): 0,085 0,115 Przedział ufności (CI): 0,125 0,155 ** p 0,01 * p 0,05 Acta Sci. Pol.

5 Porównanie parametrów fragmentacji PODSUMOWANIE Badania miały na celu ustalenie roli mrówczanu sodu jako substratu wzrostu dla bakterii bytujących w treści jelita ślepego i okręŝnicy. Dotychczasowe badania uwzględniały jego rolę jako dodatku do inkubatów treści przedŝołądków przeŝuwaczy. Wyniki prezentowanych badań potwierdzają przydatność mrówczanu sodu w badaniach nad fermentacją treści jelita ślepego i okręŝnicy królików w warunkach in vitro. We wszystkich próbach fermentowanej treści z dodatkiem mrówczanu sodu zanotowano statystycznie istotny wzrost parametrów fermentacji. PIŚMIENNICTWO Chomyszyn M., Turnau L., Normy Ŝywienia zwierząt gospodarskich. PWRiL, Warszawa, Czerkawski J.W., The artificial rumen. Lab. Practice., 25, Czerkawski J.W., An introduction to rumen studies. Pergamon Press, Oxford. Garcia J., Blas de C., Carabano R., Garcia P., Effect of chemical composition of alfalfa hay on several digestive measurements in growing rabbits. Cathiers-Options-Mediterraneennes. 8, Garcia J., Blas de C., Carabano R., Garcia P., Effect of type of lucerne hay on caecal fermentation and nitrogen contribution through caecotrophy in rabbits. Reprod. Nutr. Dev., 35, Gibasiewicz W., Choroby królików. PWN, Warszawa. Jamroz D., Potkański A., śywienie zwierząt i paszoznawstwo. Tom II, PWN, Warszawa. Johnson R.R., Symposium on microbal digestion in ruminants: in vitro rumen fermentation techniques. J. Anim. Sci. 22, Padilha M.T., Licois D., Gidenne T., Fonty G., Relationships between microflora and caecal fermentation in rabbits before and after weaning. Reprod. Nutr. Dev., 35, Piattoni F., Maertens L., Demeyer D., Age dependent variation of caecal contens composition of young rabbits. Arch. Tierernahr., 48, Piattoni F., Demeyer D., Maertens L., In vitro study of the age-dependent caecal fermentation pattern and methanogenesis in young rabbits. Reprod. Nutr. Dev., 36, Weisbroth S.H., Flaut R.E., Kraus A.L., The biology of the laboratory rabbit. Academic Press, new York and London., 58, Zawadzki W., Wpływ wybranych niekonwencjonalnych dodatków paszowych na przebieg procesów fermentacyjnych w Ŝwaczu owiec. Zesz. Nauk. AR Wroc., Rozpr. Hab. Nr 112. Zawadzki W., Połozowski A., Model fermentacji w treści jelit ślepych królików in vitro. Zesz. Nauk. AR Wroc. 320, Zawadzki W., Połozowski A., Borodulin-Nadzieja., Fermentacja w treści okręŝnicy królików w warunkach in vitro.. Zesz. Nauk. AR Wroc. 360, COMPARISON OF FERMENTATION PARAMETERS OF CAECAL AND COLON CONTENTS OF RABBITS Abstract. The studies were carried out on 48 California White rabbits aged weeks. Colon and caecal contents were obtained from animals immediately after slaughtering. The incubations were performed in special type of vessels. Sodium formate were addi- Medicina Veterinaria 2(2) 2003

6 28 W. Zawadzki i in. tioned into colon and caecal samples. Sodium formate caused the increase of fermentation parameters of colon and caecal contents. The concentration of ATP in colon and caecal contents with additioned sodium formate increased about 32% and 63% respectively compare with blank incubation without sodium formate. Sodium formate caused the increase of concentration of glucose about 0,5 mmoles in caecal contents and decrease of concentration of glucose about 0,575 mmoles in colon content. The investigation of the studies confirm useful of sodium formate in fermentation of colon and caecal content of rabbits. Key words: rabbit, in vitro fermentation, caecal, colon Wojciech Zawadzki, Albert Czerski, Katedra Fizjologii Zwierząt, Akademia Rolnicza we Wrocławiu, ul. C.K. Norwida 31, Wrocław Jerzy Rudnicki, Jakub Wachnik, II Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej i Chirurgii Onkologicznej, Akademia Medyczna we Wrocławiu, ul. Skłodowskiej-Curie 66, Wrocław Andrzej Połozowski, Katedra Chorób Wewnętrznych i PasoŜytniczych z Kliniką Chorób Koni, Psów i Kotów, Akademia Rolnicza we Wrocławiu, Pl. Grunwaldzki 47, Wrocław Acta Sci. Pol.