محور روده-مغز: ارتباط جمعیت میکروبی و رفتار حیوانات
تحقیقات نشان داده است که نه تنها استرس بر جمعیت میکروبی تأثیر می گذارد، بلکه تنظیم جمعیت میکروبی روده نیز می تواند بر رفتار حیوان تأثیر بگذارد. سه عامل به هم پیوسته تغذیه، سلامت روده و رفاه حیوانات در بازدهی پرورش طیور حیاتی است. شواهد رو به رشدی وجود دارد که نشان می دهد نقش مرکزی در حفظ یکپارچگی عملکرد این سیستم جمعیت میکروبی است.
سه عامل به هم پیوسته تغذیه، سلامت روده و رفاه حیوانات در تولید کارآمد طیور حیاتی است. تولیدکنندگان طیور تجاری از این موضوع آگاه هستند و اکثریت قریب به اتفاق فرآیندها و شیوه‌های استانداردی را برای فاکتورهای حیاتی مانند رژیم غذایی، برنامه نوری، کیفیت هوا، بهداشت آب و انتشار آمونیاک اجرا کرده‌اند.
با این حال، استرس هنوز یک مسئله اصلی در سیستم های تولید مدرن است که بر سلامت و رفاه پرندگان تأثیر منفی می گذارد و منجر به خسارات اقتصادی قابل توجهی می شود. مانند همه حیوانات، جوجه ها در مواجهه با استرس در سطوح مختلف واکنش نشان می دهند. تغییرات رفتاری مانند افزایش نوک زدن، دعوا و کاهش مصرف خوراک منجر به مشکلات رفاهی و کاهش عملکرد می شود.
علاوه بر این، استرس تأثیر مستقیمی بر جمعیت میکروبی روده و یکپارچگی و ایمنی روده دارد و می تواند منجر به آسیب های مختلفی شود. با این حال، پیشرفت های اخیر نشان داده است که این (جمعیت میکروبی) یک خیابان دو طرفه است. استرس نه تنها بر جمعیت میکروبی تأثیر می گذارد، بلکه تنظیم جمعیت میکروبی روده نیز می تواند بر رفتار حیوان تأثیر بگذارد و اثرات نامطلوب استرس را خنثی کند.
محور روده-مغز و جمعیت میکروبی
محور روده-مغز سیگنال دو طرفه بین روده و مغز در حیوانات و انسان است. ارتباط بین روده و مغز ما حسی به نظر می رسد، زیرا همه ما احساس انقباض در معده و یا گرسنگی کرده ایم.
با این حال، وجود محور روده-مغز برای اولین بار توسط ایوان پاولوف در آزمایش‌های معروفش بر روی سگ‌ها نشان داده شد که در سال 1904 جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد. پاولوف هر زمان که غذای سگ‌ها را سرو می‌کرد زنگ را به صدا در می‌آورد و پس از مدتی، هر زمان که سگ‌ها صدای زنگ را می شنیدند بزاق دهانشان ترشح می‌شد.
امروزه می دانیم که محور روده-مغز یک سیستم پیچیده است که از مسیرهای زیادی برای برقراری ارتباط استفاده می کند. مطالعات نشان داده اند که استرس و افسردگی مزمن بر روده تأثیر می گذارد، جمعیت میکروبی را تنظیم می کند و به شدت با بیماری های روده ای مانند اختلالات عملکردی دستگاه گوارش و بیماری التهابی روده مرتبط است.
با این حال، همانطور که در بالا اشاره شد، ما شروع به درک این موضوع کرده‌ایم که نه تنها مغز بر جمعیت میکروبی تأثیر می‌گذارد، بلکه جمعیت میکروبی نیز نقش مهمی در ارسال سیگنال‌هایی از روده به مغز دارد. نشانه اولیه این بود که موش‌های فاقد جمعیت میکروبی روده نسبت به موش‌های عادی بیشتر تحت تأثیر استرس قرار گرفتند.
این اثر با دادن پروبیوتیک به موش های بدون جمعیت میکروبی روده برگشت پذیر بود. این به وضوح نشان داد که جمعیت میکروبی آنها بر توانایی موش ها برای مقابله با استرس تأثیر می گذارد. از زمان این مطالعات اولیه روی موش ها، ما با مطالعه بسیاری از حیوانات مختلف، از جمله انسان، جنبه های زیادی از محور فوق العاده پیچیده روده-مغز را کشف کرده ایم. برخی از جنبه ها برای همه حیوانات در همه دنیا یکسان به نظر می رسد.
تأثیر جمعیت میکروبی بر محور روده-مغز
دستگاه گوارش دارای سیستم عصبی خاص خود است که از مری تا مقعد یا کلواک امتداد دارد. این سیستم به نام سیستم عصبی روده ای (ENS) شناخته می شود و کلیدی برای محور روده-مغز است. جمعیت میکروبی بر چندین مسیر سیگنال دهی درگیر در محور روده-مغز تأثیر می گذارد. از جمله متابولیت هایی که بر روی این مسیر تاثیر می گذارند می توان به اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAs)، متابولیسم تریپتوفان، گلوکز خون و عصب واگ اشاره کرد.
اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه مانند استات، بوتیرات و پروپیونات، متابولیت های مشتق شده از جمعیت میکروبی روده هستند که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند و نشان داده شده است که اشتها را تنظیم ، استرس را کاهش داده و حتی اثرات کاهش اضطراب دارند. به طور مشابه، تأثیر میکروبی بر متابولیسم تریپتوفان در میزبان در مقالات اخیر نشان داده شده است. تریپتوفان یک آمینو اسید ضروری است که از رژیم غذایی تامین شده و در روده متابولیزه می شود.
متابولیت اصلی تریپتوفان سروتونین است که هم به عنوان یک انتقال دهنده عصبی و هم به عنوان یک هورمون تنظیم کننده عمل می کند. تقریباً تمام (95٪) سروتونین در بدن توسط سلول های تخصصی به نام سلول های انتروکرومافین (EC) تولید می شود که در سراسر دستگاه گوارش قرار دارند. باکتری‌های روده با سلول‌های EC تعامل می‌کنند و در نتیجه فرآیندهای متابولیک مهم میزبان مانند کنترل گلوکز خون را تنظیم می‌کنند.
در حالی که سروتونین خود قادر به عبور از سد خونی مغزی نیست، مطالعات اخیر نشان می‌دهد که عصب واگ که از مغز به چندین اندام از جمله روده می‌رود، نقش مهمی در سیگنال‌دهی در سیستم سروتونرژیک بازی می‌کند. این موضوع تا حدی توسط آزمایش‌هایی که بر روی موش ها انجام شد کشف گردید که در آن باکتری‌های خاص قادر به افزایش سطح سروتونین در مغز بودند، اما بیشتر این اثر زمانی که عصب واگ قطع شد از بین رفت.
تاثیر پروبیوتیک ها بر رفاه و سلامت حیوانات
پیچیدگی بالای محور روده-مغز، مطالعه و درک آن را پیچیده می کند. با این حال، ما به طور مداوم درک خود را از این سیستم بسیار به هم پیوسته ارتقا می دهیم. مهمتر از همه، ما شروع به درک بیشتر در مورد نحوه عملکرد اثر میکروبی روی محور روده-مغز کرده ایم.
مطالعات نشان داده است که استرس گرمایی تأثیر منفی بر افزایش وزن بدن و ضریب تبدیل خوراک دارد و منجر به بیماری‌های روده‌ای مانند کوکسیدیوز و آنتریت نکروتیک در طیور می‌شود. علاوه بر این، استرس در طیور باعث کاهش سطح انتقال دهنده های عصبی مانند سروتونین در مغز می شود. در حیوانات دیگر، چندین مطالعه اثر مثبت تنظیم جمعیت میکروبی را بر رفتار، سلامت و بازدهی تولید نشان داده است.
| بیشتر بخوانید: پنج سوال متداول در مورد پروبیوتیک ها برای طیور؛ پروبیوتیک‌ها به عنوان میکروارگانیسم‌های زنده تعریف می‌شوند که در صورت مصرف در مقادیر مناسب و منظم … بیشتر |
آینده شامل کنترل محور روده-مغز است
امروزه ما نه تنها به اهمیت جمعیت میکروبی پی برده ایم، بلکه می توانیم جمعیت میکروبی را به سمت وضعیت سالم تغییر دهیم. قبلاً شواهدی از کارایی پروبیوتیک ها در کاهش استرس مزمن مانند استرس گرمایی مشاده شده است، اما هنوز پتانسیل کامل پروبیوتیک ها بر سلامت، رفتار و کارایی تولید حیوانات به طور کامل کشف نشده است.
