Forskere kortlægger anatomien af ​​træbrystsyndrom hos slagtekyllinger

Hvert år opdrætter Delaware-farme mere end 240 millioner slagtekyllinger, den bedste landbrugsvare i staten med en indvirkning på 3,5 milliarder dollars på statens økonomi.

Men en sygdom karakteriseret ved faste, gullige brystmuskler anslås at påvirke op til 5 % af en given flok, hvilket gør kød fra disse fugle uomsætteligt. Sygdommen, kendt som wooden breast syndrome, kan koste amerikanske fjerkræavlere mindst 200 millioner dollars om året.

University of Delaware forskere ved College of Agriculture and Natural Resources har gjort en ny opdagelse i deres arbejde med træbrystsyndrom hos kyllinger. UD-holdet fandt, at hvide blodlegemer fyldt med fedt omkring slagtekyllingers årer og viser tegn på hævelse er nøglefaktorer til denne muskeldegenerationssygdom hos disse fugle, som i sidste ende kan påvirke deres kødkvalitet.

Slagtekyllinger med træbrystsyndrom har en tendens til at have sejt og sejt kød. Årsagen er ukendt, men der er spekulationer om, at sygdommen skyldes genetisk avl af kyllinger til at have større brystmuskelmasse.

I ny forskning offentliggjort i tidsskriftet Scientific Reports UD-forskere ved Institut for Husdyr- og Fødevarevidenskab brugte en ny teknik kaldet spatial transcriptomics til at opnå detaljerede oplysninger om, hvad generne i individuelle celletyper laver i kyllinges muskelvæv.

Forskerne kunne se, hvilken specifik information der var kodet i hvert af generne i høns forskellige celler. De fandt, at hvide blodlegemer kaldet lipidfyldte makrofager, eller "skumceller", tæt på hønsets årer er nøglecellerne, der er ansvarlige for at ændre nedbrydningen og opbevaringen af ​​fedt ved begyndelsen af ​​træbrystsyndrom.

Resultaterne kunne hjælpe med bedre at forstå en sygdom, der har undret Delawares bedste landbrugsindustri.

Men rumlig transkriptomik er ikke kun for fuglene. Hvad forskerne har opdaget med rumlig transkriptomik, kunne hjælpe med at fremme undersøgelser af fedme hos mennesker.

Et økonomisk og velfærdsproblem

Kyllinger med træbrystsyndrom er nemme at få øje på. De har ofte problemer med at gå, og deres vinger er ikke så fleksible, sagde Behnam Abasht, professor i dyregenetik ved UD's College of Agriculture and Natural Resources.

"Dette er et meget stort økonomisk problem med nogle velfærdsaspekter involveret i denne sygdom," sagde Abasht. "Enhver løsning, du finder, som kunne forbedre en kyllings sundhed og også økonomisk hjælpe fjerkræproducenter, ville have en stor indflydelse."

Derudover, når kyllinger ikke har god vingemobilitet, kan de vælte, mens de går og vil ikke være i stand til at bruge deres vinger til at komme op igen. Erin Brannick, en UD lektor og veterinær anatomisk patolog, forklarede, at forskere har set problemer, hvor fugle vil lægge sig ned og ikke vil bevæge sig. Den ubevægelighed gør dem modtagelige for andre sygdomme.

"Vi ser virkelig på dette dobbelt. Vi ønsker at holde vores kødprodukter sikre, sunde og opfylde forbrugernes krav," sagde Brannick. "Samtidig vil vi sikre os, at vi arbejder i fuglesundhedens interesse og sikrer, at de er glade, sunde, i stand til at bevæge sig rundt og gøre, hvad en normal slagtekylling ville gøre ved at spise og blande sig. med andre fugle."

Abasht og Brannick har samarbejdet om forskning i træbrystsyndrom i over et årti. Ziqing Wang, nu en UD-alumna og den første forfatter på papiret, arbejdede på forskningen som doktorgradskandidat under vejledning af Abasht fra 2019 til august 2023. Paul Khondowe, underviser og forsker ved University of Zambia, sluttede sig til holdet som en Fulbright Visiting Scholar arrangeret af Abasht-laboratoriet.

Afkodning af gentransskriptioner

I denne seneste forskning undersøgte holdet muskelvæv fra tre 23 dage gamle slagtekyllinger valgt tilfældigt fra et UD-kyllingehus.

Forskerne frøs prøver af deres muskelvæv og skåret derefter det hærdede væv i meget tynde plader. De tog billeder og undersøgte prøverne mikroskopisk for tegn på sygdom, mens de også analyserede generne i muskelvævet. En af de tre prøver blev bekræftet at have træbrystsyndrom.

I den prøve fandt forskerne fede hvide blodlegemer, eller lipidfyldte makrofager, tæt på kyllingens årer. De fandt også skumceller i de to tilsyneladende upåvirkede prøver, hvilket indikerer, at de begyndte at udvikle træbrystsyndrom.

"Fordi de lipidfyldte makrofager er så tæt på venerne, er det muligt, når de vokser i størrelse eller mængde, kan det forårsage veneokklusion," sagde Wang. "Venerne bliver skubbet. Der går ikke nok blod rundt, hvilket i sidste ende fører til venebetændelse."

Wang sagde, at dette også kunne tyde på, at lipider, der kommer fra venerne, "ikke bruges korrekt." Lipiderne kan endda udløse betændelse i et kyllingebryst.

De nye resultater fremmer holdets tidligere resultater om, at et enzym, der er afgørende for fedtstofskiftet, kan bidrage til træbrystsyndrom.

"Vores nuværende resultater understøttede yderligere vigtigheden af ​​et tidligere identificeret nøglespillerende gen i træbrystsyndrom og demonstrerede de specifikke celletyper, hvor dette gen kommer til udtryk," sagde Wang.

Så vidt holdet ved, sagde Wang, er dette arbejde sandsynligvis det første i verden, der bruger rumlig transkriptomik til at studere den funktionelle rolle af specifikke celletyper i vævet under udviklingen af ​​træbrystsyndrom hos kyllinger, der kombinerer processen med omdanne gener til proteiner og RNA og studere vævsanatomi under udviklingen af ​​træbrystsyndrom hos kyllinger.

"Vi forsøger at forstå denne sygdom bedre og måske prøve at tænke på bedre måder at kontrollere denne sygdom på, fremtidige avlsstrategier," sagde Wang. "Vi forsøger at forstå, hvad der virkelig sker."

Gennem forskningen identificerede holdet også potentielle træbrystspecifikke biomarkører, som kunne hjælpe med at identificere og diagnosticere sygdommen tidligt.

"Det er vigtigt, fordi det kan være specifikt for denne sygdom eller muskelskade, så det kan potentielt undersøges yderligere," sagde Wang. "Det kan være vigtigt at bruge andre teknikker til enten at bekræfte det eller bare for at undersøge, hvad disse særlige gener gør i musklen."

Find en løsning

Så hvad ændrer sig metabolisk hos kyllinger, der har træbrystsyndrom sammenlignet med kyllinger, der ikke har det? På længere sigt er det netop, hvad forskerholdet gerne vil afdække. Med den information kunne holdet arbejde sig tilbage og løse, hvordan man reducerer forekomsten af ​​træbrystsyndrom i kyllingeflokke.

"Hvis vi kan udsætte, hvornår sygdommen starter, og hvor alvorlig den bliver, ville det være en utrolig præstation," sagde Brannick.

Brannick sagde, at nogle kyllingevirksomheder allerede er begyndt at foretage ændringer i deres avlspraksis og har taget en anden tilgang til, hvordan kyllingers brystmuskler skal være.

"Alt nyt, vi lærer om denne sygdom, vil hjælpe os med at reducere, hvor slemt det bliver, eller hvor mange fugle, der bliver ramt i fremtiden," sagde Brannick. "Alt dette hjælper os med at lave mere kylling, som flere mennesker ønsker at spise. Det holder også disse fugle sunde og glade, mens de vokser."

Forskningen kan også have betydning for forståelsen af ​​menneskelige sygdomme. Abasht ser f.eks. anvendelser til studiet af fedme.

Lipidfyldte makrofager i kyllingebrystmuskler forekommer, hvor der er meget fedt i vævet. Dette er lidt ligesom det, der sker hos overvægtige mennesker og i den betændelse, der kommer fra fedtaflejringer i menneskelige arterier, når fedt og kolesterol opbygges inde i arterievæggene.

"Et gennembrud inden for dyresygdomsforskning kan skabe veje til gennembrud inden for menneskelig sygdomsforskning," sagde Abasht. "Vores undersøgelse frigør potentialet for andre forskningsmuligheder."

Flere oplysninger: Ziqing Wang et al., Spatial transcriptomics afslører ændringer i perivaskulær makrofag-lipidmetabolisme i begyndelsen af ​​træbrystmyopati hos slagtekyllinger, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-53904-5

Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter

Leveret af University of Delaware