Document Type : Basic Sciences
Authors
1 Department of Animal and Poultry Sciences, College of Aburaihan, University of Tehran, Pakdasht, Tehran, Iran
2 Department of Animal and Poultry Sciences, Faculty of Agriculture, University of Tarbiat Modarres, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
مرغهای مادر گوشتی از اجزای اساسی صنعت طیور میباشند، که هدف اصلی از پرورش آنها تولید بیشترین تعداد تخممرغ بارور است. از اینرو، در این گلهها باروری مهمترین ضرورت برای دستیابی به سودآوری نهایی است. پرندگان نر و ماده هر دو در باروری نقش دارند، بدلیل اینکه تنها 12-10 درصد گله را خروس تشکیل میدهد و در 50 درصد ژنتیک نتاج شرکت دارد، بنابراین جنس نر نقش مهمتری نسبت به ماده در باروری و تولید جوجههای گوشتی ایفا مینماید (21). در سالهای اخیر بیشتر مطالعات در زمینه گلههای مادر گوشتی، به بررسی مشکلات تولید مثلی و باروری در مراحل انتهایی دوره تولید متمرکز شدهاند (2،3،9،15،29).
در صورتی که در ابتدای دورهی تولید پرنده از سیستم تناسلی تکاملیافته و باروری مناسبی برخوردار باشد، میتواند نوید بخش یک زندگی تولیدمثلی ایدهآل پس از اوج تولید باشد. گنادهای خروس مولد گوشتی بالغ به صورت مجزا، با ارتباطات سلولی و بخشهای عملکردی سازمان یافتهاند (32). بیوسنتز هورمونهای استروئیدی و شاخصهای اسپرماتوژنز (تولید اسپرماتوزوآ) دو عملکردی هستند که اساساً بیضهها انجام میدهند. بیضهها حاوی لولههای اسپرمساز و فضای بینابینی هستند، که لولههای اسپرمساز عناصر عملکردی بیضهاند و سلولهای سرتولی اساس ساختاری لولههای اسپرمساز بر روی غشاء پایه میباشند. سلولهای سرتولی "سلولهای پرستار" مسئول مهیا کردن انرژی و مواد مغذی برای توسعه سلولهای بنیادی به منظور دسترسی به اسپرماتوژنز موفق میباشند (19،25).
این سلولهای پرستار از سوبستراها و مسیرهای مختلفی برای تحقق نیازهای متابولیکی خود استفاده میکنند، که بتا-اکسیداسیون اسیدهای چرب مسیر اصلی تولید ATP در آنها است. بهطوریکه، سلولهای سرتولی تولید انرژی را زمانیکه گلیکولیز بلوکه میشود، حفظ میکنند، با این حال در صورت بلوکه شدن بتا-اکسیداسیون تولید ATP در این سلولها بسیار کاهش مییابد (33).
Rato و همکاران در سال 2012 گزارش کردند که شاخصهای اسپرماتوژنز موفق وابسته به عملکرد طبیعی سلولهای سرتولی است (24). از طرفی، تستوسترون هورمونی استروئیدی است که برای اسپرماتوژنز و باروری جنس نر ضروری است (14،28).
Ergun و همکاران در سال 2007 نشان دادند که لیپـوپروتئینهـا میزان عرضه استرول مورد نیاز برای انجام برخی از فعالیتهای سلولی از جمله شکلگیـری غشـاءهـا و سـنتز هورمـونهـای استروئیدی را تنظیم میکنند (5). همبستگی بین لیپوپروتئینهای سرم و سلولهای جنسی، پشتیبان و فعالیت ترشحی سلولهای لایدیگ بافت بیضه مشخص شده است (10).
ال-کارنیتین "ماده مغذی مولتیفانکشن" ترکیبی است که در کبد، کلیه و مغز از دو اسید آمینه ضروری لایزین و متیونین سنتز میشود. در سلولهای زنده بدن عملکرد اصلی این ترکیب تسهیل عبور اسیدهای چرب از غشای میتوکندری به منظور ورود به چرخه بتا-اکسیداسیون است (12). اهمیت ال-کارنیتین در تولید مثل جنس نر، وقتی برجستهتر شد که گزارش گردید غلظت آن در پلاسمای منی و لومن اپیدیدیمال در حدود 2000 -100 برابر بیشتر از پلاسمای خون است (8). این شبهویتامین علاوه بر تنظیم هموستازی انرژی، همچنین دارای ویژگیهای آنتیاکسیدانی و آنتیآپاپتوزی در سیستم تناسلی میباشد (17،23،26). Palmeroو همکاران در سال 2000 گزارش کردند که ال-کارنیتین یکی از تنظیمکنندههای اصلی عملکرد سلولهای سرتولی میباشد (22).
با توجه به اینکه جیرهی طیور اساساً یک ماهیت گیاهی دارد و از لحاظ ال-کارنیتین فقیر است و از طرفی لایزین و متیونین به ترتیب اولین و دومین اسیدآمینه محدود کننده در جیره پرندگان میباشند، از اینرو، به نظر میرسد با گنجاندن ال-کارنیتین به جیره جوجهخروسهای نابالغ بتوان به بافت بیضه توسعه یافتهای در پرندگان دست یافت و در نهایت عملکرد تولید مثلی را بهبود بخشید. تا به حال هیچ مطالعهای در ارتباط با تأثیر ال-کارنیتین جیره بر بافتشناسی بافت بیضه، شاخصهای اسپرماتوژنز و لیپوپروتئینهای پلاسمای خروسهای مولد گوشتی گزارش نشده است. بنابراین مطالعه حاضر به منظور بررسی تأثیر ال-کارنیتین در جیرهی جوجهخروسهای نابالغ بر فراسنجههای بافتشناسی بیضه، شاخصهای اسپرماتوژنز و لیپوپروتئینهای پلاسما در زمان پیک تولید صورت گرفت.
پرندگان و جیرهها: مطالعه حاضر در خرداد ماه سال 1397، در مرکز تحقیقات طیور پردیس ابوریحان- دانشگاه تهران انجام شد. مواد شیمیایی مورد استفاده در مطالعه حاضر از شرکتهای سیگما (sigma; St, Louis, Mo ,USA) و مرک (Merck Darmstadt, Germany) خریداری گردید. در مطالعه حاضر تعداد دوازده قطعه خروس مولد گوشتی سویه تجاری راس 308 در سن دوازده هفتگی، به شیوهی تصادفی در دو گروه ششتایی (6 تکرار) قرار گرفتند. خروسها در قفسهای جداگانه انفرادی نگهداری شدند و اندازهی قفسها 1*2/1*2/1 متر مکعب در نظر گرفته شد. در ابتدای آزمایش تا 20 هفتگی 8 ساعت روشنایی و 16 ساعت تاریکی اعمال گردید و تحریک نوری در سن 21 هفتگی صورت گرفت و ساعات روشنایی به 14 ساعت افزایش یافت. جیرهی پرندگان بر اساس احتیاجات توصیه شده در کاتالوگ راس 308، تنظیم و در مزرعهی پرورش مرغ مادر گوشتی بهپرور ساخته شد (جدول 1). بعد از دورهی عادت دهی، ال-کارنیتین (صفر و 250 میلیگرم در کیلوگرم) در جیره گنجانده شد و خوراک روزانه به طور دقیق (گرم در روز) به وسیلهی ترازوی دیجیتال توزین و در اختیار پرندگان قرار گرفت. دسترسی پرندهها به آب به صورت آزاد بود. دمای سالن نیز با استفاده از دماسنج در محدودهی 24 - 21 درجهی سانتیگراد نگهداری شد.
بافت شناسی بیضه: در پایان آزمایش (سن 34 هفتگی)، چهار قطعه پرنده از هر تیمار انتخاب و پس از خونگیری از آنها کشتار شدند. سپس بیضهها بهسرعت از بدن خارجشده و نمونههایی به ضخامت مشخص از بیضه چپ تهیه گردید. برای تثبیت، نمونههایی به ضخامت 5/0 سانتیمتری در محلول فرمالین 4 درصد (به مدت 72 ساعت) غوطهور شدند. سپس، نمونهها به درون دستگاه فرآیندساز بافت (تیشوپروسسور) منتقل شدند. این دستگاه کار تثبیت، آبگیری و تمایز نمونههای بافتی برای حفظ ساختار یاختهای را به صورت خودکار انجام میدهد تا اجزای یاختهای نمونه به شکل درست در زیر میکروسکوپ مشاهده شود. پس از پایان مراحل فرآیندسازی بافت، نمونهها در پارافین قالبگیری و با استفاده از دستگاه میکروتوم دوار، برشهای 5 میکرومتری تهیه شد. از هر نمونه بافت بیضه دو اسلاید تهیه و برای رنگآمیزی هماتوکسیلین و ائوزین استفاده شد (27).
ضریب تمایز لولهای و ضریب اسپرمیوژنز: به منظور ارزیابی اسپرماتوژنز در لولههای منیساز، از ضریب تمایز لولهای (TDI) و ضریب اسپرمیوژنز (SI) استفاده شد. برای بررسی TDI، درصد لولههای منیساز که شامل چهار یا بیش از چهار ردیف از سلولهای تمایز یافته از اسپرماتوگونی A میباشد، محاسبه گردید. برای این منظور تعداد 400 عدد لوله منیساز (4 بار، هر بار 100 لوله منیساز) بررسی و نهایتاً نتایج به صورت لولههای TDI مثبت و TDI منفی گزارش گردید (تصویر A-1). به منظور بررسی SI نیز، درصد لولههای منیساز حاوی اسپرم به لولههای فاقد اسپرم محاسبه شد. برای این منظور نیز تعداد 400 عدد لوله منیساز (4 بار، هر بار 100 لوله منیساز) بررسی و نهایتاً نتایج به صورت لولههای SI مثبت و SI منفی گزارش گردید (تصویر B-2) (1).
قطر لوله منیساز و ارتفاع اپیتلیوم منیساز: برای اندازهگیری قطر لوله منیساز مقاطع دایره شکل لوله منیساز انتخاب و از غشای پایه تا غشای پایه روبهروی لوله منیساز اندازهگیری شد. برای اندازهگیری ارتفاع اپیتلیوم منیساز از قسمت غشای پایه تا انتهای سر سلولهای اسپرماتید اندازهگیری شد. برای شمارش سلولهای سرتولی در هر لوله منیساز، تجمع سر سلولهای اسپرماتید به عنوان یک سلول سرتولی لحاظ شده و شمارش شدند (تصویر C-3).
شمارش لولههای منیساز: برای این کار تعداد لولههای منیساز بالغ در دایرهای به شعاع 500 میکرومتر شمارش گردید (تصویر D-4).
سنجش لیپوپروتئینهای پلاسما: در سن 34 هفتگی بیدرنگ پس از خونگیری نمونهها به لولههای حاوی مادهی ضد انعقاد (EDTA)منتقل شدند. برای جداسازی پلاسمای خون، لولهها سانتریفیوژ (3000 دور به مدت 10 دقیقه) شده و نمونههای پلاسما به ریزلولهی میکروتیوپهای 5/0 میلیلیتری ریخته شدند و به دمای 20- درجه سانتی گراد منتقل شدند. برای اندازهگیری لیپوپروتئینهای پلاسما (کلسترول تام، HDL و LDL) از کیت تجاری مخصوص (شرکت پارس-آزمون، تهران، ایران) استفاده شد.
تجزیه و تحلیل دادهها: برای آنالیز دادهها از رویهیGLM نرم افزار SAS، در قالب طرح کاملاً تصادفی استفاده شد. تفاوت معنیدار بین میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنه توکی در سطح 5 درصد استفاده شد.
در جدول 2 تأثیر تیمارهای آزمایشی بر بافتشناسی بیضه نشان داده شده است. تعداد لولههای منیساز و سلولهای سرتولی به طور معنیداری تحت تأثیر ال-کارنیتین جیره قرار گرفت (05/0>P). تمایل به معنیداری (066/0=P)، بین تیمارهای آزمایشی از لحاظ قطر لوله منیساز مشاهده شد، ولی ارتفاع اپیتلیوم منیساز تحت تأثیر مکمل ال-کارنیتین قرار نگرفت.
نتایج مربوط به تأثیر ال-کارنیتین بر شاخصهای اسپرماتوژنز در جدول 3 گزارش شده است. مکملسازی ال-کارنیتین جیرهای در زمان پیش از بلوغ جنسی باعث افزایش معنیداری در شاخص اسپرمیوژنز (003/0>P)، و شاخص تمایز لولهای (02/0>P) نسبت به گروه شاهد شد.
جدول 4 اثرات ال-کارنیتین جیره بر لیپوپروتئینهای پلاسمای خروسهای مولد گوشتی را نشان میدهد. میزان لیپوپروتئینها با وزن مولکولی بالا بهطور معنیداری تحت تأثیر مکمل ال-کارنیتین قرار گرفت (007/0>P). یک تمایل به معنیداری در میزان لیپوپروتئینها با وزن مولکولی کم (09/0=P)، و نسبت LDL به HDL (059/0=P)، بین تیمارها مشاهده شد، ولی مکملسازی ال-کارنیتین تأثیر معنیداری بر میزان کلسترول بین تیمارها نگذاشت.
رشد و توسعهی بافت بیضه برای حفظ عملکرد تولیدمثلی نرمال (سنتز هورمونهای جنسی و تولید اسپرم) در خروس حیاتی است. مطالعهی حاضر بهمنظور بررسی تأثیر استفاده از ال-کارنیتین در جیرهی جوجهخروسهای نابالغ بر فراسنجههای هیستولوژی بیضه، شاخصهای اسپرماتوژنز و لیپوپروتئینهای پلاسما در پیک تولید انجام شد. نتایج نشان داد تغذیهی 250 میلیگرم ال-کارنیتین به جیرهی جوجهخروسهای نابالغ منجر به افزایش تعداد لولههای اسپرمساز فعال در بیضه نسبت به پرندگان گروه شاهد شد. مطالعات پیشین گزارش کردند که درمان طولانی مدت ال-کارنیتین برای عملکرد تولید مثلی و ظرفیت باروری مؤثر است (4،6). در مطالعهای Topcu-Tarladacalisir و همکاران در سال 2009 نشان دادند که ال-کارنیتین اثرات تخریبی ناشی از آسیب رادیکال گاما القایی بر لولههای اسپرمساز را بهبود میبخشد. در مطالعهی آنها تغییرات هیستوپاتولوژیکی در بیضهی خرگوشهای القا شده با اشعهی گاما و درمان شده با ال-کارنیتین نسبت به گروه القا شده با اشعهی گاما بسیار پایینتر بود، که این بهبود هیستولوژی بیضه را به اثرات آنتیاکسیدانی ال-کارنیتین نسبت دادند (31).
در مطالعهی حاضر، تعداد سلولهای سرتولی در بیضهی پرندگان تغذیه شده با مکمل ال-کارنیتین درحدود 20 درصد نسبت به پرندگان گروه شاهد بیشتر بود. ال-کارنیتین یکی از تنظیمکنندههای اصلی عملکرد سلولهای سرتولی میباشد (22). از آنجاییکه، مسیر اصلی تولید انرژی در سلولهای سرتولی بتا-اکسیداسیون اسیدهای چرب است (33)، و با توجه به اینکه ال-کارنیتین به عنوان حامل اسیدهای چرب به درون میتوکندری نقش اساسی در مسیر بتا-اکسیداسیون ایفا میکند (13) و همچنین خصوصیات آنتیاکسیدانی (17)، و آنتیآپاپتوزی (26)، ال-کارنیتین در سیستم تولیدمثلی، بنابراین بهبود شمار سلولهای سرتولی در این آزمایش دور از انتظار نبوده است.
نتایج مطالعه حاضر نشان داد که 250 میلیگرم ال-کارنیتین در جیرهی جوجهخروسهای نابالغ شاخصهای اسپرماتوژنز (اسپرمیوژنز و تمایز لولهای) را نسبت به گروه شاهد بهبود بخشید. توانایی بیضه در تولید اسپرم با شمار یاختههای سرتولی در هر بیضه تنظیم میشود و تولید روزانهی اسپرم با شمار یاختههای سرتولی و اسپرماتوگونی به ازای هر بیضه ارتباط دارد (18). سلولهای سرتولی مواد مغذی و انرژی مورد نیاز سلولهای بنیادی جهت انجام فرآیند اسپرماتوژنز را فراهم مینماید (19،25). بنابراین، به نظر میرسد در مطالعهی حاضر در بخشی از بهبود فرآیند اسپرماتوژنز، افزایش سلولهای سرتولی نقش داشته است. نتایج مطالعه اخیر نشان داد که غلظت HDL پلاسما در پرندگان تغذیه شده با 250 میلیگرم ال-کارنیتین نسبت به پرندگان گروه شاهد بیشتر بود. ال-کـارنیتین بـهعنوان یک داروی کاهش دهنده چربـی خـون (هیپولیپیـدمیک) قـادر است غلظت لیپوپروتئینهای با دانسیته پایین (LDL) را کاهش داده و غلظت لیپوپروتئینهای با دانسیته بالا (HDL) را افـــزایش دهـــد (17)، که با یافتههای ما در توافق بود.Mirzapor Sarab و همکاران در سال 2016 گزارش کردند، جوجههای گوشتی تحت تنش گرمایی تغذیه شده با 100 میلیگرم ال-کارنیتین غلظت HDL و LDL را نسبت به پرندگان گروه شاهد به ترتیب افزایش و کاهش میدهد (16). لیپوپروتئینها وظیفه جابهجایی چربیهایی از قبیل کلسترول را بین بافت ترشحکننده آن و اندامهای هدف بر عهده دارند؛ جذب لیپید در ارگان هدف عمدتاً با واسطه گیرندههای لیپوپروتئین صورت میگیرد (7)، همچنین لیپوپروتئینها میزان عرضه استرول مورد نیاز برای انجام برخی از فعالیتهای سلولی از جمله شکلگیری غشاءها و سنتز هورمونهای استروئیدی را تنظیم میکنند (6). در مطالعه حاضر با افزایش غلظت HDL در پرندگان تغذیه شده با ال-کارنیتین تعداد سلولهای اسپرمساز و سرتولی نیز افزایش یافت. مطالعات قبلی ارتباط مثبت بین HDL و بافتشناسی بافت بیضه در بز (10)، موش صحرایی (11)، و خروس (9) را نشان دادهاند. سلولهای سرتولی نقش تغذیه سلولهای جنسی موجود در بیضه با مواد مغذی مختلف از جمله لیپیدها را بر عهده دارند (21،30). همچنین داربست موجود در بین سلولهای اسپرمساز و مویرگهای خونی بیضه، از عبور و مرور LDL و VLDL جلوگیری نموده و تنها اجازه تبادل ذرات HDL و تحویل کلسترول موجود در آن را به سلولهای سرتولی میدهد (12). بنابراین میتوان نتیجه گرفت که در ساختار بیضهی پرندگان تغذیه شده با ال-کارنیتین، کلسترول موجود در HDL در مقایسه با سایر ترکیبات لیپیدی پلاسما، علاوه بر بکارگیری برای سنتز تستوسترون، جهت تغذیه سلولهای جنسی در حال ساخت نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
نتیجهگیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد تغذیه جوجهخروسها پیش از بلوغ جنسی با 250 میلیگرم ال-کارنیتین میتواند توسعهی بافت بیضه و فرآیند اسپرماتوژنز را در زمان پیک تولید بهبود دهد. با این حال، مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز است.
نویسندگان این مقاله از اعضای محترم گروه علوم دام و طیور پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران برای فراهم کردن تجهیزات و امکانات لازم در جهت انجام این پژوهش قدردانی مینمایند.
بین نویسندگان تعارض در منافع گزارش نشده است.
References