View/Open

Marcin Barański: Charakterystyka funkcjonalna układu odpornościowego szczurów karmionych paszami
pochodzącymi z upraw konwencjonalnych i ekologicznych
Streszczenie
Na zdrowie każdego organizmu bardzo duży wpływ ma jakość żywności, która dostarcza zarówno
podstawowych substancji odżywczych, jak i innych związków, o działaniu pozytywnym i negatywnym.
Do najbardziej wrażliwych na zmiany składu pokarmu należą mechanizmy odporności, angażujące
liczne komórki i obejmującego precyzyjnie regulowane procesy, należące zarówno do układu
odpornościowego, jak i nerwowego i wydzielania wewnętrznego. Wśród produktów pochodzenia
roślinnego sprzyjających prawidłowemu działaniu układu odpornościowego znajdują się
mikroelementy, przeciwutleniacze i inne substancje aktywne, będące metabolitami wtórnymi.
Niekorzystne składniki pożywienia to głównie zanieczyszczenia pochodzące ze środowiska, takie jak
metale ciężkie, toksyny grzybicze i pozostałości środków chemicznych, a ich obecność może
przyczyniać się do zmniejszenia odporności i rozwoju wielu chorób. Udowodniono, że sposób uprawy
roślinnych składników pokarmu wpływa na ich jakość. W porównaniu do konwencjonalnego rolnictwa,
stosowane w systemie ekologicznym tylko naturalne nawozy i sposoby ochrony plonów pozytywnie
wpływają na zawartość pożądanych składników i ograniczają zawartość zanieczyszczeń. Z drugiej
strony istnieją przesłanki, że zakaz stosowania chemicznej ochrony zapobiegającej rozwojowi grzybów
i bakterii, przyczynia się do zwiększenia zawartości toksyn, groźnych dla zdrowia konsumenta. Pomimo
licznych badań porównujących jakość surowców powstałych konwencjonalnie i ekologicznie, a także
wpływ ich spożywania na organizm, tylko nieliczne publikacje opisują w tym kontekście mechanizmy
odpornościowe.
Celem niniejszej pracy było zbadania zależności pomiędzy sposobem uprawy roślinnych składników
pasz, wykorzystującymi konwencjonalne lub ekologiczne środki ochrony roślin i nawożenie, a
podstawowymi parametrami krwi, stanem układu odpornościowego, a także przebiegiem
eksperymentalnie wywołanej reakcji zapalnej u szczurów.
Doświadczenia trwające trzy sezony wegetacyjne roślin przeprowadzono na młodych samcach
szczurów rasy Wistar z nielimitowanym dostępem do paszy i wody. Zboża (pszenica w I i III roku,
jęczmień w II roku) i warzywa (ziemniaki, marchew, cebula), na bazie których powstały pasze dla
zwierząt, wyprodukowano na farmie eksperymentalnej (farma Uniwersytetu Newcastle, W. Brytania),
w ramach międzynarodowego projektu badawczego. Podczas uprawy zastosowano dwa czynniki
agronomiczne: ochronę roślin i nawożenie. Każdy z nich występował w dwóch wariantach:
konwencjonalnym jako chemiczna ochrona i mineralne nawozy oraz ekologicznym w postaci
dozwolonych środków ochrony i nawozów naturalnych. Surowce, wzbogacone o niezbędne dla
gryzoni składniki (białko, tłuszcze i minerały), posłużyły do przygotowania czterech pasz
eksperymentalnych zawierających rośliny uprawiane w systemach: w pełni ekologicznym,
konwencjonalnym i dwóch pośrednich. Grupę referencyjną stanowiły zwierzęta karmione
standardową, pełnowartościową paszą dla gryzoni laboratoryjnych (Labofeed H). Badania obejmowały
12 tygodni kontrolowanego karmienia jednego pokolenia zwierząt w I i III roku oraz dwóch
następujących po sobie pokoleń w II roku. W III roku doświadczenie poszerzono o eksperymentalnie
wywołaną reakcję zapalną otrzewnej. Cały projekt obejmował badania składu surowców i pasz,
spożycia pokarmu, parametrów wzrostowych, a w pozyskanym od zwierząt materiale oznaczano
szereg wskaźników fizjologicznych (w tym skład ciała i stężenie hormonów). W niniejszej pracy
skupiono się na podstawowych parametrach krwi i wskaźnikach odpornościowych, a pozostałe wyniki
posłużyły do ich interpretacji. W pierwszych dwóch latach badań określano wskaźniki hematologiczne,
Marcin Barański: Charakterystyka funkcjonalna układu odpornościowego szczurów karmionych paszami
pochodzącymi z upraw konwencjonalnych i ekologicznych
stężenie immunoglobulin i białka C-reaktywnego w osoczu oraz aktywność proliferacyjną
splenocytów. W trzecim roku badań oznaczano wskaźniki reakcji zapalnej, czyli liczbę i subpopulacje
leukocytów krwi; liczbę, subpopulacje i aktywność leukocytów otrzewnej; aktywność proliferacyjną
splenocytów; stężenie białka C-reaktywnego w osoczu; stężenie interleukin 1β, 6 i 10 w osoczu i w
wysięku otrzewnej.
Porównując wyniki uzyskane w poszczególnych grupach dietetycznych wykazano, że:
 Szczury karmione paszą z surowców uprawianych zgodnie z zasadami rolnictwa ekologicznego,
bogatą w związki bioaktywne (polifenole, flawonole, luteina), miały największą liczbę erytrocytów
i leukocytów, najwyższe stężenie hemoglobiny w krwi, najwyższe stężenie immunoglobuliny A i M
w osoczu, a także zwiększoną aktywność proliferacyjną splenocytów. Podczas eksperymentalnej
reakcji zapalnej zaobserwowano u nich również najmniejszy wzrost odsetka granulocytów i
monocytów w krwi, a także najmniejszą liczbę leukocytów w otrzewnej i stężenie interleukin 1β i 6
zarówno w krwi jaki i w wysięku.
 Osobniki na diecie z roślin nawożonych mieszanką mineralną, zawierających więcej azotanów,
wykazywały obniżoną liczbę erytrocytów, stężenie immunoglobuliny G i aktywność proliferacyjną
splenocytów. Karmienie paszą z tych roślin, zawierających jednocześnie większą ilość metali
ciężkich (kadm, ołów), spowodowało również podwyższone stężenie białka C-reaktywnego, a
podczas reakcji zapalnej zwiększenie liczby leukocytów krwi i otrzewnej, aktywność splenocytów i
leukocytów otrzewnej, stężenie białka C-reaktywnego i interleukin 1β i 6.
 Szczury, których podstawą diety były surowce nawożone ekologicznie, zawierające toksynę
grzybiczą (niwalenol), miały obniżone stężenie immunoglobuliny A i G, a także zwiększone stężenie
białka C-reaktywnego.
 Zwierzęta karmione roślinami uprawianymi z użyciem konwencjonalnej ochrony, zawierającymi
pozostałości pestycydów i regulatorów wzrostu, wykazywały podczas reakcji zapalnej zmniejszoną
aktywność proliferacyjną limfocytów B, niższe stężenie białka C-reaktywnego i interleukiny 10, a
także zwiększone stężenie interleukin 1β i 6 oraz liczbę i aktywność leukocytów otrzewnej.
 U szczurów karmionych paszą z surowców chronionych z użyciem pestycydów zaobserwowano
wyższą aktywność proliferacyjną splenocytów, związaną prawdopodobnie ze zwiększonym
stężeniem hormonu wzrostu i insulino-podobnego czynnika wzrostowego w osoczu.
 Obniżona liczba erytrocytów, stężenie immunoglobuliny M i białka C-reaktywnego, oraz aktywność
proliferacyjna splenocytów odnotowane u osobników na diecie z roślin nawożonych mieszanką
mineralną wydaje się być związana ze zwiększonym stężeniem testosteronu w osoczu tych
szczurów.
 Ponadto, główny składnik pokarmu, pszenica lub jęczmień, wpłynął odmiennie na stężenie
immunoglobuliny A i G w osoczu w kolejnych latach badań.
Na podstawie uzyskanych wyników można wnioskować, że sposób uprawy roślinnych składników pasz,
zwłaszcza nawożenie, ma wpływ na podstawowe parametry fizjologiczne, wybrane wskaźniki
odpornościowe i przebieg eksperymentalnego zapalenia otrzewnej szczurów. Sprawniejszy układ
odpornościowy w stanie homeostazy i przebieg reakcji zapalnej u szczurów na diecie zawierającej
surowce uprawiane ekologicznie, może wynikać z wyższej zawartości w paszy związków bioaktywnych.
Niższe wartości podstawowe wskaźników odpornościowych badanych zwierząt mogą być związane z
obecnością azotanów w paszach z surowców nawożonych mineralnie i/lub mykotoksyn w roślinach
Marcin Barański: Charakterystyka funkcjonalna układu odpornościowego szczurów karmionych paszami
pochodzącymi z upraw konwencjonalnych i ekologicznych
chronionych ekologicznie. Zawarte w paszach pozostałości środków ochrony roślin nie mają istotnego
wpływu na podstawowe parametry krwi i wskaźniki odpornościowe. Jednakże największa
intensywność zapalenia u zwierząt karmionych paszami zawierającymi pozostałości pestycydów,
regulatorów wzrostu i metali ciężkich, sugeruje możliwość rozwinięcia się chronicznej reakcji zapalnej.
Wydłużenie eksperymentalnego karmienia na kolejne pokolenie skutkuje wzmocnieniem wpływu
badanych pasz. Składniki pokarmu mogą wpływać na aktywność układu odpornościowego
bezpośrednio lub poprzez układ neuroengokrynowy. Niniejsza praca może stanowić punkt wyjścia do
dalszych badań w kontrolowanych warunkach doświadczalnych, które mogłyby pozwolić na bardziej
szczegółowe wyjaśnienie dynamiki rozwoju stanu zapalnego u zwierząt karmionych paszami z
surowców pochodzących ze zróżnicowanych systemów rolnych.