การผลิตสารเสริมสุขภาพสัตว์จากยีสต์แดง (Sporidiobolus pararoseus) ในระดับอุตสาหกรรมเพื่อการผลิตสัตว์ที่ยั่งยืน

บทคัดย่อ

ยีสต์แดง (Sporidiobolus pararoseus) เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวในไฟลัม Basidiomycota สามารถเจริญเติบโตขึ้นจากกลีเซอรอลดิบในเครื่องหมักแบบอากาศยก ประกอบไปด้วย ?-glucan, manno-oligosaccharides และ carotenoids เป็นองค์ประกอบ แต่อย่างไรก็ตามการศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพและการศึกษาความเป็นพิษของยีสต์แดงในสัตว์ทดลองยังมีจำกัด ดังนั้นงานวิจัยนี้ทำการศึกษาความปลอดภัยของยีสต์แดงโดยทดสอบความเป็นพิษเรื้อรัง (Chronic toxicity test) ในหนูทดลองตามมาตรฐาน OECD guideline No.452 ทำการศึกษาผลของยีสต์แดงต่อระบบต้านอนุมูลอิสระและการเกิดมะเร็งตับและลำไส้ใหญ่ในหนูทดลอง ผลการตรวจสอบคุณค่าทางโภชนาการของผงยีสต์แดง และทำการศึกษาประสิทธิภาพการใช้ยีสต์แดงเป็นสารเสริมสุขภาพสัตว์ในอาหารไก่ไข่ พบว่า ผงยีสต์แดงแห้ง 100 กรัมให้พลังงาน 407.95 กิโลแคลอรี มีองค์ประกอบหลักเป็นคาร์โบไฮเดรต (66.93 กรัม) มีไขมัน 13.37 กรัม โปรตีน 6.87 กรัม ความชื้น 4.41 กรัม และ เถ้า 8.42 กรัม ผลการตรวจวิเคราะห์ทางเคมี พบ lycopene (2.73 ? 0.00 มิลลิกรัม/100 กรัม) และ ?-glucan (20.33 ? 0.67 กรัม/100 กรัม) และจากการศึกษาความเป็นพิษเรื้อรังในหนูเพศผู้และเพศเมีย โดยทำการป้อนสารทดสอบเป็นระยะเวลา 180 วัน ความเข้มข้น 200, 600 และ 2000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว พบว่ายีสต์แดงที่ความเข้มข้นดังกล่าว ไม่มีผลต่อน้ำหนักตัว ปริมาณน้ำและอาหาร น้ำหนักอวัยวะสัมพัทธ์ ค่าโลหิตวิทยา ค่าชีวเคมีในเลือด รวมถึงไม่มีผลเหนี่ยวนำให้เกิดมะเร็งลำไส้ใหญ่และมะเร็งตับ ถึงแม้ว่าการให้ยีสต์แดงที่ความเข้มข้นดังกล่าวจะสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดพยาธิสภาพที่ผิดปกติในหลายๆ อวัยวะ แต่อย่างไรก็ตามการเกิดพยาธิสภาพดังกล่าวก็สามารถพบได้ในกลุ่มควบคุม นอกจากนี้การให้ยีสต์แดงที่ความเข้มข้นดังกล่าวไม่เหนี่ยวนำให้เกิดภาวะ oxidative stress และยังพบว่าที่ความเข้มข้น 200 และ 2000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว ยังมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในหนูอีกด้วย แสดงให้เห็นว่ายีสต์แดงมีความปลอดภัยในหนูเพศผู้และเพศเมีย โดยมีค่า NOAEL คือ 2000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว เมื่อประเมินประสิทธิภาพของยีสต์แดง (Sporid. pararoseus) ในการดูดซับสารพิษจากเชื้อราในอาหารไก่ไข่ โดยใช้ไก่ไข่จำนวน 864 ตัว อายุ 23 สัปดาห์ แบ่งออกเป็น 6 ซ้ำ กำหนด 4 กรงต่อซ้ำ และ ใช้ไก่ไข่จำนวน 3 ตัวต่อกรง จัดกลุ่มทดลองแบบ 3x4 แฟคทอเรียล ในแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ ประกอบด้วยระดับสารพิษจากเชื้อราในอาหาร 3 ระดับ (0%, 50% และ 100%) และระดับของสารดูดซับพิษจากเชื้อรา 4 ระดับ (ไม่เสริม, เสริมสารดูดซับพิษจากเชื้อราเชิงการค้า 0.5 กรัมต่อกิโลกรัมอาหาร, เสริมยีสต์แดง 0.5 กรัมต่อกิโลกรัมอาหาร และเสริมยีสต์แดง 1.0 กรัมต่อกิโลกรัมอาหาร) ทดลองเป็นระยะเวลา 9 สัปดาห์ (63 วัน) ระดับสารพิษจากเชื้อราที่ปนเปื้อนในอาหารคือ 100 ไมโครกรัม/กิโลกรัมของอะฟลาทอกซิน บีหนึ่ง (AFB1) ซีราลีโนน (ZEN) ออคราทอกซิน เอ (OCA) ทีทูทอกซิน (T-2) และออกซี่นิวาลีนอล (DON) จากผลการศึกษาพบว่าปริมาณ alanine aminotransferase (ALT), cholesterol, triglyceride, และ very low density lipoprotein (VLDL) ในเลือดของไก่ไข่สูงในกลุ่มที่ได้รับอาหารปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อรา ในทางกลับกันมีปริมาณลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P0.05) อย่างไรก็ตามการเสริมยีสต์แดงมีแนวโน้มที่ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าในไก่กลุ่ม RY 4.0 ความสูงของวิลไลสูงขึ้นมากที่สุดในลำไส้ส่วนต้น ลำไส้ส่วนกลาง และลำไส้ส่วนปลาย (P<0.05) อย่างไรก็ตามพบว่าในกลุ่มที่ได้รับการเสริมยีสต์แดงที่ระดับ 2.0 และ 4.0 กรัม/กิโลกรัม ช่วยปรับปรุงอัตราส่วนความสูงวิลไลต่อความลึกคริปท์ในลำไส้ส่วนต้น และลำไส้ส่วนปลาย (P<0.001) นอกจากนี้การเสริมยีสต์แดงยังทำให้จำนวนการเจริญเติบโตของเซลล์บริเวณวิลไลและคริปท์เพิ่มขึ้นอีกด้วย (P<0.05) ดังนั้นการเสริมยีสต์แดงที่ระดับ 2.0-4.0 กรัม/กิโลกรัม จึงเหมาะสมสำหรับการใช้ทดแทนยาปฏิชีวนะในอาหารไก่ไข่ เพื่อช่วยปรับปรุงการตอบสนองระบบภูมิคุ้มกัน และสัณฐานวิทยาสำไส้เล็กของไก่ไข่ ทำให้สัตว์มีสุขภาพที่ดี และเป็นแนวทางในการพัฒนาประสิทธิภาพการผลิตให้ดีขึ้นอีกด้วย นอกจากนั้นการเสริมยีสต์แดงเพื่อเป็นสารดูดซับสารพิษในอาหารไก่ไข่และไก่เนื้อต่อการแสดงออกของยีนในระดับ mRNA ของเซลล์ตับ (transcriptomics) เมื่อได้รับอาหารที่มีการปนเปื้อนเชื้อราและการเสริมยีสต์แดงเพื่อเป็นสารดูดซับสารพิษจากเชื้อราในอาหารที่ระดับต่าง ๆ วิเคราะห์การแสดงออกของยีนด้วยเทคโนโลยี Next generation sequencing (NGS) ในไก่เนื้อเก็บตัวอย่างอวัยวะหลังจากที่ได้รับอาหารทดลองเป็นระยะเวลา 35 วัน ได้แก่ กลุ่มที่ได้รับอาหารเสริมยีสต์แดง 0.5 g/kg (RY0.5) กลุ่มที่ได้รับอาหารที่มีข้าวโพดปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อรา 50 ppb (MB50) กลุ่มที่ได้รับ MB50+RY0.5 และกลุ่มที่ได้รับ MB50+RY01.0 พบกลุ่มยีนที่มีการแสดงออกอย่างมีนัยสำคัญ 5 กลุ่มยีนตาม Gene Ontology (GO) ระหว่าง RY0.5 และ MB50 (Padj <0.01) เมื่อนำมาวิเคราะห์ differential expression analysis (DEG) พบว่าเป็นยีนที่เพิ่มการแสดงออก 2 ยีน (TOMM5 และ BORCS5) และยีนที่ถูกกดการแสดงออก 1 ยีน (LOC112533251) (Padj <0.01) นำยีนทั้ง 3 ตัวนี้มาศึกษาการแสดงออกในเนื้อส่วนอกและลำไส้เล็กส่วนต้น ของไก่เนื้อทั้ง 4 กลุ่มทดลองด้วยเทคนิค quantitative PCR พบว่า ไก่เนื้อที่ได้รับอาหาร MB50 ร่วมกับ RY0.5 มีการแสดงออกของยีน LOC112533251 ในเนื้ออกสูงกว่ากลุ่มอื่น ๆ (P<0.05) โดยยีนนี้เป็นยีนที่ค้นพบใหม่ (novel gene) ที่ยังไม่มีรายงานบทบาทหน้าที่ ส่วนเนื้อเยื่อของลำไส้เล็กส่วนต้นพบความแตกต่างของการแสดงออกของยีน BORCS5 และ LOC112533251 ระหว่างกลุ่มทดลองอย่างมีนัยสำคัญ (P<0.05) โดยยีน BORCS5 เป็นยีนที่มีหน้าที่ในการเจริญเติบโตของเซลล์ในทางเดินอาหาร การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนในตับไก่ไข่ ที่ได้รับอาหารทดลองเป็นเวลา 63 วัน พบว่ามียีนที่แสดงออกสูงมากในการเปรียบเทียบระหว่างกลุ่ม MB100 กับกลุ่มควบคุม (CON) 1,553 ยีน รองลงมา คือ ระหว่างกลุ่ม MB100 กับ RY1.0 1,141 ยีน และระหว่างกลุ่ม RY0.1+MB100 กับ CON 585 ยีน ตามลำดับ กลุ่มที่พบการแสดงออกของยีนน้อยที่สุด คือ การเปรียบเทียบกลุ่ม RY0.1 และ CON พบ 8 ยีน จากการวิเคราะห์ GO ระหว่างกลุ่มของยีนที่มีการแสดงออกเพิ่มขึ้นระหว่าง MB100 กับ CON และ RY0.1+MB100 กับ CON พบว่ากลุ่มของยีนที่มีการแสดงออกจะมีบทบาทเกี่ยวกับการสังเคราะห์ไขมัน ซึ่งอาจมีความเกี่ยวข้องกับการสร้างไขมันโคเรสเตอรอลในไข่หรือในตัวไก่ ส่วนกลุ่ม MB100 เปรียบเทียบกับ RY1.0 พบกลุ่มยีนที่มีหน้าที่เกี่ยวกับกระบวนการ transcription, differentiation และ morphogenesis ในส่วนยีนที่มีการลดการแสดงออกระหว่างกลุ่ม MB100 และ CON และระหว่าง MB100+RY1.0 กับ CON พบว่า ยีนที่ลดการแสดงออกส่วนใหญ่เป็นกลุ่มยีนที่เกี่ยวกับ drug metabolic process, small molecule biosynthetic process, cofactor binding โดยพบกลุ่มยีนที่เกี่ยวข้องกับ antibiotic metabolic process ในการเปรียบเทียบ MB100+RY1.0 กับ CON ด้วย ซึ่งจากการวิเคราะห์บทบาทหน้าที่ของยีนในเบื้องต้นนี้ สามารถนำไปใช้ในการศึกษาเพื่อใช้เป็นยีนเป้าหมาย (candidate gene) และการแสดงออกในอวัยวะอื่น ๆ เพื่ออธิบายบทบาทของการเสริมยีสต์แดงเพื่อใช้เป็นสารดูดซับสารพิษจากเชื้อราได้ต่อไป

คำสำคัญ