Modelling effects of phytobiotic administration on coherent responses to Salmonella infection in laying hens

Abstract

Practice of layer poultry farming and commercial egg production relies on the optimal use and improvement of the welfare and genetically determined functional abilities of laying hens, their efficient intake of feed and its components, adaptation to housing conditions and resistance to infectious diseases including salmonellosis. Previous studies were focussed on relationships of chicken performance and resistance with the expression profiles of individual genes involved in metabolic processes and immune system, or with genetic markers that can be closely associated with these processes in chickens. In this study, mathematical models of coherent changes in laying hens were developed for the expression of eight genes involved in immunity and metabolism, on the one hand, and biochemical and immunological blood parameters, on the other hand, in response to Salmonella infection and administration of a phytobiotic Intebio. The proposed modelling approach can be a further basis for an in-depth research of the relationship between the gene expression, functional state and welfare of poultry, impact of pathogenic microorganisms and use of immunomodulatory drugs. HIGHLIGHTS Improved egg production and resistance rely on hens’ potential in gene expression and metabolism. We developed mathematical models for coherent responses of hens’ gene expression and blood indices to Salmonella infection and phytobiotic intake. This approach can be used for further studying relationship between gene expression, functional state, impact of pathogens and antimicrobial drugs. Практика вирощування молодняку птиці та виробництва харчових яєць в комерційному виробництві покладається на оптимальне покращення добробуту та генетично обумовленених функціональних здібностей курей-несучок, їх ефективне споживання кормів та його компонентів, адаптацію до умов утримання та стійкість до інфекційних захворювань, включаючи сальмонельоз. Попередні дослідження були зосереджені на взаємозв'язку курячої продуктивності та резистентності з профілями експресії окремих генів, що беруть участь у обмінних процесах та імунній системі, або з генетичними маркерами, які можуть бути тісно пов'язані з цими процесами у курей. У цьому дослідженні були розроблені математичні моделі когерентних змін курей-несучок для експресії восьми генів, що беруть участь у імунітеті та обміні речовин, з одного боку, та біохімічних та імунологічних показників крові, з іншого, у відповідь на інфекцію та введення сальмонели. Запропонований модельний підхід може стати подальшою основою для поглибленого дослідження взаємозв'язку між експресією генів, функціональним станом та добробутом птиці, впливом патогенних мікроорганізмів та використанням імуномодулюючих препаратів. Покращене виробництво яєць покладаються на потенціал курей у експресії та обміні генів. Ми розробили математичні моделі для узгодженої реакції експресії генів курей та показників крові на інфекцію сальмонелою та споживання фітобіотиків. Цей підхід може бути використаний для подальшого вивчення взаємозв'язку між експресією генів, функціональним станом птиці, впливом збудників та протимікробних препаратів.