اثر مکمل امولسیفایر روی بیان ژن UCP3 در بافت‌های مختلف جوجه های گوشتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران.

2 استاد بخش علوم دامی دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استاد بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران.

4 استاد بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

5 استادیار، گروه علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین.

6 گروه علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین.

7 دانشگاه ملی کشاورزی سومی، سومی، اوکراین

8 دانشیار دانشگاه کشاورزی دولتی پولتاوا، اوکراین.

9 دانشیار، دانشگاه کشاورزی ایالتی پولتاوا، اوکراین

10 بخش علوم جراحی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، مدیسون، ویسکانسین، ایالات متحده آمریکا

چکیده

هدف: امولسیفایرها با افزایش هضم و جذب چربی می‌توانند دسترسی سلول‌ها به اسیدهای چرب را تغییر داده و بر مسیرهای تنظیم‌کننده متابولیسم انرژی اثرگذار باشند. ژن Uncoupling Protein 3 (UCP3) به‌عنوان یکی از ژن‌های مرتبط با عملکرد میتوکندری، اکسیداسیون اسیدهای چرب و حفظ تعادل انرژی سلولی شناخته می‌شود. هدف از این پژوهش، بررسی اثر مکمل امولسیفایر جیره بر بیان نسبی ژن UCP3 در بافت‌های مختلف جوجه‌های گوشتی بود.
مواد و روش‌ها: در این آزمایش، تعداد 320 قطعه جوجه گوشتی نژاد راس در قالب طرح کاملاً تصادفی مورد بررسی قرار گرفتند. تیمارهای آزمایشی شامل چهار نوع جیره (جیره پایه، جیره با کاهش 5 درصد پروتئین، جیره با کاهش 100 کیلوکالری انرژی متابولیسمی، و جیره با کاهش همزمان 5 درصد پروتئین و 100 کیلوکالری انرژی) در دو سطح عدم مصرف و مصرف مکمل امولسیفایر بود. هر تیمار شامل چهار تکرار و هر تکرار شامل 10 قطعه جوجه بود. پس از پایان دوره پرورش 42 روزه، نمونه‌های بافت عضله ران، عضله سینه، کبد و طحال جمع‌آوری و در نیتروژن مایع منجمد شدند. RNA کل استخراج، cDNA سنتز و بیان ژن UCP3 با استفاده از Real-Time PCR ارزیابی شد. ژن GAPDH به‌عنوان ژن مرجع مورد استفاده قرار گرفت و تغییرات بیان ژن با روش 2^-ΔΔCt محاسبه شد.
نتایج: نتایج نشان داد که مکمل امولسیفایر موجب کاهش بیان نسبی ژن UCP3 در تمامی بافت‌های مورد بررسی گردید. در عضله ران، کاهش بیان UCP3 نسبت به گروه شاهد مشاهده شد، اما این تغییر از نظر آماری معنی‌دار نبود (P>0.05). در عضله سینه، مصرف امولسیفایر موجب کاهش معنی‌دار بیان ژن UCP3 شد. (P<0.01). همچنین، در بافت کبد بیشترین کاهش بیان مشاهده شد که از نظر آماری بسیار معنی‌دار بود (P<0.001). در مقابل، تغییرات بیان UCP3 در بافت طحال معنی‌دار نبود (P>0.05).
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این مطالعه، مکمل امولسیفایر علاوه بر بهبود احتمالی استفاده از چربی جیره، می‌تواند موجب تعدیل بیان ژن‌های مرتبط با متابولیسم انرژی در بافت‌های مختلف جوجه‌های گوشتی شود. کاهش بیان UCP3 در عضله سینه و کبد احتمالاً نشان‌دهنده بهبود وضعیت انرژی سلولی، کاهش فشار متابولیکی میتوکندری و کاهش نیاز به فعال شدن مسیرهای سازگاری مرتبط با اکسیداسیون اسیدهای چرب است. این یافته‌ها اهمیت بررسی پاسخ‌های مولکولی ناشی از افزودنی‌های تغذیه‌ای را در کنار شاخص‌های عملکردی نشان می‌دهد و می‌تواند به توسعه راهبردهای دقیق‌تر تغذیه‌ای در صنعت طیور کمک کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of emulsifier supplementation on UCP3 gene expression in different tissues of broiler chickens

نویسندگان [English]

  • Rana Arabzadeh Madanipour 1
  • Mohammadreza Mohammadabadi 2
  • Mohammad Salarmoini 3
  • Amin Khezri 4
  • Olena Babenko 5
  • Iryna Tytarenko 6
  • Oleksandr Kalashnyk 7
  • Viktor Slynko 8
  • Svitlana Usenko 9
  • Mehdi Momen 10
1 MSc Student, Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
2 Professor of Animal Science Department, Shahid Bahonar University of Kerman
3 Professor, Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
4 Professor, Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
5 Assistant Professor, Department of Animal Science, Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva, Ukraine.
6 Department of Animal Science, Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva, Ukraine
7 Sumy National Agrarian University, Sumy, Ukraine.
8 Associate Professor, Poltava State Agrarian University, Ukraine.
9 Associate Professor, Poltava State Agrarian University, Ukraine.
10 Department of Surgical Sciences, School of Veterinary Medicine, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI, USA.
چکیده [English]

Objective
Emulsifiers can change the access of cells to fatty acids by increasing fat digestion and absorption and affect the pathways regulating energy metabolism. The Uncoupling Protein 3 (UCP3) gene is known as one of the genes related to mitochondrial function, fatty acid oxidation, and maintaining cellular energy balance. The aim of this study was to investigate the effect of dietary emulsifier supplementation on the relative expression of the UCP3 gene in different tissues of broiler chickens.
Materials and methods
In this experiment, 320 Ross broiler chickens were studied in a completely randomized design. The experimental treatments included four types of diets (basal diet, diet with a 5% reduction in protein, diet with a 100 kcal reduction in metabolic energy, and diet with a simultaneous reduction of 5% protein and 100 kcal of energy) at two levels of no consumption and consumption of emulsifier supplement. Each treatment included four replicates and each replicate included 10 chickens. After the end of the 42-day rearing period, femur muscle, breast muscle, liver and spleen tissue samples were collected and frozen in liquid nitrogen. Total RNA was extracted, cDNA was synthesized and UCP3 gene expression was assessed using Real-Time PCR. GAPDH gene was used as a reference gene and changes in gene expression were calculated using the 2^-ΔΔCt method.
Results
The results showed that emulsifier supplement caused a relative decrease in UCP3 gene expression in all tissues studied. In femur muscle, a decrease in UCP3 expression was observed compared to the control group, but this change was not statistically significant (P>0.05). In breast muscle, emulsifier consumption caused a significant decrease in UCP3 gene expression (P<0.01). Also, the greatest decrease in expression was observed in liver tissue, which was statistically highly significant (P<0.001). In contrast, changes in UCP3 expression in spleen tissue were not significant.
Conclusion
Based on the results of this study, emulsifier supplementation, in addition to possibly improving dietary fat utilization, can modulate the expression of gene related to energy metabolism in different tissues of broiler chickens. The decrease in UCP3 expression in breast muscle and liver probably indicates an improvement in cellular energy status, a decrease in mitochondrial metabolic stress, and a decrease in the need to activate adaptive pathways related to fatty acid oxidation. These findings highlight the importance of investigating molecular responses to nutritional additives alongside performance indicators and could help develop more precise nutritional strategies in the poultry industry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Emulsifier
  • Energy Metabolism
  • Gene Expression
  • Real-Time PCR
  • UCP3
Adli, D. N., Sugiharto, S., Ujilestari, T., Irawan, A., Mohd Azmi, A. F., Illaningtyas, F., Wahyuni, D. S., Qomariyah, N., Sitaresmi, P. I., Krisnan, R., Purba, R. D., Matitaputty, P. R., Alifian, M. D., & Sholikin, M. M. (2026). Emulsifiers in poultry nutrition-molecular mechanism of lipid metabolism and energy utilization: A meta-analysis and KEGG mapping. Poultry Science, 105(5), Article 106603. https://doi.org/10.1016/j.psj.2026.106603
Ahmadi-Sefat, A. A., Taherpour, K., Ghasemi, H. A., Akbari Gharaei, M., Shirzadi, H., & Rostami, F. (2022). Effects of an emulsifier blend supplementation on growth performance, nutrient digestibility, intestinal morphology, and muscle fatty acid profile of broiler chickens fed with different levels of energy and protein. Poultry Science, 101(11), Article 102145. https://doi.org/10.1016/j.psj.2022.102145
Dridi, S., Maynard, C. W., Wen, J., & Gilbert, E. R. (2022). Editorial: Fat metabolism and deposition in poultry: Physiology, genetics, nutrition and interdisciplinary research, Volume I. Frontiers in Physiology, 13, Article 937081. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.937081
Gholami, M., Shirzadi, H., Taherpour, K., Rahmatnejad, E., Shokri, A., & Khatibjoo, A. (2024). Effect of emulsifier on growth performance, nutrient digestibility, intestinal morphology, faecal microbiology and blood biochemistry of broiler chickens fed low-energy diets. Veterinary Medicine and Science, 10(3), Article e1437. https://doi.org/10.1002/vms3.1437
Guerreiro Neto, A. C., Pezzato, A. C., Sartori, J. R., Mori, C., Cruz, V. C., Fascina, V. B., Pinheiro, D. F., Madeira, L. A., & Gonçalvez, J. C. (2011). Emulsifier in broiler diets containing different fat sources. Brazilian Journal of Poultry Science, 13(2), 119-125. https://doi.org/10.1590/S1516-635X2011000200006
Khezri, A., Shafabakhsh, H., Alizadeh, A., Mohammadabadi, M., & Shakeri, M. (2025). Effects of encapsulated mixtures of plant essential oils and organic acids as an alternative to antibiotic growth promoters on humoral immune response and expression of interleukin-4 and interferon-gamma genes in broilers. Journal of Poultry Sciences and Avian Diseases, 3(3), 12-19. https://doi.org/10.61838/kman.jpsad.3.3.3
Kindall, A., Huynh, Y., Kim, J., Tiziani, S., & DiGiovanni, J. (2025). Uncoupling protein 3 regulates energy and stress-related pathways in undifferentiated skeletal muscle myoblasts. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 329(4), C1108-C1120. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00366.2025
Lin, J., Wu, H., Tarr, P. T., Zhang, C. Y., Wu, Z., Boss, O., Michael, L. F., Puigserver, P., Isotani, E., Olson, E. N., Lowell, B. B., Bassel-Duby, R., & Spiegelman, B. M. (2002). Transcriptional co-activator PGC-1 alpha drives the formation of slow-twitch muscle fibres. Nature, 418(6899), 797-801. https://doi.org/10.1038/nature00904
Mohammadabadi, M., Babenko, O., Borshch, O. O., Kalashnyk, O., Ievstafiieva, Y., & Buchkovska, V. (2024). Measurement of the relative expression pattern of the UCP2 gene in different tissues of the Raini Cashmere goat. Agricultural Biotechnology Journal, 16(3), 317-332. https://doi.org/10.22103/jab.2024.24337.1627
Mohammadabadi, M., Khezri, A., Afsharmanesh, M., Kheyrodin, H., Bahreini Behzadi, M. R., Babenko, O., Usenko, S., & Momen, M. (2025). Investigation of interleukin-6 gene expression in liver and spleen tissues of broiler chickens fed mealworm, probiotics, and mealworm with probiotics. Agricultural Biotechnology Journal, 17(4), 469-486. https://doi.org/10.22103/jab.2025.26228.1793
Nejad, F. M., Mohammadabadi, M., Roudbari, Z., et al. (2024). Network visualization of genes involved in skeletal muscle myogenesis in livestock animals. BMC Genomics, 25, Article 294. https://doi.org/10.1186/s12864-024-10196-3
Park, J. H., Nguyen, D. H., & Kim, I. H. (2018). Effects of exogenous lysolecithin emulsifier supplementation on the growth performance, nutrient digestibility, and blood lipid profiles of broiler chickens. The Journal of Poultry Science, 55(3), 190-194. https://doi.org/10.2141/jpsa.0170100
Priyatno, T. P., Adli, D. N., & Sholikin, M. M. (2025). Do the use of lecithin and lysolecithin as feed emulsifiers enhance poultry production? A meta-analysis. Italian Journal of Animal Science, 24(1), 609-630. https://doi.org/10.1080/1828051X.2025.2462408
Richards, M. P. (2003). Genetic regulation of feed intake and energy balance in poultry. Poultry Science, 82(6), 907-916. https://doi.org/10.1093/ps/82.6.907
Ricquier, D. (2011). Uncoupling protein 1 of brown adipocytes, the only uncoupler: A historical perspective. Frontiers in Endocrinology, 2, Article 85. https://doi.org/10.3389/fendo.2011.00085
Schrauwen, P. (2002). Skeletal muscle uncoupling protein 3 (UCP3): Mitochondrial uncoupling protein in search of a function. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 5(3), 265-270. https://doi.org/10.1097/00075197-200205000-00005
Vidal-Puig, A. J., Grujic, D., Zhang, C. Y., Hagen, T., Boss, O., Ido, Y., Szczepanik, A., Wade, J., Mootha, V., Cortright, R., Muoio, D. M., & Lowell, B. B. (2000). Energy metabolism in uncoupling protein 3 gene knockout mice. Journal of Biological Chemistry, 275(21), 16258-16266. https://doi.org/10.1074/jbc.M910179199
Wang, Y., Zeng, D., Wei, L., Chen, J., Li, H., Wen, L., Huang, G., Dai, Z., Luo, J., Sun, J., Xi, Q., Zhang, Y., & Chen, T. (2024). Effects of emulsifiers on lipid metabolism and performance of yellow-feathered broilers. BMC Veterinary Research, 20, Article 246. https://doi.org/10.1186/s12917-024-04095-8