Bartosz Korytkowski
Stres termiczny jest jednym z czynników bardzo często zakłócających prawidłowy przebieg chowu drobiu, który prowadzi do stresu oksydacyjnego. Czasami jest on następstwem zaniedbań ze strony hodowcy drobiu, kiedy to temperatura w pomieszczeniu przekracza optymalne wartości. Ptaki takiemu stresowi ulegają także podczas transportu w nieodpowiedni sposób przebiegającemu, czy też wskutek niewłaściwego obchodzenia się z ptakami np. tuż przed ubojem. Jeżeli mechanizmy regulujące wytwarzanie wolnych rodników ulegają jakimkolwiek zaburzeniom (stres, choroby, zanieczyszczenia środowiskowe, czynniki żywieniowe), dochodzi do ich nadmiernego gromadzenia się w organizmie, czyli stresu oksydacyjnego.
Photo by Robert Katzki on Unsplash.com
Stres oksydacyjny jest definiowany jako nieprawidłowość będąca wynikiem zachwiania równowagi pomiędzy reaktywnymi formami tlenu a szybkością, z jaką organizm radzi sobie z ich unieszkodliwianiem przy pomocy określonych antyoksydantów. Oznacza to, że stres oksydacyjny prowadzi do zaburzeń w procesie redukcji na poziomie komórkowym. W organizmie ptaka dochodzi do zwiększonej produkcji nadtlenków i wolnych rodników,
a to w dalszej kolejności prowadzi do systematycznego uszkadzania kolejnych składników komórki, w tym w znacznym stopniu białek i lipidów, co jest istotne dla producentów drobiu rzeźnego, ponieważ prowadzi jednocześnie do pogorszenia jakości tuszki drobiowej. Dochodzi również do zmniejszenia ilości witamin i składników mineralnych, które mają wpływ na funkcjonowanie układu immunologicznego. Wszystkie komórki organizmu są stale narażone na działanie wolnych rodników generowanych przez różne źródła egzogenne i endogenne. Głównym czynnikiem rodnikotwórczym jest metaboliczny łańcuch oddechowy zlokalizowany w mitochondriach. W stanie homeostazy organizm potrafi neutralizować wolne rodniki dzięki obecności egzo- i endogennych antyoksydantów.
Stres oksydacyjny to upośledzenie pracy mitochondriów, zaburzenie homeostazy wapnia czy depolaryzacja i zwiększenie przepuszczalności błon komórkowych. Należałoby zaznaczyć, że procesy oksydo-redukcyjne związane z powstawaniem reaktywnych form tlenu są także procesami naturalnymi, których działanie w mitochondriach każdej komórki przyczynia się do sprawnego funkcjonowania niektórych procesów w organizmie np. przekazywania sygnałów zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych, skurczu mięśni, sekrecji hormonów itp.
W mitochondrialnym łańcuchu oddechowym wykorzystywane zostaje około 95-98% dostarczonego tlenu. Część cząsteczek tlenu (2-5%) może ulec niecałkowitej redukcji, w następstwie której powstają reaktywne formy tego pierwiastka. Sama cząsteczka tlenu nie wykazuje zbyt dużej aktywności chemicznej, jednak może ona być źródłem tzw. reaktywnych form tlenu (RFT), czyli wolnych rodników posiadających jeden lub więcej wolnych elektronów. Do tego rodzaju tworów chemicznych będących zarówno atomami, jonami, jak i związkami chemicznymi zaliczamy: anionorodnik ponadtlenkowy O₂-, rodnik wodoronadtlenkowy HO₂, rodnik hydroksylowy HO oraz rodnik alkoksylowy RO. Do grupy tej (RFT) zalicza się także pochodne tlenu, które nie zaliczają się do wolnych rodników, nie posiadają wolnych elektronów, są to m.in. ozon O₃, tlen singletowy – O₂ czy nadtlenek wodoru H₂O₂, a także szereg rodników, w których zamiast tlenu występuje azot, tzw. reaktywne formy azotu (RFA).
Jak wspomniano, najbardziej charakterystycznym skutkiem długotrwałego oddziaływania stresu oksydacyjnego na organizm ptaka jest pogorszenie jakości mięsa drobiowego. Jest to zagadnienie bardzo istotne, ponieważ w sposób bezpośredni związane jest z ekonomią i opłacalnością produkcji. Mięso o kiepskiej lub pogorszonej jakości nie jest dobrym towarem dla konsumentów.
W organizmie ptaka dochodzi do procesu utleniania, w pierwszym rzędzie kwasów tłuszczowych. Proces ten odbywa się w trzech etapach (inicjacji, propagacji i terminacji), który poprzez liczne procesy biochemiczne prowadzi do powstania zmodyfikowanych cząsteczek lipidów. Proces utleniania tych związków prowadzi również do powstania wielu związków o charakterze aldehydów, alkoholi czy związków węglowodorowych, które w mięsie drobiu powodują pogorszenie jego cech organoleptycznych (smak, zapach). Najczęściej obecność tych związków może się przyczyniać do powstawania nieprzyjemnego, zjełczałego zapachu mięsa. Spożywanie takiego mięsa zawierającego utlenione lipidy powoduje przede wszystkim zwiększenie ich ilości w organizmie, a także w pewien sposób może również wpływać na uszkodzenie enzymów trawiennych takich jak pepsyna i trypsyna.
Na skutek działania stresu oksydacyjnego dochodzi także do utleniania białek zawartych w mięsie, a to prowadzi do pogorszenia jego właściwości i jakości. Zmianie ulegają również cechy sensoryczne (smak, barwa, zapach itp.), a także zwiększa się zawartość w mięsie związków o charakterze szkodliwym. Zmiany oksydacyjne w przypadku białka prowadzą do zmniejszenia stopnia jego strawności oraz przyswajalności zawartych w nim aminokwasów egzogennych, niezbędnych dla prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu człowieka. Stres oksydacyjny w przypadku białka mięsa prowadzi także do pogorszenia takich jego cech jak wodochłonność, co skutkuje wyciekaniem soków z mięsa, pogarsza się więc również możliwość wykorzystania go w obróbce termicznej.
Wzrost w organizmie ptaka wolnych rodników prowadzi do uruchomienia pewnych mechanizmów ochronnych. Mechanizmy te działają w systemie trójstopniowym:
– pierwszy stopień – to reakcja organizmu, która polega na blokowaniu możliwości powstawania wolnych rodników i ich reakcji ze związkami biologicznie czynnymi. Taka reakcja organizmu odbywa się z udziałem określonych enzymów i białek.
– drugi stopień – to odpowiedź organizmu polegająca na uruchomieniu „zmiataczy wolnych rodników”, czyli związków, które w łatwy sposób wchodzą w reakcję z wolnymi rodnikami. Do tego typu substancji zaliczyć możemy np. witaminę C i glutation, działające w środowisku wodnym oraz witaminę E i karotenoidy działające w środowisku związków rozpuszczających się w tłuszczach (lipofilnym).
– trzecim stopniem – antyoksydacyjnej reakcji organizmu są działania naprawcze polegające na naprawie uszkodzonych struktur w organizmie.
Stres oksydacyjny może być przyczyną wielu chorób, np. nowotworowych, zwyrodnieniowych, jako że wolne rodniki uszkadzają komórki. Układ odpornościowy ulega także znacznemu osłabieniu. Nadmierny stres oksydacyjny może powodować problemy w rozrodzie ptaków, gorszą produkcyjność.
Organizm ptaka został więc wyposażony w szereg związków chemicznych o charakterze antyoksydantów, których najprostszy podział to podział na związki enzymatyczne i nieenzymatyczne. Do pierwszej grupy związków zaliczyć możemy enzymy takie jak: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza i peroksydaza glutationowa, które w organizmie stanowią enzymatyczny układ zabezpieczający komórkę. Dysmutaza ponadtlenkowa jest enzymem posiadającym w swojej budowie atom metalu. Wyróżnić możemy kilka form tego enzymu zlokalizowanych w różnych częściach komórki tj. dysmutaza miedziowo-cynkowa (Cu/Zn-SOD) zlokalizowana przede wszystkim
w cytozolu, dysmutaza manganowa (Mn-SOD) zlokalizowana w mitochondrium oraz dysmutaza ponadtlenkowa zawierająca zarówno Cu i Zn (EC-SOD) zlokalizowana głównie na powierzchni komórki. Zadaniem dysmutazy ponadtlenkowej jest udział w procesie dysmutacji anionorodników do nadtlenku wodoru (H₂O₂) oraz ochrona organizmów przed szkodliwym działaniem O₂. Działanie dysmutazy ponadtlenkowej jest dwukierunkowe. Kluczowa jest tu obecność jonu metalu, który ulega dwukrotnie utlenianiu, w konsekwencji czego powstaje nadtlenek wodoru. Nagromadzenie nadtlenku wodoru w organizmie prowadzi do uruchomienia odpowiedzi kolejnego enzymu, jakim jest katalaza. Enzym ten jest również wyposażony w jon metalu, w tym przypadku żelaza, który poprzez reakcję z nadtlenkiem wodoru zostaje utleniony. Prowadzi to także do rozpadu nadtlenku wodoru na wodę i tlen. Działanie peroksydazy glutationowej można scharakteryzować również jako działanie mające na celu redukcję nadtlenku wodoru oraz nadtlenków organicznych poprzez zredukowany wcześniej glutation.
Do związków antyoksydacyjnych niebędących enzymami zaliczamy witaminę A, C i E, glutation, karotenoidy, flawonoidy itp. Są to związki działające zarówno w środowisku wodnym, jak i w środowisku tłuszczy. Na szczególną uwagę w tej grupie zasługują witaminy w tym witamina E, której działanie antyoksydacyjne jest powszechnie znane. Dodatek witaminy E do paszy dla drobiu w ilości przekraczającej ich naturalne zapotrzebowanie pozwala na uzyskanie efektu neutralizacji części wolnych rodników. Dodatkowo budowa chemiczna tego związku pozwala na jego wbudowywanie w ściany komórkowe i ochronę przeciwoksydacyjną.
Innymi witaminami zasługującymi na uwagę są np. witamina C oraz witamina A. Witamina A jest związkiem chemicznym o właściwościach pozwalających na bezpośrednie wejście w reakcję z wolnymi rodnikami. Witamina C natomiast charakteryzuje się zdolnością prowadzenia odwracalnych procesów utleniania i redukcji, co pozwala na utrzymanie stałego i prawidłowego układu redoks w komórce.
Do pozostałych związków niebędących enzymami lub witaminami a posiadającymi właściwości antyoksydacyjne zaliczyć możemy: flawonoidy, glutation, likopen, polifenole. Część z tych związków znajduje się w składnikach pokarmowych, a ich odpowiednio dobrane ilości pozwalają na zwiększenie obecności związków antyoksydacyjnych w dawce pokarmowej. Część z wymienionych związków wykorzystuje się również jako tzw. markery stresu oksydacyjnego, ponieważ ich podwyższona obecność pozwala także na ocenę ewentualnego ryzyka wystąpienia takiego stresu.
Reasumując: występowanie stresu oksydacyjnego niesie za sobą szereg groźnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu skutków. Z tego względu bardzo dużo uwagi poświęca się metodom pozwalającym ograniczyć występowanie tego problemu. Uwagę zwraca się również na możliwości zapobiegania negatywnym skutkom stresu oksydacyjnego poprzez stosowanie w żywieniu drobiu dodatków paszowych o charakterze antyoksydantów.
Spis piśmiennictwa dostępny u autora
