Effects of strain, lifespan and dietary myo-inositol sources on poultry metabolism

Poultry production has shown a significant increase during the last decade. Meat and egg industry rapid growth implicates accelerating metabolic rate and general performance of birds. To maintain a high level of production, several strategies to achieve optimal raising and feeding have been implemented. Previous studies demonstrated the importance of MI metabolism on animal physiology; however, at present there is a substantial lack of information about the roles of MI and its metabolism in poultry. For instance, no information is available about MI concentration in organs of poultry. Moreover, it remains no elucidated, which are the effects of dietary sources of MI such as dietary phytase or pure MI supplementation. This thesis focused on gaining a comprehensive understanding of the potential roles of strain, productive period, and dietary sources of MI on poultry metabolism. To obtain the state of the art research on MI metabolism and its dietary sources in poultry, a comprehensive review of dietary MI was written (manuscript 1, chapter 3). This review revised information about MI in poultry such as feed sources, transport and cell metabolism, physiological meaning, and the influence of dietary MI in poultry. The revision indicated that MI appears to play critical roles in several different metabolic pathways so that understanding them could be an essential approach for future research in poultry. The second study was performed to study the effects of phytase and pure MI supplementation on the metabolite profile of broilers (manuscript 2, chapter 3). It was observed that phytase supplementation affected differently the metabolite profile than the supplementation of pure MI. Metabolites affected by phytase comprised several groups of metabolites such as acylcarnitines, phosphatidylcholines, sphingomyelins, lysophosphatidylcholines, and biogenic amines, whereas pure MI supplementation increased plasma concentrations of dopamine and serotonin. The third study was performed to get preliminary information about the effects caused by dietary phytase on systemic MI on the gastrointestinal tract, blood, and organs MI of broiler chickens (manuscript 3, chapter 3). Supplementation of 1500 FTU phytase/kg feed increased plasma and kidney MI concentrations. Plasma MI correlated negatively with InsP6 and positively with intestinal MI concentrations. A fourth study gave a general description of MI concentrations and general metabolite profile during the productive life of Lohmann Classic Brown and Lohmann LSL Classic laying hens. It was found that productive period affected MI and MI key enzymes expression. Moreover, the analyses showed differences in metabolite profiles being the onset of egg production, a determinant point. Differences were attributed to different groups of metabolites such as amino acids, biogenic amines, phosphatidylcholines, lysophosphatidylcholines, and sphingomyelins. The above mentioned, indicated each strain could express different MI concentrations and metabolite profiles during distinct productive periods what should be considered to future interventions. To conclude, findings from these investigations suggested intrinsic traits such as breed and stage of production and diet could affect MI and MI key enzymes expression as well as metabolite profiles. Future studies are needed to establish the roles of MI on poultry metabolism.

Die Geflügelproduktion hat im letzten Jahrzehnt erheblich zugenommen. Das schnelle Wachstum der Fleisch- und Eierindustrie impliziert eine Beschleunigung des Stoffwechsels und der allgemeinen Leistung von Geflügel. Um ein hohes Produktionsniveau aufrechtzuerhalten, wurden verschiedene Strategien zur Erzielung einer optimalen Aufzucht und Fütterung umgesetzt. Frühere Studien haben die Bedeutung des MI-Metabolismus für die Tierphysiologie aufgezeigt. Derzeit fehlen jedoch wesentliche Informationen über die Rolle des MI und seinem Metabolismus bei Geflügel. Beispielsweise sind keine Informationen über die MI-Konzentration in Geflügelorganen verfügbar. Darüber hinaus ist es nicht geklärt, welche Auswirkungen diätetische MI-Quellen wie z.B. durch Phytase-basierte Freisetzung aus der Nahrung oder reine MI-Supplementierung haben. Diese Dissertation fokussierte sich auf ein umfassendes Verständnis der möglichen Rolle von Zuchtlinie, Lebensdauer und diätetischem MI für den Stoffwechsel des Geflügels. Mit dem Ziel, den neuesten Stand der Forschung zum MI-Metabolismus und seinen Nahrungsquellen bei Geflügel zu erhalten, wurde eine umfassende Übersicht über das MI in der Nahrung verfasst (Manuskript 1, Kapitel 3). Diese Übersichtsarbeit fasst Informationen über MI bei Geflügel zusammen, wie etwa Futterquellen, Transport und Zellstoffwechsel, physiologische Bedeutung und den Einfluss von MI in der Nahrung bei Geflügel. Es wurde erfasst, dass MI eine Schlüsselrolle in einer Reihe verschiedener Stoffwechselwege zu spielen scheint, so dass das Verständnis dieser Stoffwechselwege ein wichtiger Ansatz für die künftige Geflügelforschung sein könnte. Die zweite Studie wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von Phytase und reiner MI-Supplementierung auf das Metabolitenprofil von Broilern zu untersuchen (Manuskript 2, Kapitel 3). Es wurde beobachtet, dass eine Phytase-Supplementierung das Metabolitenprofil anders beeinflusste als die Supplementierung von reinem MI. Unter Phytasefütterung betroffene Metaboliten umfassten mehrere Gruppen von Metaboliten wie Acylcarnitines, Phosphatidylcholines, Sphingomyelines, Lysophosphatidycholines und biogene Amine, während eine reine MI-Supplementierung die Plasmakonzentrationen von Dopamin und Serotonin erhöhte. Die dritte Studie wurde durchgeführt, um vorläufige Informationen über die Auswirkungen der diätetisch supplementierten Phytase auf den systemischen MI auf den Magen-Darm-Trakt, den Blut- und Organ-MI von Masthühnern zu erhalten (Manuskript 3, Kapitel 3). Die Ergänzung von 1500 FTU Phytase / kg Futter erhöhte die Plasma- und Nieren-MI-Konzentrationen. Die Plasma-MI-Konzentration korrelierte negativ mit InsP6 und positiv mit den intestinalen MI-Konzentrationen. Eine vierte Studie lieferte eine allgemeine Beschreibung der MI-Konzentrationen und der Metabolitenprofile während des produktiven Lebens von Legehennen der Linien Lohmann Classic Brown und Lohmann LSL Classic. Es wurde festgestellt, dass die Produktionsperiode die Expression von MI- und MI-Schlüsselenzymen beeinflusste. Darüber hinaus zeigten die Analysen Unterschiede in den Metabolitenprofilen, wobei der Beginn der Eiproduktion ein bestimmender Punkt war. Unterschiede wurden verschiedenen Gruppen von Metaboliten wie Aminosäuren, biogenen Aminen, Phosphatidylcholinen, Lysophosphatidycholinen und Sphingomyelinen gefunden. Dies zeigte deutlich, dass jede Linie unterschiedliche MI-Konzentrationen und Metabolitenprofile entlang der Lebensdauerzeigte, was bei zukünftigen Interventionen berücksichtigt werden sollte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Untersuchungen darauf hindeuten, dass intrinsische Merkmale wie Zuchtlinie, Produktionsstadium und Ernährung die Expression von MI- und MI-Schlüsselenzymen sowie die Metabolitenprofile beeinflussen könnten. Zukünftige Studien sind erforderlich, um die Rolle des MI für den Geflügelstoffwechsel zu bestimmen.