The feathering gene is linked to degranulation and oxidative burst not cytokine/chemokine mRNA expression levels or Salmonella enteritidis organ invasion in broilers

Abstract

In the past, we showed differences in heterophil function between parental broilers (A [fast feathering] > B [slow feathering]) and their F1 reciprocal crosses (D [fast feathering] > C [slow feathering]). In the present study, we evaluated the linkage of the feathering gene to heterophil function, pro-inflammatory cytokine/chemokine mRNA expression levels, and resistance to Salmonella enteritidis organ invasion. Heterophils were isolated from 2-day-old chickens (C and D) separated into males and females—slow males and females (SM and SF), and fast males and females (FM and FF). Heterophil functions of degranulation and oxidative burst were measured. Heterophils from FF chickens (183±8.9) released more (P < 0.05) β-d-glucuronidase (µM) than heterophils from SF chickens (149±3.7); FF heterophils (4.6×10⁴) generated a significantly (P < 0.05) greater oxidative burst (mean relative fluorescent units) compared with SF heterophils (4.2×10⁴). Interleukin-6, CXCLi2, and interferon-α mRNA expression levels were quantitated by real-time quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction. No differences were observed between SM and FM or between SF and FF heterophils. Finally, 1-day-old chickens were administered S. enteritidis and liver/spleen organ invasion was quantitated. No differences were observed between the number of S. enteritidis-positive FF and SF chickens, but FM were significantly (P < 0.05) more resistant to S. enteritidis organ invasion than SM chickens. The data indicate degranulation and oxidative burst were linked with the feathering gene; however, interleukin-6, CXCLi2, and interferon-α mRNA expression levels were not. Furthermore, susceptibility to in vitro S. enteritidis organ invasion was not linked to the feathering gene.

Dans le passé, nous avons démontré des différences dans la fonction hétérophile entre les parentales des poulets de chair (A [emplumement rapide] >B [emplumement lent]) et leurs croisements réciproques de leurs descendants à la génération F1 (D [emplumement rapide] >C [emplumenment lent]). Dans la présente étude, nous avons évalué la relation entre le gène de l'emplumement et la fonction hétérophile, les niveaux d'expression de l'ARNm des cytokines/chémokines pro-inflammatoires et de la résistance à l'invasion des organes par Salmonella enteritidis (SE). Les hétérophiles ont été isolés chez les poussins C et D, mâles et femelles âgés de deux jours (mâles et femelles à emplumement lent [SM et SF] et mâles et femelles à emplumement rapide [FM et FF]). Les fonctions hétérophiles de dégranulation et d'explosion respiratoire ont été mesurées. Les hétérophiles des poussins FF (183±8,9) ont libéré plus de β-D-glucuronidase (µM) que les hétérophiles des poulets SF (149±3,7), (P<0,05); les hétérophiles des poulets FF (4,6×10⁴) ont généré significativement plus d'explosion respiratoire (moyenne RFU) comparés aux hétérophiles de poulets SF (4,2×10⁴), (P<0,05). Les niveaux d'expression de l'ARNm de l'interleukine (IL)-6, du CXCLi2, et de l'interféron (IFN)-α ont été mesurés par RT PCR quantitative en temps réel. Aucune différence n'a été observée entre les hétérophiles des poulets SM et FM ou entre ceux des poulets SF et FF. Enfin, les poussins âgés de deux jours qui ont reçu SE, ont fait l'objet d'une quantification de l'invasion du foie et de la rate par la bactérie. Aucune différence n'a été observée entre le nombre de poulets FF et SF positifs vis-à-vis de SE mais les poussins FM ont été significativement plus résistants à l'invasion des organes par SE que les poulets SM (P<0,05). Ces données indiquent que la dégranulation et l'explosion respiratoire sont liées au gène de l'emplumement; cependant les niveaux d'expression de l'ARNm de l'IL-6, du CXCLi2, et de l'IFN-a ne le sont pas. De plus, la sensibilité à l'invasion des organes in vitro n'est pas liée au gène de l'emplumement.

In vorherigen Untersuchungen konnten wir Unterschiede in der Heterophilenfunktion zwischen Mastelterntieren (A [schnell befiedernd] >B [langsam befiedernd]) und ihren reziproken F1-Kreuzungsprodukten (D [schnell befiedernd] >C [langsam befiedernd]) darstellen. In der jetzigen Studie untersuchten wir die Verbindung des Befiederungsgens zur Heterophilenfunktion, zu den pro-inflammatorischen Zytokin/Chemokin-mRNS-Expressionsgehalten und zur Resistenz gegenüber der Salmonella Enteritidis (SE)-Organbesiedlung. Aus zwei Tage alten in männliche und weibliche (langsam befiedernde männliche und weibliche [SM und SF] und schnell befiedernde männliche und weibliche [FM und FF]) getrennte Hühnerküken (C und D) wurden Heterophile isoliert. Die Heterophilenfunktionen der Degranulierung und des oxidativen Ausbruchs wurden bei diesen Zellen bestimmt. Die Heterophilen der FF-Hühnerküken bildeten mehr (p < 0,005) β-D-Glucoronidase (183±8,9 µM) als die Heterophilen der SF-Küken (149±3,7); die FF-Heterophilen (4,6×10⁴) erzeugten im Vergleich zu den SF-Heterophilen (4,2×10⁴) einen signifikant größeren (p < 0,05) oxidativen Ausbruch (mittlerer RFU). Die Interleukin (IL)-6-, CXCLi2- und Interferon (IFN)-α-mRNS-Expressionswerte wurden mittels quantitativer Real Time-RT-PCR ermittelt. Es wurden keine Differenzen zwischen den Heterophilen der SM- und FM- bzw. zwischen den SF- und den FF-Hühnerküken festgestellt. Schließlich wurden Eintagsküken mit SE inokuliert und die Leber/Milz-Organbesiedlung quantifiziert. Zwischen der Anzahl der SE-positiven FF- und SF-Küken bestand kein Unterschied, aber die FM-Küken waren gegenüber der SE-Organbesiedlung signifikant resistenter (p < 0,05) als die SM-Küken. Diese Daten weisen darauf hin, dass zwischen dem Befiederungsgen und der Degranulierung sowie dem oxidativen Ausbruch eine Verbindung besteht, während die IL-6, CXCLi2- und IFN-a-mRNS-Expression nicht mit diesem Gen verbunden sind. Außerdem konnte keine Verbindung zwischen dem Befiederungs-Gen und der Empfänglichkeit gegenüber einer SE-Organbesiedlung.

Anteriormente, mostramos las diferencias en las funciones heterofílicas entre pollos de engorde parentales (A [emplume rápido] >B [emplume lento]) y sus cruces recíprocos F1 (D [emplume rápido] >C [emplume lento]). En este estudio, evaluamos la relación del gen del emplume con la función heterofílica, los niveles de expresión de mRNA de citoquinas/quimioquinas proinflamatorias, y la resistencia a la invasión de órganos por Salmonella enteritidis (SE). Los heterófilos se aislaron de pollos de dos días de vida (C y D) separados en machos y hembras (machos y hembras lentos [SM y SF] y machos y hembras rápidos [FM y FF]). Se valoraron las funciones heterofílicas de degranulación y estallido oxidativo. Los heterófilos de pollos FF (183±8.9) excretaron más (P<0.05) β-D-glucuronidasa (µM) que los heterófilos de pollos SF(149±3.7); los heterófilos FF (4.6×10⁴) generaron un estallido oxidativo (media RFU) significativamente mayor (P<0.05) que los heterófilos SF (4.2×10⁴). Se cuantificaron los niveles de expresión de mRNA de interleuquina (IL)-6, CXCLi2, e interferón (IFN)-α mediante RT-PCR cuantitativa a tiempo real. No se observaron diferencias entre heterófilos SM y FM o entre heterófilos SF y FF. Finalmente, se administró SE a pollos de un día de vida y se cuantificó la invasión de hígado/bazo. No se observaron diferencias significativas entre el número de pollos FF y SF positivos a SE, pero los FM fueron significativamente más resistentes (P<0.05) a la invasión de órganos por SE que los pollos SM. Estos resultados indican que la degranulación y el estallido oxidativo están ligados con el gen del emplume; sin embargo los niveles de expresión de mRNA de IL-6, CXCLi2, y IFN-α no lo están. Además, la susceptibilidad a la invasión de órganos in vitro de SE no estuvo ligada al gen del emplume.

Acknowledgments

The authors thank Ms Gena Lowry, Ms Lisa Rothwell, Ms Kayla Sagebiel and Dr Laura Ripley for technical assistance and/or help with animal care. Experiments were conducted according to regulations established by USDA animal care committee. Mention of commercial products is for the sole purpose of providing specific information, not recommendation/endorsement by the USDA. Experiments were funded, in part, by the US Poultry & Egg Association (MHK and CLS, project #612).