The Effect of Stocking Density on Stress Related Genes and Telomeric Length in Broiler Chickens

Abstract

To be economically profitable, the poultry industry demands an increase in stocking density, which could adversely affect chicken welfare. The current study was performed to investigate the effect of stocking density on stress-related, heat shock protein genes (HSP70 and HSP90), 3-hydroxyl-3-methyl-glutaryl coenzyme A reductase (HMGCR) gene and telomere length in broiler chickens. Seven-day-old broiler chickens were housed at High (0.0578 m 2 /bird), Standard (0.077 m 2 /bird) and Low (0.116 m 2 /bird) stocking densities with 8 replicates each until 35 d of age. The growth performance, such as body weight gain and average daily feed intake, was found to be significantly (p<0.05) higher in the Low density group, but these parameters did not show any difference between the High and Standard groups. Other growth performance, such as feed conversion ratio and final feed intake, showed no difference among the treated groups. The expression levels of HSP70 and HMGCR were found to be elevated with the increase of stocking density. The expression level of these genes was significantly (p<0.05) higher in the High density stocked group compared with the other groups, whereas the expression levels were not significantly different between the Low and Standard groups. The expression levels of HSP90 did not show any significant changes among the treated groups. The telomeric length of the birds housed in High density was reduced significantly (p<0.05) when compared to that of the birds in Low density. These results clearly indicate that birds stocked at high density show physiological adaptive changes indicative of stress at gene transcriptional and telomere levels.

Comparison of Stress Response between Korean Native Chickens and Single Comb White Leghorns subjected to a High Stocking Density

“…염색체의 양 말단부를 지칭하는 텔로미어는 세 포 분열이 거듭됨에 따라 길이가 짧아지는데, 텔로미어의 감 축 양상은 노화가 진행됨에 따라 나타나고, 이의 감축 정도 는 사육 환경 및 사양 요인에 의해서 많은 영향을 받는다 (Meeker and Coffey, 1997;Cottliar and Slavutsky, 2001;Von Zglinicki, 2002;Richter and Proctor, 2007;이민희 등, 2008;손시환 등, 2011;손시환 등, 2013). 이러한 환경 요인들 중 특히, 닭의 밀사와 같은 사육 스트레스가 텔로미어 유실을 가속화 시킨다고 한다 (Beloor et al, 2010;Sohn et al, 2012). 세포의 핵 내 DNA 손상율 또한 스트레스 반응 정도를 간접 적으로 나타낼 수 있는 지표인데, 개체에 스트레스 요인을 가 하게 되면, 세포사(apoptosis)가 촉진되어 DNA 손상(fragmentation) 정도가 급격히 증가된다 (Chen et al, 2007).…”

“…이와 더 불어 최근 개체의 스트레스 반응 정도를 직접적으로 나타낼 수 있는 유전자 표지로서 heat shock protein(HSP) 계열의 유 전자 및 hydroxyl-3-methyl-glutaryl coenzyme A reductase (HMGCR) 유전자의 발현율이 소개되고 있는데, 닭에 있어 서도 열 스트레스 반응과 관련하여 이들 표지들이 널리 이 용되고 있다 (Kregel, 2002;Gornati et al, 2004;Beloor et al, 2010;Soleimani et al, 2011;Sohn et al, 2012 (Thaxton et al, 2006;Zimmerman et al, 2006;Delezie et al, 2007;Keles et al, 2010). 특히 고밀도 사육의 경우, 브로일러에서 체중 및 사 료 섭취량의 감소뿐만 아니라, 다리 이상 개체 발생 빈도의 증가 등 생산 능력의 저하를 초래한다고 하였다 (Shanawany, 1988;Beloor et al, 2010). 또한 고온 스트레스 환경에 노출 된 산란계의 경우, 사료 섭취량, 증체량, 산란율, 난중 및 난 (Schlesinger, 1986;Zulkifli et al, 2002), hydroxyl-3-methyl-glutaryl coenzyme A reductase(HMGCR)는 cortisol 의 생합성을 조절하는 인자이다 (Gornati et al, 2004).…”

“…또한 고온 스트레스 환경에 노출 된 산란계의 경우, 사료 섭취량, 증체량, 산란율, 난중 및 난 (Schlesinger, 1986;Zulkifli et al, 2002), hydroxyl-3-methyl-glutaryl coenzyme A reductase(HMGCR)는 cortisol 의 생합성을 조절하는 인자이다 (Gornati et al, 2004). 따라 서 개체의 스트레스 정도가 높아지면, HSP 및 HMGCR의 발현율이 증대함으로, 상대적으로 개체의 스트레스 정도를 가늠할 수 있는 척도라 하겠다 (Gornati et al, 2004;Beloor et al, 2010;Sohn et al, 2012). 따라서 본 연구에서는 닭 품 종별 고밀도 사육구와 대조구 간에 혈액 및 간 조직으로부 터 HSP70, HSP90-α, HSP90-β 및 HMGCR 유전자의 mRNA 발현율을 분석 비교하여 이의 결과를 Table 5와 6에 제시하 (Soleimani et al, 2011).…”

The Relationship of the Expressions of Stress-related Markers and Their Production Performances in Korean Domestic Chicken Breed

“…이밖에도 IL-1β, IL-6, IL-18 및 IFN-γ와 같은 염증반 응 촉진 사이토카인(pro-inflammantory cytokines) 유전자 발 현율, 열스트레스 단백질(heat shock proteins; HSPs) 유전자 발현율, 텔로미어 함유율 및 DNA 손상율 등이 또 다른 개체 의 스트레스 반응 정도를 나타내는 생리적 표지로 알려져 있 다 (Kregel, 2002;Gornati et al, 2004;Chen et al, 2007;Beloor et al, 2010;Soleimani et al, 2011;Sohn et al, 2012;. 이들 중 염색체 말단부를 지칭하는 텔로미어는 대 표적 노화 표지로 연령이 증가함에 따라 길이가 줄어들게 되 는데, 이의 감축 정도는 유전적, 환경적 요인에 따라 많은 차이를 나타낸다 (Meeker and Coffey, 1997;Cottliar and Slavutsky, 2001;Richter and Proctor, 2007;Sohn and Subramani, 2014).…”

“…이들 중 염색체 말단부를 지칭하는 텔로미어는 대 표적 노화 표지로 연령이 증가함에 따라 길이가 줄어들게 되 는데, 이의 감축 정도는 유전적, 환경적 요인에 따라 많은 차이를 나타낸다 (Meeker and Coffey, 1997;Cottliar and Slavutsky, 2001;Richter and Proctor, 2007;Sohn and Subramani, 2014). 특히 외적 스트레스는 텔로미어 길이의 감축을 촉진 시킨다고 알려져 있으며, 닭에 있어서도 사육 환경에 따라 감 축 정도의 차이를 보이고 있다 (Beloor et al, 2010;. Heat shock proteins(HSPs)은 열을 가한 초파리에 서 특이적으로 발현하는 단백질로 이의 발견 이래 많은 동 물체에서 열 스트레스 노출시 HSP 단백질 합성의 증가를 보 고하고 있다 (Ritossa, 1962;Lindquist, 1986;Lindquist and Craig, 1988;Young et al, 2001;Powers and Workman, 2007).…”