Efficacy of Echinacea purpurea and Protexin on systemic and mucosal immune response to Newcastle Diseases Virus vaccination (VG/GA strain) in commercial turkey poults

Document Type: Immunology

Authors

1 Department of Avian Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Avian Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran.

4 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

5 Department of Poultry Science, Faculty of Veterinary Medicine, Urmia Islamic Azad University, Urmia, Iran.

Abstract

BACKGROUND: It is important to understand the efficacy of immunoregulatory materials, herbal remedies or probiotics, in different parts of immune system following vaccination with different tropism. OBJECTIVES: Aim of this study was to evaluate the effect of Echinacea purpurea and a probiotic (protexin) on systemic and mucosal immune response in turkey. METHODS: A total of 288 1-day-old male turkey poults were randomized into 6 groups as follow: Group T1: Turkeys received Echinacea purpurea at the rate of 1 ml /1 liter water and Newcastle disease virus (NDV) vaccine, Group T2: Turkeys received probiotic at the rate of 1 g /1 liter water and NDV vaccine, Group T3: Positive control that turkey received NDV vaccine without any additives. Group T4: Turkeys received Echinacea purpurea at the rate of 1 ml /1 liter water without NDV vaccine. Group T5: Turkeys received probiotic at the rate of 1 g /1 liter water without NDV vaccine, Group T6: Negative control group, neither vaccinated against NDV vaccine nor given additives.
At age of 10 and 20 days, poults were vaccinated with Villegas_Glisson/University of Georgia (VG/GA) strain of Newcastle disease vaccine by eye dropper method. For systemic and mucosal antibody analyses, blood samples and tracheal lavages were collected at different ages. The titers of antibody against NDV were measured using ELISA and HI tests. RESULTS: Addition of Echinacea to the water increased the systemic IgG, IgA and HI compared to the positive control group. Protexin supplementation to the water of T2 turkeys increased serum IgG and both total and specific IgA compared to the T3 group turkeys. Generally, turkeys that were supplemented with probiotic had higher specific and total tracheal IgA antibody levels than the other vaccinated groups. Among vaccinated turkeys only T1 group showed significantly higher HI antibody titers on day 42. CONCLUSIONS: Results indicated that systemic and mucosal immunity of turkeys following vaccination against Newcastle disease (ND) could be improved by supplementation of Echinacea and probiotic. The effect of Echinacea purpurea on systemic immunity of turkeys seemed more pronounced than on mucosal immunity; further, the effect of probiotic on mucosal immunity was more obvious.

Keywords


Article Title [Persian]

مطالعه مقایسه ای تاثیر عصاره گیاه سرخارگل و پروتکسین بر روی پاسخ ایمنی در گردش و مخاطی متعاقب واکسیناسیون علیه ویروس بیماری نیوکاسل (سویه VG/GA) در جوجه بوقلمون های گوشتی تجاری

Authors [Persian]

  • محمد حسن زاده 1
  • توحید طلوعی 2
  • غلامرضا نیکبخت 3
  • حسن الکاراوقلی 4
  • آریا رضایی فر 5
  • حسن قهری 5
1 گروه بیماریهای پرندگان، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 گروه بیماریهای پرندگان، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 گروه میکروبیولوژی و ایمنولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 گروه میکروبیولوژی و ایمنولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
5 گروه بیماریهای پرندگان، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه: استفاده از داروهای گیاهی و پروبیوتیک ها در غذای انسان و حیوان به دلیل تاثیرات طبیعی تحریک سیستم ایمنی که دارند پیشنهاد می شود. هدف: تاثیر عصاره گیاه سرخارگل و پروتکسین بر روی پاسخ ایمنی در گردش و مخاطی در جوجه های بوقلمون تجاری مورد ارزیابی قرار می گیرد. روش کار: 288 جوجه نر بوقلمون تجاری به 6 گروه با 4 تکرار تقسیم و تا 42 روزگی نگهداری شدند. گروه 1: پرندگان در برابر ویروس بیماری نیوکاسل واکسینه شده عصاره گیاه سرخارگل را دریافت کردند. گروه2 : پرندگان در برابر ویروس بیماری نیوکاسل واکسینه شدند و پروبیوتیک دریافت کردند. گروه3 : گروه کنترل مثبت، فقط در برابر ویروس بیماری نیوکاسل واکسینه شدند. گروه4: پرندگان عصاره سرخارگل را دریافت کردند بدون اینکه واکسینه شوند. گروه 5: پرندگان پروبیوتیک دریافت کردند بدون اینکه واکسینه شوند. گروه 6: گروه کنترل منفی که واکسینه نشدند و هیچ ماده در آب آن ها اضافه نشد. در روزهای 10 و 20 بر علیه ویروس بیماری نیوکاسل با روش قطره چشمی واکسیناسیون انجام شد. برای بررسی پاسخ ایمنی در گردش و مخاطی، نمونه خون و نمونه محتویات شستشو شده نای تهیه گردید. و تیتر آنتی بادی توسط آزمونElisa و HI بررسی گردید. نتایج: عصاره گیاه سرخارگل منجر به افزایش معنی دار تولید آنتی بادی IgG ، IgA و HI نسبت به گروه کنترل مثبت گردید. پروتکسین (گروه 2) در مقایسه با گروه کنترل مثبت باعث افزایش معنی دار تیتر سرمی IgG و نیز IgA مخاطی( اختصاصی و کل) شد در حالیکه این افزایش در مورد تیتر آنتی بادی HI معنی دار نبود. در بین جوجه های واکسینه، آنهایی که پروتکسین دریافت کردند نسبت به گروهی که عصاره سرخارگل مصرف کردند تیتر آنتی بادی IgA مخاطی( اختصاصی و کل) بهتری از خود نشان دادند. نتیجه گیری نهایی: استفاده از عصاره گیاه سرخارگل و پروتکسین می تواند باعث بهبود پاسخ ایمنی در گردش و مخاطی در بوقلمون ها شود. همچنین نتایج ثابت کرد که تاثیر عصاره گیاه سرخارگل برپاسخ ایمنی در گردش بوقلمون بیشتر از ایمنی مخاطی است. در حالی که تاثیر پروبیوتیک مورد استفاده در این مطالعه بر ایمنی مخاطی بوقلمون بیشتر بوده است.

Keywords [Persian]

  • سرخارگل
  • پارامترهای ایمنی شناسی
  • پروبیوتیک
  • بوقلمون
  • سویه VG/GA واکسن نیوکاسل
Abdel-Fattah, S.A., El-Sanhoury, MH., El-Mednay, N.M., Abdel-Azeem, F. (2008) Thyroid activity, some blood constituents, organs morphology and performance of broiler chicks fed supplemental organic acids. Int J Poult Sci. 7: 215-222.##

Al-Garib, S.O., Gruys, E., Gielkens, A.L., Koch, G. (2003) Detection of antibody-forming cells directed against Newcastle disease virus and their immunoglobulin class by double immunoenzymehisto chemistry. Avian Dis. 47: 453-457.##

Ao, Z., Choct, M. (2013) Oligosaccharides affect performance and gut development of broiler chickens. Asian-Australas J Anim Sci. 26: 116-121.##

Barrett, B. (2003) Medicinal properties of Echinacea: a critical review. Phytomedicine 10: 66-86.##

Bauer, R. (2002) NeueErkenntnissezurWirkung und Wirksamkeit von Echinacea purpurea-Preßsaftzubereitungen. Wien Med Wochenschr. 15: 407-411.##

Bohmer, M.B., Salisch, H., Paulicks, B.R., Roth, F.X. (2008) Echinacea purpurea as a potential immunostimulatory feed additive in laying hens and fattening pigs by intermittent application. Livest Sci. 122: 81-85.##

Brisbin, J.T, Gong, J., Orouji, S., Esufali, J., Mallick, A., Parvizi, P., Patricia, E. (2011) Oral treatment of chickens with lactobacilli Influences elicitation of immune responses, Clin Vaccine Immunol. 18: 1447-1455.##

Corthesy, B., Kraehenbuhl, J.P. (1999) Antibody-mediated protection of mucosal surfaces. Curr Trop Microbiol. 236: 93-111.##

Cruz, I., Cheetham, J.J., Arnason, J.T., Yack, J.E., Smith, M.L. (2014) Alkamides from Echinacea disrupt the fungal cell wall-membrane complex. Phytomedicine. 21: 435-442.##

Cundell, D.R., Matrone, M.A., Rarjaczak, P., Pierce, J.D. (2003) The effect of aerial parts of Echinacea on the circulating white cell levels and selected immune function of the aging male Spague-Dawley rat. Int Immunopharmacol. 3: 1041-1048.##

Davison, F., Kaspers, B., Schat, K.A. (2008) Avian immunology. Elsevier Ltd. London, UK.##

De Geus, E.D., Jansen, C.A., Vervelde, L. (2012) Uptake of particulate antigens in a nonmammalian lung: phenotypic and functional characterization of avian respiratory phagocytes using bacterial or viral antigens. J Immunol. 188: 4516-26.##

Fonseca, N.F, Papanicolaou, G., Lin, H., Lau, C.B.S., Kennelly, E.J., Cassileth, B.R., Cunningham-Rundles, S. (2015) Echinacea purpurea (L.) Moench modulates human T-cell cytokine response. Int Immunopharmacol. 19: 94-102.##

Ganapathy, K., Cargill, P., Montiel, E., Jones, R.C. (2005) Interaction between live avian pneumovirus and Newcastle disease virusvaccines in specific pathogen free chickens. Avian Pathol. 34: 297-302.##

Getachew, T. (2016) A Review on Effects of Probiotic Supplementation in Poultry Performance and Cholesterol Levels of Egg and Meat J World Poult Res. 6: 31-36.##

Ghahri, H., Toloei, T., Habibi, M. (2010) Efficacy of esterified glucomannan, sodium bentonite and humic acid to counteract experimental aflatoxicosis on antibody titers against Newcastle disease in broilers. Afr J Biotechnol. 9: 4127-4131.##

Guimarães, J.B., Dos Santos, É.C., Souza Dias, E.,  Bertechini, A.G., Da Silva Ávila, C.L.,  Silva Dias, F. (2014) Performance and meat quality of broiler chickens that are fed diets supplemented with Agaricus brasiliensis mushrooms. Trop Anim Health Prod. 46: 1509-1514.##

Habibian Dehkordi, S., Fallah, V., Habibian Dehkordi, S.H. (2011) Enhancement of broiler performance and immune response by Echinacea purpurea supplemented in diet. Afr J Biotechnol. 10: 11280-11286.##

Jayawardane, G.W., Spradbrow, P.B. (1995) Mucosal immunity in chickens vaccinated with the V4 strain of Newcastle disease virus. Vet Microbiol. 46: 69-77.##

Jurcic, K., Melchart, D., Holzmann, M., Martin, P.L., Bauer, R., Doenecke, A., Wagner, H. (1989) Zwei Probandenstudienzur Stimulierung der Granulozyten phagozytose durch Echinacea-Extrakt-haltige Präparate. Z. Phytother. 10: 67-70.##

Kapczynski, D.R., Afonso, C.L., Miller, P.J. (2013) Immune responses of poultry to Newcastle disease virus. Dev Comp Immunol. 41: 447-453.##

Kuhn, G., Ender, K., Thomann, R., Tuchscherer, M., Tuchscherer, A., Stabenow, B., Krüger, M., Schrödl, W. (2005) Einsatz von Echinacea-Extraktbeitragenden und säugendenSauen. Arch Tierz Dummerstorf. 48: 270-282.##

Lee, T.T., Chen, C.L., Shieh Z.H., Lin, J.C., Yu, B. (2009) Study on antioxidant activity of Echinacea purpurea L. extracts and its impact on cell viability. Afr J Biotechnol. 8: 5097-5105.##

Lee, T.T., Chen, C.L., Wang, C.C.,  Yu, B. (2012) Growth performance and antioxidant capacity of broilers supplemented with Echinacea purpurea L. in the diet. Appl Poult Res. 21: 484-491.##

Manayi, A., Vazirian, M., Saeidnia, S. (2015) Echinacea purpurea: Pharmacology, phytochemistry and analysis methods. Pharmacogn Rev. 9: 63-72.##

Mehdizadeh Taklimi, S.M.S., Lotfollahian, H., Zarea Shahne, A., Mirzaei, F., Alinejad, A. (2012) Study on efficacy of probiotic in broiler chickens diet. Agr Sci. 3: 5-8.##

Menten, J. F. M. (2002) Probióticos, prebióticos e aditivosfitogênicosnanutrição de aves. In: 2º SimpósiosobreIngredientesnaAlimentação Animal, Uberlândia, Minas Gerais. Brasil. p. 251-276.##

Park, Y.H., Hamidon, F., Rajangan, C., Soh, K.P., Gan, C.Y., Lim, T.S., Abdullah, W.N.W., Liong, M.T. (2016) Application of Probiotics for the Production of Safe and High-quality Poultry Meat. Korean J Food Sci Anim Resour. 36: 567-576.##

Perozo, F., Villegas, P., Dolz, R., Afonso, C.L., Purvis, L.B. (2008) The VG/GA strain of Newcastle disease virus: mucosal immunity, protection against lethal challenge and molecular analysis. Avian Pathol. 37: 237-245##

Raj, G.D., Jones, R.C. (1996) Local antibody production in the oviduct and gut of hens infected with a variant strain of infectious bronchitis virus. Vet Immunol Immunopathol. 53: 147-161.##

Reynolds, D.L. Maraqa, A.D. (2000) Protective immunity against Newcastle disease: the role of cell-mediated immunity. Avian Dis. 44: 145-154.##

Saunders, P.R., Smith, F., Schusky, R.W. (2007) Echinacea purpurea L. in children: safety, tolerability, compliance, and clinical effectiveness in upper respiratory tract infections. Can J Physiol Pharmacol. 85: 1195-1199.##

Schranner, I., Wurdinger, M., Klumpp, N., Losche, U., Okpanyi, S.N. (1989) Influence of medicinal complex drug (Influex) and Echinacea angustifolia extract on avian humoral immune reactions. J Vet Med B. 36: 353-364.##

Scott, T.R. (2004) Our current understanding of humoral immunity of poultry.  Poult Sci. 83: 574-579.##

Seifert, S., Fritz, C., Carlini, N., Barth, S.W., Franz, C.M.A.P., Watzl, B. (2011) Modulation of innate and adaptive immunity by the probiotic Bifidobacterium longum PCB133 in turkeys. Poult Sci. 90: 2275-2280.##

Talazadeh, F., Mayahi, M., Zeinali, S. (2016) The effect of Aquablend Avian probiotic® including Lactobacillus, Streptococcus and Bifidobacterium on systemic antibody response against Newcastle and Influenza disease vaccine in broiler chickens. Int J Enteric Pathog. 4: e35689.##

Toloei, T., Ghahri, H., Talebi, A. (2010) Efficacy of mannanoligosaccharides and humateon immune response to Avian Influenza (H9) diseasevaccination in broiler chickens. Vet Res Commun. 34: 709-717.##

Wondmeneh, E., Arendonk, J.A.M., der Waaij, E.H., Ducro, B.J., Parmentier, H.K. (2015) High natural antibody titers of indigenous chickens are related with increased hazard in confinement. Poult Sci. 94: 1493-1498.##