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Open Access Pathology of lymphoid organs in chickens fed a diet deficient in zinc

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An experiment was conducted, including flow cytometry, to study the pathology of the lymphoid organs and peripheral blood T lymphocytes in zinc (Zn)-deficient chickens. One hundred 1-day-old broiler chickens were randomly divided into two groups and fed on diets with 100 mg/kg Zn (controls) or Zn-deficient diets (Zn, 23.63 mg/kg) for 7 weeks. The weight and growth index of the bursa of Fabricius, thymus and spleen were significantly reduced ( P <0.05 or P <0.01) in Zn-deficient birds when compared with those of control broilers. The G0/G1 phase of the cell cycle of the bursa, thymus and spleen was much higher ( P <0.01), and the S, G2+M phases and proliferating index lower ( P< 0.05 or P <0.01) in Zn-deficient broilers than in the controls. The acid a-naphthyl acetate esterase-positive ratio of the peripheral blood T lymphocytes and the CD4 and CD8 numbers were markedly reduced ( P <0.05 or P <0.01), and the CD4/CD8 ratio increased. Histopathologically, lymphocytes of lymphoid organs were depleted and the reticular cells of the thymus were also degenerate or necrotic in the Zn-deficient birds. The results demonstrate that Zn deficiency seriously inhibited the development of lymphoid organs, impaired the progression of lymphocytes from the G0/G1 phase to the S phase, and caused pathological injury in the lymphoid organs. The results also showed that the effect of Zn deficiency on the primary lymphoid organs occurred earlier than on the secondary lymphoid organs. The effect of Zn deficiency was greatest on the bursa of Fabricius, followed by the thymus, and then the spleen. Potential mechanisms underlying the observations are discussed. Une expérience a été menée, incluant une cytométrie de flux (FCM) pour étudier la pathologie des organes lymphoïdes et des lymphocytes T du sang périphérique chez des poulets déficients en zinc (Zn). Cent poulets, âgés d'un jour, ont été divisés en deux groupes, de façon randomisée, et ont été nourris pendant 7 semaines avec un aliment contenant 100 mg/kg de zinc pour (témoins) l'un et 23,63 mg/kg pour l'autre (déficient). Le poids et l'indice de croissance de la bourse de Fabricius, du thymus et de la rate des poulets déficients ont été réduits significativement (P<0,05 ou P<0,01) comparés aux poulets témoins. La phase G0/G1 du cycle des cellules de la bourse de Fabricius, du thymus et de la rate a été nettement supérieure (P<0,01) et les phases S, G2+M ainsi que l'indice de prolifération (PI) ont été inférieurs (P<0,05 ou P<0,01) chez les poulets déficients en zinc comparés aux témoins. Le rapport positif acide a-naphtyle acétate estérase des lymphocytes T du sang périphérique et le nombre des CD4 et CD8 ont été nettement réduits (P<0.05 or P<0.01); le rapport CD4/CD8 a augmenté. Sur le plan histologique, il a été observé chez les poulets déficients en zinc une déplétion lymphocytaire des organes lymphoïdes et les cellules réticulaires du thymus ont présenté une dégénérescence ou une nécrose. Ces résultats démontrent que la déficience en Zn inhibe de façon importante le développement des organes lymphoïdes, empêche la progression des lymphocytes de la phase G0/G1 à la phase S et entraîne des lésions pathologiques dans les organes lymphoïdes. Les résultats montrent également que la déficience en Zn apparaît plus précocement sur les organes lymphoïdes primaires que sur les organes lymphoïdes secondaires. L'effet de la déficience en Zn a été le plus important sur la bourse de Fabricius suivi par le thymus et puis la rate. Les mécanismes potentiels sous-jacents ces observations sont discutés. Zur Untersuchung der Pathologie der lymphatischen Organe und der peripheren T-Lymphozyten im Blut von Hühnern mit Zinkmangel wurde ein Experiment einschließlich der Anwendung durchflusszytometrischer Methoden durchgeführt. 100 Broiler-Eintagsküken wurden zufällig auf zwei Gruppen verteilt und erhielten sieben Wochen lang Futter mit 100 mg Zink/kg (Kontrolle) oder mit Zinkdefizit (Zn 23,63 mg/kg). Im Vergleich zur Kontrollgruppe waren das Gewicht und der Wachstumsindex der Bursa Fabricii, des Thymus und der Milz in den Broilerküken mit Zinkmangel signifikant reduziert (p<0.05 oder p<0.01). Die G0/G1-Phase des Zellzyklus in der Bursa, im Thymus und in der Milz waren in den Zinkmangel-Broilern deutlich höher (p<0.01) und die S-, G2+M-Phasen sowie der Proliferationsindex (PI) niedriger (p<0,05 oder p<0,01) als in den Kontrollen. Die Säure-a-Naphthyl-Acetatesterase-positiv-Ratio der peripheren T-Lymphozyten und die CD4- und CD8-Prozentzahlen waren merklich reduziert (p<0,05 oder p<0,01), während das CD4/CD8-Verhältnis anstieg. Histopathologisch zeigte sich bei den Tieren mit Zinkmangel ein Verlust der Lymphozyten in den lymphatischen Organen und die Retikulumzellen im Thymus waren degeneriert oder nekrotisch. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass ein Zinkmangel ernsthaft die Entwicklung der lymphatischen Organe hemmt, die Progression der Lymphozyten von der G0/G1-Phase in die S-Phase behindert und pathologische Veränderungen in den lymphatischen Organen verursacht. Die Ergebnisse zeigten außerdem, dass der Effekt des Zinkmangels in den primären lymphatischen Organen früher auftrat als in den sekundären ymphatischen Organen. Die Wirkung des Zinkmangels war am größten in der Bursa Fabricii, gefolgt von Thymus und Milz. Mögliche diesen Beobachtungen zu Grunde liegende Mechnismen werden diskutiert. Se llevó a cabo un experimento, incluyendo citometría de flujo (FCM), para estudiar la patología de los órganos linfoides y de los linfocitos T de sangre periférica en pollos deficientes en zinc (Zn). 100 pollos de engorde de un día de edad se dividieron en dos grupos alimentados con dietas con 100mg/kg de zinc (controles) o deficientes en zinc (Zn 23.63mg/kg) durante siete semanas. Los pesos y el índice de crecimiento de la bolsa de Fabricio, timo y bazo eran significativamente más pequeños (P<0.05 o P<0.01) en las aves deficientes en zinc al compararlos con las aves controles. La fase G0/G1 del ciclo celular de la bolsa de Fabricio, timo y bazo fue mucho mayor (P<0.01), y las fases S, G2+M y el índice de proliferación (PI) menor (P<0.05 o P<0.01) en aves deficientes en Zn que en controles. La proporción de ácido a-naphthyl acetato esterasa positiva de los linfocitos T de sangre periférica y los CD4 y CD8 se encontraron claramente reducidos (P<0.05 o P<0.01), y la proporción CD4/CD8 incrementada. Histopatológicamente, los linfocitos de los órganos linfoides estaban deplecionados y las células reticulares del timo estaban necróticas o degeneradas en las aves deficientes en Zn. Estos resultados demuestran que la deficiencia de Zn inhibió seriamente el desarrollo de los órganos linfoides, impidió la progresión de los linfocitos de la fase G0/G1 a la fase S y causó lesiones en los órganos linfoides. Estos resultados también muestran que el efecto de la deficiencia de Zn en órganos linfoides primarios ocurre antes que en los órganos linfoides secundarios. El efecto de la deficiencia de Zn fue mayor en la bolsa de Fabricio, seguida del timo y el bazo. Se discuten los potenciales mecanismos que pueden dar lugar a estas observaciones.
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Document Type: Research Article

Affiliations: College of Animal Science & Veterinary Medicine, Sichuan Agricultural University, Yaan, Sichuan, 625014, China

Publication date: October 1, 2004

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