Stibiotisk tilskudd fremmer vekst ved å forbedre plasmaimmunoglobulin- og IGF--1-nivåer og regulere tarmmikrobiota-sammensetningen hos avvente smågriser

Enkel oppsummering:

Nylig har antibiotika (STB) blitt foreslått som et ikke-fordøyelig og fermenterbart tilsetningsstoff som kan forbedre mikrobiell fiberfermentering. Denne studien observerte at STB kunne forbedre immunitet og IGF-1-nivåer i plasma, regulere det fekale mikrobielle samfunnet og ha en positiv effekt på avvente smågrisers fôrinntak og daglige vektøkning. Basert på resultatene fra denne studien ble avvente smågrisers vekstevne sterkt forbedret med STB-inkludering i dietten, og dette kan gi grunnlag for bruk i svineproduksjon.

cistanche planteøkende immunsystem

 Abstrakt:

This study was conducted to investigate the effects of dietary supplementation with antibiotics (STB) on growth performance, diarrhea incidence, plasma antioxidant capacity, immunoglobulin concentration and hormone levels, and fecal microorganisms in weaned piglets. Compared with the control (CT) group, the addition of STB improved the body weight (BW) of piglets on days 28 and 42 (p < 0.05) and increased daily weight gain and daily feed intake from days 14–28 and throughout the trial period (p < 0.05). Correspondingly, the plasma insulin-like growth factor 1 (IGF-1) level on day 42 was significantly improved by STB (p < 0.05). VistaPros (VP) group levels of immunoglobulin (Ig) A and G were significantly higher on days 14 and 42 (p < 0.05) than the CT group levels. In addition, the activity of plasma catalase tended to be increased on day 14 (p = 0.053) in the VP group, as for superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and malondialdehyde, STB did not significantly affect their levels (p >0.05). STB i kosten økte dessuten den relative mengden av nyttige bakterier, inkludert norank_f_Muribaculaceae, Rikenellaceae_RC9_tarm_gruppe, Parabacteroides og uklassifisert_f__Oscillospiraceae. Oppsummert forbedret STB immuniteten og IGF-1-nivåene i plasmaet til avvente smågriser og fremmet følgelig vekstytelsen til avvente smågriser.

cistanche fordeler for menn styrker immunforsvaret

Klikk her for å se Cistanche Enhance Immunity-produkter

【Be om mer】 E-post:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Nøkkelord:

vekst ytelse; immunitet; mikrobiom; smågriser; antibiotika

1. Introduksjon

I den tidlige avvenningsperioden kan umodenhet av smågrisers organer, kombinert med endringer i kosthold, ernæringskilder, miljø og psykologi, forårsake sterke stressreaksjoner hos smågriser. Blant dem overføres grisungenes kostholdsvaner fra purkemelk til mais-soyabønnemelbaserte dietter. Tilstedeværelsen av noen anti-ernæringsmessige faktorer i dietten kan ha innvirkning på vekstytelsen til avvente smågriser. Ikke-stivelsespolysakkarider (NSP) er anti-ernæringsmessige faktorer. Basaldietter fra mais-soyamel inkluderer store mengder NSP som er tilstede i plantecelleveggen, hovedsakelig arabinoxylan (AX) i mais [1], og xyloglukan og xylan i soyabønnemel [2]. Mange tidligere studier rapporterte at NSP kunne omslutte intracellulære næringsstoffer, øke viskositeten til fordøyelsesdietten, endre morfologien til tarmepitelet og redusere næringsfordøyelighet [3–6], og deretter påvirke vekstytelsen og redusere skrottavlingen [7,8] . Imidlertid er NSP-er også et viktig næringsstoff for enmagede dyr, spesielt for fermentering av tarmbakterier, som avhenger av NSP-komponentene. Det er rapportert at eksogen tilsetning av ikke-stivelses-polysakkaridnedbrytende enzymer (spesielt xylanase, XYL) kan bryte ned uløselige og store løselige polysakkarider i kosten for å produsere oligosakkarider [9,10], oligosakkarider kan godt fermenteres av tarmbakterier. I tillegg ble xylo-oligosakkarider (XOS) med en polymerisasjonsgrad i området 2–6 identifisert for å forbedre tarmhelsen og stimulere immunrespons hos dyr, som virker på en prebiotisk måte [11].

Nylig har en ny klasse av fôrtilsetningsstoffer blitt foreslått, nemlig antibiotika (STB), som er et kompleks av XYL og XOS [12]. STB er i stand til å hydrolysere arabinoxylaner og også gi korte oligosakkarider. Dermed kan STB tjene det doble formålet å redusere de anti-ernæringsmessige effektene av NSP, samtidig som det stimulerer SCFA-produksjon av mikrobiotaen. Craig et al. (2020) rapporterte at tilsetning av STB reduserte fordøyelsesviskositeten og økte konsentrasjonen av SCFAer [13]. Dette er svært relevant for å redusere de negative effektene av avvenningsstress hos smågriser og fremme vekst. Vi antok at å supplere STB med et mais-soyabønnemelbasert kosthold ville redusere de antiernæringsmessige effektene av NSP og gi ytterligere prebiotika for gunstige bakterier, frigjøre mer energi fra fôret, forbedre tarmhelsen og immuniteten, noe som ville resultere i forbedringen. av vekstytelsen, remisjon av avvenningsstress og reduksjon av diaréforekomsten hos avvente smågriser. Derfor var hensikten med denne studien å undersøke effekten av STB-tilsetning til dietten påvirker vekstytelse, diaréforekomst, antioksidantkapasitet, immunitet og tarmmikrobiota hos avvente grisunger.

2. Materialer og metoder

2.1. Dyr og eksperimentell design

Rettssaken fant sted på forsøksgården Tianpeng, som ligger i Langfang. Vi fordelte tilfeldig 80 friske avvente smågriser (Duroc × Landrace × Yorkshire) med liten forskjell i kroppsvekt (BW, 8,84 ± 0,26 kg) og alder (28 ± 1 dag) til to behandlingsgrupper. En basal diett ble matet til kontrollgruppen (CT), og en basal diett supplert med 100 g/t VistaPros (STB, hovedsakelig inneholdende -1,4-endo-xylanase og xylo-oligosakkarider, var levert av AB Vista, Marlborough, Wiltshire, Storbritannia.) ble matet til VistaPros (VP)-gruppen. Hver gruppe hadde 8 replikater (binger), hver replikat hadde 5 griser, og prøveperioden var 42 dager, delt inn i 2 stadier (pre-barnehage og post-barnehage), med 2 kg/t ZnO tilsatt i diettene til begge. behandlingsgrupper i pre-barnehageperioden. Basalfôret for smågriser ble formulert i henhold til NRC (2012) krav for smågriser i barnehagestadiet (tabell 1). Forsøket ble utført i et helt lukket barnehagehus, og alle smågrisene ble holdt i binger (5 griser/binger), og fôret og vannet ad libitum. Starttemperaturen i grisehuset var 28 grader Celsius, og sank deretter med 1 ◦C hver uke til slutttemperaturen nådde 25 grader Celsius. Pennene ble kontrollert daglig, og pennene ble rengjort med jevne mellomrom.

2.2. Prøvesamling

På dag 14 og 42 av forsøket ble en smågris vilkårlig tatt fra hver bås, og en blodprøve ble tatt fra grisens halsvene i et heparinrør og sentrifugert ved 3000 r/min i 20 min. Plasmaet ble lagret ved -20 ◦C for analyse av antioksidant- og immunologiske parametere og nivåer av insulinlignende vekstfaktor 1 (IGF-1). På dag 42 ble avføringsprøver (ca. 20 g) samlet fra en tilfeldig valgt gris fra hver bås ved rektal massasje. Prøvene ble lagret frosset ved -80 ◦C for senere analyse.

Tabell 1. Ingrediens og beregnet næringssammensetning av basaldietten (som fôringsbasis, %).

2.3. Målinger av vekstytelse og diaréforekomst

På dag {0}} av forsøket ble grisungene veid individuelt og gruppert etter vekt. På dagene 14, 28 og 42 av forsøket ble imidlertid smågrisene veid i henhold til hver bås. Det gjenværende fôret ble veid på veietidspunktet og gjennomsnittlig fôrforbruk ble beregnet for hver periode basert på vårt registrerte diettforbruk fra dag 0 til dag 14, 28 og 42. Vekstytelsen til avvente smågriser ble evaluert ved å beregne gjennomsnittlig daglig tilvekst (ADG), gjennomsnittlig daglig fôrinntak (ADFI) og fôrkonverteringsforhold (FCR) for hvert replikat. Alle utrangerte eller døde smågriser ble også registrert daglig og fôrforbruket ble korrigert deretter. Forekomsten av diaré ble vurdert med et fempunkts avføringskonsentrasjonsscoresystem: 1=hard, tørr pellet; 2=fast, formet avføring; 3=myk, fuktig avføring som beholder formen; 4=myk, uformet avføring; og 5=vannaktig væske som kan helles. En flytende konsistens (score 4–5) ble ansett som indikasjon på diaré [14,15]. Forekomsten av diaré (%) ble beregnet som en prosentandel av antall smågriser med diaré delt på det totale antallet smågriser i hver behandling.

cistanche tubulosa-forbedre immunsystemet

2.4. Analyse av plasmaantioksidantindikatorer

Plasmaantioksidantindeksene inkluderer glutationperoksidase (GSH-Px), superoksiddismutase (SOD), katalase (CAT) og malondialdehyd (MDA). Ved å bruke 5,50-ditiobis-pnitrobenzosyre for å analysere GSH-PX med en absorpsjonstopp ved 412 nm. SOD-aktivitet ble målt ved WST-1-metoden, som bruker et vannløselig tiazolsalt (WST-1) ​​for å reagere med et superoksidanion for å produsere et vannløselig fargestoff, og dermed måle SOD-aktivitet med en absorpsjonstopp ved 450 nm. Vi målte CAT-aktivitet med ammoniummolybdat og absorpsjonstoppen var da 405 nm. Måling av MDA-aktivitet med TBA-metoden, som kondenserer MDA med 2-tiobarbitursyre for å danne et rødt produkt med en absorpsjonstopp ved 532 nm. Settene ovenfor ble kjøpt fra Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, Kina), og bestemmelsen ble utført i henhold til instruksjonene for settet.

2.5. Analyse av plasmaimmunmarkører og IGF-1

Immunindikatorer inkluderer Immunoglobulin A (IgA) og Immunoglobulin G (IgG). I henhold til produsentens instruksjoner brukes ELISA-sett for å bestemme plasma IgA og IgG (Jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, Kina). Settet bestemmer IgA og IgG i plasma ved å bruke en konkurrerende metode med en absorpsjonstopp ved 450 nm. I henhold til forskjellige fortynningskonsentrasjoner av rekombinant svine-immunoglobulin, ble ELISAcalc brukt for å tilpasse den logistiske kurven (fireparameterligningen) og beregne innholdet. Resultatene ble uttrykt i mg/ml. IGF-1-nivåer ble bestemt ved bruk av et ELISA-sett (Albion, Shanghai, Kina), og bestemmelsen ble utført i henhold til instruksjonene for settet. ELISA-settet bruker en dobbel antistoff-sandwichmetode for å bestemme nivået av IGF-1 i prøven og måler absorbansen ved 450 nm for å beregne nivået av IGF-1 fra standardkurven. Intra-analysen og inter-assay-variasjonskoeffisienten for ELISA i prøvene var henholdsvis mindre enn 10 % og 15 %.

cistanche tubulosa-forbedre immunsystemet

2.6. Fekal mikrobiell sammensetningsanalyse

Avføringsprøvene ble frosset ved -80 ◦C og sendt til Major Bio (Shanghai, Kina) for DNA-ekstraksjon og 16 S rRNA-gensekvensering ble utført ved høykapasitets sekvenseringsteknologi. DNA-konsentrasjonen ble målt ved bruk av et Nanodrop-1000-instrument (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) og DNA-kvaliteten ble vurdert ved 1 % agarosegelelektroforese. Basert på den hypervariable regionen til det bakterielle 16 S rRNA-genet V3–V4, ble strekkodefusjonsprimere (338F: 5-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3, 806R: 5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3) brukt for å amplifisere det ekstraherte genomiske DNA. PCR-produkter ble påvist på 2% agarosegelelektroforese og gjenvunnet ved å kutte gelene ved å bruke AxyPrepDNA Gel Recovery Kit (Axygen Biosciences, Union City, CA, USA). Med henvisning til de foreløpige kvantifiseringsresultatene av elektroforese, ble PCR-produktene kvantifisert ved å bruke QuantiFluor™-ST Blue Fluorescence Quantification System (Promega, Madison, WI, USA). De rene PCR-produktene ble brukt til å bygge Miseq-biblioteker og sekvensert ved å bruke MiSeq-plattformen (Illumina, San Diego, CA, USA) på Major Bio (Shanghai, Kina). Kategoriser unike sekvenser i identiske amplikonsekvensvarianter (ASV) med en likhetsterskel på 99 %. Statistisk analyse ble utført ved bruk av ASV-agglomerative resultater.

2.7. Statistisk analyse

Data ble analysert som et randomisert komplett blokkdesign ved å bruke GLM-prosedyren til SAS 9.2, og flere sammenligninger ble utført med Tukey HSD-metoden. I denne modellen er den eksperimentelle enheten for data relatert til vekstprestasjoner bingen, og den eksperimentelle enheten for data relatert til plasmaindikatorer er den enkelte smågris. Videre ble diarérater hos smågris analysert ved hjelp av en kjikvadrattest. Bioinformatisk analyse av den fekale mikrobiotaen ble utført ved hjelp av Majorbio Cloud-plattformen (https://cloud.majorbio.com, tilgjengelig 8. februar 2023). Alfa- og beta-diversitet ble bestemt med henholdsvis Mothur (v 1.30.1) og Qiime2 (v2022.2), og telt og plottet med R-programvare (v 3.3.1). Principal coordinate analyse (PCoA) ble brukt for å vurdere beta-mangfold og ANOSIM statistisk analyse ble brukt for å bestemme signifikante forskjeller i beta-diversitet. Venn-diagrammer muliggjør beregning av antall vanlige og unike arter (f.eks. ASV-er) i flere populasjoner eller prøver og gir en mer visuell representasjon av likheten og overlappingen av sammensetningen av arter (f.eks. ASV-er) i miljøprøver. Rang-sumtesten som ble brukt i differensialartsanalysen var en ikke-lineær modell (GLM-modell: generalisert lineær modell). Det ble ansett som signifikant når p < 0,05 og tilbøyelighet når 0,05< p < 0.10. 

3. Resultater

3.1. Vekstytelse og diaréforekomst

Table 2 shows the effect of STB addition on growth performance and incidence of diarrhea in weaned piglets. Piglets in the VP group had significantly higher body weights on days 28 and 42 (p < 0.05) and significantly higher ADG and ADFI during days 14–28 and 0–42 (p < 0.05) compared to those in the CT group. Yet neither FCR nor diarrhea incidence differed significantly between CT and VP (p > 0.05). 

Tabell 2. Effekt av kosttilskudd med antibiotika på vekstevne og diaréforekomst hos avvente smågriser.

3.2. Plasma antioksidantkapasitet

The effect of STB in the diet on the antioxidant capacity of weaned piglets is presented in Table 3. There was no significant effect of STB on the antioxidant capacity of weaned piglets (p > 0.05). On day 14, there was a tendency for plasma CAT activity to be higher in the VP group than in the CT group (p = 0.053), while dietary STB supplementation did not significantly affect SOD, GSH-PX, and MDA levels (p > 0.05). Further, the CT and VP groups did not show significant differences on day 42 when it came to plasma CAT, SOD, GSH-PX, and MDA (p > 0.05).

Tabell 3. Effekt av kosttilskudd med antibiotika på plasmaantioksidantkapasitet hos avvente grisunger.

3.3. Nivåer av plasmaimmunoglobulin og IGF-1

Table 4 shows the effects of STB on plasma immunoglobulins of weaned piglets. Plasma IgA and IgG levels were significantly higher in the VP group compared to those in the CT group on days 14 and 42 (p < 0.05). The effect of STB in the diet on IGF-1 levels in the plasma of weaned piglets is shown in Figure 1. Plasma IGF-1 levels were significantly higher in the VP group than in the CT group at day 42 (p < 0.05), and they were not significantly different from the CT group at day 14 (p > 0.05). 

Tabell 4. Effekt av kosttilskudd med antibiotika på plasmaimmunoglobulin fra avvente smågriser.

Figur 1. Effekt av kosttilskudd med antibiotika på plasmahormonnivåer hos avvente grisunger, tegnet *-indikerer graden av signifikant forskjell, * p < 0.05

3.4. Analyse av fekale mikroorganismer

The Venn diagram was performed based on the ASVs counted and showed that there was a total of 2347 ASVs obtained, of which 1040 ASVs (about 44%) co-located between the CT and VP groups, and 671 and 636 ASVs uniquely presented in the CT and VP groups respectively (Figure 2A). The differences in fecal microbial community diversity between the CT and VP groups were analyzed and the α and β indices were estimated. Regarding alpha diversity (Table 5), the richness and diversity of species in the microbial community were obtained by assessing a series of Alpha diversity indices. Sobs, Chao, and Ace indices indicated richness, and Shannon and Simpson's indices indicated diversity. No significant differences were found in the Sobs, Chao, and Ace indices (p > 0.05) in the VP group compared with the CT group, nor in the Shannon and Simpson indices (p >0.05). Når det gjelder -diversitet (Figur 2B), jo mer lik fellesskapssammensetningen av prøvene var basert på Bray-Curtis avstands-PCoA-analyse, jo nærmere var de i PCoA-kartet. Som vist i figur 2B, var CT- og VP-gruppene nærmere, noe som indikerer at den mikrobielle fellesskapssammensetningen var lik mellom de to behandlingsgruppene.

Figur 2. Effekter av kosttilskudd med stimbiotika på fekale mikrobielle samfunn. (A) ASVs Venn-diagram. (B) Fekal mikrobiell −diversitet basert på ASVs nivå.

Tabell 5. Effekt av kosttilskudd med stimbiotika på fekal mikrobiota-mangfold hos avvente grisunger.

På filumnivå (Figur 3A) var Firmicutes, Bacteroidota og Spirochaetota den viktigste dominerende filumen. Den relative forekomsten av Firmicutes var 84,00 % og 81,33 % i henholdsvis CT- og VP-gruppene, og den relative forekomsten av Bacteroidota var henholdsvis 10,97 % og 13,39 % i VP-gruppen. Den relative forekomsten av Spirochaetota i CT og VP var henholdsvis 3,36 % og 3,66 %. På slektsnivå (figur 3B) var de fem beste mikroorganismene i relativ overflod i CT-gruppen Clostridium_sensu_stricto_1 (24,56 %), Terrisporobacter (6,37 %), Christensenellaceae_R-7_gruppe (5,19 %), og Treponemanorank (4,48 %) og norank_o__Clostridia_UCG-014 ( 4,35 %). VP-gruppen ble hovedsakelig dominert av Clostridium_sensu_stricto_1 (33,23 %), Terrisporobacter (6,10 %), Christensenellaceae_R-7_-gruppen (5,62 %), uklassifisert_f__Lachnospiraceae (4,08 %) og UCG-005 (3,46 %).

Figur 3. (A) Den relative mengden av fekal mikrobiotasammensetning på filumnivå, Y-aksen representerer gjennomsnittlig relativ overflod, X-aksen representerer de forskjellige gruppene, og kolonnene med forskjellige farger representerer forskjellige grupper. (B) Den relative forekomsten av fekal mikrobiell slekt, Y-aksen representerer gjennomsnittlig relativ overflod, X-aksen representerer de forskjellige gruppene, og kolonnene med forskjellige farger representerer forskjellige grupper

Figur 4. (A) Signifikanstest av forskjellen mellom behandlinger ved fylum. (B) Signifikanstest av forskjellen mellom behandlinger på slektsnivåer, Y−aksen representerer artsnavnene på et visst taksonomisk nivå, X−aksen representerer gjennomsnittlig relativ overflod i forskjellige grupper av arter, og kolonnene med forskjellige farger representerer ulike grupper; helt til høyre er p−verdien, * p < 0.05, ** p < 0,01.

4. Diskusjon

Nyere studier rapporterte at STB kunne brukes som et supplement i dietten til monogastriske dyr for å forbedre deres vekstevne, redusere den inflammatoriske responsen og forbedre tarmhelsen, spesielt hos unge dyr [16,17], som et resultat av funksjonene til STB for å akselerere fibergjæring og produsere SCFA i baktarmen [18]. I denne studien viste vi at tilskudd av STB i dietten betydelig forbedret kroppsvekt, daglig vektøkning og daglig fôrinntak hos avvente smågriser, noe som var i tråd med tidligere funn om at STB betydelig forbedret vekstytelsen til monogastriske dyr [ 17,18]. Det er bemerkelsesverdig at det ikke var noen signifikant forskjell i FCR, noe som kan skyldes den korte perioden av eksperimentet vårt, og endringene i FCR ble ikke reflektert. Imidlertid ble IGF-1-nivåene hos smågriser forbedret, noe som var i samsvar med endringene i kroppsvekt, daglig vektøkning og daglig fôrinntak hos avvente smågriser. IGF-1 er et sentralt hormon i vekstregulering og er nært beslektet med ernæringsstatus [19], og underernæring reduserer serum-IGF-1-nivåer betydelig og kan gå tilbake til normale konsentrasjoner etter ny fôring [20]. I denne studien ble IGF-1-nivåene til avvente smågriser betydelig forhøyet av STB, muligens på grunn av økt energi- og proteininntak i kosten, ettersom redusert IGF-1 oppstår når dietten eller proteininntaket er utilstrekkelig [21 ,22]. Avvenning induserer vanligvis nedsatt vekst og reduserte serum-IGF-1-nivåer hos smågriser [21,22], som er signifikant assosiert med redusert fôropptak [23]. Den nåværende studien viste at tilsetning av STB til dietten kan forbedre fôrinntaket til avvente smågriser i den sene barnehageperioden, og serumnivåene av IGF-1 på dag 42 ble også betydelig økt, noe som tyder på en positiv korrelasjon mellom økt IGF -1 nivåer og vekstprestasjoner, som er i samsvar med litteraturen [24].

Slimhinneimmunsystemet er ikke helt modent når smågrisene blir avvent, de møter også psykososiale, fysiske og ernæringsmessige stressfaktorer som kan ha en negativ kumulativ effekt på immunresponsen, noe som resulterer i forsinket vekst etter avvenning. Det er påvist at plasma-IgA- og IgG-konsentrasjonene vil avta rett etter avvenning [25,26], og forårsake alvorlig avvenningsstress [27]. Hovedfunksjonene til IgA og IgG er henholdsvis å beskytte slimhinneoverflater fra smittsomme mikroorganismer [28] gjenkjenne antigener på overflaten av invaderende virus og bakterier og rekruttere effektormolekyler [29], som spiller en nøkkelrolle som antistoffer mot infeksjon i immunsystemet [29] 30–32]. Vår studie viste at avvente smågriser supplert med STB hadde betydelig høyere nivåer av immunglobuliner (IgA og IgG) enn CT-gruppen, noe som tyder på at diett STB kan forbedre immunsystemet til smågriser. STB hadde imidlertid ingen åpenbar effekt på å redusere forekomsten av diaré hos avvente grisunger, og hovedårsaken kan være relatert til tilsetning av ZnO til før-stater diett. Det er allment kjent at fôring av ZnO i 14 påfølgende dager etter avvenning er effektivt for å forebygge og redusere forekomsten av diaré hos avvente smågriser [33]. Derfor ble det oppnådd lav diaréforekomst i de to gruppene i den tidlige barnehageperioden.

cistanche tubulosa-forbedre immunsystemet

Sammensetningen av bakteriesamfunnet i tarmen spiller en viktig rolle for tarmhelse og systemisk vekst [34], og sammensetningen av det mikrobielle samfunnet er sterkt påvirket av sammensetningen av kostholdet og miljøfaktorer. Tarmen hos smågriser inneholder et bredt utvalg av mikroorganismer, mer enn 90 % av disse er Firmicutes og Bacteroidetes, som spiller en viktig rolle i å forbedre kroppens immunitet og næringsopptak og metabolisme [35]. Derfor er det å ha en stabil tarmmikroflorastruktur en av de viktige faktorene for sunn vekst og utvikling av dyr. I denne studien ble Firmicutes, Bacteroidota og Spirochaetota funnet å være den viktigste dominerende phylumen i grisungers avføring, og summen av den relative forekomsten av både Firmicutes og Bacteroidota var større enn 90 %, mens fraværet av åpenbare forskjeller mellom CT og VP-grupper, som viser at STB kunne opprettholde balansen mellom fekale mikroorganismer på filumnivå. I tillegg, på slektsnivå, ble det funnet at Clostridium_sensu_stricto_1 og uklassifiserte_f_Lachnospiraceae var de dominerende bakteriene i VP gruppe. VP-gruppen økte også den relative overfloden av norank_f_Muribaculaceae, Rikenellaceae_RC9_gut_gruppe, Parabacteroides og uklassifisert{{14 }}f__Oscillospiraceae, hvorav Muribaculaceae var positivt assosiert med barrierefunksjonen til tarmslimlaget og spiller en rolle i nedbrytningen av komplekse karbohydrater som kan produsere eddiksyre og propionsyre [36,37]. Rikenellaceae_RC9_tarm_gruppen var involvert i nedbrytningen av polysakkarider av planteopprinnelse [38], noe som indikerer mer fermenterbart fiberinnhold i tykktarmen brukt av bakterier [39]. Dessuten hadde uklassifiserte_ f_Lachnospiraceae en positiv korrelasjon med ADFI hos avvente smågriser, noe som var i samsvar med økt ADFI i vekstytelse [40]. Clostridium_sensu_stricto_1, Parabacteroides og uklassifiserte_f__Oscillospiraceae var også hovedprodusentene av SCFA av de nyttige bakteriene [41–43 ], som alle viste at tilskudd av STB kunne øke fiberfermentering og produksjon av SCFA i tykktarmen til grisungen. Dermed har STB en potensielt gunstig effekt ved å fremme veksten av nyttige bakterier for å utnytte kostfiber og muligens øke SCFA-produksjonen som hjelper avvente smågriser å få energi fra rasjonen og dermed forbedre deres vekstevne og immunforsvar. Dessverre, siden avføringsprøver er lettere tilgjengelige, samlet vi bare avføring for mikrobiell analyse, og det fekale mikrobielle samfunnet kan være svært forskjellig fra det i tykktarmen eller til og med tarmen, også den relative forekomsten av disse differensielle mikroorganismene er lav, så det kan ikke verifiseres at alle disse mikroorganismene er i spill, så mer spesifikke studier vil bli utført senere.

Avvenning er en ganske utfordrende og stressende hendelse for griser, som kan forstyrre den fysiologiske balansen mellom oksidanter og antioksidanter og føre til oksidativt stress [44,45]. Tidligere studier rapporterte effekten av to hoveddeler av STB på antioksidantkapasiteten hos avvente grisunger, xylanase kunne øke den totale antioksidantkapasiteten og redusere konsentrasjonen av MDA i avvente smågriser [46,47], og XOS økte SOD og CAT-kapasiteten betydelig og redusert MDA-nivå hos avvente smågriser [48]. I denne studien var det imidlertid ingen signifikant forskjell i nivåene av plasma MDA, SOD og GSH-Px på dag 14 og dag 42 hos de avvente grisungene med STB-tilsetning, selv om det var en trend med økt plasma CAT-aktivitet hos avvente. smågris supplert med STB på dag 14, noe som kan ha sammenheng med begrenset stress på smågrisene. Alle avvente grisunger som ble brukt i dette forsøket ble direkte overført fra samme gård uten langtransport, og grisunger i grishuset og barnehagen hadde lignende miljømikroorganismer og fôringshåndtering, noe som resulterte i redusert ytre stimuli til grisungene. Song et al. (2022) viste at STB-tilsetning til dietten kunne lindre de negative effektene på vekstytelse og tarmhelse ved administrering av Shiga-toksigen Escherichia coli (STEC) oralt til avvente smågriser [17]. Derfor bør ytterligere eksperimenter utføres under utfordrende forhold for å bekrefte effekten av STB på antioksidantkapasiteten til avvente smågriser.

5. Konklusjoner

Vekstytelsen til avvente smågriser forbedret seg betydelig etter at STB ble lagt til dietten, sannsynligvis på grunn av forbedret immunitet og IGF-1-nivåer hos smågriser. Ettersom STB-tilskudd gir smågriser ikke bare enzymer som bryter ned ikke-stivelsespolysakkarider, men også prebiotika som gagner tarmhelsen og immuniteten, som brukes av mikroorganismer i tarmen for å ha nyttige effekter på smågrisene. Dette er viktig for smågrisene å utnytte næringsstoffene i fôret og forbedre vekstevnen.

Referanser

1. Jaworski, NW; Lærke, HN; Bach Knudsen, KE; Stein, HH Karbohydratsammensetning og in vitro fordøyelighet av tørrstoff og ikke-stivelsespolysakkarider i mais, sorghum og hvete og biprodukter fra disse kornene. J. Anim. Sci. 2015, 93, 1103–1113. [CrossRef]

2. Karr-Lilienthal, LK; Kadzere, CT; Grieshop, CM; Fahey, GC Kjemiske og ernæringsmessige egenskaper til soyakarbohydrater relatert til ikke-drøvtyggere: En gjennomgang. Livest. Prod. Sci. 2005, 97, 1–12. [CrossRef]

3. Bakker, GC; Dekker, RA; Jongbloed, R.; Jongbloed, AW Ikke-stivelsespolysakkarider i grisefôring. Vet. Q. 1998, 20, S59–S64. [CrossRef] [PubMed]

4. Kim, SW; Knabe, DA; Hong, KJ; Påske, RA Bruk av karbohydraser i mais-soyamel-baserte barnehagedietter. J. Anim. Sci. 2003, 81, 2496–2504. [CrossRef] [PubMed]

5. Passos, AA; Park, I.; Ferket, P.; von Heimendahl, E.; Kim, SW Effekt av kosttilskudd av xylanase på tilsynelatende ileal fordøyelighet av næringsstoffer, viskositeten til fordøyelsen og tarmmorfologien til voksende griser fôret med mais- og soyabønnemelbasert diett. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2015, 1, 19–23. [CrossRef]

6. Tiwari, OPP; Chen, H.; Kim, SW; Jha, R. Supplerende effekt av xylanase og mannanase på næringsfordøyelighet og tarmhelse hos barnehagegriser studert ved bruk av både in vivo og in vitro-modeller. Anim. Mate. Sci. Tech. 2018, 245, 77–90. [CrossRef]

7. Acosta, JA; Stein, HH; Tålmodighet, JF Effekten av å øke nivåene av uløselig fiber og på metoden for diettformulering måler energi og næringsfordøyelighet hos voksende griser. J. Anim. Sci. 2020, 98, skaa130. [CrossRef]

8. Weber, EK; Stalder, KJ; Tålmodighet, JF Avvenning-til-finish fôrplass tilgjengeligheten påvirker ytelsen til oppvekst- og slaggriser og total fordøyelighet i tarmkanalen i kommersielle omgivelser når tørkede destillasjonskorn fôres med løselige stoffer. J. Anim. Sci. 2015, 93, 1905–1915. [CrossRef]

9. Petry, AL; Huntley, NF; Bedford, MR; Tålmodighet, JF Påvirkningen av xylanase på fermenterbarhet, fordøyelighet og fysisk-kjemiske egenskaper til uløselig maisbasert fiber langs mage-tarmkanalen til voksende griser. J. Anim. Sci. 2021, 99, skap159. [CrossRef]

10. Vangsøe, CT; Nørskov, NP; Devaux, MF; Bonnin, E.; Bach Knudsen, KE Karbohydrasekomplekser rike på xylanaser og arabinofuranosidaser påvirker autofluorescenssignalet og frigjør fenolsyrer fra celleveggmatrisen i hvete, mais og riskli: En in vitro fordøyelsesstudie. J. Agric. Mat. Chem. 2020, 68, 9878–9887. [CrossRef]

11. De Maesschalck, C.; Eeckhaut, V.; Maertens, L.; De Lange, L.; Marchal, L.; Nezer, C.; De Baere, S.; Croubels, S.; Daube, G.; Dewulf, J.; et al. Effekter av xylo-oligosakkarider på slaktekyllingytelse og mikrobiota. Appl. Environ. Microbiol. 2015, 81, 5880–5888. [CrossRef] [PubMed]

12. Gonzalez-Ortiz, G.; Gomes, GA; dos Santos, TT; Bedford, MR Verdien av fiber-engasjerende den andre hjernen for dyreernæring; Wageningen Academic: Wageningen, Nederland, 2019; s. 233–254.

13. Craig, AD; Khattak, F.; Hastie, P.; Bedford, MR; Olukosi, OA Xylanase og xylo-oligosakkarid-prebiotika forbedrer vekstytelsen og konsentrasjonen av potensielt prebiotiske oligosakkarider i ileum hos slaktekyllinger. Brit. Poult. Sci. 2020, 61, 70–78. [CrossRef] [PubMed]

14. Jiang, XR; Agazzi, A.; Awati, A.; Vitari, F.; Bento, H.; Ferrari, A.; Alborali, GL; Crestani, M.; Domeneghini, C.; Bontempo, V. Påvirkning av en blanding av essensielle oljer og en enzymkombinasjon på vekstytelse, mikrobieltall, ileummikroskopisk anatomi og uttrykket av inflammatoriske mediatorer i avvente grisunger etter en Escherichia coli-infeksjon. Anim. Mate. Sci. Tech. 2015, 209, 219–229. [CrossRef]

15. Jiang, XR; Awati, A.; Agazzi, A.; Vitari, F.; Ferrari, A.; Bento, H.; Crestani, M.; Domeneghini, C.; Bontempo, V. Effekter av en blanding av essensielle oljer og en enzymkombinasjon på næringsfordøyelighet, ileum histologi og uttrykk for inflammatoriske mediatorer i avvente smågriser. Dyr 2015, 9, 417–426. [CrossRef]

16. González-Ortiz, G.; Dos Santos, TT; Bedford, MR Evaluering av xylanase og et fermenterbart xylo-oligosakkarid på ytelse og ileal fordøyelighet av slaktekyllinger som fôres med energi og aminosyremangel dietter. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2021, 7, 488–495. [CrossRef] [PubMed]

17. Song, D.; Lee, J.; Kwak, W.; Song, M.; Å, H.; Kim, Y.; An, J.; Chang, S.; Gå, Y.; Cho, H.; et al. Stibiotisk tilskudd lindrer dårlig ytelse og tarmintegritet hos avvente smågriser indusert av utfordring med E. coli. Animals 2022, 12, 1799. [CrossRef] [PubMed]

18. Cho, HM; González-Ortiz, G.; Melo-Durán, D.; Hei, JM; Cordero, G.; Bedford, MR; Kim, JC Stibiotisk tilskudd forbedret ytelsen og reduserte inflammatorisk respons via stimulerende fibergjærende mikrobiom hos smågriser som ble holdt i et dårlig sanitærmiljø og matet med en antibiotikafri diett med lavt sinkoksid. PloS ONE 2020, 15, e0240264. [CrossRef] [PubMed]

19. Thissen, JP; Ketelslegers, JM; Underwood, LE Ernæringsmessig regulering av insulinlignende vekstfaktorer. Endokr. Rev. 1994, 15, 80–101. [PubMed]

20. Soliman, AT; Hassan, AE; Aref, MK; Hintz, RL; Rosenfeld, RG; Rogol, AD Serum insulinlignende vekstfaktor I og II konsentrasjoner og veksthormon og insulinresponser på arginin infusjon hos barn med protein-energi underernæring før og etter ernæringsrehabilitering. Pediatr. Res. 1986, 20, 1122–1130. [CrossRef] [PubMed]

21. Carroll, JA; Veum, TL; Matteri, RL Endokrine responser på avvenning og endringer i kosthold etter avvenning hos den unge grisen. Innenriks. Anim. Endokrinol. 1998, 15, 183–194. [CrossRef]

22. Matteri, RL; Dyer, CJ; Touchette, KJ; Carroll, JA; Allee, GL Effekter av avvenning på somatotrofisk genuttrykk og sirkulerende nivåer av insulinlignende vekstfaktor-1 (IGF-1) og IGF-2 hos griser. Innenriks. Anim. Endokrinol. 2000, 19, 247–259. [CrossRef]

23. Carlson, D.; Poulsen, HD; Vestergaard, M. Ekstra diettsink for avvenning av smågris er assosiert med forhøyede konsentrasjoner av serum IGF-I. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 2004, 88, 332–339. [CrossRef]

24. Cameron, ND; McCullough, E.; Troup, K.; Penman, JC Serum insulin-lignende vekstfaktor-1 konsentrasjon hos griser som er divergent valgt for daglig matinntak eller mager veksthastighet. J. Anim. Rase. Genet. 2003, 120, 228–236. [CrossRef]

25. De Groot, N.; Fariñas, F.; Cabrera-Gómez, CG; Pallares, FJ; Ramis, G. Avvenning forårsaker en langvarig, men forbigående endring i immungenuttrykk i tarmen til smågriser. J. Anim. Sci. 2021, 99, skab065. [CrossRef]

26. Heo, JM; Opapeju, FO; Pluske, JR; Kim, JC; Hampson, DJ; Nyachoti, CM Gastrointestinal helse og funksjon hos avvente griser: En gjennomgang av fôringsstrategier for å kontrollere diaré etter avvenning uten å bruke antimikrobielle forbindelser i fôret. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 2013, 97, 207–237. [CrossRef] [PubMed]

27. Moeser, AJ; Pohl, CS; Rajput, M. Avvenningsstress og utvikling av gastrointestinal barriere: Implikasjoner for livslang tarmhelse hos griser. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2017, 3, 313–321. [CrossRef] [PubMed]

28. De Sousa-Pereira, P.; Woof, JM IgA: Struktur, funksjon og utviklingsevne. Antistoffer 2019, 8, 57. [CrossRef] [PubMed]

29. Yanaka, S.; Yogo, R.; Kato, K. Biofysisk karakterisering av dynamiske strukturer av immunglobulin G. Biophys. Rev. 2020, 12, 637–645. [CrossRef]

30. Chiu, ML; Goulet, DR; Teplyakov, A.; Gilliland, GL Antistoffstruktur og funksjon: Grunnlaget for ingeniørterapi. Antistoffer 2019, 8, 55. [CrossRef]

31. Han, YS; Tang, CH; Zhao, QY; Zhan, TF; Zhang, K.; Han, YM; Zhang, JM Effekter av kosttilskudd med kombinasjoner av organiske og mellomkjedede fettsyrer som erstatninger for klortetracyklin på vekstytelse, serumimmunitet og fekal mikrobiota hos avvente smågriser. Livest. Sci. 2018, 216, 210–218. [CrossRef]

32. Sun, P.; Wang, JQ; Zhang, HT Effekter av Bacillus subtilis natto på ytelse og immunfunksjon til kalver før avvenning. J. Dairy Sci. 2010, 93, 5851–5855. [CrossRef] 33. Poulsen, HD Sinkoksid for avvenning av smågriser. Acta Agric. Scand. Sekt. Et anim. Sci. 1995, 45, 159–167. [CrossRef]

34. Lallès, J.-P.; Bosi, P.; Smidt, H.; Stokes, CR Ernæringsmessig styring av tarmhelse hos griser rundt avvenning. Proc. Nutr. Soc. 2007, 66, 260–268. [CrossRef] [PubMed]

35. Donaldson, fastlege; Lee, SM; Mazmanian, SK Gut biogeografi av bakteriell mikrobiota. Nat. Rev. Microbiol. 2016, 14, 20–32. [CrossRef] [PubMed]

36. Lagkouvardos, I.; Lesker, TR; Hitch, TCA; Gálvez, EJC; Smit, N.; Neuhaus, K.; Wang, J.; Baines, JF; Abt, B.; Stecher, B.; et al. Sekvens- og dyrkingsstudie av Muribaculaceae avslører nye arter, vertspreferanser og funksjonspotensiale til denne ennå ubeskrevne familien. Microbiome 2019, 7, 28. [CrossRef]

37. Shao, X.; Sun, C.; Tang, X.; Zhang, X.; Hånd.; Liang, S.; Qu, R.; Hui, X.; Shan, Y.; Hu, L.; et al. Anti-inflammatoriske og intestinale mikrobiotamodulerende egenskaper av Jinxiang hvitløk (Allium sativum L.) polysakkarider mot dekstran-natriumsulfat-indusert kolitt. J. Agric. Mat. Chem. 2020, 68, 12295–12309. [CrossRef]

38. Seshadri, R.; Leahy, SC; Attwood, GT; Teh, KH; Lambie, SC; Cookson, AL; Eloe-Fadrosh, EA; Pavlopoulos, GA; Hadjithomas, M.; Varghese, NJ; et al. Dyrking og sekvensering av vommikrobiommedlemmer fra Hungate1000-samlingen. Nat. Bioteknologi. 2018, 36, 359–367. [CrossRef]

39. Qiu, Q.; Zhu, Y.; Qiu, X.; Gao, C.; Wang, J.; Wang, H.; Hei.; Rahman, MAU; Cao, B.; Su, H. Dynamiske variasjoner i fekalt bakteriesamfunn og fermenteringsprofil til Holstein-styr som svar på tre trinnvise tetthetsdietter. Dyr 2019, 9, 560. [CrossRef]

40. Wang, S.; Yang, J.; Zhang, B.; Zhang, L.; Wu, K.; Yang, A.; Li, C.; Wang, Y.; Zhang, J.; Qi, D. Potensiell kobling mellom tarmmikrobiota og deoksynivalenol-indusert fôrvegring hos avvente smågriser. J. Agric. Mat. Chem. 2019, 67, 4976–4986. [CrossRef]

41. Cao, Q.; Zhang, W.; Lian, T.; Wang, S.; Yin, F.; Zhou, T.; Zhang, H.; Zhu, J.; Dong, H. Roller til mikrolufting for å forbedre flyktige fettsyrer og melkesyreproduksjon fra landbruksavfall. Bioressur. Teknol. 2022, 347, 126656. [CrossRef]

42. Huang, J.; Pan, Y.; Liu, L.; Liang, J.; Wu, L.; Zhu, H.; Zhang, P. Høy saltholdighet bremset produksjonen av organisk syre fra acidogen gjæring av kjøkkenavløpsvann ved å forme det funksjonelle bakteriesamfunnet. J. Environ. Administrer. 2022, 310, 114765. [CrossRef] [PubMed]

43. Lei, Y.; Tang, L.; Liu, S.; Hu, S.; Wu, L.; Liu, Y.; Yang, M.; Huang, S.; Tang, X.; Tang, T.; et al. Parabacteroides produserer acetat for å lindre heparanase-forverret akutt pankreatitt ved å redusere nøytrofil infiltrasjon. Microbiome 2021, 9, 115. [CrossRef] [PubMed]

44. Zhu, L.; Cai, X.; Guo, Q.; Chen, X.; Zhu, S.; Xu, J. Effekt av N-acetylcystein på enterocyttapoptose og intracellulære signalveiers respons på oksidativt stress hos avvente smågriser. Brit. J. Nutr. 2013, 110, 1938–1947. [CrossRef] [PubMed]

45. Zhu, LH; Zhao, KL; Chen, XL; Xu, JX Effekten av avvenning og en antioksidantblanding på tarmbarrierefunksjon og antioksidantstatus hos griser. J. Anim. Sci. 2012, 90, 2581–2589. [CrossRef]

46. ​​Duarte, ME; Zhou, FX; Dutra, WM, Jr.; Kim, SW Kosttilskudd av xylanase og protease på vekstytelse, fordøyelsesviskositet, næringsfordøyelighet, immun- og oksidativt stressstatus og tarmhelse hos nylig avvente griser. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2019, 5, 351–358. [CrossRef]

47. Petry, AL; Huntley, NF; Bedford, MR; Tålmodighet, JF Xylanase økte det energiske bidraget til fiber og forbedret oksidativ status, tarmbarriereintegritet og vekstytelse til voksende griser som ble fôret med uløselig maisbasert fiber. J. Anim. Sci. 2020, 98, skaa233. [CrossRef]

48. Chen, Y.; Xie, Y.; Zhong, R.; Han, H.; Liu, L.; Chen, L.; Zhang, H.; Beckers, Y.; Everaert, N. Effekter av graderte nivåer av xylooligosakkarider på vekstytelse, serumparametere, tarmmorfologi og tarmbarrierefunksjon hos avvente smågriser. J. Anim. Sci. 2021, 99, skap183. [CrossRef]