Frontierele Inulina dietetică și infecția cu Trichuris suis promovează bacteriile benefice pe tot parcursul

Simbioze microbiene

Editat de
Zhongtang Yu

Universitatea de Stat din Ohio, Statele Unite

Revizuite de
Nadia Everaert

Universitatea din Liège, Belgia

Xianyong Ma

Academia de Științe Agricole din Guangdong (GDAAS), China

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontierele

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Departamentul de științe veterinare și animale, Facultatea de Științe medicale și a sănătății, Universitatea din Copenhaga, Frederiksberg, Danemarca
  • 2 Departamentul pentru bacterii, paraziți și ciuperci, Statens Serum Institute, Frederiksberg, Danemarca
  • 3 Departamentul de Științe Alimentare, Facultatea de Științe, Universitatea din Copenhaga, Frederiksberg, Danemarca
  • 4 Departamentul de Medicină Clinică, Universitatea Aarhus, Aarhus, Danemarca

Introducere

Tractul gastrointestinal porcin (GIT) adăpostește o populație microbiană diversă și dinamică, care este implicată în maturarea intestinului, funcția barierei imune și patogene, sinteza vitaminelor și metabolismul anumitor componente dietetice (Kim și Isaacson, 2015; Blacher și colab., 2017; Holman și colab., 2017). Aceste efecte fac ca microbiota intestinală (GM) să aibă o importanță majoră pentru fiziologia digestivă și sănătatea generală a porcilor (Pluske și colab., 2018).

Compoziția GM diferă de-a lungul GIT în funcție de funcția asociată fiecărui segment individual. Funcția principală a intestinului subțire este digestia și absorbția enzimatică a alimentelor, digestia trecând în 3-4 ore la porci (Sciascia și colab., 2016), făcând microbii ileali terminali asociați în principal cu digestia enzimatică (Quan și colab., 2018). În schimb, cecumul și colonul acționează ca principalii bioreactori ai GIT, unde digesta este reținută timp de 1-2 zile (Sciascia și colab., 2016). Cecul prezintă capabilități multi-metabolice diverse, iar genele asociate cu metabolismul proteinelor, metabolismul vitaminelor și metabolismul polichidelor sunt reglate în sus (Quan și colab., 2018). În contrast, colonul este în principal asociat cu fermentarea carbohidraților și crește disponibilitatea nutrienților către gazdă prin fermentarea polizaharidelor altfel nedigerabile, cum ar fi fibrele dietetice (Richards și colab., 2005; Quan și colab., 2018). Fermentarea are ca rezultat producerea acizilor grași cu lanț scurt (SCFA) și a altor metaboliți esențiali pentru menținerea epiteliului intestinal (Crespo-Piazuelo și colab., 2018). Producția de SCFA poate fi reglată în sus sau în jos prin modificarea dietei, de ex. prin includerea de prebiotice precum inulina, care va crește producția de SCFA.

Inulina este o polizaharidă, produsă adesea comercial din rădăcini de cicoare, care trece în mare parte nedigerată prin intestinul subțire și este fermentată de bacterii zahararolitice din intestinul gros (Metzler-Zebeli și colab., 2017). Inulina este privită ca un prebiotic datorat fermentației, care la om conferă beneficii pentru sănătate din bacterii, cum ar fi Faecalibacterium prausnitzii, niste Roseburia spp. și Eubacterium rectale care produc butirat prin hrănire metabolică încrucișată (De Vuyst și Leroy, 2011; Poeker și colab., 2018). Aceste bacterii pot fi considerate bacterii benefice datorită proprietăților lor care produc SCFA și pot proteja gazda de inflamația mucoasei (Kostic și colab., 2014). Cu toate acestea, efectele inulinei dietetice la porci sunt mai puțin bine definite, dar studiile indică faptul că inulina oferă protecție împotriva agenților patogeni, îmbunătățește creșterea și eficiența hranei și modulația microbiotei intestinale (Grela și colab., 2016; Metzler-Zebeli și colab., 2017; McCormack și colab., 2019). Inulina crește diversitatea bacteriană și abundența relativă a Clostridiaceae și reduce abundența relativă a Escherichia, indicând un potențial efect benefic (Sattler și colab., 2014). În plus, inulina alimentară stimulează selectiv creșterea bifidobacteriilor care produc acetat și lactat (Patterson și colab., 2010).

Studii recente au arătat că paraziții atât ai animalelor, cât și ai oamenilor pot modula compoziția GM (Jenkins și colab., 2017; Peachy și colab., 2017; Leung și colab., 2018). Studiile au indicat o reducere a abundenței bacteriilor care utilizează carbohidrați în colonul proximal al porcilor în zilele 21 și 53 după infecția experimentală cu Trichuris suis, viermele porc, care a persistat cel puțin pe termen scurt după expulzarea spontană a viermilor din cauza imunității dobândite (Kringel și Roepstorff, 2006; Li și colab., 2012; Wu și colab., 2012). Folosind Trichuris muris-șoarecii infectați, alții, au arătat că modificările majore ale GM au loc după ziua 20 după infecție (p.i.) cu o scădere a diversității bacteriene fecale și cecale (Holm și colab., 2015; Houlden și colab., 2015). în plus, Ascaris suum, viermele rotund porcin, a scăzut diversitatea microbiană în timp ce abundența genurilor Prevotella și Faecalibacterium a fost semnificativ crescută, cu o reducere a metabolismului glucidic în colonul proximal (Wang și colab., 2019). În plus, A. suum se știe că eliberează factori antimicrobieni care pot afecta direct creșterea bacteriană în intestinul gazdă (Midha și colab., 2019). Astfel, este clar că există o legătură directă între nematodele gastrointestinale și mediul microbian al intestinului gazdă.

Deoarece mulți paraziți se află în nișa de mediu în care are loc fermentarea microbiană a produselor dietetice (cecum/colon), dieta poate avea un impact profund asupra populațiilor de paraziți. Includerea dietetică a carbohidraților fermentabili a scăzut astfel numărul de ouă fecale, fecunditatea și mărimea femeilor și o reducere cu până la 97% a sarcinii viermilor unui alt helmint intestinal., Oesophagostomum dentatum (vierme nodular porcin) (Petkevicius și colab., 2001, 2003). În consecință, perfuzia cecală de SCFA și acid lactic în ziua 7 p.i. redus O. dentatum numărul de ouă fecale și recuperarea viermilor cu 98 și respectiv 92% (Petkevicius și colab., 2004). S-au observat efecte similare ale inulinei dietetice cu T. suis (Petkevicius și colab., 2006). Cu toate acestea, alte studii nu au arătat niciun efect asupra T. suis o dimensiune redusă și o expulzare mai timpurie decât de obicei a viermilor (Thomsen și colab., 2005) sau chiar o creștere a numărului de T. suis la porcii hrăniți cu rădăcini de cicoare bogate în inulină (Jensen și colab., 2011).