Stimbiotikatillskott främjar tillväxtprestanda genom att förbättra plasmaimmunoglobulin- och IGF-1-nivåer och reglera tarmmikrobiotans sammansättning hos avvanda smågrisar

Enkel sammanfattning:

Nyligen har antibiotika (STB) föreslagits som en icke-smältbar och jäsbar tillsats som kan förbättra mikrobiell fiberjäsning. Denna studie observerade att STB kunde förbättra immunitet och IGF-1-nivåer i plasma, reglera det fekala mikrobiella samhället och ha en positiv effekt på avvanda smågrisars foderintag och dagliga viktökning. Baserat på resultaten från denna studie förbättrades avvanda smågrisars tillväxtprestanda kraftigt med STB-inkludering i kosten, och detta skulle kunna ge en grund för användningen i grisproduktionen.

cistanche växthöjande immunförsvar

 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). Dessutom ökade STB i kosten det relativa överflödet av nyttiga bakterier, inklusive norank_f_Muribaculaceae, Rikenellaceae_RC9_tarm_gruppen, Parabacteroides och oklassificerad_f__Oscillospiraceae. Sammanfattningsvis förbättrade STB immuniteten och IGF-1-nivåerna i plasma från avvanda smågrisar och främjade följaktligen tillväxtprestandan hos avvanda smågrisar.

cistanche fördelar för män stärker immunförsvaret

Klicka här för att se produkter från Cistanche Enhance Immunity

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

Nyckelord:

tillväxtprestanda; immunitet; mikrobiom; smågrisar; antibiotika

1. Introduktion

Under den tidiga avvänjningsperioden kan omognaden hos smågrisarnas organ, tillsammans med förändringar i kost, näringskällor, miljö och psykologi, orsaka starka stressreaktioner hos smågrisar. Bland dem överförs smågrisarnas kostvanor från sugmjölk till foderbaserade på majs-sojamjöl. Närvaron av vissa antinäringsfaktorer i kosten kan ha en inverkan på tillväxtprestandan hos avvanda smågrisar. Icke-stärkelsepolysackarider (NSP) är antinäringsfaktorer. Basaldieter från majs-sojamjöl inkluderar stora mängder NSP som finns i växtens cellvägg, främst arabinoxylan (AX) i majs [1] och xyloglukan och xylan i sojamjöl [2]. Många tidigare studier rapporterade att NSP kunde innesluta intracellulära näringsämnen, öka viskositeten i matsmältningsdieten, ändra morfologin hos tarmepitelet och minska näringssmältbarheten [3–6], och sedan påverka tillväxtprestandan och minska slaktavkastningen [7,8] . NSP är dock också ett viktigt näringsämne för enmagade djur, särskilt för tarmbakteriers jäsning, vilket beror på NSP-komponenterna. Det har rapporterats att exogen tillsats av icke-stärkelse polysackaridnedbrytande enzymer (särskilt xylanas, XYL) kan bryta ned olösliga och stora lösliga polysackarider i kosten för att producera oligosackarider [9,10], oligosackarider kan jäsa väl av tarmbakterier. Dessutom identifierades xylo-oligosackarider (XOS) med en polymerisationsgrad i intervallet 2–6, för att förbättra tarmhälsa och stimulera immunsvar hos djur, som verkar på ett prebiotiskt sätt [11].

Nyligen har en ny klass av fodertillsatser föreslagits, nämligen antibiotika (STB), som är ett komplex av XYL och XOS [12]. STB kan hydrolysera arabinoxylaner och tillhandahåller även korta oligosackarider. Således kan STB tjäna det dubbla syftet att minska de antinäringseffekter av NSP samtidigt som det stimulerar SCFA-produktion av mikrobiotan. Craig et al. (2020) rapporterade att tillsatsen av STB minskade matsmältningsviskositeten och ökade koncentrationen av SCFAs [13]. Detta är mycket relevant för att minska de negativa effekterna av avvänjningsstress hos smågrisar och för att främja tillväxtprestanda. Vi antog att kompletterande STB med en diet baserad på majs-sojabönmjöl skulle minska de näringsmässiga effekterna av NSP och ge ytterligare prebiotika för nyttiga bakterier, frigöra mer energi från fodret, förbättra tarmhälsa och immunitet, vilket skulle resultera i förbättringen av tillväxtprestanda, remission av avvänjningsstress och minskning av diarréincidensen hos avvanda smågrisar. Syftet med denna studie var alltså att undersöka effekten av STB-tillägg till kosten påverkar tillväxtprestanda, diarréförekomst, antioxidantkapacitet, immunitet och tarmmikrobiota hos avvanda smågrisar.

2. Material och metoder

2.1. Djur och experimentell design

Rättegången ägde rum på experimentgården Tianpeng, belägen i Langfang. Vi fördelade slumpmässigt 80 friska avvanda smågrisar (Duroc × Landrace × Yorkshire) med liten skillnad i kroppsvikt (kroppsvikt, 8,84 ± 0,26 kg) och ålder (28 ± 1 dag) till två behandlingsgrupper. En basaldiet gavs till kontrollgruppen (CT), och en basaldiet kompletterad med 100 g/t VistaPros (STB, huvudsakligen innehållande -1,4-endo-xylanas och xylo-oligosackarider, var levereras av AB Vista, Marlborough, Wiltshire, Storbritannien.) matades till VistaPros (VP)-gruppen. Varje grupp hade 8 replikat (boxar), varje replikat hade 5 grisar, och försöksperioden var 42 dagar, uppdelad i 2 stadier (för- och post-nursery), med 2 kg/t ZnO tillsatt till bådas dieter behandlingsgrupper i förskolaperioden. Den basala dieten för smågrisar formulerades enligt NRC (2012) krav för smågrisar i barnkammare (tabell 1). Experimentet utfördes i ett helt slutet plantskola och alla smågrisar hölls i boxar (5 grisar/fås) och utfodrades och vattnades ad libitum. Starttemperaturen i grisstallen var 28 grader Celsius, sedan minskade den med 1 ◦C varje vecka tills sluttemperaturen nådde 25 grader Celsius. Pennorna inspekterades dagligen och pennorna rengjordes med jämna mellanrum.

2.2. Provsamling

På dagarna 14 och 42 av experimentet togs en smågris godtyckligt från varje box, och ett blodprov togs från grisens halsven i ett heparinrör och centrifugerades vid 3000 r/min under 20 minuter. Plasman lagrades vid -20 ◦C för analys av antioxidant- och immunologiska parametrar och nivåer av insulinliknande tillväxtfaktor 1 (IGF-1). På dag 42 samlades fekala prover (ungefär 20 g) från en slumpmässigt utvald gris från varje box genom rektal massage. Proverna förvarades frysta vid -80 ◦C för senare analys.

Tabell 1. Ingrediens och beräknad näringssammansättning i basalien (som utfodrad bas, %).

2.3. Mätningar av tillväxtprestanda och diarréincidens

Dagen {{0}} av försöket vägdes smågrisarna individuellt och grupperade efter vikt. Men på dagarna 14, 28 och 42 av försöket vägdes smågrisar enligt varje box. Det återstående fodret vägdes vid tidpunkten för vägning och den genomsnittliga foderkonsumtionen beräknades för varje period baserat på vår registrerade dietkonsumtion från dag 0 till dag 14, 28 och 42. Tillväxtprestandan för avvanda smågrisar utvärderades genom att beräkna genomsnittlig daglig ökning (ADG), genomsnittligt dagligt foderintag (ADFI) och foderomvandlingsförhållande (FCR) för varje replikat. Alla utslagna eller döda smågrisar registrerades också dagligen och foderkonsumtionen korrigerades därefter. Förekomsten av diarré bedömdes med ett fem-punkts poängsystem för avföringskoncentration: 1=hård, torr pellet; 2=fast, formad avföring; 3=mjuk, fuktig avföring som behåller sin form; 4=mjuk, oformad avföring; och 5=vattnig vätska som kan hällas. En flytande konsistens (poäng 4–5) ansågs tyda på diarré [14,15]. Förekomsten av diarré (%) beräknades som en procentandel av antalet smågrisar med diarré dividerat med det totala antalet smågrisar i varje behandling.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

2.4. Analys av plasmaantioxidantindikatorer

Plasmaantioxidantindexen inkluderar glutationperoxidas (GSH-Px), superoxiddismutas (SOD), katalas (CAT) och malondialdehyd (MDA). Användning av 5,50-ditiobis-pnitrobensoesyra för att analysera GSH-PX med en absorptionstopp vid 412 nm. SOD-aktivitet mättes med WST-1-metoden, som använder ett vattenlösligt tiazolsalt (WST-1) ​​för att reagera med en superoxidanjon för att producera ett vattenlösligt färgämne, och därigenom mäta SOD-aktivitet med en absorptionstopp vid 450 nm. Vi mätte CAT-aktivitet med ammoniummolybdat och dess absorptionstopp var då 405 nm. Mätning av MDA-aktivitet med TBA-metoden, som kondenserar MDA med 2-tiobarbitursyra för att bilda en röd produkt med en absorptionstopp vid 532 nm. Ovanstående kit köptes från Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, Kina), och bestämningen utfördes enligt kitinstruktionerna.

2.5. Analys av plasmaimmunmarkörer och IGF-1

Immunindikatorer inkluderar Immunoglobulin A (IgA) och Immunoglobulin G (IgG). Enligt tillverkarens instruktioner används ELISA-kit för att bestämma plasma IgA och IgG (Jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, Kina). Satsen bestämmer IgA och IgG i plasma med en konkurrerande metod med en absorptionstopp vid 450 nm. Enligt olika utspädningskoncentrationer av rekombinant svinimmunoglobulin användes ELISAcalc för att passa den logistiska kurvan (fyraparametersekvationen) och beräkna innehållet. Resultaten uttrycktes i mg/ml. IGF-1-nivåer bestämdes med användning av ett ELISA-kit (Albion, Shanghai, Kina), och bestämningen utfördes enligt kitinstruktionerna. ELISA-kitet använder en dubbel antikroppssandwichmetod för att bestämma nivån av IGF-1 i provet och mäter absorbansen vid 450 nm för att beräkna nivån av IGF-1 från standardkurvan. Intra-analysen och inter-assay-variationskoefficienterna för ELISA i proverna var mindre än 10 % respektive 15 %.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

2.6. Avföringsmikrobiell sammansättningsanalys

De fekala proverna frystes vid -80 ◦C och skickades till Major Bio (Shanghai, Kina) för DNA-extraktion och 16 S rRNA-gensekvensering utfördes med högkapacitetssekvenseringsteknologi. DNA-koncentrationen mättes med ett Nanodrop-1000-instrument (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) och DNA-kvaliteten utvärderades med 1 % agarosgelelektrofores. Baserat på den hypervariabla regionen av den bakteriella 16 S rRNA-genen V3–V4 användes streckkodsfusionsprimrar (338F: 5-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3, 806R: 5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3) för att amplifiera det extraherade genomiska DNA:t. PCR-produkter detekterades på 2% agarosgelelektrofores och utvanns genom att klippa gelerna med användning av AxyPrepDNA Gel Recovery Kit (Axygen Biosciences, Union City, CA, USA). Med hänvisning till de preliminära kvantifieringsresultaten av elektrofores, kvantifierades PCR-produkterna genom att använda QuantiFluor™-ST Blue Fluorescence Quantification System (Promega, Madison, WI, USA). De rena PCR-produkterna användes för att bygga Miseq-bibliotek och sekvenserades med hjälp av MiSeq-plattformen (Illumina, San Diego, CA, USA) på Major Bio (Shanghai, Kina). Kategorisera unika sekvenser i identiska amplikonsekvensvarianter (ASV) med en 99% likhetströskel. Statistisk analys utfördes med användning av ASV-agglomerativa resultat.

2.7. Statistisk analys

Data analyserades som en randomiserad komplett blockdesign med användning av GLM-proceduren i SAS 9.2, och flera jämförelser utfördes med Tukey HSD-metoden. I denna modell är den experimentella enheten för data relaterade till tillväxtprestanda pennan, och den experimentella enheten för data relaterade till plasmaindikatorer är den individuella smågrisen. Dessutom analyserades frekvensen av smågrisdiarré med användning av ett chi-kvadrattest. Bioinformatisk analys av den fekala mikrobiotan utfördes med hjälp av Majorbio Cloud-plattformen (https://cloud.majorbio.com, tillgänglig den 8 februari 2023). Alfa- och beta-diversitet bestämdes med Mothur (v 1.30.1) respektive Qiime2 (v2022.2), och räknades och plottades med R-programvara (v 3.3.1). Principal coordinate analysis (PCoA) användes för att bedöma beta-mångfald och ANOSIM statistisk analys användes för att fastställa signifikanta skillnader i beta-diversitet. Venn-diagram möjliggör beräkning av antalet vanliga och unika arter (t.ex. ASVs) i flera populationer eller prover och ger en mer visuell representation av likheten och överlappningen av arternas (t.ex. ASVs) sammansättning i miljöprover. Rangsummetestet som användes i den differentiella artanalysen var en olinjär modell (GLM-modell: generaliserad linjär modell). Den ansågs signifikant när p < 0,05 och benägenhet när 0,05< p < 0.10. 

3. Resultat

3.1. Tillväxtprestanda och diarréförekomst

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 kosttillskott med antibiotika på tillväxtprestanda och diarréincidens hos avvanda smågrisar.

3.2. Plasma antioxidantkapacitet

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 kosttillskott med antibiotika på plasmaantioxidantkapacitet hos avvanda smågrisar.

3.3. Nivåer av plasmaimmunoglobulin och 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 kosttillskott med antibiotika på plasmaimmunoglobulin från avvanda smågrisar.

Figur 1. Effekt av kosttillskott med antibiotika på plasmahormonnivåer hos avvanda smågrisar, tecknet *-anger graden av signifikant skillnad, * p < 0.05

3.4. Analys av fekala 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). När det gäller -diversitet (Figur 2B), ju mer lik gemenskapssammansättningen av proverna baserades på Bray-Curtis avstånds-PCoA-analys, desto närmare var de i PCoA-kartan. Som visas i figur 2B var CT- och VP-grupperna närmare, vilket indikerar att den mikrobiella gemenskapssammansättningen var likartad mellan de två behandlingsgrupperna.

Figur 2. Effekter av kosttillskott med stimulibiotika på fekala mikrobiella samhällen. (A) ASVs Venn-diagram. (B) Fekal mikrobiell mångfald baserad på ASVs nivå.

Tabell 5. Effekt av kosttillskott med stimbiotika på fekal mikrobiota hos avvanda smågrisar.

På filumnivån (Figur 3A) var Firmicutes, Bacteroidota och Spirochaetota den huvudsakliga dominerande filumen. Den relativa förekomsten av Firmicutes var 84,00% och 81,33% i CT- respektive VP-grupperna, och den relativa förekomsten av Bacteroidota var 10,97% respektive 13,39% i VP-gruppen. Den relativa förekomsten av Spirochaetota i CT och VP var 3,36 % respektive 3,66 %. På släktnivå (Figur 3B) var de fem bästa mikroorganismerna i relativ mängd i CT-gruppen Clostridium_sensu_stricto_1 (24,56 %), Terrisporobacter (6,37 %), Christensenellaceae_R-7_gruppen (5,19 %) och Treponemanorank (4,48 %) och norank_o__Clostridia_UCG-014 ( 4,35 %). VP-gruppen dominerades huvudsakligen av Clostridium_sensu_stricto_1 (33,23%), Terrisporobacter (6,10%), Christensenellaceae_R-7_gruppen (5,62) %), oklassificerade_f__Lachnospiraceae (4,08 %) och UCG-005 (3,46 %).

Figur 3. (A) Den relativa förekomsten av fekal mikrobiotasammansättning på fylumnivå, Y-axeln representerar den genomsnittliga relativa förekomsten, X-axeln representerar de olika grupperna och kolumnerna med olika färger representerar olika grupper. (B) Den relativa förekomsten av fekalt mikrobiellt släkte, Y-axeln representerar den genomsnittliga relativa förekomsten, X-axeln representerar de olika grupperna och kolumnerna med olika färger representerar olika grupper

Figur 4. (A) Signifikanstest av skillnaden mellan behandlingar i filum. (B) Signifikanstest av skillnaden mellan behandlingar på släktnivåer, Y−axeln representerar artnamnen på en viss taxonomisk nivå, X−axeln representerar den genomsnittliga relativa förekomsten i olika grupper av arter, och kolumnerna med olika färger representerar olika grupper; längst till höger är p−värdet, * p < 0.05, ** p < 0,01.

4. Diskussion

Nyligen genomförda studier rapporterade att STB kunde användas som ett komplement i dieter av enmagade djur för att förbättra deras tillväxtprestanda, minska det inflammatoriska svaret och förbättra tarmhälsa, särskilt hos unga djur [16,17], som ett resultat av funktionerna hos STB för att påskynda fiberfermentering och producera SCFA i baktarmen [18]. I den aktuella studien visade vi att tillskott av STB i kosten signifikant förbättrade kroppsvikten, daglig viktökning och dagligt foderintag hos avvanda smågrisar, vilket var i linje med tidigare fynd att STB signifikant förbättrade tillväxtprestandan hos enmagade djur [ 17,18]. Det är anmärkningsvärt att det inte fanns någon signifikant skillnad i FCR, vilket kan bero på den korta perioden av vårt experiment, och förändringarna i FCR återspeglades inte. IGF-1-nivåerna hos smågrisar förbättrades dock, vilket överensstämde med förändringarna i kroppsvikt, daglig viktökning och dagligt foderintag hos avvanda smågrisar. IGF-1 är ett centralt hormon i tillväxtreglering och är nära relaterat till näringsstatus [19], och undernäring minskar signifikant serumnivåerna av IGF-1 och kan återgå till normala koncentrationer efter återmatning [20]. I den aktuella studien var IGF-1-nivåerna hos avvanda smågrisar signifikant förhöjda av STB, möjligen på grund av ökat energi- och proteinintag i kosten, eftersom minskat IGF-1 inträffar när kosten eller proteinintaget är otillräckligt [21 ,22]. Avvänjning inducerar vanligtvis försämrad tillväxt och minskade serum-IGF-1-nivåer hos smågrisar [21,22], vilket är signifikant associerat med minskat foderintag [23]. Den aktuella studien visade att tillsats av STB till kosten avsevärt kan förbättra foderintaget hos avvanda smågrisar under den sena barnkammaren, och serumnivåerna av IGF-1 på dag 42 ökade också signifikant, vilket tyder på en positiv korrelation mellan ökad IGF -1 nivåer och tillväxtprestanda, vilket överensstämmer med litteraturen [24].

Slemhinneimmunsystemet är inte helt moget när smågrisarna avvänjs, de möter också psykosociala, fysiska och näringsmässiga stressfaktorer som kan ha en negativ kumulativ effekt på immunsvaret, vilket resulterar i en fördröjd tillväxt efter avvänjning. Det har visats att plasmakoncentrationerna av IgA och IgG kommer att minska direkt efter avvänjning [25,26], vilket orsakar allvarlig avvänjningsstress [27]. IgA:s och IgG:s huvudfunktioner är att skydda slemhinneytor från infektiösa mikroorganismer [28] känner igen antigener på ytan av invaderande virus och bakterier och rekryterar effektormolekyler [29], spelar en nyckelroll som antikroppar mot infektion i immunsystemet. 30–32]. Vår studie visade att avvanda smågrisar kompletterade med STB hade avsevärt högre nivåer av immunglobuliner (IgA och IgG) än CT-gruppen, vilket tyder på att STB i kosten kan förbättra immunsystemet hos smågrisar. STB hade dock ingen uppenbar effekt på att minska frekvensen av diarré hos avvanda smågrisar, och den främsta orsaken kan vara relaterad till tillsatsen av ZnO till dieten före tillståndet. Det är allmänt känt att utfodring av ZnO under 14 dagar i följd efter avvänjning är effektivt för att förebygga och minska förekomsten av diarré hos avvanda smågrisar [33]. Därför erhölls låg diarréincidens i de två grupperna under den tidiga barnkammaren.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

Sammansättningen av bakteriesamhället i tarmen spelar en viktig roll för tarmhälsa och systemisk tillväxt [34], och sammansättningen av det mikrobiella samhället påverkas starkt av sammansättningen av kosten och miljöfaktorer. Tarmen hos smågrisar innehåller en mängd olika mikroorganismer, varav mer än 90% är Firmicutes och Bacteroidetes, som spelar en viktig roll för att förbättra kroppens immunitet och näringsupptag och metabolism [35]. Att ha en stabil tarmmikroflorastruktur är därför en av de viktiga faktorerna för en sund tillväxt och utveckling av djur. I denna studie visade sig Firmicutes, Bacteroidota och Spirochaetota vara den huvudsakliga dominerande filumen i smågrisars avföring, och summan av de relativa förekomsterna av både Firmicutes och Bacteroidota var större än 90 %, medan frånvaron av uppenbara skillnader mellan CT och VP-grupper, vilket visar att STB kunde upprätthålla balansen mellan fekala mikroorganismer på filumnivå. Dessutom, på släktnivå, fann man att Clostridium_sensu_stricto_1 och oklassificerade_f_Lachnospiraceae var de dominerande bakterierna i VP-gruppen. VP-gruppen ökade också den relativa förekomsten av norank_f_Muribaculaceae, Rikenellaceae_RC9_gut_grupp, Parabacteroides och oklassificerade{{14 }}f__Oscillospiraceae, av vilka Muribaculaceae var positivt associerade med barriärfunktionen hos tarmslemlagret och spelar en roll i nedbrytningen av komplexa kolhydrater som kan producera ättiksyra och propionsyra [36,37]. Rikenellaceae_RC9_gut_gruppen var involverad i nedbrytningen av polysackarider av vegetabiliskt ursprung [38], vilket tyder på mer fermenterbart fiberinnehåll i tjocktarmen som används av bakterier [39]. Dessutom hade oklassificerade_ f_Lachnospiraceae en positiv korrelation med ADFI hos avvanda smågrisar, vilket överensstämde med den ökade ADFI i tillväxtprestanda [40]. Clostridium_sensu_stricto_1, Parabacteroides och oklassificerade_f__Oscillospiraceae var också de huvudsakliga producenterna av SCFA av de nyttiga bakterierna [41–43 ], som alla visade att tillskottet av STB kunde öka fiberfermenteringen och produktionen av SCFAs i tjocktarmen hos grisen. STB har alltså en potentiellt gynnsam effekt genom att främja tillväxten av nyttiga bakterier för att utnyttja kostfiber och eventuellt öka produktionen av SCFA som hjälper avvanda smågrisar att få energi från ransonen och därmed förbättra deras tillväxtprestanda och immunförsvar. Tyvärr, eftersom fekala prover är mer lättillgängliga, samlade vi bara in avföring för mikrobiell analys, och det fekala mikrobiella samhället kan skilja sig mycket från det i tjocktarmen eller till och med tarmen, även den relativa förekomsten av dessa differentiella mikroorganismer är låg, så det kan inte verifieras att alla dessa mikroorganismer spelar, så mer specifika studier kommer att genomföras senare.

Avvänjning är en ganska utmanande och stressig händelse för grisar, som kan störa den fysiologiska balansen mellan oxidanter och antioxidanter och leda till oxidativ stress [44,45]. Tidigare studier rapporterade effekterna av två huvuddelar av STB på antioxidantkapaciteten hos avvanda smågrisar, xylanas kunde öka den totala antioxidantkapaciteten och minska koncentrationen av MDA i avvanda smågrisar [46,47], och XOS ökade signifikant SOD- och CAT-kapaciteten och minskad MDA-nivå hos avvanda smågrisar [48]. I den aktuella studien fanns det dock ingen signifikant skillnad i nivåerna av plasma-MDA, SOD och GSH-Px på dag 14 och dag 42 hos de avvanda smågrisarna med STB-tillägg även om det fanns en trend av ökad plasma-CAT-aktivitet hos avvanda smågrisar. smågrisar kompletterade med STB på dag 14, vilket kan vara relaterat till den begränsade stressen på smågrisarna. Alla avvanda smågrisar som användes i detta försök överfördes direkt från samma gård utan långväga transporter, och smågrisar i grisar och plantskola hade liknande miljömikroorganismer och utfodringshantering, vilket resulterade i minskad yttre stimuli till smågrisarna. Song et al. (2022) visade att STB-tillägg till kosten kan lindra de negativa effekterna på tillväxtprestanda och tarmhälsa när Shiga-toxigen Escherichia coli (STEC) administreras oralt till avvanda smågrisar [17]. Därför bör ytterligare experiment utföras under utmanande förhållanden för att bekräfta effekten av STB på antioxidantkapaciteten hos avvanda smågrisar.

5. Slutsatser

Tillväxtprestandan hos avvanda smågrisar förbättrades avsevärt efter att STB lades till kosten, troligen på grund av förbättrad immunitet och IGF-1-nivåer hos smågrisar. Eftersom STB-tillskott ger smågrisar inte bara enzymer som bryter ned icke-stärkelsepolysackarider utan också med prebiotika som gynnar tarmens hälsa och immunitet, som används av mikroorganismer i tarmen för att utöva användbara effekter på smågrisarna. Detta är viktigt för smågrisar att utnyttja näringsämnena i fodret och förbättra tillväxtprestandan.

Referenser

1. Jaworski, NW; Lærke, HN; Bach Knudsen, KE; Stein, HH Kolhydratsammansättning och in vitro smältbarhet av torrsubstans och icke-stärkelsepolysackarider i majs, sorghum och vete och biprodukter från dessa spannmål. J. Anim. Sci. 2015, 93, 1103–1113. [CrossRef]

2. Karr-Lilienthal, LK; Kadzere, CT; Grieshop, CM; Fahey, GC Kemiska och näringsmässiga egenskaper hos sojabönkolhydrater som relaterade till icke-idisslare: En recension. Livest. Driva. Sci. 2005, 97, 1–12. [CrossRef]

3. Bakker, GC; Dekker, RA; Jongbloed, R.; Jongbloed, AW Icke-stärkelsepolysackarider i utfodring av grisar. Veterinär. Q. 1998, 20, S59–S64. [CrossRef] [PubMed]

4. Kim, SW; Knabe, DA; Hong, KJ; Påsk, RA Användning av kolhydraser i majs-sojamjölsbaserad dieter för plantskolor. J. Anim. Sci. 2003, 81, 2496–2504. [CrossRef] [PubMed]

5. Passos, AA; Park, I.; Ferket, P.; von Heimendahl, E.; Kim, SW Effekt av kosttillskott av xylanas på uppenbar ileal smältbarhet av näringsämnen, viskositet av matsmältningen och tarmmorfologi hos växande grisar som matats med majs och sojamjölsbaserad kost. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2015, 1, 19–23. [CrossRef]

6. Tiwari, UPP; Chen, H.; Kim, SW; Jha, R. Kompletterande effekt av xylanas och mannanas på näringsämnessmältbarhet och tarmhälsa hos smågrisar studerade med både in vivo och in vitro-modeller. Anim. Utfodra. Sci. Tech. 2018, 245, 77–90. [CrossRef]

7. Acosta, JA; Stein, HH; Patience, JF Effekten av att öka nivåerna av olösliga fibrer och på metoden för dietformulering mäter energi och näringsämnens smältbarhet hos växande grisar. J. Anim. Sci. 2020, 98, skaa130. [CrossRef]

8. Weber, EK; Stalder, KJ; Tålamod, JF Avvänjning-till-finish foderutrymmets tillgänglighet påverkar prestationsförmågan hos plantskolor och slaktgrisar och total smältbarhet i tarmkanalen i en kommersiell miljö när de matar torkade destillatörskorn med lösliga ämnen. J. Anim. Sci. 2015, 93, 1905–1915. [CrossRef]

9. Petry, AL; Huntley, NF; Bedford, MR; Tålamod, JF Inverkan av xylanas på jäsbarheten, smältbarheten och fysikalisk-kemiska egenskaper hos olösliga majsbaserade fibrer längs mag-tarmkanalen hos växande grisar. J. Anim. Sci. 2021, 99, skab159. [CrossRef]

10. Vangsøe, CT; Nørskov, NP; Devaux, MF; Bonnin, E.; Bach Knudsen, KE Kolhydraskomplex rika på xylanaser och arabinofuranosidaser påverkar autofluorescenssignalen och frigör fenolsyror från cellväggsmatrisen i vete, majs och riskli: En in vitro digestion studie. 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-oligosackarider på slaktkycklingprestanda och mikrobiota. Appl. Environ. Microbiol. 2015, 81, 5880–5888. [CrossRef] [PubMed]

12. Gonzalez-Ortiz, G.; Gomes, GA; dos Santos, TT; Bedford, MR Värdet av att fiber engagera den andra hjärnan för djurfoder; Wageningen Academic: Wageningen, Nederländerna, 2019; s. 233–254.

13. Craig, AD; Khattak, F.; Hastie, P.; Bedford, MR; Olukosi, OA Xylanase och xylo-oligosackarid-prebiotika förbättrar tillväxtprestandan och koncentrationen av potentiellt prebiotiska oligosackarider i ileum hos slaktkycklingar. 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. Inverkan av en blandning av eteriska oljor och en enzymkombination på tillväxtprestanda, mikrobiella räkningar, ileummikroskopisk anatomi och uttrycket av inflammatoriska mediatorer hos avvanda smågrisar efter en Escherichia coli-infektion. Anim. Utfodra. 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 blandning av eteriska oljor och en enzymkombination på näringssmältbarhet, ileumhistologi och uttryck av inflammatoriska mediatorer i avvanda smågrisar. Djur 2015, 9, 417–426. [CrossRef]

16. González-Ortiz, G.; Dos Santos, TT; Bedford, MR Utvärdering av xylanas och en fermenterbar xylo-oligosackarid på prestanda och ileal smältbarhet hos slaktkycklingar som utfodrats med dieter med energi- och aminosyrabrist. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2021, 7, 488–495. [CrossRef] [PubMed]

17. Song, D.; Lee, J.; Kwak, W.; Song, M.; Åh, H.; Kim, Y.; An, J.; Chang, S.; Gå, Y.; Cho, H.; et al. Stibiotiskt tillskott lindrar dålig prestation och tarmintegritet hos avvanda smågrisar som orsakats av utmaning med E. coli. Animals 2022, 12, 1799. [CrossRef] [PubMed]

18. Cho, HM; González-Ortiz, G.; Melo-Durán, D.; Heo, JM; Cordero, G.; Bedford, MR; Kim, JC Stibiotiskt tillskott förbättrade prestanda och minskade inflammatorisk respons via stimulerande fiberfermenterande mikrobiom hos smågrisar som hölls i en dålig sanitär miljö och fick en antibiotikafri diet med låg zinkoxidhalt. PloS ONE 2020, 15, e0240264. [CrossRef] [PubMed]

19. Thissen, JP; Ketelslegers, JM; Underwood, LE Näringsmässig reglering av de insulinliknande tillväxtfaktorerna. Endocr. Rev. 1994, 15, 80–101. [PubMed]

20. Soliman, AT; Hassan, AE; Aref, MK; Hintz, RL; Rosenfeld, RG; Rogol, AD Serum insulinliknande tillväxtfaktorer I och II koncentrationer och tillväxthormon och insulinsvar på arginin infusion hos barn med protein-energi undernäring före och efter näringsrehabilitering. Pediatr. Res. 1986, 20, 1122-1130. [CrossRef] [PubMed]

21. Carroll, JA; Veum, TL; Matteri, RL Endokrina svar på avvänjning och förändringar i kosten efter avvänjning hos den unga grisen. Inrikes. Anim. Endokrinol. 1998, 15, 183–194. [CrossRef]

22. Matteri, RL; Dyer, CJ; Touchette, KJ; Carroll, JA; Allee, GL Effekter av avvänjning på somatotrofisk genuttryck och cirkulerande nivåer av insulinliknande tillväxtfaktor-1 (IGF-1) och IGF-2 hos grisar. Inrikes. Anim. Endokrinol. 2000, 19, 247–259. [CrossRef]

23. Carlson, D.; Poulsen, HD; Vestergaard, M. Ytterligare zink i kosten för avvänjning av smågrisar är associerad med förhöjda koncentrationer av serum IGF-I. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 2004, 88, 332–339. [CrossRef]

24. Cameron, ND; McCullough, E.; Troup, K.; Penman, JC Serum insulinliknande tillväxtfaktor-1-koncentration hos grisar som är divergenta valda för dagligt födointag eller mager tillväxthastighet. J. Anim. Ras. Genet. 2003, 120, 228–236. [CrossRef]

25. De Groot, N.; Fariñas, F.; Cabrera-Gómez, CG; Pallares, FJ; Ramis, G. Avvänjning orsakar en förlängd men övergående förändring av immungenexpression i tarmen hos smågrisar. J. Anim. Sci. 2021, 99, skab065. [CrossRef]

26. Heo, JM; Opapeju, FO; Pluske, JR; Kim, JC; Hampson, DJ; Nyachoti, CM Gastrointestinal hälsa och funktion hos avvanda grisar: En översyn av utfodringsstrategier för att kontrollera diarré efter avvänjning utan att använda antimikrobiella föreningar i fodret. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 2013, 97, 207–237. [CrossRef] [PubMed]

27. Moeser, AJ; Pohl, CS; Rajput, M. Avvänjningsstress och utveckling av gastrointestinala barriärer: Implikationer för livslång tarmhälsa hos grisar. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2017, 3, 313–321. [CrossRef] [PubMed]

28. De Sousa-Pereira, P.; Woof, JM IgA: Struktur, funktion och utvecklingsförmåga. Antikroppar 2019, 8, 57. [CrossRef] [PubMed]

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

30. Chiu, ML; Goulet, DR; Teplyakov, A.; Gilliland, GL Antikroppsstruktur och funktion: Grunden för ingenjörsterapi. Antikroppar 2019, 8, 55. [CrossRef]

31. Han, YS; Tang, CH; Zhao, QY; Zhan, TF; Zhang, K.; Han, YM; Zhang, JM Effekter av kosttillskott med kombinationer av organiska och medelkedjiga fettsyror som ersättning för klortetracyklin på tillväxtprestanda, serumimmunitet och fekal mikrobiota hos avvanda smågrisar. Livest. Sci. 2018, 216, 210–218. [CrossRef]

32. Sun, P.; Wang, JQ; Zhang, HT Effekter av Bacillus subtilis natto på prestanda och immunfunktion hos kalvar före avvänjning. J. Dairy Sci. 2010, 93, 5851–5855. [CrossRef] 33. Poulsen, HD Zinkoxid för avvanda smågrisar. Acta Agric. Scand. Sekt. Ett anim. Sci. 1995, 45, 159-167. [CrossRef]

34. Lallès, J.-P.; Bosi, P.; Smidt, H.; Stokes, CR Nutritionshantering av tarmhälsa hos grisar runt avvänjning. Proc. Nutr. Soc. 2007, 66, 260–268. [CrossRef] [PubMed]

35. Donaldson, GP; Lee, SM; Mazmanian, SK Gut biogeografi av den bakteriella mikrobiotan. 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- och odlingsstudie av Muribaculaceae avslöjar nya arter, värdpreferenser och funktionella potential för denna ännu obeskrivna familj. Microbiome 2019, 7, 28. [CrossRef]

37. Shao, X.; Sun, C.; Tang, X.; Zhang, X.; Han, D.; Liang, S.; Qu, R.; Hui, X.; Shan, Y.; Hu, L.; et al. Antiinflammatoriska och intestinala mikrobiotamodulerande egenskaper hos Jinxiang-vitlök (Allium sativum L.) polysackarider mot dextran-natriumsulfat-inducerad kolit. 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. Odling och sekvensering av vommikrobiomemedlemmar från Hungate1000 Collection. Nat. Biotechnol. 2018, 36, 359–367. [CrossRef]

39. Qiu, Q.; Zhu, Y.; Qiu, X.; Gao, C.; Wang, J.; Wang, H.; Hallå.; Rahman, MAU; Cao, B.; Su, H. Dynamiska variationer i fekal bakteriegemenskap och jäsningsprofil hos Holstein stutar som svar på tre stegvis densitetsdieter. Djur 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. Potentiell koppling mellan tarmmikrobiota och deoxynivalenol-inducerad fodervägran hos avvanda smågrisar. 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 för mikroluftning för att förbättra flyktiga fettsyror och mjölksyraproduktion från jordbruksavfall. Bioresur. Technol. 2022, 347, 126656. [CrossRef]

42. Huang, J.; Pan, Y.; Liu, L.; Liang, J.; Wu, L.; Zhu, H.; Zhang, P. Hög salthalt bromsade produktionen av organisk syra från acidogen jäsning av köksavloppsvatten genom att forma det funktionella bakteriesamhället. J. Environ. Manag. 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 producerar acetat för att lindra heparanasförvärrad akut pankreatit genom att minska neutrofilinfiltrationen. Microbiome 2021, 9, 115. [CrossRef] [PubMed]

44. Zhu, L.; Cai, X.; Guo, Q.; Chen, X.; Zhu, S.; Xu, J. Effekt av N-acetylcystein på enterocytapoptos och intracellulära signalvägars svar på oxidativ stress hos avvanda smågrisar. Brit. J. Nutr. 2013, 110, 1938–1947. [CrossRef] [PubMed]

45. Zhu, LH; Zhao, KL; Chen, XL; Xu, JX Effekten av avvänjning och en antioxidantblandning på tarmbarriärfunktionen och antioxidantstatus hos grisar. J. Anim. Sci. 2012, 90, 2581–2589. [CrossRef]

46. ​​Duarte, ME; Zhou, FX; Dutra, WM, Jr.; Kim, SW Kosttillskott av xylanas och proteas på tillväxtprestanda, matsmältningsviskositet, näringssmältbarhet, immun- och oxidativ stressstatus och tarmhälsa hos nyligen avvanda grisar. Anim. Nutr. Zhongguo Xu Mu Shou Yi Xue Hui 2019, 5, 351–358. [CrossRef]

47. Petry, AL; Huntley, NF; Bedford, MR; Tålamod, JF Xylanase ökade det energiska bidraget från fiber och förbättrade den oxidativa statusen, tarmbarriärens integritet och tillväxtprestanda hos växande grisar som matades med olöslig majsbaserad 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 graderade nivåer av xylooligosackarider på tillväxtprestanda, serumparametrar, tarmmorfologi och tarmbarriärfunktion hos avvanda smågrisar. J. Anim. Sci. 2021, 99, skab183. [CrossRef]