Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tương tác giữa số lứa đẻ của mẹ và các phụ gia thức ăn ảnh hưởng đến thành phần vi sinh vật đường ruột của lợn trong giai đoạn sau cai sữa
Tóm tắt
Lợn ỉa chảy gặp phải nhiều stress trong giai đoạn sau cai sữa, dẫn đến những thách thức về sản xuất và phúc lợi. Những thách thức này ảnh hưởng không tương xứng đến con cái của heo mẹ mới đẻ so với con cái của heo mẹ đã sinh đẻ nhiều lần. Ít có thông tin về các tương tác tiềm tàng giữa số lứa đẻ của mẹ và các phụ gia thức ăn trong giai đoạn sau cai sữa cũng như ảnh hưởng của chúng đến hệ vi sinh vật của lợn. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra tác động của số lứa đẻ của mẹ đến hệ vi sinh vật của lợn mẹ và con, cũng như ảnh hưởng của số lứa đẻ của lợn mẹ đến hệ vi sinh vật phân của lợn và hiệu suất khi được bổ sung prebiotic sau cai sữa. Tại thời điểm cai sữa, lợn con được chia thành ba nhóm điều trị: một chế độ ăn uống tiêu chuẩn bao gồm liều lượng dược lý của Zn và Cu (Con), nhóm được nuôi bằng một prebiotic thương mại chỉ (Preb) dựa trên chiết xuất lên men từ Aspergillus oryzae, và một nhóm được bổ sung cùng prebiotic cộng với Zn và Cu (Preb + ZnCu). Mặc dù không có sự khác biệt nào trong thành phần hệ vi sinh vật âm đạo giữa heo mẹ mới đẻ và heo mẹ đã sinh đẻ nhiều lần, nhưng thành phần hệ vi sinh vật phân lại khác nhau (R2 = 0,02, P = 0,03). Hệ vi sinh vật phân của lợn con mới đẻ thể hiện sự đa dạng vi khuẩn cao hơn đáng kể so với lợn con của heo mẹ đã sinh đẻ nhiều lần ở ngày 0 và ngày 21 sau cai sữa (P <0,01), với sự khác biệt trong thành phần cộng đồng biểu hiện ở ngày 21 (R2 = 0,03, P = 0,04). Khi phân tích tác động của số lứa đẻ của mẹ trong mỗi điều trị, chỉ có chế độ ăn Preb đã tạo ra những khác biệt đáng kể về hệ vi sinh vật giữa lợn con mới đẻ và con của heo mẹ đã sinh đẻ nhiều lần (ngày 21: R2 = 0,13, P = 0,01; ngày 42: R2 = 0,19, P = 0,001). Sự khác biệt về thành phần vi sinh vật phân của lợn giữa các phương pháp điều trị chỉ được quan sát thấy tại ngày 21 (R2 = 0,12, P = 0,001). Lợn trong nhóm Con tăng cân đáng kể nhiều hơn trong suốt thời kỳ nuôi dưỡng so với những con trong nhóm Preb + ZnCu. Thành phần hệ vi sinh vật đường ruột của lợn con bị ảnh hưởng bởi việc bổ sung chiết xuất lên men từ Aspergillus oryzae, với các hiệu ứng khác nhau về hiệu suất khi được kết hợp với mức độ dược lý của Zn và Cu hoặc cho con của các nhóm số lứa đẻ mẹ khác nhau. Những kết quả này cho thấy rằng sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột lợn con bị hình thành bởi số lứa đẻ của mẹ và các tương tác tiềm tàng với ảnh hưởng của các phụ gia thức ăn trong chế độ ăn.
Từ khóa
#lợn #vi sinh vật đường ruột #số lứa đẻ #phụ gia thức ăn #cai sữaTài liệu tham khảo
Chen X, Xu J, Ren E, Su Y, Zhu W. Co-occurrence of early gut colonization in neonatal piglets with microbiota in the maternal and surrounding delivery environments. Anaerobe. 2018;49:30–40.
Liu H, Zeng X, Zhang G, Hou C, Li N, Yu H, et al. Maternal milk and fecal microbes guide the spatiotemporal development of mucosa-associated microbiota and barrier function in the porcine neonatal gut. BMC Biol. 2019;17:106.
Mach N, Berri M, Estellé J, Levenez F, Lemonnier G, Denis C, et al. Early-life establishment of the swine gut microbiome and impact on host phenotypes. Environ Microbiol Rep. 2015;7(3):554–69.
De Rodas B, Youmans BP, Danzeisen JL, Tran H, Johnson TJ. Microbiome profiling of commercial pigs from farrow to finish. J Anim Sci. 2018;96(5):1778–94.
Guevarra RB, Lee JH, Lee SH, Seok MJ, Kim DW, Kang BN, et al. Piglet gut microbial shifts early in life: causes and effects. J Anim Sci Biotechnol. 2019;10:1.
Frese SA, Parker K, Calvert CC, Mills DA. Diet shapes the gut microbiome of pigs during nursing and weaning. Microbiome. 2015;3:28.
Nowland TL, Kirkwood RN, Pluske JR. Review: Can early-life establishment of the piglet intestinal microbiota influence production outcomes? Animal. 2022;16:100368.
Tsai T, Sales MA, Kim H, Erf GF, Vo N, Carbonero F, et al. Isolated rearing at lactation increases gut microbial diversity and post-weaning performance in pigs. Front Microbiol. 2018;9:2889.
Law K, Lozinski B, Torres I, Davison S, Hilbrands A, Nelson E, et al. Disinfection of maternal environments is associated with piglet microbiome composition from birth to weaning. mSphere. 2021;6(5):e00663–21.
Saladrigas-García M, Durán M, D’Angelo M, Coma J, Pérez JF, Martín-Orúe SM. An insight into the commercial piglet’s microbial gut colonization: from birth towards weaning. Anim Microbiome. 2022;4:68.
Wang X, Tsai T, Deng F, Wei X, Chai J, Knapp J, et al. Longitudinal investigation of the swine gut microbiome from birth to market reveals stage and growth performance associated bacteria. Microbiome. 2019;7:109.
Berry ASF, Pierdon MK, Misic AM, Sullivan MC, O’Brien K, Chen Y, et al. Remodeling of the maternal gut microbiome during pregnancy is shaped by parity. Microbiome. 2021;9:146.
Carney-Hinkle EE, Tran H, Bundy JW, Moreno R, Miller PS, Burkey TE. Effect of dam parity on litter performance, transfer of passive immunity, and progeny microbial ecology1. J Anim Sci. 2013;91(6):2885–93.
Kim SW. Recent advances in sow nutrition. Rev Bras Zootec. 2010;39:303–10.
Kim SW, Weaver AC, Shen YB, Zhao Y. Improving efficiency of sow productivity: nutrition and health. J Anim Sci Biotechnol. 2013;4:26.
Liu B, Zhu X, Cui Y, Wang W, Liu H, Li Z, et al. Consumption of dietary fiber from different sources during pregnancy alters sow gut microbiota and improves performance and reduces inflammation in sows and piglets. mSystems. 2021;6(1):e00591–20.
Mor G, Aldo P, Alvero AB. The unique immunological and microbial aspects of pregnancy. Nat Rev Immunol. 2017;17(8):469–82.
Dividich JL, Rooke JA, Herpin P. Nutritional and immunological importance of colostrum for the new-born pig. J Agric Sci. 2005;143(6):469–85.
Klobasa F, Habe F, Werhahn E, Butler JE. The influence of age and breed on the concentrations of serum IgG, IgA and IgM in sows throughout the reproductive cycle. Vet Immunol Immunopathol. 1985;10(4):355–66.
Pluske JR, Turpin DL, Kim JC. Gastrointestinal tract (gut) health in the young pig. Anim Nutr. 2018;4(2):187–96.
Gibson G, Scott K, Rastall R, Tuohy K, Hotchkiss A, Dubert-Ferrandon A, et al. Dietary prebiotics: current status and new definition. Food Sci Technol Bull Funct Foods. 2010;7:1–19.
Rivière A, Selak M, Lantin D, Leroy F, De Vuyst L. Bifidobacteria and butyrate-producing colon bacteria: importance and strategies for their stimulation in the human gut. Front Microbiol. 2016;7:979.
Zhu J, Shurson GC, Whitacre L, Ipharraguerre IR, Urriola PE. Effects of Aspergillus oryzae prebiotic on dietary energy and nutrient digestibility of growing pigs. Transl Anim Sci. 2023;7(1):txad002.
Daba GM, Mostafa FA, Elkhateeb WA. The ancient koji mold (aspergillus oryzae) as a modern biotechnological tool. Bioresour Bioprocess. 2021;8(1):52.
National Research Council. Nutrient requirements of swine: Eleventh revised Edition. Washington: The National Academies Press; 2012.
Bonetti A, Tugnoli B, Piva A, Grilli E. Towards zero zinc oxide: feeding strategies to manage post-weaning diarrhea in piglets. Animals. 2021;11(3):642.
Hill GM, Cromwell GL, Crenshaw TD, Dove CR, Ewan RC, Knabe DA, et al. Growth promotion effects and plasma changes from feeding high dietary concentrations of zinc and copper to weanling pigs (regional study). J Anim Sci. 2000;78(4):1010–6.
EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). Scientific opinion on dietary reference values for zinc. EFSA J. 2014;12(10):3844.
Sales J. Effects of pharmacological concentrations of dietary zinc oxide on growth of post-weaning pigs: a meta-analysis. Biol Trace Elem Res. 2013;152(3):343–9.
Shurson GC, Urriola PE, Hung YT. Too much of a good thing: rethinking feed formulation and feeding practices for zinc in swine diets to achieve one health and environmental sustainability. Animals. 2022;12(23):3374.
Kim HB, Borewicz K, White BA, Singer RS, Sreevatsan S, Tu ZJ, et al. Longitudinal investigation of the age-related bacterial diversity in the feces of commercial pigs. Vet Microbiol. 2011;153(1):124–33.
Urriola P, Rosa-Medina EA, Law K, Gomez A, Shurson GC, Post Z, et al. Effects of gut microbiota modifying feed additives on growth performance of nursery pigs. SSRN. 2023. https://doi.org/10.2139/ssrn.4460705.
Poulsen HD. Zinc and copper as feed additives, growth factors or unwanted environmental factors. J Anim Feed Sci. 1998;7(suppl 1):135–42.
Law K, Garcia ERM, Hastad CW, Murray D, Urriola PE, Gomez A. 113 effects of maternal parity and prebiotics on the microbiome of nursery pigs. J Anim Sci. 2022;100(Suppl 2):53–4.
Gohl DM, Vangay P, Garbe J, MacLean A, Hauge A, Becker A, et al. Systematic improvement of amplicon marker gene methods for increased accuracy in microbiome studies. Nat Biotechnol. 2016;34(9):942–9.
Bolyen E, Rideout JR, Dillon MR, Bokulich NA, Abnet CC, Al-Ghalith GA, et al. Reproducible, interactive, scalable and extensible microbiome data science using QIIME 2. Nat Biotechnol. 2019;37(8):852–7.
Callahan BJ, McMurdie PJ, Rosen MJ, Han AW, Johnson AJA, Holmes SP. DADA2: high-resolution sample inference from Illumina amplicon data. Nat Methods. 2016;13(7):581–3.
McDonald D, Price MN, Goodrich J, Nawrocki EP, DeSantis TZ, Probst A, et al. An improved Greengenes taxonomy with explicit ranks for ecological and evolutionary analyses of bacteria and archaea. ISME J. 2012;6(3):610–8.
R Core Team. R: The R project for statistical computing. 2022. https://www.r-project.org/.
Davis NM, Proctor DM, Holmes SP, Relman DA, Callahan BJ. Simple statistical identification and removal of contaminant sequences in marker-gene and metagenomics data. Microbiome. 2018;6:226.
Roberts DW, Roberts MD. Package ‘labdsv’. Ordination and multivariate Analysis for ecology. 2019;775:1–68. https://CRAN.R-project.org/package=labdsv. Accessed Sept 2020.
Oksanen J, Blanchet FG, Friendly M, Kindt R, Legendre P, McGlinn D, et al. The vegan package. community ecology package. 2007;10(631–637):719. https://CRAN.R-project.org/package=vegan. Accessed Sept 2020.
Paradis E, Blomberg S, Bolker B, Brown J, Claude J, Cuong HS, et al. Package ‘ape’. Analyses of phylogenetics and evolution. 2020;2(4):47. https://CRAN.R-project.org/package=ape. Accessed Sept 2020.
Schwager E. Package ‘ccrepe’. Detecting statistically significant associations between sparse and high dimensional compositional data. 2014. https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/ccrepe.html. Accessed Sept 2020.
Otasek D, Morris JH, Bouças J, Pico AR, Demchak B. Cytoscape automation: empowering workflow-based network analysis. Genome Biol. 2019;20(1):185.
Wickham H, Chang W, Henry L, Pedersen TL, Takahashi K, Wilke C, et al. Package ‘ggplot2’: create elegant data visualisations using the grammar of graphics. Version. 2016;2(1):1–89.
Garnier S, Ross N, Rudis boB, Filipovic-Pierucci A, Galili T, timelyportfolio, et al. sjmgarnier/viridis: viridis 0.6.0 (pre-CRAN release). Zenodo; 2021.
Bates D, Maechler M, Bolker B, Walker S, Christensen RHB, Singmann H, et al. lme4: linear mixed-effects models using Eigen and S4. 2020. https://CRAN.R-project.org/package=lme4. Accessed Sept 2020.
Combellick JL, Shin H, Shin D, Cai Y, Hagan H, Lacher C, et al. Differences in the fecal microbiota of neonates born at home or in the hospital. Sci Rep. 2018;8:15660.
Kervinen K, Holster T, Saqib S, Virtanen S, Stefanovic V, Rahkonen L, et al. Parity and gestational age are associated with vaginal microbiota composition in term and late term pregnancies. eBioMedicine. 2022;81:104107.
Torres Luque A, Fontana C, Pasteris SE, Bassi D, Cocconcelli PS, Otero MC. Vaginal bacterial diversity from healthy gilts and pregnant sows subjected to natural mating or artificial insemination. Res Vet Sci. 2021;140:26–37.
Gaire TN, Scott HM, Noyes NR, Ericsson AC, Tokach MD, Menegat MB, et al. Age influences the temporal dynamics of microbiome and antimicrobial resistance genes among fecal bacteria in a cohort of production pigs. Anim Microbiome. 2023;5:2.
Ortiz Sanjuán JM, Manzanilla EG, Cabrera-Rubio R, Crispie F, Cotter PD, Garrido JJ, et al. Using shotgun sequencing to describe the changes induced by in-feed zinc oxide and apramycin in the microbiomes of pigs one week postweaning. Microbiol Spectr. 2022;10(4):e01597–22.
Lee JH, Kim S, Kim ES, Keum GB, Doo H, Kwak J, et al. Comparative analysis of the pig gut microbiome associated with the pig growth performance. J Anim Sci Technol. 2023;65(4):856–64.
Smith JW, Tokach MD, Goodband RD, Dritz SS, Nelssen JL, Brown MA, et al. The effects of increasing zinc oxide on growth performance of weanling pigs. Prof Anim Sci. 1998;14(4):197–200.
European Commission. Commission implementing regulation (EU). 2016/1095 of July 2016 concerning the authorisation of zinc acetate dihydrate, zinc chloride anhydrous, zinc oxide, zinc sulphate heptahydrate, zinc sulphate monohydrate, zinc chelate of amino acid hydrate, zinc chelate of protein hydrolysates, zinc chelate of glycine hydrate (solid) and zinc chelate of glycine hydrate (liquid) as feed additives for all animal species and amending regulations (EC) no 1334/2003,(EC) no 479/2006,(EU) no 335/2010 and implementing. Off. J Eur Union. 2016;182:7–27.
Shelton NW, Tokach MD, Nelssen JL, Goodband RD, Dritz SS, DeRouchey JM, et al. Effects of copper sulfate, tri-basic copper chloride, and zinc oxide on weanling pig performance1. J Anim Sci. 2011;89(8):2440–51.
da Silva CA, Bentin LAT, Dias CP, Callegari MA, Facina VB, Dias FTF, et al. Impact of zinc oxide, benzoic acid and probiotics on the performance and cecal microbiota of piglets. Anim Microbiome. 2021;3:86.
Zhang Y, Zhou J, Dong Z, Li G, Wang J, Li Y, et al. Effect of dietary copper on intestinal microbiota and antimicrobial resistance profiles of Escherichia coli in weaned piglets. Front Microbiol. 2019;10:2808.
Pajarillo EAB, Lee E, Kang DK. Trace metals and animal health: interplay of the gut microbiota with iron, manganese, zinc, and copper. Anim Nutr. 2021;7(3):750–61.
Ramayo-Caldas Y, Mach N, Lepage P, Levenez F, Denis C, Lemonnier G, et al. Phylogenetic network analysis applied to pig gut microbiota identifies an ecosystem structure linked with growth traits. ISME J. 2016;10(12):2973–7.
Ducarmon QR, Zwittink RD, Hornung BVH, van Schaik W, Young VB, Kuijper EJ. Gut microbiota and colonization resistance against bacterial enteric infection. Microbiol Mol Biol Rev. 2019;83(3):e00007–19.
Gensollen T, Iyer SS, Kasper DL, Blumberg RS. How colonization by microbiota in early life shapes the immune system. Science. 2016;352(6285):539–44.