DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-024-03536-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39390387
تاريخ النشر: 2024-10-10
المؤلف: Ki‐Nam Yoon وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تبحث الدراسة في فعالية Lactiplantibacillus argentoratensis AGMB00912 (LA) كمكمل غذائي لمنع الإسهال بعد الفطام (PWD) في الخنازير الصغيرة، وهو تحدٍ كبير في إنتاج الخنازير. تسلط الدراسة الضوء على أن ضغط الفطام، والتحولات الغذائية، والتغيرات البيئية تؤدي إلى تقليل التنوع الميكروبي وزيادة انتشار مسببات الأمراض، مما يؤثر سلبًا على صحة الأمعاء. تشير النتائج إلى أن مكملات LA تحسن بشكل كبير مقاييس أداء النمو، بما في ذلك زيادة وزن الجسم ومتوسط استهلاك العلف اليومي، بينما تخفف أيضًا من أعراض الإسهال. علاوة على ذلك، يعزز LA الميكروبيوم المعوي من خلال تعزيز البكتيريا المفيدة مثل Lactobacillus وتقليل مسببات الأمراض الضارة مثل Helicobacter وCampylobacter، مما يحسن سلامة الأمعاء وإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA).
في الختام، تقدم الدراسة LA كمضاف غذائي واعد لا يخفف فقط من PWD ولكن أيضًا يدعم الصحة العامة للأمعاء والنمو في الخنازير الصغيرة المفطومة. تشير النتائج إلى أن مكملات LA يمكن أن تعزز رفاهية الحيوانات وتقلل من العبء الاقتصادي المرتبط بالاضطرابات بعد الفطام في صناعة الخنازير. ومع ذلك، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات الأساسية التي يؤثر من خلالها LA على صحة الأمعاء.
مقدمة
تستعرض المقدمة التحديات المرتبطة بالإسهال بعد الفطام (PWD) في الخنازير، مع التأكيد على الآثار الضارة لضغط الفطام على صحة الأمعاء. تؤدي الفصول المفاجئة عن الأم والتغيرات الغذائية إلى تقليل التنوع الميكروبي وزيادة أعداد البكتيريا المسببة للأمراض مثل *Escherichia coli* المولدة للسموم المعوية (ETEC) و*Salmonella spp.*، مما يساهم في الاضطرابات المعوية، وانخفاض كفاءة العلف، وزيادة الوفيات في الخنازير الصغيرة. لقد أدت اللوائح في الاتحاد الأوروبي التي تفرض بدائل للمضادات الحيوية كمحفزات للنمو إلى إثارة الاهتمام بالأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) التي تنتجها بكتيريا الأمعاء من خلال تخمير الألياف الغذائية. تعتبر SCFAs ضرورية للحفاظ على صحة الأمعاء، وتعديل الرقم الهيدروجيني، وتعزيز تكاثر خلايا الظهارة، مما يلعب دورًا وقائيًا ضد مسببات الأمراض.
تركز الدراسة على البروبيوتيك *Lactiplantibacillus argentoratensis* (سابقًا *Lactobacillus argentoratensis*)، الذي أظهر القدرة على إنتاج SCFAs وتحسين وظيفة حاجز الأمعاء. أشارت الأبحاث السابقة إلى أن السلالة المعزولة، *L. argentoratensis* AGMB009122، تعزز إنتاج SCFA وتركيب الميكروبيوم المعوي في الفئران المفطومة التي تعرضت لـ ETEC. تهدف الدراسة الحالية إلى تقييم الفرضية القائلة بأن مكملات هذا البروبيوتيك يمكن أن تخفف من الإسهال وتعزز أداء النمو في الخنازير الصغيرة المفطومة من خلال تحسين مستويات SCFA وسلامة حاجز الأمعاء. يتضمن التصميم التجريبي مجموعة ضابطة ومجموعة علاجية تتلقى البروبيوتيك، مع مراقبة دقيقة لمقاييس النمو والالتزام بالمعايير الأخلاقية طوال التجربة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد البحث، مع اختبار إحصائي يعطي قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود أدلة قوية ضد الفرضية الصفرية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن المجموعة التجريبية أظهرت تحسنًا ملحوظًا في مقاييس الأداء مقارنة بالمجموعة الضابطة، مع حساب أحجام التأثير لت quantifying magnitude of these differences. تمثل الرسوم البيانية، مثل الرسوم البيانية الشريطية والمخططات النقطية، الاتجاهات الملاحظة في البيانات، مما يعزز قوة النتائج. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث، داعمة الفرضيات المقترحة ومؤسسة لأسس التحقيقات المستقبلية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات مكملات حمض اللبنيك (LA) على أداء النمو، وصحة الأمعاء، وتركيب الميكروبيوم المعوي في الخنازير الصغيرة المفطومة. أظهرت النتائج أن LA حسنت بشكل كبير من زيادة وزن الجسم، ومتوسط الزيادة اليومية، واستهلاك العلف بينما قللت من حدوث الإسهال مقارنة بالمجموعات الضابطة. على وجه التحديد، أظهرت الخنازير الصغيرة المعالجة بـ LA درجات إسهال أقل وتكرارًا، مما يشير إلى إمكانيته كبديل للمضادات الحيوية في إدارة الإسهال بعد الفطام (PWD). بالإضافة إلى ذلك، كانت مكملات LA مرتبطة بانخفاض مستويات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات، وخاصة عامل نخر الورم ألفا (TNF-α)، وزيادة في مؤشرات مضادات الأكسدة، مثل ديسموتاز الفائق والجلوتاثيون، مما يشير إلى تحسين صحة الأمعاء وتقليل الالتهاب.
علاوة على ذلك، عززت مكملات LA إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، بما في ذلك الأسيتات والبيوتيرات، والتي تعتبر ضرورية لصحة الأمعاء وامتصاص المغذيات. كما سلطت الدراسة الضوء على التحسينات في مورفولوجيا الأمعاء، مع زيادة ارتفاع الزغابات ونسب الزغابات إلى الخبايا في الأمعاء الدقيقة، مما يشير إلى تحسين قدرات امتصاص المغذيات. كشفت التحليلات الميتاجينومية عن تغييرات في تركيب الميكروبيوم المعوي، مع تغييرات كبيرة في وفرة أنواع بكتيرية معينة، مما يشير إلى أن مكملات LA تؤثر بشكل إيجابي على التنوع الميكروبي وتركيبه. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج التأثيرات المفيدة لـ LA على أداء النمو، وسلامة الأمعاء، والميكروبيوم المعوي في الخنازير الصغيرة المفطومة، مما يوفر رؤى حول استراتيجيات غذائية محتملة لتحسين صحة وإنتاجية الخنازير.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-024-03536-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39390387
Publication Date: 2024-10-10
Author(s): Ki‐Nam Yoon et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
The research investigates the efficacy of Lactiplantibacillus argentoratensis AGMB00912 (LA) as a dietary supplement to prevent post-weaning diarrhea (PWD) in piglets, a significant challenge in swine production. The study highlights that weaning stress, dietary transitions, and environmental changes lead to reduced microbial diversity and increased pathogen prevalence, adversely affecting intestinal health. The findings indicate that LA supplementation significantly improves growth performance metrics, including body weight gain and average daily feed intake, while also alleviating diarrhea symptoms. Furthermore, LA enhances the gut microbiota by promoting beneficial bacteria such as Lactobacillus and reducing harmful pathogens like Helicobacter and Campylobacter, thereby improving gut integrity and short-chain fatty acid (SCFA) production.
In conclusion, the study presents LA as a promising feed additive that not only mitigates PWD but also supports overall intestinal health and growth in weaned piglets. The results suggest that LA supplementation could enhance animal welfare and reduce the economic burden associated with post-weaning disorders in the swine industry. However, the authors emphasize the need for further research to clarify the underlying mechanisms through which LA influences gut health.
Introduction
The introduction outlines the challenges associated with post-weaning diarrhea (PWD) in swine, emphasizing the detrimental effects of weaning stress on gut health. Abrupt separation from the mother and dietary changes lead to reduced microbial diversity and increased populations of pathogenic bacteria such as enterotoxigenic *Escherichia coli* (ETEC) and *Salmonella spp.*, which contribute to intestinal disorders, decreased feed efficiency, and increased mortality in piglets. The regulation in the European Union mandating alternatives to antibiotics as growth promoters has prompted interest in short-chain fatty acids (SCFAs) produced by gut bacteria through dietary fiber fermentation. SCFAs are crucial for maintaining intestinal health, modulating pH, and enhancing epithelial cell proliferation, thereby playing a protective role against pathogens.
The study focuses on the probiotic *Lactiplantibacillus argentoratensis* (previously *Lactobacillus argentoratensis*), which has demonstrated the ability to produce SCFAs and improve gut barrier function. Previous research indicated that the isolated strain, *L. argentoratensis* AGMB009122, enhances SCFA production and gut microbiota composition in weaning mice challenged with ETEC. The current study aims to evaluate the hypothesis that supplementation with this probiotic can alleviate diarrhea and promote growth performance in weaned piglets by improving SCFA levels and gut barrier integrity. The experimental design includes a control group and a treatment group receiving the probiotic, with careful monitoring of growth metrics and adherence to ethical standards throughout the trial.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the experimental group exhibited a marked improvement in performance metrics compared to the control group, with effect sizes calculated to quantify the magnitude of these differences. Graphical representations, such as bar charts and scatter plots, further illustrate the trends observed in the data, reinforcing the robustness of the findings. Overall, these results contribute valuable insights into the research question, supporting the proposed hypotheses and laying the groundwork for future investigations.
Discussion
In this study, the effects of lactic acid (LA) supplementation on growth performance, intestinal health, and gut microbiota composition in weaning piglets were investigated. The results demonstrated that LA significantly improved body weight gain, average daily gain, and feed intake while reducing diarrhea incidence compared to control groups. Specifically, LA-treated piglets exhibited lower diarrhea scores and frequency, indicating its potential as an alternative to antibiotics for managing post-weaning diarrhea (PWD). Additionally, LA supplementation was associated with a decrease in pro-inflammatory cytokine levels, particularly tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), and an increase in antioxidant indices, such as superoxide dismutase and glutathione, suggesting enhanced intestinal health and reduced inflammation.
Furthermore, LA supplementation promoted the production of short-chain fatty acids (SCFAs), including acetate and butyrate, which are crucial for gut health and nutrient absorption. The study also highlighted improvements in intestinal morphology, with increased villus height and villus-to-crypt ratios in the small intestine, indicating enhanced nutrient absorption capabilities. Metagenomic analysis revealed shifts in gut microbiota composition, with significant changes in the abundance of specific bacterial genera, suggesting that LA supplementation positively influences microbial diversity and composition. Overall, these findings underscore the beneficial effects of LA on growth performance, intestinal integrity, and gut microbiota in weaning piglets, providing insights into potential dietary strategies for improving swine health and productivity.