Ефекти меж чотиритижневої дієти з високим дозуванням оксиду цинку на комменсальну ешерихію

Протимікробні засоби, резистентність та хіміотерапія

Редаговано
Патрік Р. Бутай

Школа ветеринарної медицини університету Росса, Сент-Кітс і Невіс

Переглянуто
Кетрін М. Лог

Університет Джорджії, США

ЖЕРОЕН ДЮФЛ

Гентський університет, Бельгія

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

дієти

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Удосконалена світлова та електронна мікроскопія (ZBS-4), Інститут Роберта Коха, Берлін, Німеччина
  • 2 Інститут мікробіології та епізоотиї, Центр інфекційної медицини, Університет Фрі Берлін, Берлін, Німеччина
  • 3 Мікробна геноміка (NG1), Інститут Роберта Коха, Берлін, Німеччина
  • 4 внутрішньолікарняні патогени та стійкість до антибіотиків, Інститут Роберта Коха, Вернігероде, Німеччина
  • 5 Інститут ветеринарної епідеміології та біостатистики, Freie Universität Berlin, Берлін, Німеччина
  • 6 Інститут Роберта Коха, Берлін, Німеччина

Вступ

Ентеротоксигенні кишкова паличка (ETEC) зазвичай асоціюються з діареєю після відлучення поросят (ПВЗ) у поросят, хворобою, що спричиняє серйозні втрати у свинарській галузі у всьому світі (Fairbrother et al., 2005; Rhouma et al., 2017a). В даний час застосовуються різні стратегії зменшення пов'язаних з ETEC економічних витрат у свинарстві, включаючи лікування пероральним сульфатом колістин в деяких регіонах світу (Rhouma et al., 2017b), вакцинацію (Moon and Bunn, 1993; Blázquez et al., 2018) та пробіотики (Li et al., 2018; Yan et al., 2018). Крім того, дієтичні добавки оксиду цинку високого рівня використовуються проти СІЗ у секторі свинарства (Fairbrother et al., 2005; Vahjen et al., 2011; Bednorz et al., 2013; Starke et al., 2014; Pieper et al., 2015; Kloubert et al., 2018).

Однак вплив дієт, багатих цинком, на популяції бактерій свинячого кишечника, особливо Кишкова паличка, ще не повністю зрозумілі. Цинк є другим за поширеністю перехідним металом у більшості філ і, як правило, вважається життєво важливим. Разом з міддю вона є важливим мікроелементом, необхідним для функції гормонів, розмноження, синтезу вітамінів, утворення ферментів, і вона сприяє сильній функції імунної системи (Yu et al., 2017). Обидва метали зазвичай додають у корм тваринам у кількості, необхідній для фізіологічної роботи організму (Yazdankhah et al., 2014; Yu et al., 2017).

Як двовалентний катіон (Zn 2+), цинк відіграє важливу роль як каталітичний та структурний кофактор практично у всіх аспектах клітинного метаболізму (Vallee and Auld, 1990). Дотримання збалансованого внутрішньоклітинного гомеостазу цинку є необхідною умовою для ссавців та більшості видів бактерій (Nies and Grass, 2009). Отже, кількість цинку в клітинах дуже регулюється, оскільки дефіцит цинку перешкоджає росту бактерій, тоді як надлишок цинку може бути токсичним (Gielda and DiRita, 2012). Фактори, що повідомляють, підвищують рівень толерантності до цинку в Кишкова паличка описані до цього часу включають катіонний засіб для дифузії (CDF) ZitB, P1-типу ATPase ZntA та низькоафінний неорганічний фосфатний транспортер Pit (Beard et al., 2000; Grass et al., 2005; Deus et al., 2017; Hoegler and Hecht, 2018).

Наразі підвищена толерантність до (мікроелементів) металів, включаючи цинк, чітко пов'язана з генами, що надають стійкість до антибіотиків у різних видів бактерій (Cavaco et al., 2011; Agga et al., 2014; Medardus et al., 2014; Becerra -Castro et al., 2015; Song et al., 2017; van Alen et al., 2018), можливо, вказуючи на тривожний спільно-селективний ефект використання маси оксиду цинку (Seiler and Berendonk, 2012; Bednorz et al., 2013; Yazdankhah et al., 2014; Ciesinski et al., 2018). Отже, сучасне антропогенне забруднення навколишнього середовища важкими металами розглядається як серйозна проблема (Seiler and Berendonk, 2012).

В Кишкова паличка, розгалужена, тонко налаштована мережа викидних насосів, лігандів та факторів транскрипції бере участь у внутрішньоклітинній осмоадаптації та детоксикації важких металів, а також гарантує підтримку клітинного гомеостазу цинку (Hantke, 2005; Nies and Grass, 2009; Porcheron et al., 2013; Watly та ін., 2016). Недавні дослідження показали, що рівні толерантності до цинку відрізняються не тільки між видами бактерій, але і в межах певних видів, в тому числі Кишкова паличка людського та пташиного походження (Deus et al., 2017; Stocks et al., 2019).

Метою цієї роботи є вивчення впливу дієт, багатих цинком, на репрезентативно підібрану колекцію кишечника Кишкова паличка отримані від поросят після відлучення, враховуючи передбачувану асоціацію надлишку поживного оксиду цинку та (i) рівні переносимості цинозу до фенотипу, (ii) профілі чутливості до антибіотиків та біоцидів та (iii) гени, що беруть участь у протимікробній стійкості, цинк (важкі метали ) - і толерантність до біоцидів.

Матеріали і методи

Розмір вибірки та виділення ізоляту

Представницький набір Кишкова паличка Ізоляти, що досліджувались тут, були відібрані на основі попереднього випробування годування (Ciesinski et al., 2018), проведеного відповідно до принципів Базельської декларації відповідно до інституційних та національних рекомендацій щодо догляду та використання тварин. Протокол був схвалений місцевим державним управлінням охорони праці та технічної безпеки “Landesamt für Gesundheit und Soziales, Берлін” (LaGeSo Reg. Nr. 0296/13), як описано раніше (Ciesinski et al., 2018).