Прикордонні дієтичні інфекції інуліну та Trichuris suis сприяють розвитку корисних бактерій у всьому світі

Мікробні симбіози

Редаговано
Чжунтанг Ю

Університет штату Огайо, США

Переглянуто
Надія Евераерт

Університет Льєжу, Бельгія

Сяньюн Ма

Гуандунська академія сільськогосподарських наук (GDAAS), Китай

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

suis

  • 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 Кафедра ветеринарних та тваринних наук Факультету охорони здоров'я та медичних наук Університету Копенгагена, Фредеріксберг, Данія
  • 2 Відділ бактерій, паразитів та грибів, Державний інститут сироватки крові, Фредеріксберг, Данія
  • 3 Департамент харчових наук, факультет наук, Університет Копенгагена, Фредеріксберг, Данія
  • 4 Кафедра клінічної медицини Орхуського університету, Орхус, Данія

Вступ

Свинячий шлунково-кишковий тракт (ШКТ) містить різноманітну та динамічну мікробну популяцію, яка бере участь у дозріванні кишечника, імунній та патогенній бар’єрній функції, синтезі вітамінів та метаболізмі деяких харчових компонентів (Kim and Isaacson, 2015; Blacher et al., 2017; Holman et al., 2017). Ці ефекти роблять мікробіоти кишечника (ГМ) головне значення для фізіології травлення та загального стану здоров’я свиней (Плюске та ін., 2018).

ГМ відрізняється складом уздовж ЖКТ залежно від функції, пов'язаної з кожним окремим сегментом. Основною функцією тонкого кишечника є ферментативне перетравлення та всмоктування їжі, при цьому дигеста проходить у свиней за 3–4 год (Sciascia et al., 2016), що робить кінцеві клубові мікроби головним чином пов’язаними з ферментативним травленням (Quan et al., 2018). Навпаки, сліпа кишка і товста кишка виступають головними біореакторами ЖКТ, де дигеста зберігається 1-2 дні (Sciascia et al., 2016). Сліпа кишка виявляє різноманітні мультиметаболічні можливості, а гени, пов’язані з метаболізмом білків, метаболізмом вітамінів та метаболізмом полікетидів, регулюються вгору (Quan et al., 2018). Навпаки, товста кишка в основному пов’язана з бродінням вуглеводів і збільшує доступність поживних речовин для господаря шляхом бродіння неперетравлених в іншому випадку полісахаридів, таких як харчові волокна (Richards et al., 2005; Quan et al., 2018). Результатом ферментації є утворення коротколанцюгових жирних кислот (SCFA) та інших метаболітів, необхідних для підтримки епітелію кишечника (Crespo-Piazuelo et al., 2018). Виробництво SCFA можна регулювати вгору або вниз, змінюючи дієту, наприклад за рахунок включення пребіотиків, таких як інулін, що збільшить вироблення SCFA.

Інулін - це полісахарид, який часто комерційно виробляється з коренів цикорію, який в основному неперетравлюється через тонкий кишечник і ферментується сахаролітичними бактеріями в товстій кишці (Metzler-Zebeli et al., 2017). Інулін розглядається як пребіотик завдяки бродінню, яке в організмі людини приносить користь для здоров'я від таких бактерій, як Faecalibacterium prausnitzii, дещо Розбурія spp. і Евбактерія прямокутна які виробляють бутират за допомогою метаболічного перехресного годування (De Vuyst and Leroy, 2011; Poeker et al., 2018). Ці бактерії можна розглядати як корисні бактерії завдяки їх властивостям виробляти SCFA, і вони можуть захищати господаря від запалення слизової (Kostic et al., 2014). Однак ефекти дієтичного інуліну на свиней менш чітко визначені, але дослідження показують, що інулін забезпечує захист від патогенних мікроорганізмів, покращує ріст та ефективність харчування та модуляцію мікробіоти кишечника (Grela et al., 2016; Metzler-Zebeli et al., 2017; McCormack et al., 2019). Інулін збільшує різноманітність бактерій та відносну чисельність Clostridiaceae та знижує відносну кількість Ешерихії, що вказує на потенційний сприятливий ефект (Sattler et al., 2014). Крім того, дієтичний інулін вибірково стимулює ріст біфідобактерій, що продукують ацетат і лактат (Patterson et al., 2010).

Недавні дослідження показали, що паразити як тварин, так і людей можуть модулювати ГМ-склад (Jenkins et al., 2017; Peachy et al., 2017; Leung et al., 2018). Дослідження показали зменшення кількості вуглеводних бактерій у проксимальній кишці свиней на 21 та 53 день після експериментального зараження Trichuris suis, свинячий хлистовий черв'як, який зберігався щонайменше короткочасно після спонтанного вигнання глистів через набутий імунітет (Kringel and Roepstorff, 2006; Li et al., 2012; Wu et al., 2012). Використовуючи Trichuris muris-інфіковані миші, інші показали, що основні зміни в ГМ відбуваються після 20-го дня після зараження (п.і.) із зменшенням різноманітності бактерій у калі та сліпої кишки (Holm et al., 2015; Houlden et al., 2015). Більше того, Ascaris suum, свинячий аскарид, зменшився мікробне різноманіття при чисельності родів Превотелла і Фекалібактерії було значно збільшено зі зменшенням вуглеводного обміну в проксимальній кишці (Wang et al., 2019). Крім того, A. suum відомо, що вивільняє антимікробні фактори, які можуть безпосередньо впливати на ріст бактерій в кишці господаря (Midha et al., 2019). Таким чином, очевидно, що існує прямий зв’язок між шлунково-кишковими нематодами та мікробним середовищем кишок господаря.

Оскільки багато паразитів мешкають в екологічній ніші, в якій відбувається ферментація дієтичних продуктів (сліпа кишка/товста кишка), дієта може сильно вплинути на популяцію паразитів. Включення в раціон вуглеводів, що піддаються ферментації, зменшило кількість фекальних яєць, плодючість та розмір жінки та зменшення глистового навантаження іншого кишкового гельмінта на 97%, Oesophagostomum dentatum (свинячий вузликовий черв’як) (Petkevicius et al., 2001, 2003). Відповідно, інфузія сліпої кишки SCFA та молочної кислоти на 7 день п.і. зменшено O. dentatum кількість фекальних яєць та відновлення глистів на 98 та 92% відповідно (Petkevicius et al., 2004). Подібні ефекти дієтичного інуліну спостерігались і при T. suis (Петкевічус та ін., 2006). Однак інші дослідження не показали або ніякого впливу на T. suis, але зменшений розмір і раніше, ніж зазвичай, вигнання хробаків (Томсен та ін., 2005), або навіть збільшення об'єкта T. suis у свиней, яких годують багатими інуліном корінням цикорію (Jensen et al., 2011).