Аоюн Ли

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

пробиотиците

Yaping Wang

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Zhixing Li

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Хамад Камар

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Халид Мехмуд

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

2 Университетски колеж по ветеринарни и животински науки, Университет Исламия в Бахавалпур, Бахавалпур, 63100 Пакистан

Лихонг Джанг

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Juanjuan Liu

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Хуей Жанг

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

Джиакуи Ли

1 Колеж по ветеринарна медицина, Хуаджунг аграрен университет, Ухан, 430070 Китайска народна република

3 Колеж по животновъдство и ветеринарна медицина, Университет по земеделие и животновъдство в Тибет, Линжи, 860000 Китайска народна република

Свързани данни

Той ще бъде достъпен при поискване.

Резюме

Заден план

Яките, живеещи във високопланинската хипоксична среда на тибетското плато (3600 м), имат специални чревни микроби. Досега обаче все още има малко изследвания върху пробиотиците на Як. Следователно целта на нашето проучване беше да се оцени ефектът, стимулиращ растежа, антиоксидантната способност, имунния ефект и противовъзпалителната способност на Bacillus subtilis и Bacillus velezensis, изолирани от тибетски яки при модел на мишки.

Резултати

Резултатите показаха, че добавките с изолирани щамове не само подобряват ефективността на растежа, но също така увеличават дължината на вилите в тънките черва и чревната храносмилателна ензимна активност. Важното е, че забелязахме, че нивата на T-AOC, SOD и GSH-PX са повишени и съдържанието на MDA е намалено при третирани с пробиотици мишки, което предполага, че добавките с пробиотици могат да подобрят антиоксидантната активност на мишките. Нивата на AST и ALT, корелирани с чернодробното увреждане, бяха намалени и нивата на AKP, TP, GLB, ALB, Ca и P бяха значително по-високи от тези в контролната група. Освен това, мишките, лекувани с пробиотици, показват по-високи серумни IgG, IgM и IgA, които до известна степен могат да отразяват имунния статус. В същото време основният провъзпалителен фактор TNF-α, IL-6 и IL-8 бяха регулирани надолу и противовъзпалителният фактор IL-10 беше регулиран нагоре в сравнение с контролните групи.

Заключения

В заключение, тези резултати демонстрираха, че добавките Bacillus subtilis и Bacillus velezensis могат да повишат цялостната ефективност на растежа и да подобрят кръвните параметри, свързани с възпалението и имунитета на мишките.

Електронен допълнителен материал

Онлайн версията на тази статия (10.1186/s12934-019-1161-6) съдържа допълнителен материал, който е достъпен за оторизирани потребители.

Заден план

Добре известно е, че антибиотиците играят решаваща роля в лечението на бактериални заболявания и растежа на животните [1]. Многобройни проучвания обаче показват, че ограниченото хранене на животни широко използва антибиотици и това индуцира нарастването на устойчиви на антибиотици бактерии и дисбактериоза при животните [2, 3]. Симбиотичните бактерии биха могли да покажат устойчив на антибиотици фенотип при често излагане на антибиотици и в крайна сметка да се предадат на хората. Нещо повече, безразборното използване на антибиотици в добитъка причинява голяма заплаха за здравословното състояние на хората и безопасността на храните чрез веригата за доставка на храни [4]. Предишни изследвания показват, че в животновъдството са се появили голям брой проблеми със забраната на антибиотиците в някои страни, като намалена ефективност на растежа и огнище на болести, които първоначално са били контролирани от антибиотици [5]. Следователно се очакваше да бъде разработен нов клас полезни антибиотични алтернативи. Към днешна дата пробиотиците се считат за естествени заместители на антибиотиците поради многобройните им благоприятни ефекти върху гостоприемника и привличат голямо внимание между изследователите [6].

Яките са древни видове от височинната среда, характеризираща се с адаптиране към ниските температури и хипоксичните условия. Според статистиката 90% от яковете в света обитават предимно провинциите Съчуан, Тибет и Цинхай в Китай [13]. Яковете биха могли да използват пълноценно ресурсите от тревни растения в алпийските райони и да имат силна адаптивност към своите сурови екологични условия на околната среда. Следователно височинната хипоксия (ниско налягане и нисък кислород) би оказала значителен натиск върху еволюционния подбор [14, 15]. Предишно проучване показа значителна разлика в чревните микробни общности между тибетски, живеещи на голяма надморска височина, и китайски хан, живеещи в долната част на континента, поради характерна среда на живот и хранителни навици [14]. Изследванията на Бриджита и Адак показват, че съставът на чревната микробиота на човека може да се промени, когато те са били изложени на голяма надморска височина за кратко време [16, 17]. Това показва, че яковете могат да имат и специални чревни бактерии в сравнение с животните, живеещи в обикновен регион. Въпреки това, има малко съобщения за чревните микроорганизми на яки и още по-малко проучвания за пробиотиците при яки.

В настоящото проучване имахме за цел да оценим ефектите на два щама Bacillus subtilis (наречени BS1 и BS2) и един щам Bacillus velezensisis (наречен BV1), изолиран от яки върху ефективността на растежа, индекса на органи, лигавицата на тънките черва, храносмилателния капацитет на червата, антиоксидантен капацитет и имунни индекси на мишки.

Методи

Пробиотична култура

Два щама Bacillus subtilis (BS1 и BS2) и един щам Bacillus velezensis (BV1) са изолирани от червата на яки и са консервирани в Лаборатория по ветеринарна вътрешна медицина в Хуажонг аграрен университет, Ухан, Китай. Нашето предишно проучване показа, че BS1, BS2 и BV1 имат висока антибактериална ефективност срещу Staphylococcus aureus (ATCC 26112), Escherichia coli (ATCC 25922) и Salmonella enteritidis (NCTC 13349) и показват висока толерантност към киселини и жлъчни соли [18 ]. Освен това бяха проведени експерименти с антибиотична резистентност, генни тестове за резистентност и хемолитични експерименти, за да се определи безопасността на щамовете BS1, BS2 и BV1. Нашите предишни резултати показаха, че BS1, BS2 и BV1 имат по-ниска антибиотична резистентност и гени на резистентност и хемолиза не са открити [18]. Резултатите от оценката на безопасността показаха, че изолираните щамове са безопасни и могат да бъдат използвани при опити с животни [18]. Три изолирани щама бяха култивирани в бульон Luria – Bertani (LB) при 37 ° С в продължение на 24 часа в аеробна среда. След това броят на жизнеспособните клетки на BS1, BS2 и BV1 беше оценен чрез използване на метода за броене на плаки. Бактериалните суспензии се събират при стерилни условия за орално приложение на мишките.

Експеримент с животни

Петнадесетдневни здрави мишки кунмин (n = 72) са закупени от експериментален център за животни от провинция Хубей в Ухан, Китай. Мишките бяха разделени на случаен принцип в контролната група, групата, лекувана с BS1, групата, лекувана с BS2, и групата, лекувана с BV1. По време на целия експеримент на мишките беше позволено да пият и да се хранят свободно. В допълнение, мишките в групите, лекувани с пробиотици, получават BS1, BS2 или BV1 при 1 × 10 9 CFU/ден в продължение на 21 последователни дни и контролните мишки получават същия обем физиологичен разтвор със същия метод. Във всяка група 18 мишки бяха разделени по равно на 3 повторения. Всички мишки (15–18 g) имат сходно първоначално тегло и хранително съдържание в диетите. Мишките се отглеждат в пластмасови клетки (размер, 375 mm × 273 mm × 165 mm) в продължение на 21 дни. По време на експеримента температурата на задушаване се поддържа от 20 до 24 ° C, влажността се поддържа от 53 до 57% и дневното осветление се извършва като 12 часа за светлина и 12 часа за тъмнина. В допълнение, три пъти на ден (на всеки 8 часа) се записва тяхната диета, питейна вода и цялостно представяне, смъртта, диарията, депресията, умората, загубата на апетит се считат за необичайни резултати за мишки.

Вземане и обработка на проби

След 21 дни хранене, мишките на всички групи бяха евтаназирани чрез инжектиране на пентобарбитал (25 mg/kg). След това черният дроб, бъбреците, червата (дванадесетопръстник, йеюнум и илеум) и кръвни проби бяха събрани незабавно при стерилни условия за по-нататъшно проучване. В същото време мишките се дисектират с хирургически нож, за да наблюдават вътрешни органи и чревни проби. Частта от събраните чревни проби (дванадесетопръстник, йеюнум и илеум) приблизително 2 cm, докато черният дроб, бъбреците и далака, нарязани на кубчета (0,5 cm × 0,5 cm × 0,5 cm), са фиксирани в 4% параформалдехид. От друга страна, всички фиксирани проби се обработват рутинно чрез вграждане в парафин и хистологичните срезове (4–5 µm) се оцветяват с хематоксилин и еозин (H&E) за микроскопско изследване. Останалите проби се съхраняват при - 80 ° C за по-нататъшен анализ. Кръвните проби се поставят статично в центрофужната епруветка за 1 h. След това пробите се центрофугират при 3500 × g в продължение на 10 минути при 4 ° високоскоростна центрофуга (H2050R-1, Чанша, Китай) и супернатантите се съхраняват при - 80 ° C за ELISA и биохимичен анализ.

Анализ на производствените резултати

В това проучване мишките бяха претеглени в точно определено време и на определени места. В допълнение, средният дневен прием на фураж (ADFI) и средното дневно наддаване на тегло (ADWG) бяха записани и изчислени чрез използване на всяка претеглена група. Съотношението на преобразуване на фуража (FCR) се изчислява със следната формула: F C R = ADFI ADG .

Морфологичен анализ на лигавицата на тънките черва

Морфологията на хистологичните срези на тънките черва, оцветени с хематоксилин и еозин (H&E), се наблюдават чрез инвертен микроскоп (Olympus BX51, Япония), а дължината и дълбочината на чревните власинки се измерват чрез програмата за анализ на изображения (Image-Pro Plus 6.1 Media Cybernetics, Rockville, MD, САЩ). Освен това се изчислява и съотношението на дължината на вилите към дълбочината на криптата.

Храносмилателна ензимна активност, антиоксидантни индекси и биохимични индекси

Черният дроб и тънките черва се хомогенизират чрез добавяне на стерилен 0,9% физиологичен разтвор, за да се получат 10% (w/v) хомогенати и хомогенатите се съхраняват при - 80 ° C за по-нататъшно проучване. Антиоксидантните индекси в черния дроб, включително T-AOC, MDA, GSH-PX и SOD, и активността на храносмилателния ензим в тънките черва, включително α-амилаза и трипсин, бяха измерени с помощта на търговски комплекти от Института по биоинженерство в Нанкин Jiancheng (Нанкин, Китай). Въпреки че добавките с пробиотици имат благоприятен ефект върху гостоприемника, но някои пробиотици могат да доведат до увреждане на черния дроб и бактериемия [19]. Следователно, за да се оцени дали пробиотиците, изолирани от тибетски яки, са причинили чернодробно увреждане при мишки, е извършен анализ на чернодробните индекси. В допълнение, биохимичните индекси, свързани с черния дроб (AKP, AST и ALT) и серума (TP, GLB, ALB, Ca, P), също се извършват от търговските комплекти, закупени в Института по биоинженерство в Нанкин Jiancheng (Nanjing, Китай). Всички операции се извършват съгласно протоколите на производителя.

Анализ на имуноглобулини и цитокини

Серумните имуноглобулини, включително нивата на IgG, IgM и IgA и цитокините, включително IL-6, IL-8, IL-10 и TNF-α, са количествено определени с помощта на специфичен за мишки комплект ELISA (Colorful Gene Biological Technology, Wuhan, Китай) след инструкции на производителя. Стойностите на OD (оптична плътност) на всяка проба бяха измерени от Thermo Scientific Microplate Reader в дължините на вълната 400 nm.