Published March 1, 2024
| Version v1
Publication
Open
Schizochytrium sp. and Lactoferrin supplementation alleviates Escherichia coli K99-induced diarrhea in pre-weaning dairy calves
Creators
- 1. Institute of Animal Sciences
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. University College Dublin
- 4. University of Georgia
Description
Calf diarrhea, a common disease mainly induced by Escherichia coli infection, is one of the main reasons for nonpredator losses. Hence, an effective nonantibacterial approach to prevent calf diarrhea has become an emerging requirement. This study evaluated the microalgae Schizochytrium sp. (SZ) and lactoferrin (LF) as a nutrient intervention approach against E. coli O101:K99-induced preweaning calve diarrhea. Fifty 1-d-old male Holstein calves were randomly divided into 5 groups (n = 10): (1) control, (2) blank (no supplement or challenge), (3) 1 g/d LF, (4) 20 g/d SZ, or (5) 1 g/d LF plus 20 g/d SZ (LFSZ). The experimental period lasted 14 d. On the morning of d 7, calves were challenged with 1 × 1011 cfu of E. coli O101:K99, and rectum feces were collected on 3, 12, 24, and 168 h postchallenge for the control, LF, SZ, and LFSZ groups. The rectal feces of the blank group were collected on d 14. Data were analyzed using the mixed procedure of SAS (version 9.4; SAS Institute Inc.). The E. coli K99 challenge decreased the average daily gain (ADG) and increased feed-to-gain ratio (F:G) and diarrhea frequency (control vs. blank). Compared with the control group, the LFSZ group had a higher ADG and lower F:G, and the LFSZ and SZ groups had lower diarrhea frequency compared with the control group. In addition, the LFSZ and SZ groups have no differences in diarrhea frequency compared with the blank group. Compared with the control group, the blank group had lower serum nitric oxide (NO), endothelin-1, d-lactic acid (D-LA), and lipopolysaccharide (LPS) concentrations, as well as serum IgG, IL-1β, IL-6, IL-10, and TNF-α levels on d 7 and 14. On d 7, compared with the control group, all treatment groups had lower serum NO level, the SZ group had a lower serum D-LA concentration, and the LF and LFSZ groups had lower serum LPS concentration. On d 14, compared with the control group, the fecal microbiota of the blank group had lower Shannon, Simpson, Chao1, and ACE indexes, the LFSZ group had lower Shannon and Simpson indexes, the SZ and LFSZ groups had a higher Chao1 index, and all treatment groups had a higher ACE index. In fecal microbiota, Bifidobacterium and Actinobacteria were negatively associated with IL-10 and d-lactate, while Akkermansia was negatively associated with endothelin-1 and positively correlated with LPS, fecal scores, and d-lactate levels. Our results indicated that LF and SZ supplements could alleviate E. coli O101:K99-induced calf diarrhea individually or in combination. Supplementing 1 g/d LF and 20 g/d SZ could be a potential nutrient intervention approach to prevent bacterial diarrhea in calves.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد إسهال ربلة الساق، وهو مرض شائع ناتج بشكل أساسي عن عدوى الإشريكية القولونية، أحد الأسباب الرئيسية للخسائر غير المفترسة. وبالتالي، أصبح النهج الفعال غير المضاد للبكتيريا للوقاية من إسهال ربلة الساق مطلبًا ناشئًا. قيمت هذه الدراسة الطحالب الدقيقة الفصامية (SZ) واللاكتوفيرين (LF) كنهج تدخل غذائي ضد الإشريكية القولونية O101: K99 التي يسببها إسهال العجول قبل الفطام. تم تقسيم عجول هولشتاين الذكور البالغة من العمر خمسين عامًا بشكل عشوائي إلى 5 مجموعات (العدد = 10): (1) تحكم، (2) فارغ (بدون مكمل أو تحدي)، (3) 1 جم/يوم LF، (4) 20 جم/يوم SZ، أو (5) 1 جم/يوم LF زائد 20 جم/يوم SZ (LFSZ). استمرت الفترة التجريبية 14 يومًا. في صباح اليوم السابع، تم تحدي العجول بـ 1 × 1011 وحدة من الإشريكية القولونية O101: K99، وتم جمع براز المستقيم في 3 و 12 و 24 و 168 ساعة بعد التحدي لمجموعات التحكم و LF و SZ و LFSZ. تم جمع البراز المستقيمي للمجموعة الفارغة في يوم 14. تم تحليل البيانات باستخدام الإجراء المختلط لشركة ساسكاتشوان (الإصدار 9.4 ؛ معهد ساسكاتشوان). أدى تحدي الإشريكية القولونية K99 إلى تقليل متوسط الكسب اليومي (ADG) وزيادة نسبة التغذية إلى الكسب (F:G) وتواتر الإسهال (التحكم مقابل الفراغ). وبالمقارنة مع المجموعة الضابطة، كان لدى مجموعة المنطقة الحرة في لندن ADG أعلى وF:G أقل، وكان لدى مجموعتي المنطقة الحرة في لندن وSZ تردد إسهال أقل مقارنة بالمجموعة الضابطة. بالإضافة إلى ذلك، لا توجد اختلافات بين مجموعتي LFSZ و SZ في تواتر الإسهال مقارنة بالمجموعة الفارغة. وبالمقارنة مع المجموعة الضابطة، كان لدى المجموعة الفارغة تركيزات أقل من أكسيد النيتريك في المصل (NO)، والاندوثيلين -1، وحمض اللاكتيك (D - LA)، وعديد السكاريد الشحمي (LPS)، وكذلك مستويات الغلوبولين المناعي G، IL -1 β، IL -6، IL -10، و TNF - α في المصل في اليومين 7 و 14. في اليوم السابع، مقارنة بالمجموعة الضابطة، كان لدى جميع مجموعات العلاج مستوى منخفض من NO في المصل، وكان لدى مجموعة SZ تركيز منخفض من D - LA، وكان لدى مجموعتي LF و LFSZ تركيز منخفض من LPS في المصل. في اليوم 14، مقارنة بالمجموعة الضابطة، كان لدى الميكروبات البرازية للمجموعة الفارغة مؤشرات شانون وسيمبسون وتشاو1 و إيس أقل، وكان لدى مجموعة لفسز مؤشرات شانون وسيمبسون أقل، وكان لدى مجموعتي سز و لفسز مؤشر تشاو1 أعلى، وكان لدى جميع مجموعات العلاج مؤشر إيس أعلى. في الميكروبات البرازية، ارتبطت البكتيريا المشقوقة والشعاعية سلبًا بـ IL -10 و d - lactate، في حين ارتبطت Akkermansia سلبًا بالاندوثيلين -1 وارتبطت ارتباطًا إيجابيًا بـ LPS، ودرجات البراز، ومستويات d - lactate. أشارت نتائجنا إلى أن مكملات LF و SZ يمكن أن تخفف من بكتريا الإشريكية القولونية O101: K99التي يسببها إسهال ربلة الساق بشكل فردي أو مجتمعة. يمكن أن يكون مكمل 1 جم/يوم من LF و 20 جم/يوم من SZ نهجًا محتملًا للتدخل الغذائي لمنع الإسهال البكتيري في العجول.Translated Description (French)
La diarrhée du veau, une maladie courante principalement induite par l'infection à Escherichia coli, est l'une des principales raisons des pertes de non-prédateurs. Par conséquent, une approche non antibactérienne efficace pour prévenir la diarrhée des veaux est devenue une exigence émergente. Cette étude a évalué les microalgues Schizochytrium sp. (SZ) et la lactoferrine (LF) comme approche d'intervention nutritionnelle contre la diarrhée du veau avant le sevrage induite par E. coli O101 : K99. Cinquante veaux Holstein mâles âgés de 1 an ont été répartis au hasard en 5 groupes (n = 10) : (1) témoin, (2) blanc (sans supplément ni défi), (3) 1 g/j LF, (4) 20 g/j SZ, ou (5) 1 g/j LF plus 20 g/j SZ (LFSZ). La période expérimentale a duré 14 j. Le matin de j 7, les veaux ont été mis au défi avec 1 × 1011 ufc d'E. coli O101 :K99, et les excréments du rectum ont été collectés 3, 12, 24 et 168 h après le défi pour les groupes témoin, LF, SZ et LFSZ. Les fèces rectales du groupe à blanc ont été prélevées à J14. Les données ont été analysées en utilisant la procédure mixte de SAS (version 9.4 ; SAS Institute Inc.). Le défi E. coli K99 a diminué le gain quotidien moyen (ADG) et a augmenté le rapport alimentation-gain (F :G) et la fréquence de la diarrhée (témoin vs blanc). Par rapport au groupe témoin, le groupe LFSZ avait un ADG plus élevé et un F :G plus faible, et les groupes LFSZ et SZ avaient une fréquence de diarrhée plus faible par rapport au groupe témoin. De plus, les groupes LFSZ et SZ n'ont pas de différence de fréquence de diarrhée par rapport au groupe à blanc. Par rapport au groupe témoin, le groupe à blanc présentait des concentrations sériques d'oxyde nitrique (NO), d'endothéline-1, d'acide d-lactique (D-LA) et de lipopolysaccharide (LPS) plus faibles, ainsi que des taux sériques d'IgG, d'IL-1β, d'IL-6, d'IL-10 et de TNF-α aux jours 7 et 14. À j 7, par rapport au groupe témoin, tous les groupes de traitement avaient un taux sérique de NO plus faible, le groupe SZ avait une concentration sérique de D-LA plus faible et les groupes LF et LFSZ avaient une concentration sérique de LPS plus faible. À j 14, par rapport au groupe témoin, le microbiote fécal du groupe à blanc avait des indices Shannon, Simpson, Chao1 et ACE plus faibles, le groupe LFSZ avait des indices Shannon et Simpson plus faibles, les groupes SZ et LFSZ avaient un indice Chao1 plus élevé et tous les groupes de traitement avaient un indice ACE plus élevé. Dans le microbiote fécal, les bactéries Bifidobacterium et Actinobacteria étaient négativement associées à l'IL-10 et au d-lactate, tandis que l'Akkermansia était négativement associée à l'endothéline-1 et positivement corrélée au LPS, aux scores fécaux et aux taux de d-lactate. Nos résultats ont indiqué que les suppléments de LF et de SZ pourraient soulager la diarrhée du veau induite par E. coli O101 : K99, individuellement ou en combinaison. La supplémentation de 1 g/j de LF et de 20 g/j de SZ pourrait être une approche d'intervention nutritionnelle potentielle pour prévenir la diarrhée bactérienne chez les veaux.Translated Description (Spanish)
La diarrea de ternera, una enfermedad común inducida principalmente por la infección por Escherichia coli, es una de las principales razones de las pérdidas de no depredadores. Por lo tanto, un enfoque no antibacteriano eficaz para prevenir la diarrea de los terneros se ha convertido en un requisito emergente. Este estudio evaluó las microalgas Schizochytrium sp. (SZ) y lactoferrina (LF) como un enfoque de intervención de nutrientes contra la diarrea de terneros antes del destete inducida por E. coli O101: K99. Cincuenta terneros Holstein machos de 1 día de edad se dividieron aleatoriamente en 5 grupos (n = 10): (1) control, (2) blanco (sin suplemento o exposición), (3) 1 g/d LF, (4) 20 g/d SZ, o (5) 1 g/d LF más 20 g/d SZ (LFSZ). El periodo experimental duró 14 días. En la mañana del día 7, los terneros se expusieron a 1 × 1011 ufc de E. coli O101:K99, y se recogieron heces del recto 3, 12, 24 y 168 h después de la exposición para los grupos de control, LF, SZ y LFSZ. Las heces rectales del grupo en blanco se recogieron el día 14. Los datos se analizaron utilizando el procedimiento mixto de SAS (versión 9.4; SAS Institute Inc.). La exposición a E. coli K99 disminuyó la ganancia diaria media (ADG) y aumentó la relación alimentación-ganancia (F:G) y la frecuencia de la diarrea (control vs. blanco). En comparación con el grupo de control, el grupo LFSZ tuvo una mayor ADG y una menor F:G, y los grupos LFSZ y SZ tuvieron una menor frecuencia de diarrea en comparación con el grupo de control. Además, los grupos LFSZ y SZ no tienen diferencias en la frecuencia de diarrea en comparación con el grupo blanco. En comparación con el grupo de control, el grupo de blanco tenía concentraciones séricas más bajas de óxido nítrico (NO), endotelina-1, ácido d-láctico (D-LA) y lipopolisacárido (LPS), así como niveles séricos de IgG, IL-1β, IL-6, IL-10 y TNF-α en los días 7 y 14. El día 7, en comparación con el grupo de control, todos los grupos de tratamiento tenían un nivel de NO en suero más bajo, el grupo SZ tenía una concentración de D-LA en suero más baja y los grupos LF y LFSZ tenían una concentración de LPS en suero más baja. En el día 14, en comparación con el grupo de control, la microbiota fecal del grupo blanco tenía índices de Shannon, Simpson, Chao1 y ACE más bajos, el grupo LFSZ tenía índices de Shannon y Simpson más bajos, los grupos SZ y LFSZ tenían un índice de Chao1 más alto y todos los grupos de tratamiento tenían un índice de ACE más alto. En la microbiota fecal, Bifidobacterium y Actinobacteria se asociaron negativamente con IL-10 y d-lactato, mientras que Akkermansia se asoció negativamente con endotelina-1 y se correlacionó positivamente con LPS, puntuaciones fecales y niveles de d-lactato. Nuestros resultados indicaron que los suplementos de LF y SZ podrían aliviar la diarrea de ternera inducida por E. coli O101: K99 individualmente o en combinación. Suplementar 1 g/d LF y 20 g/d SZ podría ser un posible enfoque de intervención de nutrientes para prevenir la diarrea bacteriana en los terneros.Files
pdf.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f11e111c2849e17a7c0e45f62001b7dc
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مكملات الفُصام واللاكتوفيرين تخفف من الإسهال الناجم عن الإشريكية القولونية K99 في عجول الألبان قبل الفطام
- Translated title (French)
- La supplémentation en Schizochytrium sp. et en Lactoferrine soulage la diarrhée induite par Escherichia coli K99 chez les veaux laitiers pré-sevrage
- Translated title (Spanish)
- La suplementación con Schizochytrium sp. y lactoferrina alivia la diarrea inducida por Escherichia coli K99 en terneros lecheros antes del destete
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387046773
- DOI
- 10.3168/jds.2023-23466
References
- https://openalex.org/W1510666842
- https://openalex.org/W1575273264
- https://openalex.org/W1775288579
- https://openalex.org/W1787552827
- https://openalex.org/W1876104850
- https://openalex.org/W1947953472
- https://openalex.org/W1954443227
- https://openalex.org/W1955747075
- https://openalex.org/W1964360002
- https://openalex.org/W1966799784
- https://openalex.org/W1967627660
- https://openalex.org/W1969646674
- https://openalex.org/W1969812442
- https://openalex.org/W1974503655
- https://openalex.org/W1975430023
- https://openalex.org/W1976150323
- https://openalex.org/W1977111258
- https://openalex.org/W1977307514
- https://openalex.org/W1978667507
- https://openalex.org/W1981156642
- https://openalex.org/W1985805917
- https://openalex.org/W1989014451
- https://openalex.org/W1989369582
- https://openalex.org/W1994531061
- https://openalex.org/W1994725273
- https://openalex.org/W1997087247
- https://openalex.org/W2000537420
- https://openalex.org/W2001489141
- https://openalex.org/W2008800123
- https://openalex.org/W2017185363
- https://openalex.org/W2020230354
- https://openalex.org/W2022663768
- https://openalex.org/W2026695092
- https://openalex.org/W2029247910
- https://openalex.org/W2029934931
- https://openalex.org/W2030583964
- https://openalex.org/W2032658377
- https://openalex.org/W2032816146
- https://openalex.org/W2034285706
- https://openalex.org/W2039882834
- https://openalex.org/W2042677753
- https://openalex.org/W2047366300
- https://openalex.org/W2050840835
- https://openalex.org/W2056649824
- https://openalex.org/W2058911543
- https://openalex.org/W2059657325
- https://openalex.org/W2060763527
- https://openalex.org/W2064231873
- https://openalex.org/W2067118306
- https://openalex.org/W2070491530
- https://openalex.org/W2072682408
- https://openalex.org/W2072970694
- https://openalex.org/W2078451230
- https://openalex.org/W2078584920
- https://openalex.org/W2080283023
- https://openalex.org/W2084495851
- https://openalex.org/W2085991415
- https://openalex.org/W2087131225
- https://openalex.org/W2088833470
- https://openalex.org/W2096736123
- https://openalex.org/W2098625695
- https://openalex.org/W2099796906
- https://openalex.org/W2105445540
- https://openalex.org/W2106741080
- https://openalex.org/W2109510012
- https://openalex.org/W2110311422
- https://openalex.org/W2110840202
- https://openalex.org/W2115701239
- https://openalex.org/W2118117266
- https://openalex.org/W2132926880
- https://openalex.org/W2149702834
- https://openalex.org/W2151613538
- https://openalex.org/W2157107905
- https://openalex.org/W2157631160
- https://openalex.org/W2158630697
- https://openalex.org/W2162916531
- https://openalex.org/W2166263546
- https://openalex.org/W2166562121
- https://openalex.org/W2168526937
- https://openalex.org/W2168640690
- https://openalex.org/W2267861477
- https://openalex.org/W2319387998
- https://openalex.org/W2326043739
- https://openalex.org/W2326445740
- https://openalex.org/W2340237959
- https://openalex.org/W23830175
- https://openalex.org/W2393060926
- https://openalex.org/W2397360753
- https://openalex.org/W2408936759
- https://openalex.org/W2419115316
- https://openalex.org/W2435442223
- https://openalex.org/W2462715376
- https://openalex.org/W2546403168
- https://openalex.org/W2583066569
- https://openalex.org/W2604278898
- https://openalex.org/W260494487
- https://openalex.org/W2613065664
- https://openalex.org/W2735063446
- https://openalex.org/W2758490346
- https://openalex.org/W2765092855
- https://openalex.org/W2783591769
- https://openalex.org/W2787932709
- https://openalex.org/W2790683912
- https://openalex.org/W2802612006
- https://openalex.org/W2808764328
- https://openalex.org/W2894096466
- https://openalex.org/W2950553257
- https://openalex.org/W2955739016
- https://openalex.org/W2968871187
- https://openalex.org/W2973286437
- https://openalex.org/W3044269867
- https://openalex.org/W3109286386
- https://openalex.org/W3118379911
- https://openalex.org/W3133953292
- https://openalex.org/W3141640841
- https://openalex.org/W3194384545
- https://openalex.org/W3206417922
- https://openalex.org/W4205259110
- https://openalex.org/W4206504028
- https://openalex.org/W4239582982
- https://openalex.org/W4239934620
- https://openalex.org/W4306940090
- https://openalex.org/W4321794881
- https://openalex.org/W77421582