Published June 22, 2022
| Version v1
Publication
Open
Fermented Soy and Fish Protein Dietary Sources Shape Ileal and Colonic Microbiota, Improving Nutrient Digestibility and Host Health in a Piglet Model
Creators
- 1. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Institute of Animal Sciences
- 4. Feed Research Institute
Description
Suitable protein sources are essential requirements for piglet growth and health. Typically, intestinal microbiota co-develops with the host and impact its physiology, which make it more plastic to dietary protein sources at early stages. However, the effects of fermented soybean meal (FSB) and fish meal (FM) on foregut and hindgut microbiota, and their relationship with nutrient digestion and host health remain unclear. In this study, we identified interactions between ileac and colonic microbiota which were reshaped by FSB and FM, and assessed host digestibility and host health in a piglet model. Eighteen weaned piglets (mean weight = 8.58 ± 0.44 kg) were divided into three dietary treatments, with six replicates/treatment. The level of dietary protein was 16%, with FSB, FM, and a mixture of fermented soybean meal and fish meal (MFSM) applied as protein sources. During days 1-14 and 1-28, diets containing MFSM generated higher piglet body weight and average daily gain, but lower feed to weight gain ratios when compared with the FM diet (P < 0.05). Piglets in MFSM and FM groups had lower apparent total tract digestibility (ATTD) of crude protein (CP) compared with the FSB group (P < 0.05). Serum immunoglobulins (IgM and IgG) in MFSM and FM groups were significantly higher on day 28, but serum cytokines (interleukin-6 and tumor necrosis factor-α) were significantly lower than the FSB group on days 14 and 28 (P < 0.05). When compared with FSB and FM groups, dietary MFSM significantly increased colonic acetic acid and butyric acid levels (P < 0.05). Compared with the FM and MFSM groups, the FSB diet increased the relative abundance of ileac Lactobacillus and f_Lactobacillaceae, which were significant positively correlated with CP ATTD (P < 0.05). Compared with the FSB group, the relative abundance of f_Peptostreptococcaceae and Romboutsia in MFSM or FM groups were increased and were significant positively correlated with total carbohydrate (TC) ATTD (P < 0.05). Piglets fed FSB had higher α-diversity in colonic microbiota when compared with other groups (P < 0.05). The relative abundance of colonic unidentified_Clostridiales and Romboutsia in MFSM and FSB groups were significantly higher than in the FM group (P < 0.05). Dietary MFSM or FM increased the relative abundance of colonic Streptococcaceae and Streptococcus, but decreased the relative abundance of Christensenellaceae when compared with the FSB group (P < 0.05). These bacteria showed a significantly positive correlation with serum cytokine and immunoglobulin levels (P < 0.05). Therefore, dietary FSB improved CP digestibility by increasing the relative abundance of ileac f_Lactobacillaceae and Lactobacillus, while dietary MFSM benefited TC digestibility by increasing f_Peptostreptococcaceae and Romboutsia. Dietary MFSM and FM enhanced immunoglobulin secretion by increasing colonic f_Streptococcaceae and Streptococcus prevalence, while dietary FSB promoted cytokine production by increasing microbiota diversity and Romboutsia and Christensenellaceae. Our data provide a theoretical dietary basis for young animals using plant and animal protein sources.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
مصادر البروتين المناسبة هي متطلبات أساسية لنمو الخنزير الصغير وصحته. عادة، تتطور الميكروبات المعوية بشكل مشترك مع المضيف وتؤثر على فسيولوجيته، مما يجعلها أكثر مرونة لمصادر البروتين الغذائي في المراحل المبكرة. ومع ذلك، لا تزال آثار وجبة فول الصويا المخمرة (FSB) ووجبة السمك (FM) على الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء الأمامية والخلفية، وعلاقتها بهضم المغذيات وصحة المضيف غير واضحة. في هذه الدراسة، حددنا التفاعلات بين اللفائفي والميكروبات القولونية التي أعيد تشكيلها من قبل FSB و FM، وقمنا بتقييم قابلية هضم المضيف وصحة المضيف في نموذج خنزير صغير. تم تقسيم ثمانية عشر خنزيرًا مفطومًا (متوسط الوزن = 8.58 ± 0.44 كجم) إلى ثلاثة علاجات غذائية، مع ستة نسخ متماثلة/علاج. كان مستوى البروتين الغذائي 16 ٪، مع استخدام FSB و FM ومزيج من وجبة فول الصويا المخمرة ووجبة السمك (MFSM) كمصادر للبروتين. خلال الأيام 1-14 و 1-28، أنتجت الأنظمة الغذائية التي تحتوي على MFSM وزنًا أعلى لجسم الخنزير الصغير ومتوسط الزيادة اليومية، ولكن انخفاض نسب التغذية إلى زيادة الوزن عند مقارنتها بنظام FM الغذائي (P < 0.05). كان للخنازير في مجموعتي MFSM و FM قابلية هضم كلية واضحة (ATTD) للبروتين الخام (CP) مقارنة بمجموعة FSB (P < 0.05). كانت الغلوبولين المناعي في المصل (IgM و IgG) في مجموعات MFSM و FM أعلى بكثير في اليوم 28، لكن السيتوكينات في المصل (الإنترلوكين 6 وعامل نخر الورم- α) كانت أقل بكثير من مجموعة FSB في اليومين 14 و 28 (P < 0.05). عند مقارنتها بمجموعات FSB و FM، زادت MFSM الغذائية بشكل كبير من مستويات حمض الخليك القولوني وحمض الزبد (P < 0.05). بالمقارنة مع مجموعتي FM و MFSM، زاد نظام FSB الغذائي من الوفرة النسبية للعصيات اللفائفية اللبنية و f_Lactobacillaceae، والتي كانت مرتبطة بشكل إيجابي مع CP ATTD (P < 0.05). وبالمقارنة مع مجموعة فسب، زادت الوفرة النسبية للمكورات العقدية الببتونية والمكورات الرومبوتية في مجموعات مفسم أو فم وارتبطت ارتباطا إيجابيا كبيرا مع إجمالي الكربوهيدرات (تك) أتد (ف < 0.05). كان للخنازير التي تغذت على FSB تنوع ألفا أعلى في الميكروبات القولونية عند مقارنتها بالمجموعات الأخرى (P < 0.05). كانت الوفرة النسبية للقولون المجهول_Clostridiales و Romboutsia في مجموعات MFSM و FSB أعلى بكثير من مجموعة FM (P < 0.05). زاد MFSM أو FM الغذائي من الوفرة النسبية للمكورات العقدية القولونية والعقدية، ولكنه قلل من الوفرة النسبية للمكورات العقدية عند مقارنتها بمجموعة FSB (P < 0.05). أظهرت هذه البكتيريا ارتباطًا إيجابيًا كبيرًا مع مستويات السيتوكين والغلوبولين المناعي في المصل (P < 0.05). لذلك، حسّن FSB الغذائي قابلية هضم CP من خلال زيادة الوفرة النسبية من اللفائفي f_Lactobacillaceae و Lactobacillus، في حين استفادت MFSM الغذائية من قابلية هضم TC من خلال زيادة f_Peptostreptococcaceae و Romboutsia. عزز MFSM و FM الغذائي إفراز الغلوبولين المناعي عن طريق زيادة انتشار المكورات العقدية والعقدية القولونية، في حين عزز FSB الغذائي إنتاج السيتوكين عن طريق زيادة تنوع الميكروبات و Romboutsia و Christensenellaceae. توفر بياناتنا أساسًا غذائيًا نظريًا للحيوانات الصغيرة باستخدام مصادر البروتين النباتي والحيواني.Translated Description (French)
Des sources de protéines appropriées sont des exigences essentielles pour la croissance et la santé des porcelets. En règle générale, le microbiote intestinal se co-développe avec l'hôte et a un impact sur sa physiologie, ce qui le rend plus plastique aux sources de protéines alimentaires à un stade précoce. Cependant, les effets de la farine de soja fermentée (FSB) et de la farine de poisson (FM) sur le microbiote de l'intestin antérieur et de l'intestin postérieur, ainsi que leur relation avec la digestion des nutriments et la santé de l'hôte restent incertains. Dans cette étude, nous avons identifié des interactions entre l'iléac et le microbiote colique qui ont été remodelées par le FSB et la FM, et évalué la digestibilité de l'hôte et la santé de l'hôte dans un modèle de porcelet. Dix-huit porcelets sevrés (poids moyen = 8,58 ± 0,44 kg) ont été divisés en trois traitements diététiques, avec six répétitions/traitement. Le niveau de protéines alimentaires était de 16 %, le FSB, la FM et un mélange de tourteau de soja fermenté et de tourteau de poisson (MFSM) étant appliqués comme sources de protéines. Au cours des jours 1 à 14 et 1 à 28, les régimes contenant du MFSM ont généré un poids corporel de porcelet plus élevé et un gain quotidien moyen, mais des rapports alimentation/gain de poids plus faibles par rapport au régime FM (P < 0,05). Les porcelets des groupes MFSM et FM présentaient une digestibilité apparente totale du tractus (ATTD) des protéines brutes (CP) inférieure à celle du groupe FSB (P < 0,05). Les immunoglobulines sériques (IgM et IgG) dans les groupes MFSM et FM étaient significativement plus élevées au jour 28, mais les cytokines sériques (interleukine-6 et facteur de nécrose tumorale-α) étaient significativement plus faibles que le groupe FSB aux jours 14 et 28 (P < 0,05). Par rapport aux groupes FSB et FM, les MFSM alimentaires ont augmenté de manière significative les taux d'acide acétique colique et d'acide butyrique (P < 0,05). Par rapport aux groupes FM et MFSM, le régime FSB a augmenté l'abondance relative de Lactobacillus iléaque et de f_Lactobacillaceae, qui étaient significativement corrélés positivement avec CP ATTD (P < 0,05). Par rapport au groupe FSB, l'abondance relative de f_Peptostreptococcaceae et de Romboutsia dans les groupes MFSM ou FM était augmentée et était en corrélation positive significative avec l'ATTD totale des glucides (TC) (P < 0,05). Les porcelets nourris au FSB présentaient une diversité α plus élevée dans le microbiote colique par rapport aux autres groupes (P < 0,05). L'abondance relative des Clostridiales et Romboutsia coliques non identifiés dans les groupes MFSM et FSB était significativement plus élevée que dans le groupe FM (P < 0,05). Les MFSM ou FM alimentaires ont augmenté l'abondance relative des Streptococcaceae coliques et des Streptococcus, mais ont diminué l'abondance relative des Christensenellaceae par rapport au groupe FSB (P < 0,05). Ces bactéries ont montré une corrélation significativement positive avec les taux de cytokines sériques et d'immunoglobulines (P < 0,05). Par conséquent, le FSB alimentaire a amélioré la digestibilité de la PC en augmentant l'abondance relative d'iléac f_Lactobacillaceae et de Lactobacillus, tandis que le MFSM alimentaire a amélioré la digestibilité de la CT en augmentant f_Peptostreptococcaceae et Romboutsia. La MFSM et la FM alimentaires améliorent la sécrétion d'immunoglobulines en augmentant la prévalence des f_Streptococcaceae et des Streptococcus coliques, tandis que le FSB alimentaire favorise la production de cytokines en augmentant la diversité du microbiote et des Romboutsia et Christensenellaceae. Nos données fournissent une base alimentaire théorique pour les jeunes animaux utilisant des sources de protéines végétales et animales.Translated Description (Spanish)
Las fuentes de proteínas adecuadas son requisitos esenciales para el crecimiento y la salud de los lechones. Por lo general, la microbiota intestinal se desarrolla conjuntamente con el huésped e impacta en su fisiología, lo que la hace más plástica a las fuentes de proteínas de la dieta en las primeras etapas. Sin embargo, los efectos de la harina de soja fermentada (FSB) y la harina de pescado (FM) en la microbiota del intestino anterior y posterior, y su relación con la digestión de nutrientes y la salud del huésped siguen sin estar claros. En este estudio, identificamos las interacciones entre el íleon y la microbiota colónica que fueron remodeladas por FSB y FM, y evaluamos la digestibilidad del huésped y la salud del huésped en un modelo de lechón. Dieciocho lechones destetados (peso medio = 8,58 ± 0,44 kg) se dividieron en tres tratamientos dietéticos, con seis réplicas/tratamiento. El nivel de proteína dietética fue del 16%, con FSB, FM y una mezcla de harina de soja fermentada y harina de pescado (MFSM) aplicada como fuentes de proteínas. Durante los días 1-14 y 1-28, las dietas que contenían MFSM generaron un mayor peso corporal de los lechones y una ganancia diaria media, pero una menor relación entre la alimentación y el aumento de peso en comparación con la dieta FM (P < 0,05). Los lechones en los grupos MFSM y FM tuvieron una menor digestibilidad total aparente del tracto (ATTD) de la proteína bruta (CP) en comparación con el grupo FSB (P < 0.05). Las inmunoglobulinas séricas (IgM e IgG) en los grupos MFSM y FM fueron significativamente más altas en el día 28, pero las citocinas séricas (interleucina-6 y factor de necrosis tumoral-α) fueron significativamente más bajas que el grupo FSB en los días 14 y 28 (P < 0.05). En comparación con los grupos FSB y FM, el MFSM dietético aumentó significativamente los niveles de ácido acético colónico y ácido butírico (P < 0.05). En comparación con los grupos FM y MFSM, la dieta FSB aumentó la abundancia relativa de Lactobacillus ileac y f_Lactobacillaceae, que se correlacionaron positivamente de manera significativa con CP ATTD (P < 0.05). En comparación con el grupo FSB, la abundancia relativa de f_Peptostreptococcaceae y Romboutsia en los grupos MFSM o FM aumentó y se correlacionó positivamente de manera significativa con la ATTD total de carbohidratos (TC) (P < 0.05). Los lechones alimentados con FSB tuvieron una mayor diversidad α en la microbiota colónica en comparación con otros grupos (P < 0.05). La abundancia relativa de colonic unidentified_Clostridiales y Romboutsia en los grupos MFSM y FSB fue significativamente mayor que en el grupo FM (P < 0.05). La dieta MFSM o FM aumentó la abundancia relativa de Streptococcaceae y Streptococcus del colon, pero disminuyó la abundancia relativa de Christensenellaceae en comparación con el grupo FSB (P < 0.05). Estas bacterias mostraron una correlación significativamente positiva con los niveles séricos de citocinas e inmunoglobulinas (P < 0.05). Por lo tanto, el FSB dietético mejoró la digestibilidad de CP al aumentar la abundancia relativa de ileac f_Lactobacillaceae y Lactobacillus, mientras que el MFSM dietético benefició la digestibilidad de TC al aumentar f_Peptostreptococcaceae y Romboutsia. La MFSM dietética y la FM mejoraron la secreción de inmunoglobulinas al aumentar la prevalencia de Streptococcaceae y Streptococcus en el colon, mientras que la FSB dietética promovió la producción de citocinas al aumentar la diversidad de la microbiota y Romboutsia y Christensenellaceae. Nuestros datos proporcionan una base dietética teórica para animales jóvenes que utilizan fuentes de proteínas vegetales y animales.Files
pdf.pdf
Files
(2.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:af279f79b225e5fda2f53ac2f732d8af
|
2.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- بروتين الصويا والأسماك المخمر المصادر الغذائية الشكل اللفائفي والميكروبات القولونية، وتحسين هضم المغذيات وصحة المضيف في نموذج خنزير صغير
- Translated title (French)
- Les sources alimentaires de protéines de soja et de poisson fermentées façonnent le microbiote iléal et colique, améliorant la digestibilité des nutriments et la santé de l'hôte dans un modèle de porcelet
- Translated title (Spanish)
- Las fuentes dietéticas de proteínas de soja y pescado fermentadas dan forma a la microbiota ileal y colónica, mejorando la digestibilidad de los nutrientes y la salud del huésped en un modelo de lechón
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4283397879
- DOI
- 10.3389/fmicb.2022.911500
References
- https://openalex.org/W1975034176
- https://openalex.org/W1981266729
- https://openalex.org/W1984795764
- https://openalex.org/W1987973654
- https://openalex.org/W1990435598
- https://openalex.org/W2010017289
- https://openalex.org/W2010055058
- https://openalex.org/W2036495967
- https://openalex.org/W2065914559
- https://openalex.org/W2067251091
- https://openalex.org/W2070066033
- https://openalex.org/W2075470982
- https://openalex.org/W2076422661
- https://openalex.org/W2076621797
- https://openalex.org/W2079388181
- https://openalex.org/W2083102356
- https://openalex.org/W2089691332
- https://openalex.org/W2092431346
- https://openalex.org/W2094617039
- https://openalex.org/W2096882425
- https://openalex.org/W2102538757
- https://openalex.org/W2103165535
- https://openalex.org/W2104758775
- https://openalex.org/W2111937288
- https://openalex.org/W2114701571
- https://openalex.org/W2120668531
- https://openalex.org/W2126922367
- https://openalex.org/W2131186249
- https://openalex.org/W2139884694
- https://openalex.org/W2140290331
- https://openalex.org/W2143539303
- https://openalex.org/W2145336165
- https://openalex.org/W2154714442
- https://openalex.org/W2158630697
- https://openalex.org/W2160427027
- https://openalex.org/W2165105782
- https://openalex.org/W2166071762
- https://openalex.org/W2180398604
- https://openalex.org/W2220763144
- https://openalex.org/W2278292478
- https://openalex.org/W2323325428
- https://openalex.org/W2409656339
- https://openalex.org/W2416636330
- https://openalex.org/W2485996041
- https://openalex.org/W2506110290
- https://openalex.org/W2520105615
- https://openalex.org/W2541889639
- https://openalex.org/W2590376874
- https://openalex.org/W2612494021
- https://openalex.org/W2736184562
- https://openalex.org/W2756591872
- https://openalex.org/W2766169117
- https://openalex.org/W2791063454
- https://openalex.org/W2882990710
- https://openalex.org/W2883416018
- https://openalex.org/W2883792098
- https://openalex.org/W2900795647
- https://openalex.org/W2902250851
- https://openalex.org/W2941825659
- https://openalex.org/W2967343293
- https://openalex.org/W2970048116
- https://openalex.org/W2970125387
- https://openalex.org/W2982359845
- https://openalex.org/W2991037586
- https://openalex.org/W3006139946
- https://openalex.org/W3084106972
- https://openalex.org/W3204361665
- https://openalex.org/W4205590104
- https://openalex.org/W4205598291