Guevarra, Robin B.;Kim, Jungman;Nguyen, Son G.;Unno, Tatsuya
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.58
no.4
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pp.369-375
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2015
Meat from black pigs (BP) is in high demand compared with that from modern white pig (WP) breeds such as Landrace pigs owing to its high quality. However, the growth rate of black pigs is slower than that of white pig breeds. We investigated differences in the fecal microbial composition between white and black pigs to explore whether these breeds differed in the composition of their gut microbial communities. The swine gut microbiota was investigated using Illumina's MiSeq-based sequencing technology by targeting the V4 region of the 16S rRNA gene. Our results showed that the composition of the gut microbiota was significantly different between the two pig breeds. While the composition of the WP microbiota shifted according to the growth stage, fewer shifts in composition were observed for the BP gut microbiota. In addition, the WP gut microbiota showed a higher Firmicutes/Bacteroidetes ratio compared with that of BP. A high ratio between these phyla was previously reported as an obesity-linked microbiota composition. Moreover, the WP microbiota contained a significantly higher abundance of cellulolytic bacteria, suggesting a possibility of higher fiber digestion efficiency in WP compared to BP. These findings may be important factors affecting growth performance and energy-harvesting capacities in pigs. Our findings of differences in the gut microbiota composition between the two breeds may provide new leads to understand growth rate variation across pig breeds.
Kim, Jae Min;Zheng, Hong Mei;Lee, Boo Yong;Lee, Woon Kyu;Lee, Don Haeng
Preventive Nutrition and Food Science
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v.18
no.2
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pp.104-110
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2013
Presence of Helicobacter pylori is associated with an increased risk of developing upper gastrointestinal tract diseases. Antibiotic therapy and a combination of two or three drugs have been widely used to eradicate H. pylori infections. Due to antibiotic resistant drugs, new drug resources are needed such as plants which contain antibacterial compounds. The aim of this study was to investigate the ability of GutGard$^{TM}$ to inhibit H. pylori growth both in Mongolian gerbils and C57BL/6 mouse models. Male Mongolian gerbils were infected with the bacteria by intragastric inoculation ($2{\times}10^9$ CFU/gerbil) 3 times over 5 days and then orally treated once daily 6 times/week for 8 weeks with 15, 30 and 60 mg/kg GutGard$^{TM}$. After the final administration, biopsy samples of the gastric mucosa were assayed for bacterial identification via urease, catalase and ELISA assays as well as immunohistochemistry (IHC). In the Mongolian gerbil model, IHC and ELISA assays revealed that GutGard$^{TM}$ inhibited H. pylori colonization in gastric mucosa in a dose dependent manner. The anti-H. pylori effects of GutGard$^{TM}$ in H. pylori-infected C57BL/6 mice were also examined. We found that treatment with 25 mg/kg GutGard$^{TM}$ significantly reduced H. pylori colonization in mice gastric mucosa. Our results suggest that GutGard$^{TM}$ may be useful as an agent to prevent H. pylori infection.
Sangdon Ryu;Jeong Jae Lee;Daye Mun;Soo Rin Kim;Jeehwan Choe;Minho Song;Younghoon Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.32
no.11
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pp.1454-1461
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2022
Palm kernel expeller (PKE), a by-product of palm oil extraction, contains higher amounts of fiber than corn and soybean meal, but offers low energy density, protein value, and amino acid (AA) composition, limiting its use for swine. Recently however, it was reported that dietary fiber has a positive effect on the gut microbiota of the host, and therefore it is necessary to study the effect of PKE feeding on the intestinal microbiota of swine. In this study, we investigated the effects of supplementation with PKE in lactation diets on the gut microbiota composition of lactating sows and their litters. A total of 12 sows were randomly assigned to two dietary treatment groups in a completely randomized design. The treatments were a diet based on corn-soybean meal (CON) and CON supplemented with 20% of PKE. Sow and piglet fecal samples were collected before farrowing, on days 7 and 28 (weaning) after farrowing, and on days 7 and 28 (weaning) after farrowing, respectively, to verify gut microbiota composition by pyrosequencing analysis. The beta-diversity result showed a significant difference only in weaning-stage piglets, but dietary PKE altered the gut microbiota in sows by increasing the abundance of Lactobacillus compared with CON. In piglets, dietary PKE decreased the abundance of opportunistic pathogen Proteus and increased the abundance of potentially beneficial bacteria, such as Prevotellaceae and Prevotella. Our results can be helpful in developing feeding strategies and support the beneficial effects of dietary PKE to improve the gut health of animals.
The genus Babesia includes parasites that can induce human and animal babesiosis, which are common in tropical and subtropical regions of the world. The gut microbiota has not been examined in hamsters infected by Babesia duncani. Red blood cells infected with B. duncani were injected into hamsters through intraperitoneal route. To evaluate the changes in gut microbiota, DNAs were extracted from small intestinal contents, acquired from hamsters during disease development. Then, the V4 region of the 16S rRNA gene of bacteria was sequenced using the Illumina sequencing platform. Gut microbiota alternation and composition were assessed according to the sequencing data, which were clustered with >97.0% sequence similarity to create amplicon sequence variants (ASVs). Bacteroidetes and Firmicutes were made up of the major components of the gut microbiota in all samples. The abundance of Bacteroidetes elevated after B. duncani infection than the B. duncani-free group, while Firmicutes and Desulfobacterota declined. Alpha diversity analysis demonstrated that the shown ASVs were substantially decreased in the highest parasitemia group than B. duncani-free and lower parasitemia groups. Potential biomarkers were discovered by Linear discriminant analysis Effect Size (LEfSe) analysis, which demonstrated that several bacterial families (including Muribaculaceae, Desulfovibrionaceae, Oscillospiraceae, Helicobacteraceae, Clostridia UGG014, Desulfovibrionaceae, and Lachnospiraceae) were potential biomarkers in B. duncani-infected hamsters. This research demonstrated that B. duncani infectious can modify the gut microbiota of hamsters.
Chong-Su Kim;Min Ho Jung;Eun Young Choi;Dong-Mi Shin
Nutrition Research and Practice
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v.17
no.5
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pp.883-898
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2023
BACKGROUND/OBJECTIVES: Probiotics have been suggested as potent modulators of age-related disorders in immunological functions, yet little is known about sex-dependent effects of probiotic supplements. Therefore, we aimed to investigate sex-dependent effects of probiotics on profiles of the gut microbiota and peripheral immune cells in healthy older adults. SUBJECTS/METHODS: In a randomized, double-blind, placebo-controlled, multicenter trial, healthy elderly individuals ≥ 65 yrs old were administered probiotic capsules (or placebo) for 12 wk. Gut microbiota was analyzed using 16S rRNA gene sequencing and bioinformatic analyses. Peripheral immune cells were profiled using flow cytometry for lymphocytes (natural killer, B, CD4+ T, and CD8+ T cells), dendritic cells, monocytes, and their subpopulations. RESULTS: Compared with placebo, phylum Firmicutes was significantly reduced in the probiotic group in women, but not in men. At the genus level, sex-specific responses included reductions in the relative abundances of pro-inflammatory gut microbes, including Catabacter and unclassified_Coriobacteriales, and Burkholderia and unclassified Enterobacteriaceae, in men and women, respectively. Peripheral immune cell profiling analysis revealed that in men, probiotics significantly reduced the proportions of dendritic cells and CD14+ CD16- monocytes; however, these effects were not observed in women. In contrast, the proportion of total CD4+ T cells was significantly reduced in women in the probiotic group. Additionally, serum lipopolysaccharide-binding protein levels showed a decreasing tendency that were positively associated with changes in gut bacteria, including Catabacter (ρ = 0.678, P < 0.05) and Burkholderia (ρ = 0.673, P < 0.05) in men and women, respectively. CONCLUSIONS: These results suggest that probiotic supplementation may reduce the incidence of inflammation-related diseases by regulating the profiles of the gut microbiota and peripheral immune cells in healthy elders in a sex-specific manner.
The gut is the largest organ that helps with the immune function. Gut health, especially in young pigs has a significant benefit to health and performance. In an attempt to maintain and enhance intestinal health in pigs and improve productivity in the absence of in-feed antibiotics, researchers have evaluated a wide range of feed additives. Some of these additives such as zinc oxide, copper sulphate, egg yolk antibodies, mannan-oligosaccharides and spray dried porcine plasma and their effectiveness are discussed in this review. One approach to evaluate the effectiveness of these additives in vivo is to use an appropriate disease challenge model. Over the years, researchers have used a number of challenge models which include the use of specific strains of enterotoxigenic Escherichia coli, bacteria lipopolysaccharide challenge, oral challenge with Salmonella enteric serotype Typhimurium, sanitation challenge, and Lawsonia intercellularis challenge. These challenge models together with the criteria used to evaluate the responses of the animals to them are also discussed in this review.
Ulcerative colitis (UC) is an inflammatory bowel disease (IBD) that is currently difficult to treat effectively. Both Bacillus natto (BN) and ginseng-soluble dietary fiber (GSDF) are anti-inflammatory and helps sustain the intestinal barrier. In this study, the protective effects and mechanism of the combination of B. natto JLCC513 and ginseng-soluble dietary fiber (BG) in DSS-induced UC mice were investigated. Intervention with BG worked better than taking BN or GSDF separately, as evidenced by improved disease activity index, colon length, and colon injury and significantly reduced the levels of oxidative and inflammatory factors (LPS, ILs, and TNF-α) in UC mice. Further mechanistic study revealed that BG protected the intestinal barrier integrity by maintaining the tight junction proteins (Occludin and Claudin1) and inhibited the LPS/TLR4/NF-κB pathway in UC mice. In addition, BG increased the abundance of beneficial bacteria such as Bacteroides and Turicibacter and reduced the abundance of harmful bacteria such as Allobaculum in the gut microbiota of UC mice. BG also significantly upregulated genes related to linoleic acid metabolism in the gut microbiota. These BG-induced changes in the gut microbiota of mice with UC were significantly correlated with changes in pathological indices. In conclusion, this study demonstrated that BG exerts protective effect against UC by regulating the LPS/TLR4/NF-κB pathway and the structure and metabolic function of gut microbiota. Thus, BG can be potentially used in intestinal health foods to treat UC.
The maintenance of poultry gut health is complex depending on the intricate balance among diet, the commensal microbiota, and the mucosa, including the gut epithelium and the superimposing mucus layer. Changes in microflora composition and abundance can confer beneficial or detrimental effects on fowl. Antibiotics have devastating impacts on altering the landscape of gut microbiota, which further leads to antibiotic resistance or spread the pathogenic populations. By eliciting the landscape of gut microbiota, strategies should be made to break down the regulatory signals of pathogenic bacteria. The optional strategy of conferring dietary fibers (DFs) can be used to counterbalance the gut microbiota. DFs are the non-starch carbohydrates indigestible by host endogenous enzymes but can be fermented by symbiotic microbiota to produce short-chain fatty acids (SCFAs). This is one of the primary modes through which the gut microbiota interacts and communicate with the host. The majority of SCFAs are produced in the large intestine (particularly in the caecum), where they are taken up by the enterocytes or transported through portal vein circulation into the bloodstream. Recent shreds of evidence have elucidated that SCFAs affect the gut and modulate the tissues and organs either by activating G-protein-coupled receptors or affecting epigenetic modifications in the genome through inducing histone acetylase activities and inhibiting histone deacetylases. Thus, in this way, SCFAs vastly influence poultry health by promoting energy regulation, mucosal integrity, immune homeostasis, and immune maturation. In this review article, we will focus on DFs, which directly interact with gut microbes and lead to the production of SCFAs. Further, we will discuss the current molecular mechanisms of how SCFAs are generated, transported, and modulated the pro-and anti-inflammatory immune responses against pathogens and host physiology and gut health.
Kim, Jungman;Guevarra, Robin B.;Nguyen, Son G.;Lee, Ji-Hoon;Jeong, Dong Kee;Unno, Tatsuya
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.5
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pp.876-882
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2016
Tylosin has been used as a livestock feed additive and antibiotic growth promoter for many years. However, the mode of action by which tylosin enhances animal growth is unclear. We used high-throughput sequencing of 16S rRNA genes to investigate the effects of tylosin as a feed additive on swine gut microbiota. No significant difference in the rate of weight increase was observed between control and tylosin-treated pigs during a 10-week feeding trial. However, tylosin-treated pigs showed rapid increases in the relative abundance of the phylum Firmicutes. Increases in Firmicutes species are associated with (so-called) obese-type gut microbiota. The abundance of species of four families of the phylum Firmicutes (Streptococcaceae, Peptococcaceae, Peptostreptococcaceae, and Clostridiaceae) correlated positively with host weight gain. The abundance of Streptococcaceae family bacteria was least affected by tylosin treatment. Distribution analysis of operational taxonomic units (OTUs) showed that both control and tylosin-treated pigs exhibited similar OTU alterations during growth. However, the tylosin-treated group showed distinctive alterations in gut microbiota when the host weighed approximately 60 kg, whereas similar alterations occurred at around 80 kg in the control group. Our results suggest that use of tylosin accelerates maturation of swine gut microbiota rather than altering its composition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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