Mütterlich und/oder berufsbegleitend

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 8900 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Diese Studie untersuchte die Auswirkungen einer mütterlichen und/oder nach dem Absetzen erfolgenden Supplementation mit Bacillus altitudinis auf die Mikrobiota im Kolostrum und Kot der Sau sowie im Verdauungstrakt und Kot der Nachkommen. Den Sauen (n = 12/Gruppe) wurde ab dem 100. Tag der Trächtigkeit bis zum Absetzen (26. Tag der Laktation) Folgendes zugewiesen: (1) Standardfutter (CON) oder (2) CON, ergänzt mit probiotischen B. altitudinis-Sporen (PRO). ). Beim Absetzen wurden die Nachkommen 28 Tage lang CON oder PRO zugeordnet, was zu Folgendem führte: (1) CON/CON, (2) CON/PRO, (3) PRO/CON und (4) PRO/PRO, wonach alle CON erhielten . Für die 16S-rRNA-Gensequenzierung wurden Proben von Sauen und ausgewählten Nachkommen (n = 10/Gruppe) gesammelt. Rothia war im Kolostrum der PRO-Sau häufiger anzutreffen. Der Sauenkot war nicht betroffen, es wurden jedoch Unterschiede im Kot und Verdauungstrakt der Nachkommen festgestellt. Die meisten befanden sich am Tag 8 nach dem Absetzen im Ileum-Digesta zwischen PRO/CON und CON/CON; Das heißt, Bacteroidota, Alloprevotella, Prevotella, Prevotellaceae, Turicibacter, Catenibacterium und Blautia kamen in PRO/CON häufiger vor, wobei Firmicutes und Blautia in PRO/PRO häufiger vorkamen als in CON/CON. Lactobacillus kam am Tag 118 nach dem Absetzen häufiger im PRO/CON-Kot vor. Diese erhöhte Häufigkeit von Polysaccharid-Fermentern (Prevotella, Alloprevotella, Prevotellaceae), Butyrat-Produzenten (Blautia) und Lactobacillus trug wahrscheinlich zu zuvor berichteten Verbesserungen der Wachstumsleistung bei. Insgesamt hatte die probiotische Nahrungsergänzung bei der Mutter und nicht nach der Entwöhnung den größten Einfluss auf die Darmmikrobiota.

In der kommerziellen Schweineproduktion ist das Absetzen eine herausfordernde Zeit, die negative Auswirkungen auf das Wachstum und die Gesundheit der Schweine hat1. Während dieser Zeit sind Ferkel psychologischen, umweltbedingten und ernährungsbedingten Stressfaktoren ausgesetzt2,3, die oft zu einer erhöhten Anfälligkeit für Durchfall nach dem Absetzen (PWD) und einer verminderten Wachstumsleistung führen2. Um diesen Problemen vorzubeugen, werden der Ernährung entwöhnter Schweine häufig Antibiotika und Zinkoxid (ZnO) zugesetzt. Allerdings wurde der Einsatz von Antibiotika zur Wachstumsförderung in der EU im Jahr 2006 aufgrund der Zunahme antimikrobieller Resistenzen verboten (EG-Verordnung Nr. 1831/2003). Weitere Beschränkungen, darunter ein Verbot des präventiven Einsatzes von Antibiotika in Tiergruppen und über Fütterungsarzneimittel sowie ein Verbot des Einsatzes pharmakologischer Dosen von ZnO, traten in der EU im Januar bzw. Juni 2022 in Kraft (Verordnung [EU ] 2019/6 über Tierarzneimittel und Verordnung [EU] 2019/4 über Arzneifuttermittel). Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung geeigneter alternativer Ernährungsstrategien, um die Produktivität und das Wohlbefinden der Schweine während des Entwöhnungsübergangs aufrechtzuerhalten, wobei Probiotika ein vielversprechender Ansatz sind.

Probiotika sind definiert als „lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichenden Mengen verabreicht werden, dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen bringen“4. Bacillus spp. sind Sporenbildner und bieten daher einige Vorteile gegenüber anderen probiotischen Mikroorganismen, die üblicherweise in Nutztieren verwendet werden, z. B. Lactobacillus, Enterococcus und Saccharomyces. Die Fähigkeit, Endosporen zu bilden, verleiht Bacillus spp. höhere Beständigkeit gegenüber den rauen Bedingungen, die bei der Produktformulierung und Futtermittelverarbeitung auftreten, wie z. B. Sprühtrocknung und Pelletierung (z. B. niedrige Feuchtigkeit und hohe Temperaturen), wodurch die Lebensfähigkeit und Haltbarkeit verbessert wird5. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass Bacillus-Sporen den sauren Bedingungen im Magen widerstehen können und dadurch die Passage durch den Magen-Darm-Trakt (GIT) erleichtern6,7.

Studien wie die von Dou et al.8, in denen festgestellt wurde, dass sich die fäkale Mikrobiota von Schweinen, die eine PWD entwickelten, bereits im Alter von 7 Tagen von der von gesunden Schweinen unterschied, belegen die Bedeutung der frühen Mikrobiota. Dies hat zu der aktuellen Annahme geführt, dass die Manipulation der Mikrobiota in jungen Jahren den größten Einfluss haben sollte9. Die mütterliche Nahrungsergänzung mit Futterzusatzstoffen ist eine Strategie, die potenziell zu positiven Auswirkungen auf die Nachkommen früher im Leben führen kann, als dies mit einer direkten Nahrungsergänzung möglich ist. Mithilfe dieser Strategie zur mütterlichen Nahrungsergänzung haben Probiotika auf Bacillus-Basis eine Reihe von Vorteilen gezeigt, darunter eine Reduzierung von Darmpathogenen bei Saugferkeln10,11, verbesserte Wachstumsraten bei Ferkeln10,11,12 und eine geringere Inzidenz von Durchfall12. Kürzlich hat unsere Forschungsgruppe lebenslange Wachstumsvorteile bei den Nachkommen von Sauen nachgewiesen, die während der späten Trächtigkeit und Laktation mit Sporen von Bacillus altitudinis WIT588 ergänzt wurden13. Bei den Nachkommen von Sauen, die mit Bacillus gefüttert wurden, wurde während der Mastphase ein erhöhtes Körpergewicht beobachtet, was letztendlich zu einem erhöhten Schlachtkörpergewicht und einer höheren Tötungsquote bei der Schlachtung führte13. Zu den vorgeschlagenen Wirkmechanismen gehören eine verbesserte Kolostrumqualität bei Sauen und eine verbesserte Absorptionskapazität des Dünndarms bei den Nachkommen während der kritischen frühen Zeit nach dem Absetzen (PW), was zu einer beobachteten Verbesserung der Futterverwertungseffizienz führt13. Auch die Modulation der Darmmikrobiota kann ein Faktor sein, da sie zur Darmgesundheit und Nährstoffverwertung beiträgt14. Daher bestand das Ziel dieser Studie zum ersten Mal darin, zu bestimmen, ob eine mütterliche und/oder pw-Supplementierung mit B. altitudinis WIT588-Sporen die Zusammensetzung und/oder Diversität der Mikrobiota im Kot und Kolostrum der Sau sowie im Verdauungstrakt der Nachkommen beeinflusst Kot, zu verschiedenen Zeitpunkten von der späten Trächtigkeit bis zum Ende der Endphase.

Zur Vereinfachung werden die Sauenbehandlungsgruppen im weiteren Verlauf des Ergebnisabschnitts wie folgt abgekürzt: CON, Sauen, denen ein Kontrollfutter verabreicht wurde; und PRO, Sauen, die mit einer probiotischen Nahrungsergänzung gefüttert wurden. In ähnlicher Weise werden die Behandlungsgruppen für Nachkommen wie folgt abgekürzt: CON/CON, Ferkel, die von Kontrollsauen entwöhnt und mit einem Kontrollfutter gefüttert wurden; CON/PRO, Ferkel, die von Kontrollsauen entwöhnt wurden und mit einer probiotischen Nahrungsergänzung gefüttert wurden; PRO/CON: Ferkel, die von mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden, erhielten eine Kontrolldiät; und PRO/PRO, Ferkel, die von Sauen mit Probiotika-Ergänzung entwöhnt wurden, erhielten eine mit Probiotika ergänzte Diät.

Die Auswirkung der Behandlung auf die kolostrale mikrobielle Vielfalt ist in Abb. 1a dargestellt. Die Shannon-α-Diversität, ein Maß für Artenreichtum und Gleichmäßigkeit, war im Kolostrum von PRO-Sauen im Vergleich zu CON-Sauen geringer (P < 0,05). In Bezug auf die β-Diversität im Kolostrum gab es keine behandlungsbedingte Häufung (ergänzende Abbildung S1).

Die Wirkung der Sauenbehandlung auf die Shannon-α-Diversität (A) und die mittlere relative Häufigkeit von Actinobacteriota (B) und Rothia (C) im Kolostrum der Sau. Mütterliche Behandlung: CON-Kontrolle und PRO-Probiotikum. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen innerhalb jedes Probenahmezeitpunkts werden als *P < 0,05 angegeben.

In den Kolostrumproben wurden insgesamt 15 Stämme, 82 Familien und 190 Gattungen identifiziert. Firmicutes und Actinobacteriota waren die vorherrschenden Phyla (Ergänzungsabbildung S2a), während die vorherrschenden Gattungen Staphylococcus, Corynebacterium und Rothia waren (Ergänzungsabbildung S2b). Unterschiedlich häufig vorkommende Taxa sind in der Ergänzungstabelle S1 dargestellt, und die mittlere relative Häufigkeit von Bakterienstämmen und -gattungen ist in den Ergänzungsabbildungen S2a bzw. S2b dargestellt. Auf Stammebene war Actinobacteriota im Kolostrum der PRO-Sauen häufiger anzutreffen als bei den CON-Sauen (P < 0,05; Abb. 1b). Auf Gattungsebene wies das Kolostrum der PRO-Sauen im Vergleich zu den CON-Sauen eine größere Häufigkeit von Rothia (P < 0,05; Abb. 1c) und Globicatella (P < 0,01) und eine geringere Häufigkeit von Vagococcus (P < 0,01) auf. Eine BLAST-Suche der der Gattung Rothia zugeordneten Sequenz ergab mehrere Übereinstimmungen, darunter R. Marina, R. Endophytica, R. Nasimurium und R. Mucilaginosa.

An keinem Probenahmepunkt in den Sauenkotproben gab es einen Einfluss der Behandlung auf die Shannon-α-Diversität (ergänzende Abbildung S3a). Im Allgemeinen schien die mikrobielle Vielfalt während der Laktationsperiode unabhängig von der Sauenbehandlung abzunehmen. Die β-Diversität der fäkalen Mikrobiota wird mithilfe eines ungewichteten mehrdimensionalen UniFrac-Skalierungsdiagramms (MDS) dargestellt (ergänzende Abbildung S3b). Die Proben gruppieren sich zwar nicht entsprechend der Behandlung (Kontrolle oder Probiotikum), sie werden jedoch anhand des Probenahmezeitpunkts getrennt, wobei die während der Trächtigkeit und beim Abferkeln gesammelten Proben getrennt von den während der Laktation (Tag (d) 13 der Laktation und Entwöhnung) gesammelten Proben gruppiert werden. .

An allen Probenahmestellen wurden im Sauenkot insgesamt 15 Phyla, 73 Familien und 157 Gattungen identifiziert. Firmicutes und Bacteroidota waren die vorherrschenden Phyla, die an allen Probenahmestellen gefunden wurden (ergänzende Abbildung S4), und Spirochaetaceae, Prevotellaceae, Oscillospiraceae und Rikenellaceae waren die vorherrschenden Familien (Daten nicht gezeigt). An keinem Probenahmepunkt wurden in den Kotproben der Sauen Unterschiede aufgrund einer Probiotika-Supplementierung auf Stamm-, Familien- oder Gattungsebene festgestellt.

Es gab keinen Unterschied in der α-Diversität in den Stuhlproben der Nachkommen über die Probenahmezeitpunkte hinweg (P > 0,05; ergänzende Abbildung S5). Die Behandlung wirkte sich auf die mikrobielle α-Diversität im Ileum aus (Abb. 2a), wobei die Shannon-Diversität in der PRO/PRO-Gruppe im Vergleich zur CON/CON-Gruppe (P < 0,05) und in den PRO/CON-Gruppen (P =) verringert war 0,05), obwohl Letzteres tendenziell war. Es gab keine behandlungsbedingten Unterschiede in der mikrobiellen Diversität im Caecum oder Rektum.

Auswirkung der mütterlichen Behandlung und der Behandlung nach dem Absetzen auf die Shannon-α-Diversität im Verdauungstrakt der Nachkommen (A) und auf die gewichteten UniFrac-Abstände (β-Diversität) der Mikrobiota im Kot und Verdauungstrakt der Nachkommen an allen Probenahmepunkten (B). Die Behandlungen sind wie folgt (mütterliche Behandlung/Behandlung nach dem Absetzen): CON/CON, CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO; wobei CON für Kontrolle und PRO für Probiotikum steht. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen innerhalb jedes Probenahmezeitpunkts werden als *P < 0,05 und †0,05 < P < 0,10 angegeben. Die Farben geben den Probentyp und den Zeitpunkt an, zu dem den Schweinen Proben entnommen wurden (Proben, die beim Absetzen gesammelt wurden, d27_PW-, d56_PW- und d118_PW-Zeitpunkte sind Kotproben). NMDS, nichtmetrische mehrdimensionale Skalierung.

Die β-Diversität der Stuhl- und Verdauungsmikrobiota wird mithilfe eines gewichteten nichtmetrischen UniFrac-MDS-Diagramms (nMDS) dargestellt, um die Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen zu bewerten (Abb. 2b). Insgesamt gab es je nach Probenahmestelle/Probenart mehrere Cluster. Interessanterweise gruppierten sich die am Tag 13 der Laktation gesammelten Stuhlproben getrennt von den am Tag der Entwöhnung (Tag 26 der Laktation) gesammelten Stuhlproben. Diese beiden Gruppen gruppierten sich auch getrennt von den PW-Proben. Kot-/Digesta-Proben, die an den Tagen 8, 27, 56 und 118 PW gesammelt wurden, scheinen sich nicht zu trennen, mit Ausnahme der Ileum-Digesta-Proben von Tag 8 PW, die sich getrennt von den anderen Proben/Probenahmezeitpunkten sammeln. Permutations-ANOVA zeigte, dass sich die gewichtete UniFrac-Metrik für den Ileum-Digesta auf d8 PW von der gewichteten UniFrac-Metrik für die anderen Stuhl-/Digesta-Proben unterschied (P < 0,05). In ähnlicher Weise unterschied sich die gewichtete UniFrac-Metrik tendenziell zwischen dem Kot beim Absetzen und den anderen Kot-/Digesta-Proben (P = 0,08) sowie zwischen dem Blinddarm am Tag 8 PW und den anderen Kot-/Digesta-Proben (P = 0,08).

Insgesamt wurden 16 Phyla, 99 Familien und 248 Gattungen in den Kot- und Verdauungsproben der Nachkommen an allen Probenahmestellen identifiziert, wobei Firmicutes und Bacteroidota die vorherrschenden Phyla waren. Bis einschließlich d8 PW waren Proteobakterien der dritthäufigste Stamm, der erwartungsgemäß in der frühen PW-Periode (d8 PW) zunahm und danach abnahm. Alle Unterschiede, die zwischen den Behandlungsgruppen vor dem Absetzen [Laktationstag 13 und Tag 26 (Absetzen)] festgestellt wurden, sind in der Ergänzungstabelle S2 aufgeführt, und alle behandlungsbedingten Unterschiede in den PW-Proben sind in der Ergänzungstabelle S3 aufgeführt. Die unterschiedlich häufig vorkommenden Phyla und Gattungen im Kot der Nachkommen beim Absetzen sind in Abb. 3 dargestellt. Die mittlere relative Häufigkeit (%) aller bakteriellen Phyla und ausgewählter unterschiedlich häufiger Phyla im Ileum-Digesta der Nachkommen auf d8 PW sind in Abb. 4 dargestellt Die 20 am häufigsten vorkommenden Gattungen und ausgewählte unterschiedlich häufig vorkommende Gattungen im Ileum auf d8 PW sind in den Abbildungen dargestellt. 5 bzw. 6. Die 20 am häufigsten vorkommenden Gattungen im Kot der Nachkommen und die mittlere relative Häufigkeit von Lactobacillus auf d118 PW sind in Abb. 7 dargestellt.

Die Wirkung der mütterlichen Behandlung auf die mittlere relative Häufigkeit (%) von Synergistota (A), Alloprevotella (B), Rikenellaceae dgA-11-Darmgruppe (C) und Lachnospiraceae NK4A136-Gruppe (D) im Kot von Nachkommen beim Absetzen (Tag 26). Stillzeit). Mütterliche Behandlung: CON-Kontrolle, PRO-Probiotikum. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden als *P < 0,05 angegeben; **P < 0,01; ***P < 0,001; ****P < 0,0001.

Die Wirkung der mütterlichen Behandlung und der Behandlung nach dem Absetzen auf die mittlere relative Häufigkeit (%) der Bakterienstämme (A), Firmicutes (B), Bacteroidota (C) und Spirochaetota (D) im Ileum der Nachkommen am 8. Tag nach dem Absetzen. Die Behandlungen sind wie folgt (mütterliche Behandlung/Behandlung nach dem Absetzen): CON/CON, CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO; wobei CON für Kontrolle und PRO für Probiotikum steht. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden als *P < 0,05, **P < 0,01 angegeben.

Die Wirkung der mütterlichen Behandlung und der Behandlung nach dem Absetzen auf die mittlere relative Häufigkeit der 20 am häufigsten vorkommenden Gattungen im Ileum der Nachkommen am 8. Tag nach dem Absetzen. Die Behandlungen sind wie folgt (mütterliche Behandlung/Behandlung nach dem Absetzen): CON/CON, CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO; wobei CON für Kontrolle und PRO für Probiotikum steht.

Die Wirkung der mütterlichen Behandlung und der Behandlung nach dem Absetzen auf die mittlere relative Häufigkeit von Bacillus (A), Catenibacterium (B), Blautia (C), Rikenellaceae RC9-Darmgruppe (D), Prevotella (E) und Prevotellaceae NK3B3A-Gruppe (F) in das Ileum am 8. Tag nach dem Absetzen. Die Behandlungen sind wie folgt (mütterliche Behandlung/Behandlung nach dem Absetzen): CON/CON, CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO; wobei CON für Kontrolle und PRO für Probiotikum steht. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden als *P < 0,05, **P < 0,01 angegeben.

Die Auswirkung der mütterlichen Behandlung und der Behandlung nach dem Absetzen auf die mittlere relative Häufigkeit (%) der 20 am häufigsten vorkommenden Gattungen (A) und Lactobacillus spp. (B) im Kot der Nachkommen am Tag 118 nach dem Absetzen. Die Behandlungen sind wie folgt (mütterliche Behandlung/Behandlung nach dem Absetzen): CON/CON, CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO; wobei CON für Kontrolle und PRO für Probiotikum steht. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden als *P < 0,05, **P < 0,01 angegeben.

Es gab keine Unterschiede in der Häufigkeit von Taxa über 1 % der relativen Häufigkeit vor dem Absetzen. Beim Absetzen (Tag 26 der Laktation) war der Synergistota-Stamm im Kot von Schweinen, die von PRO-Sauen entwöhnt wurden, im Vergleich zu Schweinen, die von CON-Sauen entwöhnt wurden, weniger häufig vorhanden (P < 0,05; Abb. 3a). Auf Gattungsebene waren Alloprevotella (P <0,05; Abb. 3b) und die Darmgruppe Rikenellaceae dgA-11 (P <0,001; Abb. 3c) weniger häufig und Lachnospiraceae NK4A136 (P <0,05; Abb. 3d) häufiger anzutreffen Schweine, die von den PRO-Sauen entwöhnt wurden, im Vergleich zu Schweinen, die von den CON-Sauen entwöhnt wurden.

Die mittlere relative Häufigkeit aller Bakterienstämme im Ileum ist in Abb. 4a dargestellt. Es wurden sechs unterschiedlich häufig vorkommende Phyla identifiziert (Ergänzungstabelle S3). Actinobacteriota kam in den CON/PRO- und PRO/CON-Gruppen weniger häufig vor als in der CON/CON-Gruppe (P <0,01; Abb. 4a). Firmicutes kam in der PRO/PRO-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05; Abb. 4a,b). Bacteroidota kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON- und PRO/PRO-Gruppe (P < 0,01) und in der CON/PRO-Gruppe häufiger als in der PRO/PRO-Gruppe (P < 0,01; Abb. 4a,c). Spirochaetota war in der PRO/CON-Gruppe häufiger anzutreffen als in der CON/CON-Gruppe und den PRO/PRO-Gruppen (P < 0,05 bzw. P < 0,01; Abb. 4a, d).

Auf Gattungsebene wurden 53 behandlungsbedingte Unterschiede festgestellt (Ergänzungstabelle S3). Zur Vereinfachung werden hier mit Ausnahme der Gattung Bacillus nur signifikante Unterschiede für Gattungen mit einer relativen Häufigkeit > 1 % angegeben. Die mittlere relative Häufigkeit der 20 am häufigsten vorkommenden Gattungen ist in Abb. 5 dargestellt. Chryseobacterium kam in den Gruppen CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO weniger häufig vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,01, P < 0,05). bzw. P <0,001; Ergänzungstabelle S3). Alloprevotella kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON- und PRO/PRO-Gruppe (P = 0,05 bzw. P < 0,05; Abb. 5). Turicibacter kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,01; Abb. 5). Pelistega kam in der CON/PRO-Gruppe weniger häufig vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05; Abb. 5). Rothia kam in den Gruppen PRO/CON und PRO/PRO weniger häufig vor als in der Gruppe CON/CON (P < 0,05; Abb. 5). Terrisporobacter und Clostridium sensu stricto 1 kamen in der PRO/PRO-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05; Abb. 5).

Escherichia/Shigella kam in den Gruppen CON/PRO, PRO/CON und PRO/PRO häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,01; Abb. 5). Eine BLAST-Suche der der Gattung Escherichia/Shigella zugeordneten Sequenz ergab mehrere Übereinstimmungen, darunter zahlreiche E. coli-Stämme, S. sonnei, S. flexneri, E. fergusonii und Escherichia spp.

Bacillus kam in den CON/PRO- und PRO/PRO-Gruppen häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,001 bzw. P < 0,01; Abb. 6a). Catenibacterium kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05; Abb. 6b). Blautia kam in den Gruppen PRO/CON und PRO/PRO häufiger vor als in der Gruppe CON/CON (P < 0,05 bzw. P < 0,01; Abb. 6c). Die Darmgruppe Rikenellaceae RC9 war in den Gruppen CON/PRO und PRO/CON häufiger anzutreffen als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05; Abb. 6d). Prevotella (P < 0,01; Abb. 6e) kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in der CON/CON-Gruppe. Prevotellaceae NK3B31 kam in der PRO/CON-Gruppe häufiger vor als in den CON/CON- und PRO/PRO-Gruppen (P < 0,01 und P < 0,05) und in der CON/PRO-Gruppe häufiger als in der PRO/PRO-Gruppe (P < 0,01; Abb. 6f).

Am d8 PW wurden im Blinddarm drei unterschiedlich häufig vorkommende Gattungen identifiziert (Ergänzungstabelle S3). Treponema trat in der PRO/CON-Gruppe häufiger auf als in der CON/CON-Gruppe (P < 0,05).

Bei d8 PW wurden im Rektum zwei unterschiedlich häufig vorkommende Phyla identifiziert (Ergänzungstabelle S3). Campylobacterota kam in der CON/PRO-Gruppe häufiger vor als in den Gruppen CON/CON, PRO/CON und PRO/PRO (P < 0,01).

In den auf d27 PW gesammelten Kotproben wurden drei Unterschiede auf Stammebene und zwei Unterschiede auf Gattungsebene festgestellt (Ergänzungstabelle S3). Der Firmicutes-Stamm war in der CON/PRO-Gruppe im Vergleich zu den PRO/CON- und PRO/PRO-Gruppen weniger häufig (P < 0,05). Die Gattung Prevotellaceae UCG 001 kam in den Gruppen PRO/CON und PRO/PRO häufiger vor als in der Gruppe CON/CON (P < 0,01). Die Gattung der Lachnospiraceae ND3007-Gruppe war in der PRO/PRO-Gruppe im Vergleich zu den CON/CON- und CON/PRO-Gruppen weniger häufig (P < 0,001 bzw. P < 0,05).

In den auf d56 PW gesammelten Stuhlproben gab es eine unterschiedlich häufig vorkommende Gattung (Ergänzungstabelle S3); Alloprevotella kam in der PRO/PRO-Gruppe weniger häufig vor als in der PRO/CON-Gruppe (P < 0,05).

In den auf d118 PW gesammelten Stuhlproben wurden acht unterschiedlich häufig vorkommende Gattungen identifiziert (Ergänzungstabelle S3). Lactobacillus (Abb. 7a, b) war in der PRO/CON-Gruppe häufiger anzutreffen als in den CON/CON- und CON/PRO-Gruppen (P < 0,01). Succinivibrio und Lachnospiraceae NK4A136 waren in der PRO/CON-Gruppe weniger häufig als in der CON/PRO-Gruppe (P < 0,05).

Die Wirkung der Behandlung auf die SCFA-Konzentration im Ileum ist in Tabelle 1 dargestellt. Es gab keine Wirkung der Behandlung auf die Konzentration der gesamten SCFA, der gesamten flüchtigen Fettsäuren (VFA), der gesamten verzweigtkettigen Fettsäuren (BCFA) und der Milchsäure oder Propionsäure im Ileum-Digesta. Allerdings war die Konzentration von Essigsäure höher (5,62 vs. 2,93 mmol/kg, SEM 0,912, P < 0,05) und die Konzentration von Valeriansäure war tendenziell niedriger (0,021 vs. 0,042 mmol/kg, SEM 0,006, P = 0,099). der Ileum-Digesta von Schweinen, die das probiotische PW erhielten, im Vergleich zu den nicht ergänzten Schweinen. Es gab auch eine Tendenz zu einem mütterlichen Behandlungseffekt auf die Buttersäurekonzentration, wobei Schweine, die von Sauen, die mit Probiotika gefüttert wurden, entwöhnt wurden, eine höhere Konzentration aufwiesen als Schweine, die von Sauen ohne Nahrungsergänzung entwöhnt wurden (0,174 vs. 0,100 mmol/kg, SEM 0,030, P = 0,07).

Nach Kenntnis der Autoren ist dies die erste Studie, die die Auswirkungen einer mütterlichen Nahrungsergänzung mit einem Probiotikum auf Bacillus-Basis auf die mikrobielle Zusammensetzung des Kolostrums und des Kots der Sau sowie der Digesta und des Kots der Nachkommen vom Säugen bis zur Mastphase untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die mütterliche Probiotika-Supplementierung die mikrobielle Zusammensetzung des Kolostrums der Sauen beeinflusst, nicht jedoch den Kot der Sauen. Eine Nahrungsergänzung, entweder mütterlicherseits oder direkt PW, beeinflusste auch die mikrobielle Zusammensetzung der Verdauungsflüssigkeit und des Kots der Nachkommen PW. Die meisten der beobachteten Wirkungen traten jedoch bei Schweinen auf, die von mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden, wobei eine Reihe potenziell vorteilhafter Wirkungen im Ileum-Digesta von Schweinen in der PRO/CON-Gruppe bei d8 PW und im Kot dieser Gruppe bei d118 PW beobachtet wurden . Bacillus spp. wurden im Ileum-Digesta von sowohl maternal als auch direkt behandelten Ferkeln bei d8 PW nachgewiesen, wenn auch mit einer Häufigkeit von < 1 %. Die Bacillus-Häufigkeit war im Ileum von Schweinen, die das Probiotikum zum Zeitpunkt der Probenahme erhielten, höher (0,87 % bzw. 0,39 % in der CON/PRO- bzw. PRO/PRO-Gruppe gegenüber 0,01 % in der PRO/CON-Gruppe). Dieser Befund stimmt mit den Zählungen des verabreichten Stamms überein, wobei das Probiotikum im Ileum-Digesta der CON/PRO- und PRO/PRO-Gruppen nachgewiesen wurde, nicht jedoch in der PRO/CON-Gruppe bei d8 PW, wie bereits in unserer Parallelpublikation berichtet13. Als Kaewtapee et al.15 heranwachsenden Schweinen eine Kombination aus Bacillus subtilis und B. licheniformis verabreicht wurde, stellten sie fest, dass operative taxonomische Einheiten (OTUs), die der Gattung Bacillus entsprechen, im Ileum in einer Häufigkeit von < 1 % auftraten, sowohl bei ergänzter als auch bei unbehandelter Substanz -ergänzte Schweine; Allerdings fanden sie keinen Unterschied in der Häufigkeit zwischen Behandlungs- und Kontrolltieren, wie wir es hier tun. Diese Autoren schlugen vor, dass der Nachweis von Bacillus im Ileum darauf hindeutet, dass sie im Magen-Darm-Trakt von Säugetieren keimen können, wenn auch mit geringer Geschwindigkeit, und daher möglicherweise nicht überleben können15,16. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Bacillus-Probiotika in der Mikrobiota des Dünndarms nicht vorherrschen, dass verabreichte Sporen jedoch zu keimen scheinen, da sie mit DNA-basierten Methoden nachgewiesen werden, was auf das Vorhandensein vegetativer Zellen schließen lässt, die für die DNA-Extraktion besser geeignet sind als Sporen17.

Wie bereits beschrieben, wurde B. altitudinis WIT588 im Kot von Sauen mit Nahrungsergänzung im Vergleich zu Sauen ohne Nahrungsergänzung nachgewiesen, und das Vorhandensein des Probiotikums im Kot ist der wahrscheinliche Übertragungsweg des Probiotikums zwischen der Sau und ihren Nachkommen13. Die hier durchgeführte 16S-rRNA-Gensequenzierungsanalyse ergab jedoch keine Unterschiede in der Diversität oder Zusammensetzung der Kotbakterien der Sauen. Interessanterweise unterschied sich das Kotmikrobiom der Sau während der Trächtigkeit und beim Abferkeln von dem, das während der Laktation beobachtet wurde. Dies steht im Einklang mit den Ergebnissen früherer Studien18,19,20 und ist wahrscheinlich auf ernährungsbedingte, metabolische und hormonelle Veränderungen während der Stillzeit zurückzuführen.

Obwohl die Diversität und Zusammensetzung der Bakterien im Kot der Sauen durch die Probiotika-Supplementierung nicht beeinflusst wurde, wurden beide Parameter im Kolostrum der mit Probiotika ergänzten Sauen verändert. Dies kann auf die geringere Bakterienvielfalt im Kolostrum im Vergleich zu Fäkalien zurückzuführen sein, da eine größere Gemeinschaftsvielfalt mit einer erhöhten Resistenz gegenüber Veränderungen in der Zusammensetzung verbunden ist21,22. Eine probiotische Nahrungsergänzung führte zu einer Verringerung der Bakterienvielfalt im Kolostrum. Während eine Verringerung der Diversität innerhalb des Darmmikrobioms als unerwünscht gilt, ist wenig über die Auswirkungen einer verringerten mikrobiellen Diversität im Kolostrum bekannt, das von Natur aus eine kleinere mikrobielle Gemeinschaft mit weniger Funktionen aufweist. Daher ist ein hohes Maß an mikrobieller Vielfalt innerhalb des Kolostrum-Mikrobioms möglicherweise nicht erforderlich. Darüber hinaus ist der Verlust der Diversität nicht immer gleichbedeutend mit einem Verlust der mikrobiellen Funktion. Beispielsweise können mikrobielle Gemeinschaften im Boden ihre Funktion wiedererlangen, selbst wenn die mikrobielle Diversität verringert bleibt21. Wichtig ist, dass die in der vorliegenden Studie beobachtete Verringerung der Bakterienvielfalt im Kolostrum aufgrund der Verabreichung von Probiotika nicht mit negativen Auswirkungen auf das Wachstum oder die Gesundheit der Nachkommen in der Zeit vor oder nach dem Absetzen verbunden war, wie in einer bereits veröffentlichten Parallelstudie zur Wachstumsleistung berichtet13 .

Obwohl nur wenige Studien zum Vergleich verfügbar sind, stimmen die in dieser Studie im Kolostrum identifizierten vorherrschenden Phyla (Firmicutes und Actinobacteria) und Gattungen (Staphylococcus, Corynebacterium und Rothia) mit früheren Beobachtungen für Sauenkolostrum und Milch überein23. Die höhere relative Häufigkeit des Stammes Actinobacteria im Kolostrum von mit Probiotika ergänzten Sauen im Vergleich zu Kontrollsauen resultierte wahrscheinlich aus der erhöhten Häufigkeit der Gattung Rothia. Rothia spp. sind häufige Mund-, Haut- und Darmkommensalen von Menschen, Schweinen und Nagetieren24,25,26 und wurden bereits in der Milch von Schweinen, Menschen, Ziegen und Ratten gefunden24,25. Als Rothia spp. in der Mundhöhle und auf der Haut gefunden werden, ist es möglich, dass sie aus den Zitzen der Sau oder dem Maul der Ferkel stammen27,28; Allerdings wurden die Zitzen vor der Probenahme gereinigt, um eine Kontamination durch die Haut zu verhindern. Die im Kolostrum als unterschiedlich häufig vorkommende Sequenz stimmt mit mehreren Rothia-Arten überein, die als Umweltarten (R. Marina und Endophytica) eingestuft sind, aber auch mit Tierarten (R. Nasimurium) und einer Art, die als opportunistischer Krankheitserreger beim Menschen gilt (R. mucilaginosa). Die beobachteten Unterschiede in der mikrobiellen Zusammensetzung im Kolostrum können auf die veränderte Nährstoffzusammensetzung des Kolostrums von mit Probiotika gefütterten Sauen zurückzuführen sein, das eine höhere Proteinkonzentration und eine niedrigere Laktosekonzentration aufwies als Kolostrum von nicht mit Probiotika gefütterten Sauen, wie zuvor berichtet unsere Parallelpublikation13. Veränderungen in der Zusammensetzung des Kolostrums können durch Verbesserungen bei der Nährstoffverdauung und -absorption verursacht werden, die mit einer verbesserten Darmgesundheit und/oder Enzymaktivität im Magen-Darm-Trakt der Sau aufgrund einer probiotischen Nahrungsergänzung einhergehen29. Rothia spp. können Kohlenhydrate und Proteine ​​fermentieren30,31 und eine Studie ergab, dass das Wachstum des Mundkommensals Rothia mucilaginosa verringert war, wenn das Kulturmedium mit Laktose im Vergleich zu Glucose oder Saccharose ergänzt wurde30. Daher kann die geringere Häufigkeit von Rothia im Kolostrum der Kontrollsauen mit der höheren Laktosekonzentration in ihrem Kolostrum zusammenhängen. Eine weitere mögliche Erklärung für die veränderte mikrobielle Zusammensetzung im Kolostrum von mit Probiotika ergänzten Sauen ist die bakterielle Translokation vom Magen-Darm-Trakt der Sau über den Blutkreislauf in die Brustdrüse. Dies wird als enteromammärer Weg bezeichnet. Eine Reihe von Studien an Schweinen, Kühen, Menschen und Mäusen haben Beweise geliefert, die diese Theorie stützen32,33,34. Um jedoch Veränderungen in der Zusammensetzung des Kolostrums auf diesem Weg zu erkennen, müsste zunächst die Darmmikrobiota der Sau beeinflusst werden, und wir können dies nicht feststellen, da es nicht möglich war, Darmproben von den Sauen zu entnehmen, d. h. wir können nur folgende Schlussfolgerung ziehen: dass die fäkale Mikrobiota nicht beeinträchtigt wurde. Dennoch ist es wahrscheinlich, dass die Darmmikrobiota der Sauen durch das Probiotikum moduliert wurde, da die stärkste Wirkung bei den Nachkommen innerhalb der Ileummikrobiota zu beobachten war.

Es wurde erwartet, dass eine mütterliche Probiotika-Supplementierung die Zusammensetzung der Mikrobiota der Nachkommen beeinflussen würde, während diese noch die Sau säugten und in der frühen PW-Periode. Die meisten Auswirkungen wurden jedoch im Ileum-Digesta bei d8 PW und in gesammelten Kotproben PW und in der Finisher-Periode festgestellt. Es gibt nur sehr wenige Studien, in denen Probiotika auf Bacillus-Basis an Sauen verabreicht wurden, und noch weniger davon haben die Auswirkungen auf die Mikrobiota der Nachkommen gemessen. Baker et al.10 fanden vorteilhafte Veränderungen der Ileum- und Dickdarmmikrobiota der Nachkommen am Tag 3 und Tag 10 der Laktation nach einer mütterlichen Bacillus-Supplementierung unter Verwendung der mittlerweile veralteten Technik des terminalen Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus. Angesichts der großen Anzahl von Unterschieden in der Bakterienhäufigkeit, die in der vorliegenden Studie im Ileum-Digesta bei d8 PW festgestellt wurden, ist es möglich, dass dort auch während der Säugungsperiode Unterschiede festgestellt wurden. Während der Laktation wurde jedoch kein Darminhalt von den Nachkommen gesammelt.

Die beobachteten Veränderungen innerhalb der Darmmikrobiota von Nachkommen von mit Probiotika ergänzten Sauen während der frühen PW-Periode können mit dem veränderten Kolostrummikrobiom zusammenhängen, da gezeigt wurde, dass die frühe Darmmikrobiota von Schweinen stark von der Muttermilchmikrobiota beeinflusst wird35 . Beim Absetzen wiesen Schweine, die von mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden, eine höhere Häufigkeit von Lachnospiraceae auf, einer Familie, die mit der Fermentation pflanzlicher Polysaccharide und der Produktion von Buttersäure verbunden ist36. Buttersäure ist die bevorzugte Energiequelle der Kolonozyten37. Es kann die Darmgesundheit verbessern, indem es die Aufnahme von Wasser, Natrium und Kalium erleichtert, die Genexpression reguliert, indem es die Expression von Histondeacetylasen hemmt, die Expression von Abwehrpeptiden des Wirts steigert und über seine antibakterielle Aktivität38,39. Daher kann die erhöhte Häufigkeit von Lachnospiraceae in den Nachkommen von Sauen, die mit Probiotika versorgt wurden, Vorteile im Hinblick auf die Darmintegrität und die Nährstoffaufnahme haben. Dies könnte dazu beitragen, die zuvor berichtete positive Modulation der histologischen Parameter des Dünndarms bei d8 PW, die verbesserte Futtereffizienz, die während der ersten 14 Tage PW beobachtet wurde, und die anschließenden Wachstumsverbesserungen bei den Nachkommen von Sauen, die mit Probiotika ergänzt wurden, zu erklären13. Obwohl die VFA beim Absetzen nicht gemessen wurden, gab es bei Schweinen, die von den mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden, eine Tendenz zu einem Anstieg der Buttersäure im Ileum-Digesta, das am d8 PW gesammelt wurde. Dies könnte zu der zuvor berichteten verbesserten Zottenhöhe im Zwölffingerdarm und Ileum von Nachkommen beigetragen haben, die von den mit Probiotika ergänzten Sauen abgesetzt wurden, die am Tag 8 PW13 beobachtet wurden. Während Buttersäure die bevorzugte Energiequelle der Kolonozyten ist, kann sie auch die Zellproliferation und das Wachstum im Dünndarm stimulieren (wie von Liu40 überprüft). Die orale Ergänzung mit verschiedenen Formen von Butyrat bei entwöhnten Schweinen führte zu einer verbesserten Dünndarmmorphologie41,42,43,44,45, einer erhöhten Verdauungsenzymaktivität44 und einem geringeren Auftreten von Durchfall43. Bei Ferkeln, die das probiotische PW erhielten, war der Essigsäuregehalt im Ileum-Digesta erhöht. Essigsäure kann von peripheren Geweben verstoffwechselt werden und dem Wirt Energie liefern46. Somit könnte diese erhöhte Ileumessigsäurekonzentration zu einer verbesserten Energiegewinnung aus der Nahrung beitragen, obwohl in unserer Parallelstudie bei diesen Tieren keine Wachstumsverbesserungen beobachtet wurden13.

Die meisten durch Probiotika vermittelten Wirkungen wurden innerhalb der Ileummikrobiota der Nachkommen bei d8 PW gefunden, und die meisten Unterschiede traten zwischen den Schweinen auf, die von Sauen mit Probiotikazusatz entwöhnt wurden und denen das nicht ergänzte Futter PW (PRO/CON) angeboten wurde, und den Schweinen, die von Sauen ohne Nahrungsergänzung abgesetzt und angeboten wurden die PW-Gruppen (CON/CON) mit nicht ergänzter Ernährung. Zu diesem Zeitpunkt kann die Mikrobiota aufgrund von Störungen, die durch die Ernährungsumstellung beim Absetzen verursacht werden, plastischer sein47. Die Häufigkeit von Bacteroidota war in der PRO/CON-Gruppe höher als in der CON/CON-Gruppe. Es wurde zuvor gezeigt, dass die Häufigkeit dieses Stammes PW48 erhöht und mit PW-Ernährungsumstellungen verbunden ist. In der vorliegenden Studie ist die erhöhte Häufigkeit wahrscheinlich mit der höheren Häufigkeit von Mitgliedern der Familie der Prevotellaceae (Prevotella, Alloprevotella und Prevotellaceae) in der PRO/CON-Gruppe verbunden. Mitglieder dieser Familie, zum Beispiel Prevotella spp., können Polysaccharide in der Zellwand von Getreide mithilfe von Xylanasen, Mannanasen und β-Glucanasen abbauen49,50,51 und sind daher an der Fermentation unverdauter Kohlenhydrate mit der daraus resultierenden Produktion von VFA beteiligt. Dies trägt zu einer erhöhten Energieausbeute für den Wirt bei. Daher kann diese erhöhte Häufigkeit von Mitgliedern der Familie der Prevotellaceae dazu beitragen, die verbesserte Futtereffizienz während der ersten 14 Tage der PW bei den Nachkommen der mit Probiotika ergänzten Sauen und die anschließenden Wachstumsverbesserungen bei diesen Tieren zu erklären, über die wir zuvor in unserer Parallelpublikation berichteten13. Die Daten zur Rolle von Prevotella im Schweinedarm sind widersprüchlich, aber eine kürzlich durchgeführte Überprüfung kam zu dem Schluss, dass es mehr Studien gibt, die einen positiven Zusammenhang mit der Futtereffizienz und dem Wachstum zeigen, als diejenigen, die einen negativen Zusammenhang zeigen14. Auch die Gattungen Blautia und Turicibacter, die zum Stamm Firmicutes gehören, waren in der PRO/CON-Gruppe im Vergleich zur CON/CON-Gruppe vermehrt. Blautia ist auch an der Kohlenhydratvergärung beteiligt und kürzlich wurde gezeigt, dass Turicibacter positiv mit dem Körpergewicht von Schweinen korreliert52. Blautia gehört zur Familie der Lachnospiraceae, die Buttersäure produzieren. Man geht davon aus, dass sie an der Linderung von Entzündungs- und Stoffwechselerkrankungen beteiligt sind und aufgrund der Produktion von Bakteriozinen eine antibakterielle Wirkung besitzen53,54. Blautia wurde auch positiv mit der Futtereffizienz bei Schweinen in Verbindung gebracht55. Mehrere andere Gattungen, die mit der Buttersäureproduktion assoziiert sind, wie Ruminococcus und Roseburia, waren ebenfalls im Ileum-Digesta der PRO/CON-Gruppe vermehrt. Buttersäure produzierende Gattungen verwenden häufig Acetat im Butyryl-Coenzym A: Acetat-CoA-Transferase-Weg55,56. Prevotella spp., die ebenfalls in großen Mengen vermehrt wurden und Acetat produzieren, können diesen Prozess erleichtern51,57,58. Somit könnte der kombinierte Anstieg der Acetat- und Buttersäureproduzenten im Ileum-Digesta der PRO/CON-Gruppe zu der höheren Konzentration von Buttersäure im Ileum-Digesta von Schweinen beigetragen haben, die von den mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden. Interessanterweise war Lactobacillus bei d118 PW in der PRO/CON-Gruppe häufiger anzutreffen als in den CON/CON- und CON/PRO-Gruppen. Lactobacillus spp. gelten als vorteilhaft und sollen die Darmgesundheit durch kompetitiven Ausschluss von Krankheitserregern, antioxidative Aktivität und Immunmodulation verbessern59. Darüber hinaus wird Lactobacillus im Dickdarm futtereffizienterer Schweine kontinuierlich angereichert14. Andere Studien, in denen Bacillus-Probiotika direkt an entwöhnte und Mastschweine verabreicht wurden, zeigten ebenfalls einen Anstieg von Lactobacillus60,61.

Die Firmicutes-Häufigkeit war in der PRO/PRO-Gruppe im Vergleich zur CON/CON-Gruppe im Ileum-Digesta am Tag 8 PW erhöht. Dies kann als vorteilhaft angesehen werden, da angenommen wird, dass dieser Stamm zur VFA-Produktion und zur Regulierung systemischer Immunantworten beiträgt und so zur Energiegewinnung, zur Hemmung opportunistischer Krankheitserreger und zum Schutz vor Entzündungen beiträgt62. Innerhalb der Firmicutes waren Clostridium sensu stricto 1 und Terrisporobacter in der PRO/PRO-Gruppe häufiger anzutreffen als in der CON/CON-Gruppe. Beide Gattungen sind gemeinsame Bestandteile der Ileum-Mikrobiota von Schweinen63,64. Ein signifikanter altersbedingter Anstieg von Clostridium sensu stricto 1 wurde bereits zuvor bei Schweinen im PW-Bereich beobachtet, was darauf hindeutet, dass dies möglicherweise mit einer erhöhten Darmreifung zusammenhängt65. Die Shannon-α-Diversität war im Ileum von Schweinen in der PRO/PRO-Gruppe im Vergleich zu den Gruppen CON/CON und PRO/CON verringert. Ein hohes Maß an Bakterienvielfalt wird häufig mit der Stabilität des Ökosystems, der Resistenz gegen das Eindringen von Krankheitserregern und der Entwicklung des Immunsystems in Verbindung gebracht66. Trotz dieser Zusammenhänge wird bei Schweinen, die mit ZnO ergänzt wurden, häufig eine Verringerung der Diversität beobachtet, die regelmäßig mit Verbesserungen der Wachstumsleistung und Parametern der Darmgesundheit verbunden ist67,68. Die verringerte Bakterienvielfalt in der vorliegenden Studie war in dieser Studie nicht mit negativen Auswirkungen auf das Wachstum oder die Gesundheit der Schweine verbunden (im Gegenteil), wie bereits in unserer Parallelpublikation berichtet13. Es wurde bereits gezeigt, dass die Verabreichung von Bacillus-Sporen die α-Diversität der fäkalen Mikrobiota von Ferkeln im Vergleich zu Ferkeln, die Antibiotika erhalten, verringert69. In einer anderen von unserer Gruppe durchgeführten Studie war die α-Diversität bei Schweinen, denen die gleichen Bacillus-Sporen wie hier für 56 Tage PW ergänzt wurden, geringer als bei Schweinen, denen nur 28 Tage PW oder mit einer Antibiotika-ZnO-Kombination ergänzt wurde70. Dies legt nahe, dass die Dauer der Nahrungsergänzung ein wichtiger Faktor ist, der die Auswirkung der Nahrungsergänzung mit Bacillus-Sporen auf die Bakterienvielfalt beeinflusst.

Die Häufigkeit der Gattung Escherichia/Shigella war in allen drei mit Probiotika ergänzten Gruppen höher als in der CON/CON-Gruppe. Zuvor wurde gezeigt, dass derselbe probiotische Stamm in vitro das für Schweine pathogene E. coli reduziert71. Die direkte Ergänzung dieses Stammes an Schweine-PW führte auch zu einer Reduzierung von E. coli im Ileum; Allerdings besaß keines der E. coli-Isolate eine hämolytische Aktivität, was darauf hindeutet, dass es sich um kommensale Spezies handelte72. Die Inkonsistenz der Ergebnisse zwischen den Studien ist wahrscheinlich auf die unterschiedlichen experimentellen Methoden zurückzuführen, z. B. In-vitro vs. In-vivo und traditionelle Kultivierung vs. 16S-rRNA-Gensequenzierung. Die Gattungen Escherichia und Shigella können mithilfe der 16S-rRNA-Gensequenzierung nicht unterschieden werden, und eine BLAST-Suche ergab, dass die unterschiedlich häufig vorkommende Sequenz in der aktuellen Studie mit mehreren E. coli-Stämmen übereinstimmt, anderen Escherichia spp. und einige Shigella spp. Daher ist es nicht möglich zu bestimmen, welche Spezies/Serotyp tatsächlich erhöht ist. Obwohl gezeigt wurde, dass die Gattung Escherichia/Shigella bei Schweinen mit Durchfall häufiger vorkommt73, war dies in rektalen und nicht in Ileumproben und während des Säugens und nicht in der PW-Periode der Fall. Tatsächlich kommen Escherichia/Shigella im Ileum gesunder Schweine im Allgemeinen reichlich vor, in einigen Studien beträgt die Häufigkeit bis zu 23 %63 und Shigella spp. Es ist nicht bekannt, dass sie bei Schweinen Krankheiten verursachen74. Eine der Hauptsequenzübereinstimmungen in der aktuellen Studie, für die der Serotyp aufgeführt wurde, ist E. coli 0157:H7, ein durch Lebensmittel übertragener Krankheitserreger, der beim Menschen Krankheiten verursacht. Obwohl Schweine Träger dieses Serotyps sein können, wird er bei Schweinen nicht häufig mit Krankheiten in Verbindung gebracht75. Der vorherrschende E. coli-Serotyp, der bei Schweinen PWD verursacht, ist 014976 und wurde in der BLAST-Suche nicht identifiziert. Darüber hinaus wurde in keiner der Behandlungsgruppen in der vorliegenden Studie Durchfall beobachtet und die Zottenhöhe im Zwölffingerdarm und Ileum von Schweinen, die von den mit Probiotika ergänzten Sauen entwöhnt wurden, verbesserte sich, wie in unserer Parallelpublikation berichtet13. Die Wachstumsleistung und das Fehlen von Symptomen bei diesen Schweinen13 lassen darauf schließen, dass die in dieser Studie nachgewiesene Sequenz eher zu einer kommensalen als zu einer pathogenen Art gehört. Wenn die Sequenz tatsächlich eine kommensale Art darstellt, kann ihre erhöhte Häufigkeit die Anfälligkeit der mit Probiotika ergänzten Schweine für die Besiedlung durch einen pathogenen Stamm verringern, da Stämme derselben Art mit größerer Wahrscheinlichkeit dieselbe ökologische Nische besetzen als Stämme verschiedener Arten77 . Aus den aktuellen Daten kann jedoch nicht geschlossen werden, dass die unterschiedlich häufig vorkommenden Escherichia/Shigella-Arten/Stämme unter den entsprechenden Bedingungen nicht toxigen würden.

Die Neuheit dieser Studie liegt in der Tatsache, dass die Auswirkungen der probiotischen Nahrungsergänzung von Müttern und PW auf die Mikrobiota im Kolostrum und Kot der Sauen sowie im Verdauungstrakt/Kot der Nachkommen von der Geburt bis zur Mastphase überwacht wurden. Die Daten zeigen, dass die mütterliche Nahrungsergänzung mit B. altitudinis-Sporen während der Spätschwangerschaft und während der gesamten Stillzeit einen größeren Einfluss auf die Darmmikrobiota hatte als die direkte Nahrungsergänzung mit PW. Diese Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass eine Manipulation des Mikrobioms im frühen Leben durch mütterliche Nahrungsergänzung erreicht werden kann. Die Modulation des Mikrobioms der Nachkommen scheint in der vorliegenden Studie durch Manipulation der Kolostralzusammensetzung und des Kolostralmikrobioms zu erfolgen, kann aber auch mit dem Vorhandensein des Probiotikums im Kot der Sauen zusammenhängen, wie bereits berichtet. Die Nachkommen von Sauen, die mit Probiotika versorgt wurden, wiesen eine erhöhte Häufigkeit bakterieller Taxa auf, die mit dem Abbau komplexer Kohlenhydrate und der Nährstoffverwertung im Ileum während der frühen PW-Periode verbunden war. Dies ist möglicherweise ein Treiber für die in diesem Zeitraum beobachtete verbesserte Futtereffizienz und Darmmorphologie, wie bereits in einer parallelen Veröffentlichung berichtet. Die erhöhte Häufigkeit von Lactobacillus während der späten PW-Periode bei den Nachkommen von mit Probiotika ergänzten Sauen, die keine PW-Ergänzung erhielten, könnte zu dem in dieser Gruppe während der Mastphase beobachteten verbesserten Wachstum und der daraus resultierenden Zunahme des Schlachtkörpergewichts beigetragen haben bereits berichtet. Zusammenfassend lassen die Ergebnisse der vorliegenden Studie darauf schließen, dass die frühe PW-Darmmikrobiota der Nachkommen von mit B. altitudinis gefütterten Sauen besser für die Verdauung der auf PW-Getreide basierenden Nahrung geeignet war, was zur Erklärung der zuvor gemeldeten Verbesserungen beitragen könnte hinsichtlich Futterverwertung und Schlachtkörpergewicht. Da die Schweine ab d8 PW einzeln gehalten wurden, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu klären, ob die beobachteten Reaktionen auch bei kommerziellen Gruppenhaltungspraktiken zu beobachten sind.

Die in dieser Studie analysierten Kolostrum-, Stuhl- und Darmproben wurden im Rahmen einer früheren Studie von Crespo-Piazuelo et al.13 gesammelt. Die Materialien und Methoden in Bezug auf Versuchsplanung, Tierhaltung und -management sowie probiotische Sporenpräparation werden hier kurz beschrieben. Ausführliche Informationen finden Sie in der Veröffentlichung von Crespo-Piazuelo et al.13.

Die ethische Genehmigung für diese Studie wurde vom Teagasc Animal Ethics Committee erteilt (Genehmigungsnr. TAEC148/2017) und das Projekt wurde von der Health Products Regulatory Authority genehmigt (Projektgenehmigungsnr. AE19132/P066). Das Experiment wurde in Übereinstimmung mit der irischen Gesetzgebung (SI Nr. 543/2012) und der EU-Richtlinie 2010/63/EU zum Schutz der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere sowie in Übereinstimmung mit den ARRIVE-Richtlinien durchgeführt.

Das Experiment wurde als 2 × 2-faktorielle Anordnung konzipiert. Kurz gesagt, am Tag 100 der Trächtigkeit wurden 24 Sauen (Große Weiße × Landrasse) ausgewählt und einem von 12 Blöcken (2 Sauen pro Block) zugeordnet, nach Parität (1–4 vorherige Würfe), Körpergewicht (209–311 kg) und Rückenfetttiefe (13,5–22 mm) und nach dem Zufallsprinzip entweder (1) einer Standarddiät zur Schwangerschafts- und Laktationskontrolle (CON, n = 12) oder (2) einer Standarddiät zur Schwangerschafts- und Laktationskontrolle, ergänzt mit B. altitudinis WIT588, zugeordnet Sporen (~ 4 × 109 Sporen täglich vom Tag 100 der Trächtigkeit bis zum Abferkeln und ~ 1,2 × 1010 Sporen täglich während der Laktation für 26 Tage bis zum Absetzen der Würfe, verabreicht wie unten beschrieben; PRO, n = 12). Die gegenseitige Pflege der Ferkel wurde zwischen 24 und 48 Stunden nach der Geburt durchgeführt, um bei Bedarf eine Angleichung der Wurfgröße (14 Ferkel/Wurf) zu erreichen, jedoch nur innerhalb derselben Behandlungsgruppe.

Beim Absetzen wurden 144 Ferkel dieser Sauen (n = 72/Sauenbehandlung) über alle Würfe hinweg auf der Grundlage des mittleren Körpergewichts für den Wurf (7,27 (SEM 0,168) kg) und ausgewogen nach Geschlecht ausgewählt. Die Ferkel wurden nach Sauenbehandlung, Geschlecht, Körpergewicht und Herkunftsstreu blockiert und nach dem Zufallsprinzip Futterbehandlungen zugeteilt. Die Nachkommen beider Sauenbehandlungen wurden als gleichgeschlechtliche Paare entweder einer CON-Behandlung (kein Probiotikum) oder einer PRO-Behandlung (mit Probiotika ergänzt) für 28 Tage PW zugeordnet, was zu vier Behandlungsgruppen führte (n = 36 Ferkel/Behandlung): (1) Ferkel von CON-Sauen entwöhnt, mit CON-Diät (CON/CON) gefüttert; (2) Ferkel, die von CON-Sauen entwöhnt und mit einer PRO-Diät (CON/PRO) gefüttert wurden; (3) Ferkel, die von PRO-Sauen entwöhnt und mit einer CON-Diät (PRO/CON) gefüttert wurden; und (4) Ferkel, die von PRO-Sauen entwöhnt und mit einer PRO-Diät (PRO/PRO) gefüttert wurden. Eine Untergruppe dieser Schweine wurde wie unten beschrieben beprobt. Die probiotische Ergänzung bestand aus etwa 1 × 109 B. altitudinis WIT588-Sporen, die täglich auf das Futter aufgetragen wurden, wie zuvor beschrieben13 und wie unten beschrieben. Die probiotische Nahrungsergänzung endete am Tag 28 PW, es wurden jedoch bis zum Tag 118 PW (Ende der Endphase) Proben gesammelt.

Die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und der Nährstoffgehalt aller Sauen- und Nachkommenfutter sind in der Ergänzungstabelle S4 aufgeführt. Einzelheiten zur Diätformulierung sowie zur Futter- und Wasserversorgung werden von Crespo-Piazuelo et al.13 beschrieben.

Bacillus altitudinis WIT588 ist eine Rifampicin-resistente Variante von B. altitudinis NCIMB 43558 (WIT572), einem aus Algen gewonnenen Isolat, das sowohl in vitro als auch in vivo als Probiotikum für Schweine charakterisiert wurde und zur Erleichterung der Zählung im Schweine-GIT13,71,72 verwendet wurde ,78. Der Stamm wurde zunächst aufgrund der Sequenzierung der gyrB- und pyrE-Gene72 als Bacillus pumilus bezeichnet, wurde jedoch seitdem aufgrund der Sequenzierung des gesamten Genoms (unveröffentlichte Daten) als B. altitudinis identifiziert. Die B. altitudinis WIT588-Sporen wurden wie zuvor von Prieto et al.72 beschrieben hergestellt, in sterilem Wasser suspendiert, aliquotiert und bis zur Verwendung bei –20 °C gelagert. Am Morgen der Verabreichung wurden die aufgetauten Sporensuspensionen in destilliertem Wasser auf die erforderliche Dosis verdünnt und wie von Crespo-Piazuelo et al.13 beschrieben über das Futter gegeben.

Die Unterbringung und Verwaltung von Sauen und Nachkommen wird ausführlich von Crespo-Piazuelo et al.13 beschrieben. Kurz gesagt wurden PRO-Sauen getrennt von CON-Sauen gehalten, um Kreuzkontaminationen zu minimieren. Abferkelställe (2,5 m × 1,8 m) verfügten über einen Abferkelstall auf einem teilweise gespaltenen Boden mit beheizter Bodenauflage für die Ferkel. Die Temperatur in den Abferkelräumen wurde automatisch geregelt und bei der Abferkelung auf etwa 24 °C gehalten und bis zum siebten Tag der Laktation schrittweise auf 21 °C gesenkt. Beim Absetzen wurden die Ferkel in gleichgeschlechtlichen Paaren in 72 Ställen (n = 2 Schweine/Stall) in 4 Räumen untergebracht, wobei die Behandlungen gleichmäßig auf die Räume verteilt wurden. Die Ställe (1,2 m × 0,9 m) waren vollständig mit Kunststoffböden ausgelegt (Faroex, Manitoba, Kanada). Zwischen den Behandlungen wurden leere Stifte gelassen, um eine probiotische Kreuzkontamination zu verhindern. Am 8. Tag des PW wurden 40 Schweine (n = 10/Behandlung) durch Bolzenschussbetäubung und anschließende Entblutung getötet, um die Probenentnahme zu erleichtern. Gleichzeitig wurde ein Schwein aus jedem der verbleibenden Ställe (32 Ställe) aus dem Versuch genommen und die verbleibenden Ferkel (n = 72) wurden bis zum Tag 55 PW einzeln eingepfercht. Die Temperatur der Absetzräume wurde in den ersten 7 Tagen PW bei 28 °C gehalten, bis zum Tag 28 PW schrittweise auf 22 °C gesenkt und bis zum Tag 56 PW bei 22 °C gehalten. Am Tag 56 PW wurden die Schweine in einen von vier Mastmasträumen gebracht, wo sie bis zum Ende des Versuchszeitraums (Tag 118 PW) einzeln in Vollspaltenställen (1,81 m × 1,18 m) eingepfercht wurden. Die Lufttemperatur wurde bei 20 bis 22 °C gehalten.

Bei der Probenahme von Sauen und Nachkommen wurden wie folgt strenge Hygienemaßnahmen ergriffen, um eine Kreuzkontamination zwischen den Behandlungen zu verhindern. Zuerst wurden Schweine behandelt, die kein Probiotikum erhielten, gefolgt von den probiotischen Behandlungsgruppen. Die Handschuhe wurden von Schwein zu Schwein gewechselt, und das gesamte Personal trug frische Einwegoveralls, die vor Beginn der Probenentnahme in jeder Behandlungsgruppe gewechselt wurden. Alle verwendeten Geräte wurden nach Gebrauch gründlich mit 1 % Virkon® desinfiziert, um eine Kreuzkontamination bei nachfolgenden Probenahmen zu verhindern.

Kolostrumproben (n = 12 Sauen/Behandlung) wurden durch manuelles Melken der ersten vier Zitzen unmittelbar distal des Kopfes der Sau auf einer Seite des Euters innerhalb von 4 Stunden nach der Abferkelung entnommen. Vor der Probenentnahme wurde Jod verwendet, um den Bereich um die Zitzen gründlich zu reinigen, und der erste 1 ml Kolostrum wurde verworfen. Die Proben (2 × 4,5 ml in sterilen Röhrchen) wurden in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bis zur Analyse bei –80 °C gelagert.

Kotproben wurden von Sauen (n = 24) direkt aus dem Rektum unter Verwendung sanfter digitaler Stimulation am 100. Tag der Trächtigkeit, beim Abferkeln, am 13. Tag der Laktation und beim Absetzen der Würfe (ca. 26. Tag der Laktation) entnommen. Vor dem Absetzen wurden den Nachkommen am ca. 13. Tag der Laktation (n = 12 Schweine-Replikate pro Behandlung) rektale Abstriche unter Verwendung von sterilen Viskose-Spitzenabstrichen (Sarstedt Ltd, Drinagh, Wexford, Irland) entnommen. Bei der Entwöhnung wurden Stuhlproben durch digitale rektale Stimulation gewonnen , d13 PW, d28 PW und d56 PW von denselben Schweinen (n = 10 Schweinewiederholungen pro Behandlung) und frisch entleerte Kotproben wurden auf d118 PW gesammelt (n = 5 für CON/CON, n = 4 für CON/PRO, n = 4 für PRO/CON bzw. n = 6 für PRO/PRO). Rektalabstriche wurden vor der Lagerung bei –80 °C auf Eis gelegt und Stuhlproben wurden in sterilen Röhrchen gesammelt und sofort in flüssigem Stickstoff eingefroren und bis zur Analyse bei –80 °C gelagert.

Vierzig Ferkel (n = 10 Schweine pro Behandlung) wurden am d8 PW durch Bolzenschussbetäubung und anschließende Ausblutung auf humane Weise getötet und der gesamte Darmtrakt wurde sofort entfernt. Digesta-Proben aus dem Ileum (15 cm proximal der Ileozäkal-Verbindung), dem Blinddarm (Endspitze) und dem Rektum wurden aseptisch in sterilen Röhrchen gesammelt, in flüssigem Stickstoff eingefroren und bis zur Analyse bei –80 °C gelagert.

Die Gesamt-DNA wurde aus Rektalabstrichen sowie Stuhl- und Verdauungsproben mit dem QIAamp DNA-Stuhl-Minikit (Qiagen, Crawley, Vereinigtes Königreich) gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert, abgesehen von der Hinzufügung eines Perlenschlagschritts und der Erhöhung der Lysetemperatur auf 95 °C Erhöhen Sie die DNA-Ausbeute79. Das Volumen des Puffers ATE wurde ebenfalls von 200 auf 30 µl reduziert und man ließ ihn vor der Zentrifugation 5 Minuten lang auf der Filtermembran der Spin-Säule sitzen (beides zur Maximierung der DNA-Konzentration). Zur Extraktion aus Rektalabstrichen wurde jedem Abstrichtupfer 1 ml sterile phosphatgepufferte Kochsalzlösung zugesetzt und 2 Minuten lang gevortext. Die resultierende Flüssigkeit wurde dann in ein steriles 1,5-ml-Röhrchen überführt und 2 Minuten lang bei 14.000 U/min zentrifugiert. Der Überstand wurde verworfen und das verbleibende Pellet wurde zur DNA-Extraktion verwendet. Für die Extraktionen der Stuhl- und Verdauungsproben wurden 0,25 g jeder Probe verwendet.

Die Gesamt-DNA wurde aus Kolostrumproben mit dem DNeasy PowerFood Microbial Kit (Qiagen) extrahiert. Die Anweisungen des Herstellers wurden mit einigen Modifikationen wie folgt befolgt: (1) Der anfängliche Homogenisierungsschritt wurde weggelassen; (2) 1,8 ml Kolostrum wurden dreifach in das 2-ml-Sammelröhrchen gegeben, um insgesamt 5,4 ml Kolostrum zu verarbeiten; (3) die Dauer des ersten Zentrifugationsschritts wurde auf 15 Minuten erhöht, um die Pelletbildung zu maximieren; (4) Die resuspendierten Zellen wurden in ein Röhrchen mit Schraubverschluss gegeben, das autoklavierte Zirkonoxidkügelchen enthielt (0,125 g von 0,1 mm und 0,125 g von 1,0 mm, eine einzelne Perle von 2,5 mm; Stratech Scientific, Ely, UK) und die Kügelchen geschlagen wurde anstelle des Vortexens in PowerBead-Röhrchen für 3 Minuten, gefolgt von einer Minute Pause und dann für 2 Minuten, gefolgt von einer Minute Pause, durchgeführt, um DNA-Scheren zu verhindern; (5) Im letzten Schritt wurde das Volumen des Elutionspuffers von 100 auf 20 µl reduziert und man ließ ihn vor der Zentrifugation 5 Minuten lang auf der Filtermembran der Spin-Säule sitzen, um die DNA-Konzentration zu maximieren.

Die mikrobielle Profilierung wurde mittels Hochdurchsatzsequenzierung der V3–V4-Region des 16S-rRNA-Gens (Paired-End-Reads von 2 × 300 bp) nach 600 Amplifikationszyklen auf einer Illumina MiSeq-Plattform durchgeführt. Es wurde das von Illumina empfohlene Protokoll zur Vorbereitung der 16S-Metagenombibliothek (Nextera) befolgt. Paired-End-Lesevorgänge in allen Proben wurden mit FastQC (v0.11.7)80 qualitätsbewertet und mit BBduk aus der BBTools-Suite (https://jgi.doe.gov/data-and-tools) auf Qualität getrimmt (cuttoff-phred = 20). /bbtools/). In diesem Schritt wurden auch Primer und Leseschwänze von geringer Qualität entfernt. Die DADA2-Pipeline81 wurde verwendet, um Lesefilterung und Dereplikation, Erkennung und Entfernung von Chimären, Zusammenführung von Lesepaaren und Inferenz von Amplikonsequenzvarianten (ASV) in jeder Probe durchzuführen. Jedem abgeleiteten ASV wurde eine Taxonomie mithilfe einer naiven Bayes'schen Klassifikationsmethode anhand der SILVA-Datenbank (Version 128) zugewiesen82. Die Klassifizierung auf Artenebene wurde, soweit möglich, durch taxonomische Zuordnung für exakte Sequenzübereinstimmungen mit der SILVA-Datenbank oder durch Abgleichen der Sequenzen mit der Nukleotiddatenbank des US National Center for Biotechnology Information (NCBI) (verfügbar unter: https://blast.ncbi) ermittelt .nlm.nih.gov/Blast.cgi). Alpha-Diversitätsindex- (Shannon) und β-Diversitätsanalysen (UniFrac) wurden mit dem Phyloseq-Paket83 in R-Version 4.0284 berechnet. nMDS- und MDS-Plots basierend auf der UniFrac-Distanzmatrix wurden erstellt und anschließend mit dem ggplot2-Paket85 in R-Version 4.0284 aufgezeichnet.

Profile kurzkettiger Fettsäuren des Ileumdiges wurden von Alimetrics Diagnostics (Espoo, Finnland) mittels Gaschromatographie (GC; Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) mit Pivalinsäure (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) bestimmt ) als interner Standard verwendet. Das Chromatographieverfahren verwendete eine Glassäule, die mit einer stationären Phase aus 80/120 Carbopack B-DA/4 % Carbowax, Helium als Trägergas und einem Flammenionisationsdetektor (FID) gefüllt war, und wurde zuvor von Apajalahti et al.86 beschrieben. Milchsäure und VFA (Essigsäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Buttersäure, 2-Methylbuttersäure, Isovaleriansäure und Valeriansäure) wurden unter Verwendung von Phenylchlorformiat-Reagenz zu den jeweiligen Phenylestern derivatisiert. Die resultierenden Ester wurden mit Agilent GC-FID (Agilent Technologies) analysiert. Zur Quantifizierung wurde eine Matrix-angepasste interne Standardkalibrierung mit Butter-d7- und Essig-d3-Säuren verwendet.

Die statistische Analyse der OTU-Häufigkeit wurde mit DeSeq287 in R-Version 4.0284 durchgeführt. ASVs mit geringer Häufigkeit wurden manuell gefiltert und ASVs wurden beibehalten, wenn die Summe der Lesevorgänge für diesen ASV in allen Proben mehr als 0,005 % aller ASVs betrug. Eine Fehlentdeckungsrate von < 0,05 deutete auf einen signifikanten Unterschied in der Häufigkeit zwischen den Gruppen hin. Für jedes Taxon wurden Unterschiede zwischen den mittleren Probenhäufigkeiten in jeder Behandlungsgruppe mithilfe des Wilcoxon-Rank-Sum-Tests des R-Pakets Metacoder88 bewertet. Gewichtete UniFrac-Distanzmatrizen wurden einer Permutations-ANOVA unterzogen, um signifikante Auswirkungen von Behandlungen auf die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur in Proben zu verschiedenen Zeitpunkten zu testen. Die Ergebnisse aller Analysen werden unter Verwendung angepasster P-Werte dargestellt.

Zur statistischen Analyse der ilealen SCFA-Ergebnisse wurden die Daten zunächst mit den Shapiro-Wilk- und Kolmogorov-Smirnov-Tests im Rahmen des UNIVARIATE-Verfahrens von SAS 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC) untersucht. Da die Daten nicht normalverteilt waren, wurden sie mit dem GLIMMIX-Verfahren von SAS mit der Log-Link-Funktion und einer Gammaverteilung weiter analysiert. Die ilink-Funktion wurde verwendet, um die Daten auf den ursprünglichen Maßstab zurückzutransformieren. Das Modell umfasste die Auswirkungen der Behandlung von Müttern und PW als feste Effekte und die damit verbundene Wechselwirkung. Das einzelne Schwein war die Versuchseinheit. Die Mittelwerte der kleinsten Quadrate wurden zwischen den Behandlungsgruppen mithilfe des t-Tests verglichen und die P-Werte wurden für mehrere Vergleiche mithilfe der Tukey-Anpassung korrigiert. Zur Schätzung der Freiheitsgrade wurde die Satterthwaite-Methode verwendet. Die Daten werden im Text und in den Tabellen als Mittelwerte der kleinsten Quadrate mit den zusammengefassten Standardfehlern des Mittelwerts dargestellt. Das Wahrscheinlichkeitsniveau, das die Signifikanz angab, war P ≤ 0,05, während 0,05 < P < 0,10 als numerische Tendenz angesehen wurde.

Die durch diese Studie generierten Rohsequenzierungsdaten wurden im NCBI Sequence Read Archive (SRA) unter der BioProject-Zugangsnummer PRJNA878669 hinterlegt.

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Wir danken den Farmmitarbeitern der Abteilung für Schweineentwicklung im Teagasc Moorepark für ihre Unterstützung bei der Schweinestudie. Das zu diesen Ergebnissen führende Projekt wurde von Enterprise Ireland (Nr. CF20150361) und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Rahmen des irischen Europäischen Struktur- und Investitionsfondsprogramms 2014–2020 kofinanziert. GEG und RR erhielten auch Mittel durch eine Kostenverlängerung der Higher Education Authority aufgrund von COVID-19.

Forschungszentrum für Öko-Innovation, Department of Science, Waterford Campus, South East Technological University, Waterford, Irland

Ruth Rattigan, James Cullen, John P. Phelan und Gillian E. Gardiner

Schweineentwicklungsabteilung, Forschungs- und Innovationszentrum für Tiere und Grünland, Teagasc, Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Irland

Peadar G. Lawlor, Daniel Crespo-Piazuelo und Samir Ranjitkar

Forschungs- und Innovationszentrum für Tiere und Grünland, Teagasc, Grange, Dunsany, Co. Meath, Irland

Paul Cormian

APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irland

Fiona Crispie

Lebensmittelforschungszentrum, Teagasc, Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Irland

Fiona Crispie

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GEG und PGL konzipierten die Studie und gestalteten gemeinsam mit SR das Experiment. PGL und GEG leiteten die Studie. SR und PGL führten den Tierversuch durch. FC, JPP und JC führten Laboranalysen durch. RR analysierte die VFA-Daten statistisch. PC führte die bioinformatischen Analysen durch und analysierte die Mikrobiota-Daten statistisch. RR, PGL, DC-P., PC und GEG interpretierten die Daten. RR, PGL und GEG haben das Manuskript verfasst. RR, PGL und GEG haben das Manuskript überarbeitet. Alle Autoren haben die endgültige Fassung des Manuskripts gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Gillian E. Gardiner.

Gillian Gardiner und Peadar Lawlor haben ein Patent „Ein isolierter Bacillus altitudinis-Stamm und seine Verwendung als Probiotikum“ angemeldet. Die anderen Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Rattigan, R., Lawlor, PG, Cormican, P. et al. Die mütterliche und/oder nach dem Absetzen erfolgende Ergänzung mit Sporen von Bacillus altitudinis moduliert die mikrobielle Zusammensetzung von Kolostrum, Verdauungstrakt und Kot bei Schweinen. Sci Rep 13, 8900 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-33175-2

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Eingegangen: 17. August 2022

Angenommen: 08. April 2023

Veröffentlicht: 01. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-33175-2

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