twitter

Zastosowanie analizy morfometrycznej i histopatologicznej do oceny skuteczności probiotyków u świń

s. 32-38

Anna Szczotka-Bochniarz1, Anna Kycko2, Szymon Porowski3, Zbigniew Osiński4

1Zakład Chorób Świń, 2Zakład Anatomii Patologicznej, 4Zakład Higieny Pasz,
Państwowy Instytut Weterynaryjny - Państwowy Instytut Badawczy, Al. Partyzantów 57, 24-100 Puławy

3Przychodnia Weterynaryjna ANIMAL, ul. Kostrzyńska 40, 62-010 Pobiedziska

Streszczenie. Probiotyki to żywe szczepy wybranych mikroorganizmów, które podane w odpowiedniej ilości pozytywnie modyfikują skład mikroflory jelit i/lub hamują ich kolonizację przez mikroorganizmy potencjalnie patogenne, tym samym ograniczając występowanie zakażeń. Suplementacja probiotykami ma szczególne znaczenie w krytycznych etapach produkcji zwierzęcej, m.in. w okresie odsadzania u świń, z którym związany jest stres mogący prowadzić do zaburzeń w składzie mikroflory przewodu pokarmowego i dotkliwych biegunek, które w istotny sposób wpływają na opłacalność produkcji. Podając probiotyki oczekuje się między innymi poprawy cech anatomicznych jelit, do weryfikacji których wykorzystywane są metody mikroskopowe: ocena morfometryczna jelit i badanie histopatologiczne. Ocena morfometryczna polega na analizie wielkości i ukształtowania elementów struktury jelit cienkich, które są zasadniczym miejscem działania probiotyków - wykazano bowiem związek pomiędzy długością kosmków jelitowych a ilością pobieranej przez świnie paszy, co w konsekwencji rzutuje na poziom przyrostów masy ciała po odsadzeniu. Najczęściej dokonuje się pomiaru długości i szerokości kosmków jelitowych, głębokości i szerokości krypt, jak również pola powierzchni kosmków/krypt i stosunku długości kosmków do głębokości krypt. Pomiary takie stosowano u prosiąt w badaniach nad efektem działania preparatów zawierających takie probiotyki, jak: Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici FT28, Lacobacillus acidophilius, stwierdzając wydłużenie kosmków jelitowych i krypt i pozytywny wpływ na parametry produkcyjne. Z kolei badanie histopatologiczne pozwala na porównawczą charakterystykę jelit prosiąt żywionych probiotykami i tradycyjną paszą, pod kątem występowania lub braku takich zmian, jak zapalenie błony śluzowej jelit lub uszkodzenia nabłonka jelit, obecnych w przebiegu biegunek prosiąt. Metodę tę wykorzystano w badaniach z użyciem takich probiotyków, jak: Lactobacillus plantarum – Biocenol LP96 (CCM 7512) i Lactobacillus fermentum, Bacillus mesentericus TO-A, Clostridium butyricum TO-A i Enterococcus faecalis T-110. Badanie histopatologiczne pozwala też na odkrycie nowych aspektów odpowiedzi immunologicznej pod wpływem działania probiotyków, co stwierdzono przy okazji badania nad Enterococcus faecium NCIMB 10415. Przedstawiony w niniejszej pracy przegląd wyników badań nad probiotykami dowodzi, że badanie morfometryczne oraz histopatologiczne stanowią skuteczne i wiarygodne metody do oceny efektów stosowania preparatów zawierających probiotyki u trzody chlewnej.

Słowa kluczowe:dodatki paszowe, probiotyki, skuteczność

 

Morphometric and histopathological evaluation of probiotics efficacy in pigs

Szczotka-Bochniarz A.1, Kycko A.2, Porowski S.3, Osiński Z.4

1Department of Swine Diseases, 2Depertment of Pathology,

3ANIMAL Veterinary Clinic, 40 Kostrzyńska Street, 62-010 Pobiedziska

4Department of Hygiene of Food of Animal Origin, National Veterinary Research Institute,

57 Partyzantów Avenue, 24-100 Puławy

Summary. Probiotics are live strains of strictly selected microorganisms which, when administered in adequate amount, confer a health benefit on the host and minimize colonization by potentially pathogenic microorganisms, therefore limiting infections. Probiotics supplementation plays a significant role in critical stages of animal production, like weaning in pigs that is inevitably related to stress that may alter composition of gastrointestinal tract microflora and lead to severe diarrhoea limiting profitability of animal production. Administration of probiotics is expected to improve anatomical features of intestines. To verify such effect, morphometric and histopathological methods are recommended. Morphological evaluation is the analysis of size and shape of small intestine structures. The link between lenght of intestinal villi and feed intake was confirmed. Villous and crypt lenght, depth and width of intestinal crypts, as well as villous/crypt surface area and villous length: crypt depth ratio are usually evaluated. Such measurements were performed in piglets in the studies on the effect of Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici FT28, Lacobacillus acidophilius. Villous and crypt elongation were found as well as improvement of production parameters. Similarly, histopathological analysis enables to compare intestinal structure in pigs fed with probiotics and conventional feed and detect lesions, like intestinal mucosa inflammation or intestinal epithelium damage in animals with diarrhea. This method was chosen in the studies on the effect of Lactobacillus plantarum – Biocenol LP96 (CCM 7512) and Lactobacillus fermentum, Bacillus mesentericus TO-A, Clostridium butyricum TO-A and Enterococcus faecalis T-110. Histopathological evaluation enables also to analyze new aspects of immunological response which was performed in the study on Enterococcus faecium NCIMB 10415. The presented here review confirmes that morphological and histopathological evaluation are useful and reliable methods for the assessment of probiotics efficacy in pigs.

Keywords: feed additives, probiotics, efficacy

Piśmiennictwo:

  1. Andrejčáková Z., Sopková D., Vlčková R., Kulichová L., Gancarčíková S., Almášiová V., Holovská K., Petrilla V., Krešáková L.: Synbiotics suppress the release of lactate dehydrogenase, promote non-specific immunity and integrity of jejunum mucosa in piglets. Anim Sci J 2016, 87, 1157–1166, doi: 10.1111/asj.12558.
  2. Burns P., Alard J., Hrdy J., Boutillier D., Páez R., Reinheimer J., Grangette C.: Spray-drying process preserves the protective capacity of a breast milk-derived Bifidobacterium lactis strain on acute and chronic colitis in mice. Scientific Reports 2017, 7, 43211. http://doi.org/10.1038/srep43211.
  3. Campbell J.M., Crenshaw J.D., Polo J.: The biological stress of early weaned piglets. J Anim Sci Biotechnol. 2013, 4, doi: 10.1186/2049-1891-4-19.
  4. de Vrese M., Schrezenmeir J.: Probiotics, prebiotics, and synbiotics. Adv Biochem Eng Biotechnol. 2008, 111, 1-66, doi: 10.1007/10_2008_097.
  5. Domeneghini C., Di Giancamillo A., Savoini G., Paratte R., Bontempo V., Dell’Orto V.: Structural patterns of swine ileal mucosa following L-glutamine and nucleotide administration during the weaning period. An histochemical and histometrical study. Histol Histopathol. 2004, 19, 49-58, doi: 10.14670/HH-19.49.
  6. Dowarah R., Verma A.K., Agrawal N., Patel B.H.M., Singh P.: Effect of swine based probiotic on performance, diarrhoea scores, intestinal microbiota and gut health of grower-finisher crossbred pigs. Livestock Science 2016, 195, doi: 10.1016/j.livsci.2016.11.006.
  7. Food and Agriculture Organization (FAO). Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food; Report of a Joint FAO/WHO Working Group on Drafting Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food; FAO: London, ON, Canada, 30 April–1 May 2002.
  8. Godlewski M.M., Słupecka M., Woliński J., Skrzypek T., Skrzypek H., Motyl T., Zabielski R.: Into the unknown - The death pathways in the neonatal gut epithelium. Journal of Physiology and Pharmacology : an official journal of the Polish Physiological Society 2005, 56 Suppl 3, 7-24.
  9. Gresse R., Chaucheyras-Durand F., Fleury M.A., Van de Wiele T., Forano E., Blanquet-Diot S.: Gut microbiota dysbiosis in postweaning piglets: understanding the keys to health. Trends Microbiol. 2017, 25, 851-873, doi: 10.1016/j.tim.2017.05.004.
  10. Gulbinowicz M., Berdel B., Wójcik S., Dziewiątkowski J., Oikarinen S., Mutanen M., Kosma V.-M., Mykkänen H., MoryśJ.: Morphometric analysis of the small intestine in wild type mice C57BL/6L - a developmental study. Folia Morphol 2004, 63, 423-430.
  11. Hayakawa T., Masuda T., Kurosawa D., Tsukahara T.: Dietary administration of probiotics to sows and/or their neonates improves the reproductive performance, incidence of post-weaning diarrhea and histopathological parameters in the intestine of weaned piglets. Anim Sci J 2016, 87, 1501–1510, doi: 10.1111/asj.12565.
  12. Hedemann M.S., Eskildsen M., Laerke H.N., Pedersen C., Lindberg J.E., Laurinen P., Knudsen K.E.: Intestinal morphology and enzymatic activity in newly weaned pigs fed contrasting fiber concentrations and fiber properties. J Anim Sci. 2006, 84, 1375-86.
  13. Klingspor S., Martens H., Çaushi D., Twardziok S., Aschenbach J. R., Lodemann U.: Characterization of the effects of Enterococcus faecium on intestinal epithelial transport properties in piglets, Journal of Animal Science 2013, 91, 1707–1718, doi:10.2527/jas.2012-5648.
  14. Pluske J.R., Thompson M.J., Atwood C.S., Bird P.H., Williams I.H., Hartmann P.E.: Maintenance of villus height and crypt depth, and enhancement of disaccharide digestion and monosaccharide absorption, in piglets fed on cows’ whole milk after weaning. Br J Nutr. 1996, 76, 409-22.
  15. Rieger J., Janczyk P., Hünigen H., Neumann K., Plendl J.: Intraepithelial lymphocyte numbers and histomorphological parameters in the porcine gut after Enterococcus faecium NCIMB 10415 feeding in a Salmonella Typhimurium challenge, Veterinary Immunology and Immunopathology 2015, 164, 40-50, doi:10.1016/j.vetimm.2014.12.013.
  16. Thu T.V., Loh T.C., Foo H.L., Yaakub H., Bejo M.H.: Effects of liquid metabolite combinations produced by Lactobacillus plantarum on growth performance, faeces characteristics, intestinal morphology and diarrhoea incidence in postweaning piglets. Trop Anim Health Prod. 2011, 43, 69-75, doi: 10.1007/s11250-010-9655-6.
  17. Trevisi P., Casini L., Coloretti F., Mazzoni M., Merialdi G., Bosi P.: Dietary addition of Lactobacillus rhamnosus GG impairs the health of Escherichia coli F4-challenged piglets. Animal. 2011, 9, 1354-60, doi: 10.1017/S1751731111000462.
  18. Yeung C.Y., Chan W.T., Jiang C.B., Cheng M.L., Liu C.Y. et al.: Amelioration of chemotherapy-induced intestinal mucositis by orally administered probiotics in a mouse model. PLOS ONE 2015, 10(9), doi.org/10.1371/journal.pone.0138746.