出生後早期の胃および大腸微生物叢移植が子豚の腸の健康に及ぼす影響
本文へスキップ
BMC
検索
メニュー
動物科学・生物工学ジャーナルロゴ
動物科学・生物工学ジャーナル
ホーム
ジャーナルについて
論文紹介
投稿規定
原稿の投稿
PDFダウンロード
リサーチ
オープンアクセス
公開日：2023年12月25日
出生後早期の胃および大腸微生物叢移植が子豚の腸の健康に及ぼす影響
https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-023-00954-w
Christina Larsen, Simone Margaard Offersen, ...Thomas Thymann 著者一覧を見る
ジャーナル・オブ・アニマル・サイエンス・アンド・バイオテクノロジー第14巻、記事番号：158（2023） この記事を引用する
838 アクセス数
指標詳細
概要
背景
下痢は哺乳期および離乳期の子豚の成長低下と死亡の主な原因であり、世界の養豚産業に大きな脅威をもたらしている。下痢や腸内細菌異常症は、生後早期の腸内微生物のコロニー形成を改善することで予防できる可能性がある。出生後の腸内コロニー形成を改善するために、我々は健康なドナーの大腸または胃の内容物を新生児のレシピエントに移植することで、離乳後のレシピエントにおける下痢を予防できるという仮説を立てた。我々の目的は、離乳移行期に暴露され、腸管毒素原性大腸菌（ETEC）に暴露されたレシピエントの単体飼育子豚において、大腸内容物または胃内容物の移植が健康状態、成長パラメータおよび副臨床パラメータに及ぼす影響を調べることであった。
方法
生後1日の子豚72頭を、大腸微生物叢移植（CMT、n＝18）、大腸内容濾液移植（CcFT、n＝18）、胃微生物叢移植（GMT、n＝18）、または生理食塩水（CON、n＝18）の4群に無作為に割り付けた。接種は生後2日目と3日目に行い、すべての子豚は離乳（20日目）およびETECにチャレンジした直後（24日目）までミルクで飼育した。我々は、成長、下痢有病率、ETEC濃度、臓器重量、血液パラメータ、小腸形態学および組織学、腸粘膜機能、ならびに微生物叢の組成および多様性を評価した。
結果
下痢のエピソードはミルク期と固形飼料給与期の両方で全群に見られたが、これはおそらく単一飼育に伴うストレスによるものであろう。しかし、CcFT群はCON群に比べ、27日目、28日目、29日目の下痢有病率が低かった（すべてP < 0.05）。CcFTはまた、27日目のETEC有病率も低かった（P < 0.05）。CMTはCONと比較してα多様性が高く、β多様性に差がみられた（P < 0.05）。成長およびその他の臨床外エンドポイントは、各群で同様であった。
結論
結論として、CcFTのみがETECに関連した離乳後の下痢を軽減した。しかし、その保護効果はわずかであったことから、移植による保護効果を最適化するためには、より高用量、より効果的な投与方法、より長い治療期間、およびより優れたドナーの質を今後の研究で検討すべきであることが示唆された。
背景
ブタの腸内には、腸の恒常性と宿主の健康に重要な微生物が何兆個も存在している [1] 。分娩後、腸は環境や母豚の膣、糞便、皮膚からの微生物でコロニー形成される[2]。微生物は、栄養吸収、代謝、免疫系の発達、腸管上皮の分化、腸管粘膜バリアの維持に不可欠な役割を果たしている [3, 4]。したがって、微生物コロニー形成は、離乳後下痢（PWD）への罹患しやすさなど、その後の生活における腸の安定性と頑健性の重要な決定要因となる［5］。離乳期に消化性の高いミルク食からより複雑な固形食に急激に移行すると、乳酸菌が減少し、日和見病原体が過剰増殖するリスクが高くなる [6,7,8]。このような微生物の擾乱は、細菌の多様性の低下につながり [5, 9]、その結果、腸管毒素原性大腸菌（ETEC）などの腸管病原体に対する感受性を低下させる [10]。PWDは抗生物質で効果的にコントロールできるが、抗生物質の使用は抗菌薬耐性を選択し、腸内細菌叢の擾乱（すなわち、ディスバイオシス）を引き起こす可能性がある [11] 。そのため、抗生物質の使用に代わる治療戦略が必要とされている。
その代替策のひとつが糞便微生物叢移植（FMT）であり、健康なドナーからレシピエントに糞便懸濁液を移植して腸内微生物叢を再構築する方法である [12]。以前は、クロストリジオイデス・ディフィシル感染症を治すために、ヒトの腸内細菌叢を正常な状態に戻すためにFMTが使用されていた [13, 14]。近年、FMTは腸内細菌叢の組成と多様性を改善することにより、PWDの発生を減少させ、成長率を改善することが示されている[15,16,17,18,19]。しかし、他の研究では、腸内細菌叢、成長成績、吸収能、および腸の健康に悪影響を及ぼすことが示されており、これはおそらく、年齢や動物種の点でドナー-レシピエントのマッチングが不適切であることが原因であると考えられている［20, 21］。ドナーとレシピエントの腸内細菌叢の適合性は、安全性と有効性の両方にとって重要であると考えられ [22]、移植時のレシピエントの臨床状態にも左右される可能性がある。
糞便移植は本来、ドナーからレシピエントへ病原性微生物が移行するリスクを伴う。細菌、真菌、寄生虫を含まない懸濁液を得るための糞便の濾過（FFT）は、安全性を向上させる手段を提供する可能性があり、ヒトのClostridioides difficile腸炎[23]や子豚の腸炎[24]を管理するための有望な安全性と有効性のプロファイルを示している。経口投与がブタへの微生物叢移植を実施する最も現実的な方法であることを考慮すると、代替の接種源として、健康なドナーの胃内容物、すなわち胃微生物叢移植（GMT）が考えられる。生後8～14日の胃内細菌叢は乳酸菌で占められており [25]、乳酸菌を含むプロバイオティクスが腸の健康に良い影響を与えることがいくつかの研究で明らかにされている [26, 27]。
このような背景から、我々は、生後1日目に健康な哺乳子豚ドナーの大腸内細菌叢（CMT）、大腸内容物濾液（CcFT）、およびGMTを新生児レシピエントに移植することで、腸内細菌叢の調節を通じて成長が改善し、ETECによる下痢が減少するという仮説を立てた。十分な材料を確保し、糞便中の細菌組成を反映するために、大腸材料が使用された[28]。我々は、離乳移行期に暴露され、ETECにチャレンジした単独飼育の子豚を用いて、この仮説に取り組んだ。本研究は、ブタにおけるPWD予防のための抗生物質の代替となる、さまざまな微生物叢移植法に関する新たな知見を提供するものである。
材料と方法
動物の飼育および管理
初乳を免疫した1日齢の子豚（ダンブレッド（デュロック×デンマークランドレース×ヨークシャー））72頭を、2～5齢の母豚21頭（各母豚から1～5頭の子豚を雌雄同数ずつ）から、商業母豚群（デンマーク、ホルベック）から購入した。動物施設に到着後、子豚はトラフからミルクを飲むことを覚えるまで、最初は3頭1組で一緒に飼育された。その後、すべての子豚はケージ（90cm×74cm）に個別に収容された。ケージは1日1回清掃し、エンリッチメント材、暖房ランプを備え、自由に水を飲めるようにした。トラフと給水は1日2回清掃し、衛生を確保した。室温は2日目から実験終了（29日目）まで26℃で一定に保った。すべての子豚は、貧血予防のために鉄デキストラン複合体（Uniferon, 1 mL/pig, Unitron a/s, Kolding, Denmark）の皮下注射を、コクシジウム症予防のためにtoltrazuril（Baycoxine Vet. 0.4 mL/kg, Elanco ApS, Ballerup, Denmark）の単回経口投与を、それぞれ生後3日目と4日目に受けた。
実験飼料および給餌
実験の初期 20 日間（すなわち 21 日齢）、すべての子豚に、ホエイタンパク質を強化したウシ乳（Bulk Powder Performance, Bulk, Essex, UK および WPI/WPC 90, Arla Foods Ingredients P/S, Viby, DK）とホエイ透過液（Variolac 836, Arla Foods Ingredients P/S, Viby, DK (Table S1)）の混合物からなる代用乳を与えた。すべての子豚に毎日、代謝体重（kg0.75）あたり 180 mL を d1～d3 に、210 mL を d4～d7 に、222 mL を d8～d14 に、240 mL を d15～d19 に給与した。ミルクボーラス給餌は、自動ミルク給餌システム（Big Dutchman, Vejen, Denmark）を用いて2時間おきに、すなわち1日12回行った。20～21日目には子豚を離乳させ、100 gの固形クリープ飼料（表S2）を与え、21日目以降は固形飼料を自由摂取させた。
実験デザイン
雌雄および体重により動物を層別化し、大腸微生物叢移植（CMT、n = 18）、大腸内容物濾液移植（CcFT、n = 18）、胃微生物叢移植（GMT、n = 18）または生理食塩水（CON、n = 18）の経口投与を受ける4群のいずれかに無作為に割り付けた。本研究の参加者は、治療群について盲検化されていた。試験は2回の実験ラウンドにわたって実施され、各ラウンドで各治療群につき9頭の子豚が用いられた。図1Aに試験デザインを示す。
図1
図1
A 試験デザイン。B 1 日目から 29 日目までの豚の 1 日体重に基づく成長曲線。ブタは大腸内容濾液移植（CcFT、n = 16）、大腸微生物叢移植（CMT、n = 15）、胃微生物叢移植（GMT、n = 15）、または生理食塩水（CON、n = 16）のいずれかを受けた。C 2日目から20日目までの豚の飼料化率。D 21～29日目の豚の飼料要求率。データは平均値±SDで表した。
フルサイズ画像
接種片の調製と移植片の投与
レシピエント子豚と同じ農場の生後11日の健康な哺乳子豚15頭から大腸腔内容物および胃内容物を採取した。すべてのレシピエント子豚は臨床的に健康で、下痢の徴候はなく、年齢に比して正常な体重を示し、抗生物質や薬理学的濃度（2,000-3,000 mg/kg）の酸化亜鉛を飼料に使用せずに飼育されていた。安楽死後、結腸および胃管腔内容物をそれぞれ動物間でプールし、ホモジナイズして20%滅菌グリセロールで1:1に希釈し、使用するまで-80℃で保存した。接種前に、結腸および胃内容物をさらに滅菌生理食塩水で1:3に希釈し、0.17g/mLの作業濃度にした（CMTおよびGMT）。さらに、CMTの半分を5,000×g、4℃で30分間遠心分離し、上清を0.45μmのシリンジフィルター（Filtropur S、PES、Sarstedt、Germany）でろ過した後、投与できるようにした（CcFT）。到着日（d 2）とd 3に、胃に栄養チューブを介して接種した。CMT群、CcFT群、およびGMT群には、1回につき6mLの作業液（3.3％グリセロールで希釈した原腸材料1gに相当）を投与し、CON群には同量の3.3％グリセロール入り滅菌生理食塩水を投与した。ドナー材料は以下の病原体についてスクリーニングされた： ETEC、ロタウイルス、Lawsonia、Salmonella、B. pilosicoli（Kjellerup laboratory, Landbrug & Fødevarer F.m.b.A. SEGES Laboratory for Swine diseases）をスクリーニングし、これらの病原体を含まないドナーのみを最終的な接種液に用いた。
ETECチャレンジ
24日目に、すべての子豚に105 CFU/カプセルを含むET10（O149:H10、F4ac、STb、LT）ゼラチンカプセルを単回経口投与した。接種の手順は Rydal ら [29]に記述されている。カプセルは使用まで -20 ℃で保管し、解凍後に培養して CFU を測定した。
臨床および成績評価項目
試験期間中、すべての子豚の体重を毎日測定した（Bjerringbro vægte、モデル番号 APM-60、Bjerringbro、デンマーク）。飼料要求率（FCR）は、期間中の飼料摂取重量を期間中に増加した体重で割った値として測定した。1日目から23日目まで、臨床スコアと糞便スコアを1日1回目視評価した。24日目から29日目までは、臨床的スコアを1日3回評価した。臨床状態は臨床システム（1＝正常、2＝軽症、3＝中等症、4＝重症）に従ってスコア化された。糞便スコアは正常または下痢性のいずれかとして記録し、各群の日有病率は（特定日の下痢症例総数／子豚群数）×100として算出した。実験期間中、ミルクと固形飼料の残渣を回収し、1日2回計量した。23～28日目に便サンプルを採取し、後のETEC定量化のために-80℃で保存した。
サンプル採取
29日目に、ゾラゼパム（25 g/mL、Virbac、Kolding、デンマーク）、チレタミン（25 g/mL、Virbac、Kolding、デンマーク）、ケタミン（100 g/mL、MSD Animal Health、Copenhagen、デンマーク）、キシラジン（20 mg/mL、ScanVet Animal Health A/S、Fredensborg、デンマーク）、およびブトルファノール（10 mg/mL、Biovet ApS、Fredensborg、デンマーク）の混合注射で、すべての子豚を麻酔した。完全麻酔が達成されると、心臓穿刺により血液サンプルをヘパリン化バキュテーナーに採取した。その後、子豚はペントバルビタールナトリウム（400 mg/mL、ScanVet Animal Health A/S、Fredensborg、デンマーク）の心臓内注射で安楽死させた。脾臓、肝臓、腎臓を摘出し、重量を測定した。胃と結腸は、空にして水道水で洗浄する前と後の重量を測定した。さらに、小腸（SI）の長さを測定し、満腹時と空腹時の重量を測定した。空腸から組織を採取し、ブラシボーダー酵素活性、形態学、組織学を行った。大腸管腔内容物は、以下に記述するように、16S rRNAアンプリコン配列決定分析およびETEC qPCR分析のために採取した。
F4-ETEC定量
ETEC濃度は、faeG遺伝子（F4ac）を増幅するプライマーF4-F 5′-CACTGGCAATTGCTGCATCT-3′およびF4-R 5′-ACCACCGATCGACCGAAC-3′［30］を用いて、便サンプルの1：10希釈で定量的PCR（qPCR）により推定した。リアルタイムPCRアッセイは、FastStart Essential DNA Green Master mix（Roche Life Science, Copenhagen, Denmark）を用い、各プライマーを0.5μmol/Lの濃度で添加した20μLの反応で、LightCycler 96 System（Roche Life Science, Copenhagen, Denmark）を用いて行った。サイクリング条件は以下の通りである： 95 °Cで2分間、95 °Cで15秒、60 °Cで60秒のサイクルを40回、60 °Cから95 °Cへのメルトカーブステップ。107～101CFU/mLの範囲でETEC株ET10を10倍希釈し、qPCR標準曲線を作成した。検量線の希釈便サンプルとETEC培養の両方から、煮沸法でDNAを抽出した。各サンプル中の標的コピー数は、次式を用いて計算された：コピー数＝[10(-1/S)](I - Ct)、ここでSは標準曲線の対数直線部分の傾き、Iは標準曲線の切片、Ctはサンプルのサイクル閾値である。コピー数は糞便グラムで正規化され、検出限界は36 Ctに設定された。各グループ内の1日あたりのETEC有病率は、（特定の日に100 F4acを超えた総症例／子豚グループのサイズ）×100として計算された。
血液中の健康指標
血清中のサイトカインおよびケモカイン濃度（pg/mL）は、ProcartaPlex Porcine kit（Affymetrix, eBIOscience, Vienna, Austria）を用いて測定した。リコンビナントサイトカインおよびケモカイン標準物質からの検量線は、滅菌 PBS での 4 倍希釈ステップによる 8 点標準希釈セットで作成した。サンプルは Bio-Plex MagPix Multiplex Reader（Bio-Rad Laboratories Inc.） 生データ解析とサイトカイン濃度の算出には、Bio-Plex Manager ソフトウェアの 5-Parameter Logistic Curve Fit（5PL）法を用いた。市販のELISAキットの製造業者のプロトコルを用いて、血清中の3種類の急性相タンパク質（APP）の濃度を定量的に測定した：ブタのハプトグロビン（Abcam, ab205091, Cambridge, United Kingdom）、ブタのC反応性タンパク質（CRP; Abcam, ab205089, Cambridge, United Kingdom）、ブタの主要急性相タンパク質（MAP, ACUVET, Acuvet Biotech, Zaragoza, Spain）。
臨床生化学と血液学は、EDTA安定化血液（BD-Plymuth, PL6, 7BP, UK）で測定した。遠心分離後、EDTA安定化血液から血漿を分離し、Advia 1800 chemistry system（Siemens Healthcare Diagnostics, Tarrytown, NY, USA）を用いて生化学プロファイルを測定した。
腸管組織学と粘膜機能
腸の組織形態学と酵素活性の測定 遠位空腸のホルマリン固定組織サンプルをエタノールで脱水し、パラフィンに包埋し、ヘマトキシリン・エオジンで染色した。絨毛の高さ（μm）、陰窩の深さ（μm）、腸細胞の高さ（μm）、腸細胞100個あたりの浸潤上皮リンパ球数（IEL/100E）、腸細胞100個あたりの杯細胞数（杯細胞/100E）の形態分析は、ALAB Weterynaria（ポーランド、ワルシャワ）のZen Blue 3.0ソフトウェアを用いて行った。病理組織学的病変（間質粘膜の浸潤、粘膜上皮、刷子縁、腸管鈍化、好酸球に富む細胞屑、エオシン、間質粘膜の浮腫、絨毛の間質粘膜の血管拡張、粘膜下層の浸潤、粘膜下層の浮腫、 腸細胞の過形成、絨毛表面の細胞剥離、腸陰窩の有糸分裂数、充血、神経細胞の空胞化）を5段階で評価した（0＝病理学的変化なし、1＝最小限、2＝軽度、3＝中等度、4＝著明）。腸管関連リンパ組織の評価には、腸管切片で確認できるリンパ濾胞の数が含まれた。
腸粘膜機能のマーカーとして、Sangildら[31]に記載されているアッセイ法を用いて、遠位空腸SIのアミノペプチダーゼN、アミノペプチダーゼA、ジペプチジルIV、マルターゼ、スクラーゼ、ラクターゼの活性を測定した。
腸内細菌叢
QIAamp UCP Pathogen MiniKit (QIAGEN, Copenhagen, Denmark)を用い、Pathogen Lysis tube S (QIAGEN, Copenhagen, Denmark)を用いてビーズビート工程を加え、製造者の説明書に従い、レシピエント結腸内容物サンプルおよび各接種片の2反復から全DNAを抽出した。DNA抽出プロトコールにはブランク抽出コントロールが含まれていた。16S rRNA遺伝子のV3-V4領域をターゲットとするQuick-16S NGS Library Prep Kit（Zymo Research, CA, USA）を用いて、16S rRNA遺伝子の部分配列を増幅した。ライブラリー調製には、ネガティブコントロールとポジティブコントロール（それぞれZymoBIOMICS DNase/RNase Free WaterとZymoBIOMICS Microbial Community DNA Standard）が含まれた。シーケンシングは、Illumina MiSeqプラットフォーム（2 × 300 bp ペアエンドリード）を用い、MiSeq Reagent Kit v3（600 cycles; Illumina）を用いて、メーカーの指示に従って行った。16S rRNAシーケンスデータは、BioProject PRJNA981444の下、NCBI Sequence Read Archive (SRA)に提出された。
16S rRNAシーケンスデータは、R v4.2.1に実装されているDADA2 v1.14.1 [33]を用いて処理した。最適なフィルタリングおよびトリミングパラメータは、FIGARO v3.0[34]を用いて同定した。DADA2用のSilva分類学データベースv.138.1 [35]を使用して、各アンプリコン配列バリアント（ASV）に分類学を割り当てることにより、分類表を作成した。コントロールサンプルを用いて潜在的な汚染物質を同定し、decontam v.1.12.0 [36]を用いて除去した。ミトコンドリアまたは葉緑体に一致する配列は、細菌に割り当てられていない配列とともに除去された。phyloseq v1.30.0[37]を使用して、ASVと分類表からphyloseqオブジェクトを構築し、その後の解析に使用した。
培養可能な好気性細菌を列挙するため、各接種菌の10倍希釈液100μLを血液寒天培地プレートに3連でスポットした。好気条件下で37℃、24時間培養後、コロニーを数えた。
データ計算と統計解析
データ解析はソフトウェアR（バージョン2022.02.1 + 461, R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria）を用いて行い、図解はGraphPad Prism（Version 9.3.1 (471), GraphPad Software, La Jolla CA, USA）で行った。連続変数（成長、飼料摂取量、定量的ETEC数）の経時的反復測定は、線形混合効果モデルを用いて分析した。各日の下痢およびETECの有病率は、ペアワイズ・ロジスティック回帰を用いて分析した。日平均増体量（ADG）、FCR、下痢の初回発生率、健康指標（サイトカイン、ケモカイン、APP）、臨床生化学、血液学、相対臓器重量、形態学、病理組織学、酵素活性は線形モデルを用いて分析した。すべてのモデルには以下の固定効果が含まれていた：治療、性別、実験ラウンド、出生体重（下痢とETECの有病率、FCR）または犠牲体重（生化学、血液学、形態学、健康指標、相対臓器重量、酵素活性）。線形モデルの検証は、残差および適合値の正規性および均等分散性を検定することによって行った。データが前提条件を満たさない場合は、対数変換または逆数変換して基準を満たした。検証された線形モデルは、治療レベルのANOVAとTukeyポストホック検定で分析された。順序病理組織データは、ノンパラメトリックのKruskal-WallisおよびBenjamin-Hochberg補正を用いたDunnのpost hoc test分析を用いて分析した。データは、中央値および四分位範囲（IQR）で示した組織学的パラメーターを除き、平均値および標準偏差で示した。0.10以下のP値は傾向とみなし、0.05以下のP値は統計的に有意とみなした。
16S rRNAシーケンスデータについては、データセット中の最小サンプル深度の90％の深度でレアフィケーションを行った後、Rパッケージveganを用いてアルファ多様性（Shannon and Chao1）およびベータ多様性（Bray-Curtis非類似度メトリック）インデックスを算出した。アルファ多様性指標の多重比較はウィルコクソン順位和検定を用い、P値はホルム補正を用いて多重比較の補正を行った。β多様性は主座標分析（PCoA）プロットを用いて可視化し、β多様性の差はAdonis関数を用いた並べ替え多変量分散分析（PERMANOVA）によって推定した。処理とコントロール間の存在量の差分析はDESeq2を用いて行い、対照はBenjamini-Hochbergの補正を用いて多重比較を補正した。調整P値<0.05、推定fold change > 5のASVのみが有意に異なる存在量とみなされ、Rパッケージcomplex-heatmapのヒートマップで可視化された。データ解析のコードはGithubリポジトリ（https://github.com/mpirolo/AVANT-WP1-FMT-trial）からアクセスできる。
結果
生存率と成長成績
4群に分散した10頭のブタ（CON 2頭、CcFT 2頭、CMT 3頭、GMT 3頭）は、体重減少が激しいため、試験中に安楽死させられた。CONと比較して、3つの介入群（CcFT、CMT、GMT）は試験期間中、同等の成長曲線を示した（図1B）。日平均増体量は、泌乳期（66.5 ± 3.47 g/日）、離乳後期（90.8 ± 12.8 g/日）、およびETEC後期（121 ± 20.3g/日）のいずれにおいても、各群で同程度であった。
全体的な乳量および飼料摂取量は、CONと比較して3つの介入群で同程度であり（Fig. S1）、FCRについてはすべての期間で同じであった（Fig. 1CおよびD）。
下痢およびETEC
ミルク期間中、4群すべてで下痢の高い有病率が観察された。特筆すべきは、下痢の発症がCCFTではCONに比べて約1日遅れていたことである（P = 0.06）。CONの最初の下痢エピソードは6.5±5.43日であったのに対し、CcFTの最初の下痢エピソードは7.5±5.5日であった（図2A）。さらに、CcFTはCONよりも2日目（P = 0.004）、4日目（P = 0.01）、14日目（P = 0.0008）、15日目（P = 0.03）、17日目（P = 0.04）、18日目（P = 0.005）の下痢有病率が低かった。一方、CcFT群では、11日目（P = 0.04）、12日目（P = 0.09）、16日目（P = 0.08）において、CON群よりも下痢の有病率が有意に高かった（図2B）。CMTは、2日目（P = 0.01）、4日目（P = 0.01）、13日目（P = 0.01）、14日目（P = 0.0002）、16日目（P = 0.01）、17日目（P = 0.003）においてCONよりも有病率が低かったが、6日目（P = 0.04）においてCONよりも有病率が高かった（図2C）。GMTはCONと比較して、3日目（P = 0.03）、9日目（P = 0.03）、14日目（P = 0.001）の下痢有病率が低かった（図2D）。離乳後では、CcFT群のみがCON群と比較して、27日目（P = 0.01）、28日目（P = 0.02）、29日目（P = 0.04）に有意に低い下痢有病率を示した（図2E）。
図2
図2
ブタは大腸内容濾液移植（CcFT、n = 16）、大腸微生物叢移植（CMT、n = 15）、胃微生物叢移植（GMT、n = 15）、または生理食塩水（CON、n = 16）のいずれかを受けた。A 初めて下痢になった時間。B 2日目から19日目までのCcFT群とCON群の豚の1日当たりの下痢有病率。C 2日目から19日目までのCMT群とCON群の豚の1日当たりの下痢有病率。D 2日目から19日目までのGMT群とCON群の豚の1日当たりの下痢有病率。E 20日目から29日目までの豚の1日当たりの下痢有病率。F 23 日目から 29 日目までの豚の qPCR による毎日の ETEC 有病率。各処置群をロジスティック回帰モデルでCONと比較した。データは平均値±SDで表した。*p < 0.05, #p = 0.06-0.10
フルサイズ画像
27日目に、CcFTはCONと比較してETEC有病率を60％相対的に減少させた（P = 0.02）。CMTにおけるETEC有病率は、26日目に37.5％（P = 0.08）、29日目に27.9％（P = 0.04）と、CONよりも高かった。一方、GMTでは、25日目（P = 0.10）および27日目（P = 0.08）に、CONよりもそれぞれ62.4％および46.7％低かった（図2F）。試験期間中、4群間でETEC濃度の有意な傾向は観察されなかった（図 S2）。
剖検、組織学および粘膜酵素活性
表S3、S4、S5、S6、S7、S8、およびS9に示すように、臓器重量、粘膜形態、病理組織学、粘膜酵素活性、およびすべての血液パラメータは、群間でほぼ同様であった。
腸内細菌叢の組成と多様性
図3は、各接種菌の科および属レベルの細菌組成を示している。CMT接種株のコアマイクロバイオームはLactobacillaceae、Prevotellaceae、Oscillospiraceaeのメンバーで形成され、リードの50％以上を占めた。乳酸菌科のLactobacillus属とHT002属がGMT接種菌の大部分を占め、それぞれリード数の61.2%と22.1%を占めた。CcFT接種サンプル（239 ASV中、平均18,040リード）のリード数は、CMT（1,069 ASV中、平均179,959リード）に比べて減少していた。CcFT接種サンプルでは、Erysipelotrichaceae（うどんこ病菌科）の未分類の1つのASVが35.6%のリードを占めた。CONの接種試料では細菌はほとんど検出されず、試料あたりの平均リード数は32、ASV数は7であった。好気的に培養可能な細菌を定量した結果、16S rRNAの結果が確認された。生菌数は、CMT接種液の3.6×107 CFU/mLから、CcFT接種液の5.6×102 CFU/mLへと減少した。GMTでは6.1 × 104 CFU/mLの生菌数を示したが、CONでは好気性細菌は検出されなかった。
図3
図3
A 各接種培地に含まれる細菌の構成（ファミリーレベル）（各接種培地につき2反復）。接種液は、大腸内容濾液移植（CcFT）、大腸微生物叢移植（CMT）、胃微生物叢移植（GMT）、または生理食塩水（CON）のいずれかであった。少なくとも2サンプルで存在量が100を超えるリードをフィルタリングした後、最も存在量の多い上位10分類群を表示。B 29日目のレシピエントブタにおける相対的微生物量（ファミリーレベル）。大腸内容濾液移植（CcFT、n = 16）、大腸微生物叢移植（CMT、n = 15）、胃微生物叢移植（GMT、n = 15）、または生理食塩水（CON、n = 16）のいずれかを受けたブタ。
フルサイズ画像
図4はレシピエント子豚の細菌多様性を示す。CONと比較して、CMTによる治療は、Chao1およびShannon指数の両方で表されるα多様性の有意な増加を伴った（Wilcoxon Rank Sum検定、調整P値＜0.05）（図4AおよびB）。逆に、Conに対するCcFTまたはGMTのα多様性には差がなかった（図4AおよびB）。Bray-Curtis非類似度行列に基づく群集分析では、CMTまたはGMTから採取されたサンプルとCONから採取されたサンプルとの間で、微生物相組成の違いが示された（PERMANOVA、調整後P値＜0.05）（図4C）。逆に、CcFTとCONの間では、群集組成に有意な変化は観察されなかった（PERMANOVA、調整後P値=0.27）（図4C）。
図4
図4
大腸内容物濾過液移植（CcFT、n＝16）、大腸微生物叢移植（CMT、n＝15）、胃微生物叢移植（GMT、n＝15）または生理食塩水（CON、n＝16）を受けたブタの大腸内容物のαおよびβ多様性指数の比較。AおよびB シャノン指数（A）およびChao1指数（B）を用いて計算したα多様性の箱ひげ図。C Bray-Curtis非類似度行列に基づく2次元主座標分析（PCoA）プロット。CMTおよびGMTサンプルのクラスタリングはCONサンプルと有意に異なっていた（PERMANOVAP < 0.05）。*P < 0.05
フルサイズ画像
DESeq2を用いて、治療群と対照群で発現量の異なるASVを同定した。解析の結果、CMT、CcFT、GMTでそれぞれ12、10、4個のASVを含む、CONと比較して治療と有意に関連する（Wald検定、調整P値＜0.05、推定fold変化＞5）22個のASVが同定された（図5）。2つの介入群では4つのASVがより多かった（図5）。CMT検体では、CON検体と比較してPrevotellaceaeのASVが有意に増加しており、Prevotellaに属するASVが5種、Alloprevotellaに属するASVが2種含まれていた。ムリバキュラ科に属するASVは、CCFT（n = 3 ASV）およびGMT（n = 2 ASV）ともに、CONと比較して有意に豊富であった。CcFTサンプルでは、CONと比較して、Barneisella属（n = 2 ASV）の相対的な存在量が高いことが観察された。
図5
図5
大腸内容物濾液移植（CcFT、n = 16）、大腸微生物叢移植（CMT、n = 15）、胃微生物叢移植（GMT、n = 15）および生理食塩水（CON、n = 16）を受けたブタ間で差異のある豊富なアンプリコン配列バリアント（ASV）。調整P値が0.05未満で、推定fold changeが5を超えるASVのみが有意に発現量が異なるとみなされ、プロットに含まれた。
フルサイズ画像
考察
出生直後から、消化管は細菌、ウイルス、バクテリオファージ、真菌、寄生虫でコロニー形成され始める[24]。微生物のプロフィールは生後間もない時期に大きく変動するが、この時期はまさにプロバイオティクスによる介入の好機でもある [38, 39]。このことは、少なくともヒトの新生児学において大きな注目を集めており、多くの病院では乳酸菌やビフィズス菌の接種が一般的に行われている [40] 。しかしながら、ヒトの新生児学においては、単一菌株または複数菌株による出生後早期のプロバイオティクス補充による腸保護効果に関するエビデンスは明らかではない。腸管保護効果にはより広範な微生物コンソーシアムが必要であろうという考えから、我々は健康なドナー動物の胃または大腸の材料を新生児ブタに移植するというアプローチを用いた。移植は生後1日以内に行ったが、これは腸内コロニー形成に影響を与える最適な時期であることを示す先行研究に基づくものである。その結果、CMTやGMTではなく、CcFTを早期に経口投与することで、PWDの発生およびETECの有病率が減少することが判明した。しかし、これらの好影響は特定の数日間に限られ、他の臨床的副次的評価項目は対照群と有意差がなかった。
CcFT は主に、細菌残渣、タンパク質、DNA、代謝産物、ウイルスから構成されている [24]。大腸内容物濾過液を使用するというコンセプトは、Clostridium difficileの過剰増殖に罹患したヒト成人患者における有望な治療効果[23]や、新生児ブタにおける壊死性腸炎に対する予防効果[24]を示した過去の研究に由来する。移植による生後早期のコロニー形成は、レシピエントに急性または短期的な有益な効果をもたらすかもしれないが、生後早期の移植が離乳期を越えて持続する、より長期的な効果をもたらすかどうかは不明であった。
健康なドナーからの移植によるコロニー形成後の細菌およびウイルス性マイクロバイオームの発達については、まだ完全に解明されていない。CcFT群で観察された良好な効果は、バクテリオファージと細菌の代謝産物の存在、および0.45μmのフィルターで濾過した後にわずかに残った細菌に起因する可能性がある。CcFT接種物にETEC特異的バクテリオファージが含まれているかどうかは不明である。しかし、CcFTには多様なバクテリオファージが含まれており、腸内細菌を変化させ、宿主を細菌の侵入から守る可能性がある[41, 42]。さらに、バクテリオファージ群集の変化は、子豚の新生児下痢症に関連している [43]。代謝産物は、杯細胞やムチンの分泌だけでなく、幹細胞の増殖のエネルギー源として作用することにより、腸管上皮細胞に影響を与えることが分かっている。従って、代謝産物は宿主の生理機能の維持に寄与し [44]、それによってPWDに好影響を及ぼす可能性がある。残りのCcFT菌が影響を及ぼす可能性も否定できない。しかし、CFU数が5.6 × 102 CFU/mLと少ないため、その可能性は低い。
ブタとヒトを対象とした研究では、腸のバリア機能を改善することで、生後早期のFMTにプラスの効果があることが示されている。胃内容物の移植は、我々の知る限り、ブタではこれまで報告されていない。ドナー動物を犠牲にしなければ胃内容物を入手することは不可能であるが、乳酸桿菌を豊富に含むこの接種物が、生後早期の経口補給として大腸内容物よりも優れた効果を示すかどうかを調査することにした。ラクトバチルス・カゼイは以前、成長成績と免疫力を改善し、下痢率を低下させることが示されている[26]。しかし、PWDやETEC有病率に対するGMTの予防効果は観察されなかった。唯一の効果は、CON群と比較してβ多様性が変化したことであった。
29日目に採取された結腸サンプルの微生物叢組成の解析に基づくと、3つの介入はすべて、対照群と比較して、個体間の細菌の不均一性が高くなった。CMTは、α多様性の増加を伴うβ多様性の変化をもたらした（図4C）。特にCMTは、豚の消化管において優勢な属であり[46]、豚の生産において良好な結果と関連しているプレボテラ（Prevotella）[47]を中心とするプレボテラ科の様々なメンバーなどの有益な細菌の増殖を促進した。微生物叢組成の変化は、CcFTおよびGMTではわずかであった。これらの変化を理解するために必要な解像度を上げるためには、移植後のブタの微生物叢の発達に関する縦断的研究を、おそらくショットガンメタゲノム配列決定と組み合わせて実施すべきである。
ミルク給与期間中、すべての群で下痢の頻発が観察された。ドナーの材料に最も一般的な病原体が含まれていないこと、CON群と実験群の両方で下痢が発生したことから、下痢のエピソードは単一飼育のストレスと母豚乳から代用乳への移行によるものである可能性が高い。先行研究では、このような移行は小腸バリアの完全性に影響を与え、下痢を経験する可能性を高める可能性があることが実証されている [48]。特筆すべきは、全群で自然下痢の有病率が全体的に高かったため、治療効果がマスクされた可能性があり、したがって本研究の限界とみなすべきである。
これまでの知見とは対照的に、下痢のエピソードが多い群では成長成績の低下は観察されなかった。子豚は下痢のリスクから粉ミルクへのアクセスが制限された。従って、我々の子豚の成長率は、従来の環境下で母豚が飼育した子豚と比較して低いと予想され、これはAmdiら[49]の所見と一致する。しかし、3つの介入グループとCONの間で成長に差は観察されなかった。Huら[15]は、経口FMTを長期間（d 1-11）投与すると、総投与量～0.8 g/豚で、本研究の2 g/豚と比較して1日平均増体量が増加することを見いだした。このことは、われわれの研究では糞便投与量よりもむしろ投与回数が少なすぎ、介入の有効性が制限されている可能性を示している。
接種液の16S rRNA遺伝子配列決定から、プールしたドナーの結腸内容物を遠心分離とろ過で処理すると、細菌分類群の数と培養可能な好気性細菌の数が顕著に減少することが示された。このことは、血液寒天培地での読み取り数と生菌数によって示されたが、接種液間の総細菌量を完全に比較するには、16S領域のqPCR定量が必要である。CcFTには遊離DNAが存在するため、CcFT接種サンプルでは無細胞の16S領域が増幅された可能性がある。この接種試料では、3分の1以上のリードが、以前にブタの消化管と関連したことのあるErysipelotrichaceae（うどんこ病菌科）の分類されていないASVに属していた[50, 51]。この科の最も代表的な種（Erysipelothrix rhusiopathiae）のサイズが小さいこと（直径0.2～0.4 µm）を考慮すると[52]、これらの細菌がCcFT接種液の調製に使用したフィルター（直径0.45 µm）を通過できた可能性が高い。
29日目の生化学プロファイルにはわずかな変化しか観察されず、肝機能および腎機能には影響がないことが示された。その結果、全身のサイトカインおよびケモカインにはほとんど影響がなく、介入群に差は認められなかった。さらに、ETECチャレンジも本研究で用いた介入アプローチも、一般に病原体による感染の結果として誘発されるハプトグロビン、CRP、MAPのAPP反応を誘発しなかった［53］。これらの結果を総合すると、ETECチャレンジから5日後の実験群には、全身レベルでの病理学的徴候がないことがわかる。
我々は、SIの形態学的および組織病理学的パラメータ、ならびに6種類の消化酵素活性として粘膜機能の指標を評価した。すべての値は、CON群と3つの介入群の間で同程度であった。これらのデータは組織採取時の断面であるため、下痢エピソードに関連した一過性の差異があった可能性は否定できないが、組織採取時には全群が同レベルに収束していた。
すべての子豚がETECでチャレンジされたが、PWDの症状を示したすべての子豚がETECによって効果的にコロニー形成されたわけではなかった。これは、我々の研究で使用した接種量が比較的少なかったためかもしれない（105 CFU/mL）。Rydal ら [54] は、離乳したばかりの子豚に 5×109 CFU の ETEC チャレンジを行ったが、Jansman ら [55] は、7 日齢の子豚に 1×109 CFU/mL の経口接種を行い、ETEC による下痢を観察した。なぜ ETEC 有病率が下痢の発生と相関しなかったのかを明らかにするためには、試験開始前に子豚の MUC4 または CHCF1 遺伝子型を知ることが有用であった [29]。物流上の問題から、これは不可能であった。しかしながら、この観察は、実験中に発生したPWDのいくつかのエピソードがETECに起因するものではないことを示す可能性もある。
その利点にもかかわらず、本研究には限界がある。比較的若い（11日齢）ドナーを選択した根拠は、マイクロバイオームがドナーとレシピエント間でより類似しており、したがってレシピエント動物で確立しやすいということであった。しかし、最近の研究で、高齢のドナーの方がレシピエント子豚の成長に良い影響を与えることが示されているため、これは必ずしも最良の選択ではなかった[56]。分娩時に母豚から子豚へ微生物叢を移行させることは有益であると考えられているため、以前の研究で観察されたように、腸のコロニー形成を改善しPWDを低下させるために、母豚の糞便を代わりに使用することもできる[57]。微生物叢の移植に糞便の代わりに大腸内容物を使うというのも疑問の残る選択で、これにはドナーの犠牲が必要である。この決定は、十分な量の材料を集めるために行われた。実際、糞便はドナーの動物を犠牲にすることなく採取することができるが、この方法は時間がかかり、若いドナーの動物を使う場合には実際に実施するのは難しい。大腸内容物と糞便の細菌組成が類似していても [28]、移植後の効果は乖離する可能性がある。Qiら[58]は、幼若子豚に大腸マイクロバイオームと糞便マイクロバイオームを接種した場合の効果に差があることを観察しており、動物生産における微生物叢移植の利用には、ドナー動物の慎重な選択と評価が必要であることを強調している。最後に、酸性胃での活性微生物の損失を抑えるために、胃内接種以外の投与経路も考えられる。直腸投与も可能であるが、これは少量に限られる。しかしながら、ETECはSIにコロニー形成するため [59] 、直腸投与はこの病原体に対する効果が低い可能性がある。
結論
生後11日目の哺乳子豚の大腸内容物の濾液の胃内移植は、PWDの予防およびETEC有病率の減少に適度な効果を示したが、無傷の大腸内容物および胃内容物の移植は有効ではなかった。結腸内腔内容物の細菌プロファイルを含む臨床外エンドポイントの大部分は両群間でほぼ同様であったため、CMTおよびGMTに対するCcFTの有益な効果のメカニズムは依然として不明である。投与量、投与方法、ドナーの選択を最適化するため、また小細菌、バクテリオファージ、代謝産物など、濾過移植のさまざまな成分の個々の効果を明らかにするために、集中的な研究が必要である。
データおよび資料の入手可能性
本研究の解析データは、対応する著者から要請があれば入手可能である。
略語
ADG：
日平均増体量
ASV：
アンプリコン配列変異体
CcFT：
大腸内容濾液移植
CON：
コントロール
CRP
C反応性蛋白
ETEC
腸管毒素原性大腸菌
FCR
飼料要求率
FFT
糞便のろ過
FMT
糞便微生物移植
GMT
胃微生物叢移植
IEL/100E：
腸管細胞100個あたりの浸潤上皮リンパ球数
IQR：
四分位範囲
MAP
主要急性期タンパク質
PCoA
主座標分析
PWD
離乳後の下痢
qPCR：
定量的PCR
SI：
小腸
SRA：
シーケンスリードアーカイブ
参考文献
Sommer F, Bäckhed F. 腸内細菌叢-宿主の発生と生理の支配者。Nat Rev Microbiol。2013;11:227-38.
論文
論文
パブコメ
グーグル奨学生
Jost T, Lacroix C, Braegger C, Chassard C. ヒト乳汁細菌とオリゴ糖が新生児の腸内細菌叢の確立と腸の健康に及ぼす影響。Nutr Rev. 2015;73:426-37.
論文
PubMed
グーグル奨学生
バートンMD. 養豚業における抗生物質使用の影響。Curr Opin Microbiol. 2014;19:9-15.
論文
PubMed
Google Scholar
危機的状況にある抗生物質。Curr Biol.
論文
Google Scholar
Dou S, Gadonna-Widehem P, Rome V, Hamoudi D, Rhazi L, Lakhal L, et al. 離乳後の下痢に罹患しやすい豚と健康な豚における初期糞便微生物叢の特徴。PLoS ONE. 2017;12(1):e0169851.
Gresse R, Chaucheyras-Durand F, Fleury MA, Van de Wiele T, Forano E, Blanquet-Diot S. Gut microbiota dysbiosis in postweaning piglets: Understanding the keys to health. Trends Microbiol. 2017;25:851-73.
論文
CAS
PubMed
Google Scholar
Konstantinov SR, Awati AA, Williams BA, Miller BG, Jones P, Stokes CR, et al. ブタの微生物叢組成と活性の出生後の発達。Environ Microbiol. 2006;8:1191-9.
論文
論文
パブコメ
Google Scholar
Mulder IE, Schmidt B, Stokes CR, Lewis M, Bailey M, Aminov RI, et al. 環境から獲得した細菌が腸管表面の微生物多様性と自然免疫応答に影響を与える。BMC Biol.
論文
PubMed
PubMed Central
Google Scholar
Tao X, Xu Z, Wan J. 離乳したての子豚における腸内細菌叢の多様性とパターン認識受容体の発現。Anaerobe. 2015;32:51-6.
論文
CAS
PubMed
グーグル奨学生
Fouhse JM, Zijlstra RT, Willing BP. 豚の健康と病気における腸内細菌叢の役割。Anim Front. 2016;6:30–6. https://doi.org/10.2527/af.2016-0031.
Lange K, Buerger M, Stallmach A, Bruns T. 抗生物質の腸内細菌叢への影響。Dig Dis. 2016;34:260-8.
論文
PubMed
Google Scholar
Bafeta A, Yavchitz A, Riveros C, Batista R, Ravaud P. 便微生物移植を評価する方法と報告研究の系統的レビュー。Ann Intern Med. 2017;167:34-9.
論文
PubMed
Google Scholar
Bakken JS, Borody T, Brandt LJ, Brill JV, Demarco DC, Franzos MA, et al. 便微生物叢移植によるクロストリジウム・ディフィシル感染症の治療。CGH. 2011;9:1044-9.
Google Scholar
Aroniadis OC, Brandt LJ. 糞便微生物叢移植：過去、現在、未来。Curr Opin Gastroenterol. 2013;29:79-84.
論文
PubMed
グーグル奨学生
HuL、Geng S、Li Y、Cheng S、Fu X、Yue X、et al. 地元成豚から交雑新生子豚への外因性糞便微生物叢移植。Front Microbiol. 2018;8:2663.
論文
PubMed
PubMed Central
グーグル奨学生
Hu J, Ma L, Nie Y, Chen J, Zheng W, Wang X, et al. A microbiota-derived bacteriocin targets the tost to giveer diarrhea resistance in early-weaned piglets. Cell Host Microbe. 2018;24:817-32.
論文
CAS
PubMed
Google Scholar
Ma X, Zhang Y, Xu T, Qian M, Yang Z, Zhan X, et al. 外生糞便微生物叢を用いた早期介入は、子豚の離乳ストレスによる腸の傷害を緩和し、炎症を軽減する。Front Microbiol. 2021. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.671683.
論文
PubMed
PubMed Central
Google Scholar
糞便微生物叢移植による早期介入：哺乳期の子豚の成長成績と腸の発達を改善する効果的な手段。Animal. 2018. https://doi.org/10.1017/S1751731118001611.
Tang W, Chen D, Yu B, He J, Huang Z, Zheng P, et al. Capsulized faecal microbiota transplantation ameliorates post-weanhing diarrhoea by modulating the gut microbiota in piglets. Vet Res. 2020. https://doi.org/10.1186/s13567-020-00779-9.
論文
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
Diao H, Yan HL, Xiao Y, Yu B, Zheng P, He J, et al. 哺乳ブタにおける糞便微生物叢移植による腸の発達の調節。RSC Adv. 2018. https://doi.org/10.1039/c7ra11234c.
McCormack UM, Curião T, Wilkinson T, Metzler-Zebeli BU, Reyer H, Ryan T, et al. 妊娠中の母豚と新生仔豚における糞便微生物叢移植は、生涯腸内細菌叢と仔豚の成長を変化させる。2018. https://doi.org/10.1128/mSystems.00134-17.
Vrieze A, Van Nood E, Holleman F, Salojärvi J, Kootte RS, Bartelsman JFWM, et al. 痩せたドナーからの腸内細菌叢の移植は、メタボリックシンドロームの人のインスリン感受性を高める。Gastroenterol. 2012;143:913-6.
論文
CAS
Google Scholar
Ott SJ, Waetzig GH, Rehman A, Moltzau-Anderson J, Bharti R, Grasis JA, et al. クロストリジウム・ディフィシル（Clostridium difficile）感染患者の治療における無菌糞便濾過液移植の有効性。Gastroenterol. 2017;152:799-811.
論文
Google Scholar
糞便濾過液移植は壊死性腸炎を予防する。ISME J. 2022;16:686-94.
論文
CAS
PubMed
Google Scholar
豚の様々な成長段階における腸内細菌叢の動的分布：組成と寄与。Microbiol Spectr. 2022. https://doi.org/10.1128/spectrum.00688-21.
Lactobacillus casei and Enterococcus faecalis on growth performance, immune function and gut microbiota of suckling piglets. Arch Anim Nutr. 2017;71:120-33.
Liu H, Zhang J, Zhang S, Yang F, Thacker PA, Zhang G, et al. 乳酸菌発酵物I5007の経口投与は、粉ミルクで育てた子豚の腸の発達を促進し、腸内細菌叢を変化させる。J Agric Food Chem. 2014;62:860-6.
論文
CAS
パブコメ
Google Scholar
Liu Y, Zheng Z, Yu L, Wu S, Sun L, Wu S, et al. Examination of the temporal and spatial dynamics of the gut microbiome in newborn piglets reveals distinct microbial communities in six intestinal segments. Sci Rep.
論文
PubMed
パブメドセントラル
グーグル奨学生
Rydal MP、Gambino M、Jørgensen CB、Poulsen LL、Brøndsted L、Nielsen JP。腸管毒素原性大腸菌F4ab/acに関連した離乳後下痢に対するブタのチャレンジモデルにおけるCHCF1遺伝子型に関するパイロットスタディ。BMC Vet Res.
Goecke NB, Hjulsager CK, Krog JS, Skovgaard K, Larsen LE. 豚の伝染性病原体検出のためのハイスループット・リアルタイムPCRシステムの開発。J Vet Diagn Invest. 2020;32:51-64.
論文
PubMed
グーグル奨学生
Sangild PT, Sjöström H, Noren O, Fowden AL, Silver M. ブタ小腸におけるブラシボーダー加水分解酵素の出生前発達とグルココルチコイド制御。Pediatr Res.
論文
論文
パブコメ
グーグル奨学生
Pirolo M, Espinosa-Gongora C, Alberdi A, Eisenhofer R, Soverini M, Eriksen EØ, et al. ブタの上気道および下気道の細菌トポグラフィー。Anim Microbiome. 2023. https://doi.org/10.1186/s42523-023-00226-y.
記事
PubMed
PubMed Central
Google Scholar
Callahan BJ, McMurdie PJ, Rosen MJ, Han AW, Johnson AJA, Holmes SP. DADA2：イルミナアンプリコンデータからの高分解能サンプル推定。Nat Methods. 2016;13:581-3.
論文
論文
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
Sasada、Weinstein M、Prem A、Jin M、Bhasin J. 微生物ゲノムrRNA遺伝子のトリミングパラメータを最適化するための効率的で客観的なツール。J Biomol Tech. 2020;31:2020.
Google Scholar
SILVAリボソームRNA遺伝子データベースプロジェクト： データ処理の改善とウェブベースのツール。Nucleic Acids Res.
論文
Google Scholar
このデータベースは、RNA遺伝子の発現を解析するためのデータベースである。マーカー遺伝子およびメタゲノミクスデータにおける汚染配列の簡単な統計的同定と除去。Microbiome. 2018;6:226.
論文
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
McMurdie PJ, Holmes S. Phyloseq: an R package for reproducible interactive analysis and graphics of microbiome census data. PLoS ONE. 2013. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0061217.
論文
PubMed
パブメドセントラル
グーグル奨学生
Collado MC, Cernada M, Baüerl C, Vento M, Pérez-Martínez G. 初期生活段階における微生物生態学と宿主-微生物叢相互作用。腸内微生物。2012. https://doi.org/10.4161/gmic.21215.
記事
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
Wang H, Shen J, Pi Y, Gao K, Zhu W. カゼイン加水分解物を添加した低タンパク飼料は、微生物叢を良好にし、ブタの大腸の粘膜液性免疫を増強する。J Anim Sci Biotechnol. 2019. https://doi.org/10.1186/s40104-019-0387-9.
Boyle RJ, Robins-Browne RM, Tang MLK. 臨床におけるプロバイオティクスの使用：リスクは何か？Am J Clin Nutr. 2006;83:1256-64.
論文
論文
パブコメ
Google Scholar
乳幼児におけるヒト腸内ビロームおよび細菌マイクロバイオームの生後早期の動態（Lim ES, Zhou Y, Zhao G, Bauer IK, Droit L, Ndao IM, et al. Nat Med. 2015;21:1228-34.
論文
論文
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
Almeida GMF, Laanto E, Ashrafi R, Sundberg L-R. バクテリオファージの粘液への付着は予防を媒介する。2019. https://doi.org/10.1128/mBio.01984-19.
Wang Z, Li J, Ma L, Liu X, Wei H, Xiao Y, et al. Metagenomic sequencing identified specific bacteriophage signature identifying between healthy and diarrheal neonatal piglets. 栄養素。2023. https://doi.org/10.3390/nu15071616.
記事
PubMed
パブメドセントラル
グーグル奨学金
Allaire JM, Crowley SM, Law HT, Chang SY, Ko HJ, Vallance BA. 腸管上皮：粘膜免疫の中心的コーディネーター。Trends Immunol. 2018;39:677-96.
論文
CAS
パブコメ
Google Scholar
Cheng S, Ma X, Geng S, Jiang X, Li Y, Hu L, et al. 糞便微生物叢移植は腸粘膜オートファジーを有益に制御し、腸バリア傷害を緩和する。2018;3:30.
論文
Google Scholar
Holman DB, Brunelle BW, Trachsel J, Allen HK. 豚腸内のコア微生物叢を定義するためのメタ分析。2017. https://doi.org/10.1128/mSystems.00004-17.
Amat S, Lantz H, Munyaka PM, Willing BP. 豚のプレボテラ：生産と健康との正負の関連。Microorganisms. 2020;8:1-27.
論文
Google Scholar
Vondruskova H, Slamova R, Trckova M, Zraly Z, Pavlik I. 離乳子豚の下痢予防における抗生物質成長促進剤の代替：レビュー。
Amdi C, Pedersen MLM, Larsen C, Klaaborg J, Williams AR, Madsen JG. 哺乳は、子豚に代用乳を与える場合と比較して、腸内酵素活性および体組成に差を生じさせる。Animals. 2022;12(22):3112. https://doi.org/10.3390/ani12223112.
商業用ブタからの Erysipelotrichaceae の新規 5 株の単離とゲノム特性解析。BMC Microbiol. 2021;21:125.
論文
論文
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
ヒト母乳および乳児用ミルク中のシアル酸の濃度と分布。Am J Clin Nutr.
論文
CAS
PubMed
Google Scholar
ブルックCJ、ライリーTV。Erysipelothrix rhusiopathiae：職業性病原体の細菌学、疫学および臨床症状。J Med Microbiol. 1999;48:789-99.
論文
PubMed
グーグル奨学生
Saco Y, Martínez-Lobo F, Cortey M, Pato R, Peña R, Segalés J, et al. 豚生殖・呼吸器症候群ウイルスの異なる分離株によって実験的に感染させた豚のC反応性蛋白質、ハプトグロビン、豚主要急性期蛋白質プロファイル。Vet Microbiol. 2016;183:9-15.
論文
CAS
PubMed
グーグル奨学生
Rydal MP, Jørgensen CB, Gambino M, Poulsen LL, Nielsen JP. ブタチャレンジ試験におけるCHCF1遺伝子型と腸管毒素原性大腸菌F4ab関連離乳後下痢症との完全な関連性。Vet Microbiol. 2023. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2023.109771.
記事
PubMed
Google Scholar
Jansman AJM, Wagenaars CMF, van der Meulen J. エンドウ豆またはエンドウ豆画分を含む飼料を給与した場合の腸管毒素原性大腸菌（ETEC）チャレンジに対する離乳子豚の反応。Livest Sci. 2010;133:229-31.
ドナーの年齢と体重は、糞便微生物叢移植がレシピエントブタの成長成績、および糞便微生物叢の発達に及ぼす影響を決定する。J Anim Sci Biotechnol. 2022. https://doi.org/10.1186/s40104-022-00696-1.
論文
PubMed
PubMed Central
Google Scholar
Larsen C, Andersen AB, Sato H, Brunse A, Thymann T. 新生ブタへの糞便濾過液の移植は離乳後の下痢を軽減する：パイロットスタディ。Front Vet Sci. 2023. https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1110128.
記事
PubMed
パブメドセントラル
Google Scholar
Qi R, Zhang Z, Wang J, Qiu X, Wang Q, Yang F, et al. 成体ブタの大腸および糞便微生物叢の導入は、新生子ブタの成長、腸の健康、腸内細菌叢、血中メタボロームに異なる影響を与える。Front Microbiol. 2021. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.623673.
論文
PubMed
PubMed Central
Google Scholar
フレッケンスタインJM、ハードウィッジPR、マンソンGP、ラスコーDA、ゾンマーフェルトH、シュタインズランドH、腸管毒素原性大腸菌感染の分子機構。Microbes and Infect. 2010;12:89-98.
論文
CAS
Google Scholar
参考文献のダウンロード
謝辞
Britta Karlsson、Amanda B. Andersen、Helena Sato、Karoline A. Olsenに感謝する。粘膜酵素活性分析にご協力いただいたMalene S. Ciliborgに感謝する。
資金提供
コペンハーゲン大学図書館王立図書館によるオープンアクセス資金提供 著者らは、欧州連合（EU）のHorizon 2020 Research and Innovation Programによる資金援助（助成金契約番号862829、プロジェクトAVANT-Alternatives to Veterinary ANTimicrobials）に感謝する。
著者情報
著者および所属
コペンハーゲン大学獣医畜産学部、Dyrlægevej 68, 1870, Frederiksberg C, Denmark
クリスティーナ・ラーセン、シモーネ・マーガード・オファーセン、アンダース・ブルンセ、マッティア・ピロロ、ルカ・グアダバッシ、トーマス・タイマン
動物栄養学、ワーヘニンゲン家畜研究、ワーヘニンゲン大学・研究、1 De Elst、6708、ワーヘニンゲン、オランダ
ソウミヤ・カンティ・カー
貢献
SMO、AB、TT、CLが本試験を計画、調整、実施した。LGも本試験を計画した。MPは16S rRNAシーケンスデータの解析と解釈、およびETEC解析を行った。SKKは健康指標の解析と解釈を行った。SMOとCLは所見の解析と解釈を行った。CLはTTの監督下で原稿を執筆した。著者全員が最終原稿を読み、承認した。
責任著者
Thomas Thymannまで。
倫理宣言
倫理承認と参加同意
すべての手順は、Danish Animal Experimentation Inspectorateの動物実験委員会の承認を得た（アクセッション番号2020-15-0201-00520）。
論文発表の同意
該当なし。
利益相反
著者らは利益相反はないと宣言している。
補足情報
追加ファイル1： 図S1.
飼料摂取量。図 S2. ETEC有病率。表S1. 子豚に与えた代用乳の成分および栄養組成の計算値。表S2. 離乳期の飼料の成分および栄養組成の計算値。表S3. 29日目に安楽死させた子豚の相対的臓器寸法。表S4. 29日目の子豚の小腸形態。表S5. 29日目の子豚の小腸組織像。表S6. 29日目の子豚の腸ブラシボーダー酵素。表S7. 29日目の子豚の血液学的パラメータ。表S8. 29日目の子豚の生化学的パラメータ。表S9. 29日目の子豚の血清中の健康指標。
権利と許可
オープンアクセス この記事はクリエイティブ・コモンズ表示4.0国際ライセンスの下でライセンスされている。このライセンスは、原著者および出典に適切なクレジットを与え、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられた場合はその旨を示す限り、いかなる媒体または形式においても、使用、共有、翻案、配布、複製を許可するものである。この記事に掲載されている画像やその他の第三者の素材は、その素材へのクレジット表記に別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれています。この記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれていない素材で、あなたの意図する利用が法的規制によって許可されていない場合、あるいは許可された利用を超える場合は、著作権者から直接許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを閲覧するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。クリエイティブ・コモンズ・パブリック・ドメインの権利放棄（http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/）は、データへのクレジット表記に別段の記載がない限り、この記事で利用可能となったデータに適用される。
転載と許可
この記事について
更新を確認する。CrossMarkで最新性と真正性を確認する
この記事の引用
Larsen, C., Offersen, S.M., Brunse, A. et al. 生後早期の胃および大腸微生物叢移植が子豚の腸の健康に及ぼす影響。J Animal Sci Biotechnol 14, 158 (2023). https://doi.org/10.1186/s40104-023-00954-w
引用文献のダウンロード
受理
2023年07月08日
受理
2023年10月22日
出版
2023年12月25日
DOI
https://doi.org/10.1186/s40104-023-00954-w
この記事を共有する
以下のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます：
共有可能なリンクを取得
コンテンツ共有イニシアティブSpringer Nature SharedItにより提供されています。
キーワード
大腸内容濾液移植
大腸微生物叢移植
胃微生物叢移植
腸内細菌叢
粘膜
新生児
離乳後の下痢
動物科学と生物工学ジャーナル
ISBN: 2049-1891
お問い合わせ
投稿に関するお問い合わせ ここにアクセスし、「お問い合わせ」をクリック
一般的なお問い合わせ: info@biomedcentral.com
ブログを読む
BMCニュースレターを受け取る
記事アラートの管理
著者のための言語校正
著者のための科学的校正
ポリシー
アクセシビリティ
プレスセンター
サポートとお問い合わせ
フィードバックを残す
採用情報
BMCをフォローする
BMCツイッターページ
BMC Facebookページ
BMC微博ページ
このウェブサイトを使用することで、当社の利用規約、お客様の米国州プライバシー権、プライバシーステートメント、およびクッキーポリシーに同意したものとみなされます。プライバシーに関する選択/プリファレンスセンターで弊社が使用するCookieを管理する。
シュプリンガー・ネイチャー
特に明記されていない限り、© 2024 BioMed Central Ltd. シュプリンガー・ネイチャーの一部です。