ABSTRACT
Background: treatments with lipopolysaccharide (LPS) from E. coli are an accepted way of inducing inflammation in immunological studies since they have the ability to activate a coordinate series of signs through the synthesis of pro-inflammatory cytokines such as interleukin 8 (IL-8), IL-18 and tumor necrosis factor alpha (TNF-α), which can cause significant changes in intestinal structure and functionality. Objective: the aim of this study was to evaluate the effect of adding LPS of E. coli on pro-inflammatory cytokine gene expression IL-8, IL-18 and TNF-α in early-weaned pigs. Methods: fieldwork was conducted at Centro San Pablo, belonging to the Universidad Nacional de Colombia with 32 pigs at 21 days of age, with 6.5 ± 0.5 kg of weight. Animals were fed with a basal diet supplemented with two levels of inclusion of LPS of E. coli serotype 0111:B4 (0 to 0.3 μg/mg of food). Pigs were slaughtered in stages on days 1, 5, 7 and 10 postweaning and complete extraction of small intestine was made. Gene expression was evaluated by qPCR. Blocks at random in a factorial arrangement 2 x 4 were used as statistical design. Results: the basal diet (without addition of LPS) presented increase in mRNA expression (p<0.01) of all the cytokines in jejunum for each post-weaning day, which suggests an inflammatory response and extensive tissue damage in pigs after early weaning. In diet 1 (with consumption of 0.3 μg LPS / mg diet) cytokines TNF-α, IL-8 and IL- 18 showed a significant increase in their levels of expression (p<0.01). All cytokines presented significant increase (p<0.01) in jejunum for each post-weaning day. Conclusion: The increase observed in the expression of TNF-α can be involved in the development of post-weaning diarrhea.
Antecedentes: los tratamientos con lipopolisacáridos (LPS) de E. coli son una forma aceptada para inducción de inflamación en estudios inmunológicos ya que tienen la capacidad de activar una gran variedad de rutas de señalización a través de la síntesis de citoquinas proinflamatorias, tales como interleuquina 8 (IL- 8), IL-18 y factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), las cuales pueden provocar cambios importantes en la estructura y funcionalidad intestinal. Objetivo: el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de la adición de LPS de E. coli sobre la expresión génica de las citoquinas proinflamatorias IL-8, IL-18, y TNF-α en lechones recién destetados. Métodos: este trabajo se realizó con 32 lechones de 21 días de edad, con un peso de 6,5 ± 0,5 kg en el Centro San Pablo, perteneciente a la Universidad Nacional de Colombia. Los animales fueron alimentados con una dieta basal adicionada con dos niveles de inclusión de LPS de E. coli serotipo 0111:B4 (0 y 0,3 μg/mg de alimento). Los animales se sacrificaron escalonadamente los días 1, 5, 7 y 10 posdestete, y se realizó extracción completa del intestino delgado. Se evaluó la expresión génica por qPCR. El diseño estadístico empleado fue de bloques al azar en un arreglo factorial de 2X4. Resultados: la dieta basal (sin adición de LPS) presentó incremento en la expresión de mRNA (p<0,01) de todas las citoquinas en yeyuno para cada día posdestete, lo que sugiere una respuesta inflamatoria y grandes daños tisulares en el lechón luego del destete precoz. En la dieta 1 (con consumo de 0,3 µg LPS /mg dieta) las citoquinas TNF-α, IL-8, e IL-18 presentaron incrementos significativos en sus niveles de expresión (p<0,01). Todas las citoquinas presentaron incremento significativo (p<0,01) en yeyuno para cada uno de los días posdestete. Conclusión: el incremento observado en la expresión de TNF-α puede estar implicado en el desarrollo de diarreas posdestete.
Antecedentes: os tratamentos com lipopolissacarídeos (LPS) de E.coli são uma forma aceita de indução de inflamação para estudos imunológicos quanto que têm a capacidade de ativar uma grande variedade de vias de sinalização através da síntese de citocinas pró-inflamatórias tais como a interleucina 8 (IL-8), IL-18 e fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), o que pode causar alterações importantes na estrutura e funcionalidade do intestino. Objetivo: o presente estudo teve como objetivo a adição de LPS de E. coli sobre a expressão génica das citocinas pró-inflamatórias IL-8, IL-18 e TNF-α em leitões desmamados. Métodos: este trabalho foi feito com 32 leitões de 21 dias de idade, com um peso de 6,5 ± 0,5 kg no Centro San Pablo, pertencente à Universidade Nacional de Colômbia. Os animais foram alimentados com uma dieta basal adicionada com dois níveis de inclusão de LPS de E. coli serotipo 0111:B4 (0 y 0,3 μg/mg de alimento). Os animais foram sacrificados nos dias 5, 7 e 10 após o desmame, e foi realizada a remoção completa do intestino delgado. A expressão do gene foi avaliada por qPCR. O desenho estatístico empregado foi de bloco ao acaso num fatorial de 2x4. Resultados: a dieta basal (sem LPS adicionado) mostrou aumento da expressão de mRNA (p<0,01) de todas as citocinas no jejuno para cada dia após o desmame, sugerindo uma resposta inflamatória e grande danos teciduais no porco após o desmame precoce. Na dieta 1 (com um consumo de 0,3 mg de LPS / mg dieta) citocinas TNF-a, IL-8 e IL-18 mostraram aumentos significativos nos níveis de expressão (p<0,01). Todas as citocinas mostraram aumento significativo (p<0,01) no jejuno, para cada um dos dias após o desmame. Conclusão: o aumento observado na expressão de TNF-α pode estar envolvido no desenvolvimento de diarreia pós-desmame.
ABSTRACT
Early weaning predisposes the pig intestine to structural and functional alterations, due to the increase in E. coli populations. These bacteria use the lipopolysaccharide (LPS) derived from their cell wall as an important pathogenic factor. Little is known about the effects of LPS on the intestinal morphology. Such knowledge could be helpful in understanding the pathogenesis of post-weaning enteritis, which is needed to design therapeutic strategies. Objective: this study aimed to evaluate the effects of the oral intake of LPSon the morphology of intestinal villi and glands of weaned pigs. Methods: the study used 52 pigs weaned at 21 days. The animals were fed a basal diet added with four levels of LPS (0.0, 0.3, 0.5 and 1.0 µg/mg of food) for 10 days. Pigs were sequentially slaughtered on days 1, 5, 7 and 10 after weaning, and samples of small intestine were taken to evaluate morphological parameters by computerized image analysis. The statistical design used was randomized blocks in a 4x4 factorial arrangement. Results: results showed that LPS decreases the height and area of intestinal villi, and increases the width of the villi and the depth and width of the intestinal glands. These effects probably contribute to a decreased intestinal nutrient absorption and increase co-infection with other pathogens, thus leading to the post-weaning diarrhea syndrome. Conclusions: this study stresses the usefulness of computerized morphometric analysis to evaluate the effect of LPS on intestinal morphology, so it may be used in future studies to investigate the pathophysiology of the causative agents of enteritis and to evaluate therapeutic strategies.
El destete precoz de los cerdos predispone al desarrollo de alteraciones estructurales y funcionales en el intestino y a enteritis causadas por la bacteria Escherichia coli; la cual utiliza el LPS de su pared como uno de sus principales factores patogénicos. Debido a que se conoce poco sobre los efectos del LPS sobre los parámetros morfológicos intestinales, y a que ese conocimiento es necesario para comprender la patogenia de las enteritis postdestete y para diseñar estrategias terapéuticas. Objetivo: se realizó este estudio con el objetivo de evaluar el efecto de la administración de LPS de E. coli sobre la morfología de las vellosidades y las glándulas intestinales en cerdos recién destetados. Métodos: El estudio experimental se realizó con 52 cerdos destetados a los 21 días de edad. Los animales fueron alimentados con una dieta basal adicionada con cuatro niveles de LPS (0.0, 0.3, 0.5 y 1.0 µg/mg de alimento) durante 10 días. Los cerdos se sacrificaron escalonadamente los días 1, 5, 7 y 10 posdestete y se tomaron muestras de intestino delgado para determinar algunos parámetros morfológicos mediante análisis computarizado de imágenes. El diseño estadístico empleado fue bloques al azar en un arreglo factorial 4x4. Resultados: como resultados se obtuvo que el LPS disminuye la altura y el área de las vellosidades y aumenta su ancho, así como la profundidad y ancho de las glándulas intestinales. Estos efectos probablemente disminuyen la absorción intestinal de nutrientes, incrementan la co-infección con otros agentes patógenos y la presentación del síndrome de diarrea posdestete. Conclusiones: Este estudio muestra la utilidad del análisis morfométrico computarizado para evaluar el efecto del LPS sobre los parámetros morfológicos intestinales, por lo que podría utilizarse en futuros estudios para investigar la fisiopatología de los agentes causantes de enteritis y para evaluar estrategias terapéuticas.
O desmame precoce dos suínos predispõe o desenvolvimento de alterações estruturais e funcionais no intestino e à enterite causada pela bactéria Escherichia coli, que usa o LPS da parede como um dos principais fatores patogênicos. Devido a que pouco se sabe sobre os efeitos do LPS sobre os parâmetros morfológicos intestinais, e que esse conhecimento é necessário para compreender a patogênese da enterite pós-desmame e projetar estratégias terapéuticas. Objetivo: este estudo foi realizado para avaliar o efeito administração de LPS de E. coli sobre a morfologia das vilosidades e glândulas intestinais em suínos desmamados. Métodos: o estudo experimental foi realizado com 52 leitões desmamados aos 21 dias de idade. Os animais foram alimentados com uma dieta basal suplementada com quatro níveis de LPS (0.0, 0.3, 0.5 e 1.0 µg/mg de alimento) durante 10 dias. Os suínos foram abatidos em escalonadamente aos 1, 5, 7 e 10 dias pós-desmame e foram tomadas amostras do intestino delgado para determinar alguns parâmetros morfológicos através da análise computacional de imagens. O delineamento estatístico utilizado foi em blocos casualizados em um arranjo fatorial 4x4. Resultados: o resultado foi que LPS diminuiu a altura e a área das vilosidades e aumenta sua largura e profundidade e amplitude das glândulas intestinais. Estes efeitos podem diminuir a absorção intestinal de nutrientes, aumento de co-infecção com outros patógenos ea apresentação do pós-desmame síndrome diarréica. Conclusões: este estudo mostra a utilidade da análise morfométrica computadorizada para avaliar o efeito do LPS sobre parâmetros morfológicos intestinais, de modo que poderiam ser utilizados em futuros estudos para pesquisar a fisiopatologia da enterite agentes causadores e avaliar estratégias terapêuticas.