Effecten van twee probiotische sporen van Bacillus soorten op hematologische, biochemische, en inflammatoire parameters in Salmonella Typhimurium geïnfecteerde ratten
Opsomming van Salmonella
bij het vinden van de B. subtilis en B. coagulans effecten op Salmonella tellen in het spijsverteringskanaal en de infiltratie naar de doelorganen, het aantal S. Typhimurium in de lever, milt, mesenterische lymfeklieren, uitwerpselen en het gehalte aan ileum en blindedarm werden geteld op de dagen 1, 3, 5 en 7 na het geven van een maagsonde aan Salmonella. De resultaten zijn in de tabellen 1 en 2 gedetailleerd weergegeven. Op alle bemonsteringsdagen is geen Salmonella uit de blanco controlegroep en de probiotische controlegroep geïsoleerd. Op de eerste dag van de bemonstering was het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren van alle vier de behandelingsgroepen nul. Maar door selectieve verrijking te gebruiken, toonden lymfeklieren van vier ratten en de lever van één rat uit de Salmonellagroep, en lymfeklieren van één rat uit de probiotische+Salmonella groep de aanwezigheid van Salmonella. Op de 3e, 5e en 7e dag na de maagsonde was Salmonella telbaar in de lever -, milt-en lymfeklieren van Salmonella-en probiotische+Salmonella-groepen. Uit de resultaten blijkt dat het aantal Salmonella ‘ s in de lymfeklieren hoger is dan in de lever en de milt (P < 0,05). Bij gebruik van probiotica was het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren in alle drie de bemonsteringsdagen significant verminderd(P < 0,05); ook tonen de resultaten aan dat na verloop van tijd de afname van Salmonella is toegenomen. Het aantal Salmonella dat in het ileum, de blindedarm en de ontlasting wordt uitgescheiden, nam toe tot de 5e dag na de maagsonde en nam weer af op de 7e dag, wat vergelijkbaar was in Salmonella-en probiotische+Salmonella-groepen. Het aantal Salmonella in het ileum (P < 0,05), cecum (p < 0.05) en uitwerpselen in probiotische+Salmonella groep was minder dan de Salmonella groep vanaf de eerste dag van de bemonstering.
de correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm en de feces met het aantal Salmonella in de lever was 0,67, 0,54 en 0,69; in de milt was 0,72, 0,83 en 0,71; en in de mesenterische lymfeklieren was respectievelijk 0,72, 0,78 en 0,66 (P < 0,05).
zoals uit de resultaten blijkt, de probiotica B. subtilis en B. coagulans remde niet volledig de infiltratie van Salmonella in lymfeklieren, maar ze veroorzaakten vertraagde Salmonella-infiltratie in lymfeklieren en bijgevolg in milt en lever. Bovendien versnellen de probiotica de verwijdering van deze ziekteverwekker in de geïnfecteerde groep. Zoals eerdere studies hebben aangetoond, probiotica hebben het gunstige effect van het voorkomen van de kolonisatie van pathogene bacteriën in het spijsverteringskanaal, concurrentie voor voedingsstoffen en adhesie receptoren, en stimulatie van gastheerimmunity20,21. Aangezien het aantal Salmonella ‘ s op het hoogste niveau was op de 5e dag na de gavaging en de verschillen tussen de twee groepen, kan worden gezegd dat B. subtilis en B. coagulans de kolonisatie en invasie van S. Typhimurium verminderen. Vila et al. (2009) toonde ook aan dat B. cereus var. toyoi verminderen de kolonisatie en invasie van S. Entritidis in de broiler22. La Ragione and Woodward (2003) toonden aan dat het toedienen van een maagsonde aan B. subtilis zelfs één dag voor het ontvangen van S. Entertidis, het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt, jejenum, ileum, colon en blindedarm verminderde. Het aantal S. Enteritidis herstelde van caeca van kuikens die een pre-dosis B. subtilis hadden gekregen, waren aanzienlijk lager dan de controlegroep die geen B. subtilis had gekregen 12. Feng et al. (2016) toonde aan dat Lactobacillus plantarum PZ01, Lactobacillus salivarius JM32 en Pediococcus acidilactici JH231 het aantal Salmonella in darmgehalte, milt en lever verminderden tijdens een Salmonella-infectie bij Vleeskuiken5. Daarnaast, Barba-Vidal et al. (2017) toonde aan dat de toediening van Bifidobacterium longum subsp. infantis CECT 7210 en Bifidobacterium animalis subsp. lactis BPL6 in een speenvarken model was niet in staat om de Salmonella infectie te voorkomen, omdat de meeste van hen werden positief in de ontlasting een dag na de uitdaging. Ondanks dit, was de probiotica in staat om de ziekteverwekker belasting in de dikke darm en uitwerpselen te verminderen, wat het potentieel van de bifidobacteriëncombinatie suggereert om Salmonella23 uit te sluiten.
hematologische parameters
de resultaten toonden aan dat het packed cell volume (PCV) percentage, het aantal rode bloedcellen (RBC) (tot de 5e dag) en de hemoglobine (Hb) concentratie (tot de 3e dag) groter waren in de Salmonellagroep dan in de andere groepen (P < 0,05). Hoewel deze waarden op dag 7 weer in het normale bereik kwamen (Tabel 3). Deze verhogingen waren het gevolg van ernstige dehydratatie in de Salmonellagroep, die optrad als gevolg van diarrhea22. In de Salmonellagroep was de ontlasting gedurende 3 dagen na het geven van een maagsonde losser dan de blanco controlegroep. Eerdere studies hebben aangetoond dat Salmonella Typhimurium de Hb -, PCV-en RBC-hoeveelheid biggen23 en kalven24 verhoogt. In de Salmonellagroep vertoonde de RBC-telling een dalende trend van de eerste tot de zevende dag van infectie (P < 0,05). In de probiotische+Salmonella-groep was er echter geen toename van de PCV -, RBC-en Hb-concentratie en deze parameters waren vergelijkbaar met de blanco-controlegroep. In probiotische+Salmonella groep, Salmonella toonde lagere pathogeniteit als gevolg van de aanwezigheid van actieve probiotica die de kolonisatie van Salmonella voorkomen en concurreerden voor voedingsstoffen en adhesie receptoren 20,21.
de resultaten tonen aan dat er geen significant verschil werd waargenomen in het aantal bloedplaatjes (P > 0,05) (gegevens niet getoond).
het aantal witte bloedcellen (WBC) en neutrofielen in de Salmonellagroep was vanaf de eerste dag na het maagsonde significant hoger dan in de andere groepen. Het aantal WBC-en neutrofielen nam toe gedurende drie dagen van infectie en begon vanaf DAG 5 te dalen. Het gebruik van probiotica vóór het toedienen van een maagsonde aan Salmonella verminderde de stijgende trend van de WBC-en neutrofielenspiegels en bracht uiteindelijk de niveaus van deze twee indicatoren op de normale range tegen dag 5. Op dag 7 waren er geen significante verschillen in het aantal WBC en neutrofielen tussen Salmonella en probiotische+Salmonella groepen (P > 0,05). De tellingen waren groter dan de blanco controlegroep en de probiotische controlegroep (Tabel 4).
de introductie van Salmonella verhoogde significant het aantal lymfocyten in vergelijking met de blanco controlegroep (P < 0,05). Tijdens het gebruik van probiotica voordat Salmonella ‘ s met een maagsonde werden toegediend, verminderde het significant de stijgende trend van lymfocyten (P < 0,05). Deze resultaten waren waar van dag 1 tot 5, maar op de 5e dag werden geen significant verschil waargenomen tussen Salmonella en probiotische+Salmonella groepen (P > 0,05). Op de 7e dag keerde het aantal lymfocyten in probiotische+Salmonella groep terug naar normale niveaus en er waren geen verschillen in niveaus in vergelijking met de blanco controlegroep. De Salmonellale groep had echter hogere concentraties lymfocyten in vergelijking met de andere drie groepen (P < 0,05) (Tabel 4).
Er werden geen significante verschillen waargenomen in de concentraties van monocyten, eosinofielen en basofielen tussen de vier behandelingsgroepen (P > 0,05) (gegevens niet getoond).
De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in het ileum, blindedarm, ontlasting, lever, milt en mesenterische lymfeklieren met het aantal WBC 0,32, 0.36, 0.30, 0.33 en 0.47 en 0.48; neutrophile was 0.26, 0.32, 0.24, 0.29, 0.47 en 0.47; en lymfocyten 0,32, 0.36, 0.30, 0.30, 0.44 en 0,45, respectievelijk (P < 0.05).
in deze experimentele studie was het aantal WBC in de Salmonellagroep significant meer dan andere groepen vanaf de eerste dag na het geven van een maagsonde als gevolg van de toename van neutrofielen en lymfocyten. Dit werd ook bevestigd voordat Salmonella verhoogde neutrofielen en lymfocyten veroorzaakte, wat resulteerde in een toename van het aantal WBC ‘ S24,25. Ook ging de toename van het aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever, de milt en de mesenterische lymfeklieren gepaard met een toename van het aantal WBC, neutrofielen en lymfocyten (P < 0,05). Echter, in de probiotische+Salmonella groep, deze niveaus steeg na een vertraging. Deze resultaten wijzen erop dat B. subtilis en B. coagulans de effecten van S. Typhimurium verminderen. Bovendien, in de probiotische + Salmonella groep, worden de complicaties van S. Typhimurium gezien in een kortere periode en de veranderingen terug naar de normale basis sneller dan de Salmonella groep. Havelaar et al. (2001) toonde aan dat S. Enteritidis bij ratten detecteerbare veranderingen in het aantal neutrofielen veroorzaakt vanaf doses van 104 CFU en dat na vijf dagen grote stijgingen in het aantal WBC-en neutrofielen werden waargenomen. Deze resultaten toonden aan dat alle leukocyttypen, met uitzondering van eosinofielen, een positieve dosisresponsverhouding hebben26.
biochemische parameters
Er was geen significant verschil in biochemische parameters tussen Blanco controlegroepen en probiotische controlegroepen (P > 0,05). De Salmonella-infectie verhoogde de totale hoeveelheid eiwit en globuline in het bloed (P < 0,05), maar had geen significant effect op serumalbumine in het bloed (P > 0,05). De consumptie van probiotica in de Salmonellagroep verminderde significant de totale proteïne-en globulineniveaus (P < 0.05) en bracht deze niveaus dicht bij de controlewaarden (Tabel 5). De hoeveelheid globuline en totaal eiwit op de 1e, 3e en 5e dag was significant hoger in de Salmonella groep in vergelijking met de probiotische+Salmonella groep, en beide waren hoger dan de blanco controlegroep. Op de 7e dag met probiotische + Salmonella groep was de hoeveelheid globuline en totaal eiwit vergelijkbaar met de blanco controlegroep. De mondelinge inoculatie van Salmonella, bevordert de immune reacties, met inbegrip van humorale en cel-bemiddelde reacties, die het serumniveau van immunoglobulin verhoogt en tot een verhoging van totaal proteïne27 leidt. Zoals uit de resultaten blijkt, werden er geen verschillen waargenomen in de hoeveelheid albumine tussen de groepen. Daarom zijn de veranderingen in de totale proteã ne toe te schrijven aan de verandering in de hoeveelheid globineniveaus. De toename van het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren ging gepaard met serumglobuline en een toename van het totale eiwit (P < 0,05). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren met de hoeveelheid totaal eiwit in het bloed was 0,25, 0,28 en 0,35; globuline was respectievelijk 0,25, 0,35 en 0,43. De B. subtilis en B. coagulans verminderen de globulinespiegels en ook de totale eiwitniveaus in vergelijking met de Salmonellagroep. Dit geeft aan dat B. subtilis en B. coagulans het pathogene effect van S. Typhimurium verminderen. Abudabos et al. (2016) toonde aan dat Bacillus als probioticum geen effect had op de totale eiwit -, globuline-en albuminespiegels. Bij blootstelling aan Salmonella remmen probiotica de albumine-afname en de globuline-toename, wat resulteerde in een positieve controle van Salmonella28.
Er was geen significant verschil in de hoeveelheid alkalische fosfatase (ALP) tussen vier groepen tijdens de bemonsteringsdagen (P > 0,05) (gegevens niet getoond). Er werden geen significante verschillen waargenomen in de hoeveelheid alaninetransaminase (ALT) en aspartaattransaminase (AST) tussen vier groepen tot de 5e dag van de bemonstering (P > 0,05), terwijl Salmonella op de 7e dag een significante toename van de ALT-en AST-activiteit veroorzaakte (P < 0,05). Probiotische consumptie hield het niveau van deze twee enzymen gedurende de gehele bemonsteringsperiode binnen het normale bereik (Tabel 6). Verhoging van ALAT en ASAT op de 7e dag na orale inenting in Salmonella groep, wijzen op de ontsteking en schade in de lever29. In de probiotische+Salmonella groep werd echter geen toename waargenomen, wat betekent dat B. subtilis en B. coagulans het pathogene effect van S. Typhimurium en ontsteking in de lever remmen. Ook kleinere veranderingen in leverfactor in probiotische+Salmonella groep is toe te schrijven aan de lagere telling van Salmonella in deze groep in vergelijking met Salmonella groep.
tijdens infecties verspreidt S. Typhimurium systemisch van de pleisters van de Peyer naar de lever en de milt, waar het blijft groeien binnen macrofagen30, 31. Glycolyse is vereist voor intracellulaire replicatie en overleving van S. Typhimurium in macrofagen32. De lagere glucose kan het gevolg zijn van een grotere opname van glucose in het bloed wanneer het metabolisme reageert tegen Salmonella-infectie23. In de Salmonellagroep namen de glucosehoeveelheden toe op de 1e en 3e dag na inoculatie (Tabel 6), maar bleven binnen het normale bereik in de probiotische+Salmonella-groep, wat betekent dat B. subtilis en B. coagulans de effecten van Salmonella verminderen. De toename van het aantal Salmonella ‘ s in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever en de milt ging gepaard met een verlaging van de glucose in serum (P < 0,05). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever en de milt met het serum glucose was -0,28, -0,31, -0,26, -0,22 en -0.22 in volgorde (P < 0,05).
De Salmonella-infectie verhoogde het gehalte aan lactaatdehydrogenase (LDH) significant (P < 0,05). LDH wordt erkend als een marker voor celtoxiciteit en de lagere hoeveelheid wijst op lagere celletsels33. Het gebruik van probiotica bij met Salmonella geïnfecteerde ratten leidde tot een kleinere toename van het LDH-gehalte, maar deze was nog steeds hoger dan de blanco controlegroep en de probiotische controlegroep (P < 0,05) (Tabel 7). Dit geeft aan dat B. subtilis en B. coagulans verminderen de celletsels als gevolg van Salmonella. De toename van het aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever, de milt en de mesenterische lymfeklieren ging gepaard met LDH-verhogingen (P < 0,05).
in de Salmonellagroep namen de creatinespiegels toe vanaf de vijfde dag van de maagsonde. Dezelfde trend werd waargenomen in het bloedureumstikstof (BUN) op de 5e en 7e dag van de monstername, wat wijst op nierdisfunctie. Het werd ook genoemd door Doorn et al. (2006) dat in salmonellabesmetting, nierdysfunctie voorkwam en dit BNU en Creatinineverhogingen veroorzaakt 34. In de probiotische + Salmonella-groep was de hoeveelheid creatine en BUN vergelijkbaar met de blanco-controlegroep en de probiotische controlegroep (P > 0,05) op alle bemonsteringsdagen (Tabel 7). Het geeft aan dat B. subtilis en B. coagulans het pathogene effect van S. Typhimurium op de nieren remmen.
de toename van het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren ging gepaard met BUN-en creatineverhogingen (P < 0,05). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella ‘ s in de lever, milt en mesenterische lymfeklieren met de hoeveelheid creatine was 0,28, 0,40 en 0,45; en BUN was respectievelijk 0,41, 0,59 en 0,53 (P < 0,05).
het totale ijzergehalte in de Salmonellagroep nam significant toe op dag 1, 3 en 5, en keerde op de 7e dag weer terug naar het normale niveau. S. Typhimurium scheidt sideroforen af om zich aan het ijzer te binden 35. Het gebruik van probiotica hield echter het totale ijzergehalte in het bloed binnen het normale bereik gedurende alle bemonsteringsdagen (Tabel 7). In de probiotische + Salmonella groep, is het hoger alleen op de 1e dag en keerde terug naar de normale range daarna. Dit zou erop wijzen dat Salmonella echter een toename van de hoeveelheid serum ijzer veroorzaakt, maar probiotica remmen dit mechanisme. Geith et al. (2015) rapporteerde gunstige rol van Lactobacillus acidophilus op de wijziging van scherpe faseparameters zoals verminderd fibrinogeen, ESR, TIBC (totale ijzerbindende capaciteit), UIBC (onverzadigde ijzerbindende capaciteit), en ceruloplasmine en anderzijds verhoogde albumine, totaal eiwit, ijzer, en transferrinesaturatiepercentage tijdens de S. Typhimuriumbesmetting in Albino rats4.
inflammatoire mediatoren bepaling
het niveau van inflammatoire mediatoren, waaronder TNF-α, serum amyloïd A (SAA) en IL-10 in de probiotische controlegroep en de blanco controlegroep was vergelijkbaar (p > 0,05). Salmonella-infectie verhoogde significant het niveau van TNF-α En SAA in alle dagen van bemonstering (P < 0,05). Bij de probiotische + Salmonella groep nam het niveau van deze twee inflammatoire mediatoren significant af in vergelijking met de Salmonella groep (P < 0.05), maar was nog steeds hoger dan de blanco controlegroep en de probiotische controlegroep (P < 0,05) (Fig. 1 en 2).
Salmonella-infectie verhoogde significant de IL-10-spiegels in alle dagen in vergelijking met de blanco controlegroep (P< 0,05), terwijl probiotische consumptie de toename van het IL-10-gehalte tot 3de dag na het maagsonde van Salmonella voorkomt. Op dag 5 nam het niveau van IL-10 echter significant toe en nam het opnieuw af op de 7e dag in vergelijking met de blanco controlegroep (Fig. 3). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in het ileum, blindedarm, ontlasting, lever, milt en mesenterische lymfeklieren met het niveau van TNF-α werd 0.39, 0.41, 0.37, 0.46, en 0.62 0.61; met het niveau van SAO was 0.39, 0.43, 0.37, 0.43, 0.64 en 0.61; en met het niveau van de IL-10 was 0.43, 0.51, 0.41, 0.34, 0.56 en 0.59, respectievelijk (P < 0.05).
systemische infectie en bacteriële kolonisatie in de darm induceren SAA-eiwitten in de lever36. TNF-α wordt vroeg in de respons op Lipopolysaccharide (Lps) geproduceerd en wordt verondersteld een belangrijke mediator te zijn van de diverse pathofysiologische reacties op LPS37. Ook, IL-10 werkt als een essentieel molecuul om S. Typhimurium besmetting toe te staan door de oplosbare inflammatoire determinanten te verminderen die zowel ingeboren als adaptieve immune reacties kunnen activeren die S. Typhimuriumverspreiding beperken 38. In het huidige onderzoek veroorzaakte S. Typhimurium de toename van IL-10, TNF-α en SAA, maar B. subtilis en B. coagulans verlagen deze parameters. Deze probiotica verminderen het aantal Salmonella ‘ s in de darm en remmen de kolonisatie van deze ziekteverwekker. Ook worden lagere LPS-waarden waargenomen, wat resulteert in SAA, TNF-α en IL-10 die lagere veranderingen vertonen in vergelijking met de Salmonellagroep. De afname van het aantal Salmonella in de ileum, blindedarm, feces, lever, milt en mesenterische lymfeklieren ging gepaard met Saa -, TNF-α-en IL-10-reducties (P < 0,05). Feng et al. (2016) toonde aan dat Lactobacillus plantarum PZ01, Lactobacillus salivarius JM32 en Pediococcus acidilactici JH231 de concentraties lipopolysaccharide-geïnduceerde TNF-α factor (LITAF), IL-1β, IL-6 en IL-12 in serum verlaagden en het niveau van IL-10 in serum verhoogden tijdens een Salmonella-infectie bij vleeskuiken5.
totale antioxidantcapaciteit (TAC)
Salmonella-infectie verminderde de hoeveelheid TAC significant (P < 0,05), terwijl het gebruik van probiotica tijdens blootstelling aan Salmonella de TAC verhoogde (p < 0,05) (Fig. 4). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever, de milt en de mesenterische lymfeklieren met de hoeveelheid TAC was -0,36, -0,37, -0,34, -0,39, -0,43 en -0,48 in volgorde (P < 0,05).
tijdens de ontstekingsprocessen versterken de fagocytenactivatie en bacteriële producten de multicomponent flavotein NADPH oxidase, die de productie van hoge hoeveelheden superoxide anionradicalen katalyseert. Dientengevolge, vereist het lichaam adequate niveaus van antioxidant om de reactieve zuurstofspecies schadelijke gevolgen te vermijden. Vandaar, zijn antioxidanten noodzakelijk om de reacties te regelen die vrije radicalen vrijgeven39. S. Typhimurium verbetert oxidatieve stress. LPS van S. Typhimurium kan leiden tot H2O2-generatie en een gelijktijdige afname van TAC40. In deze studie daalde de TAC meer in de Salmonella groep dan probiotische+Salmonella groep. De toename van het aantal Salmonella ‘ s in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever, de milt en de mesenterische lymfeklieren ging gepaard met een TAC-verlaging (P < 0,05). Dit toont aan dat probiotica de destructieve effecten van door Salmonella veroorzaakte stress verminderen. Ook leiden B. subtilis en B. coagulans als probiotica tot een toename van TAC-hoeveelheden in vergelijking met de blanco controlegroep. Dus deze probiotica bereiden het lichaam voor op blootstelling aan de ziekteverwekker en de stress die door hen wordt veroorzaakt.
meting van malondialdehyde (MDA)
de hoeveelheid MDA tijdens de bemonsteringsperiode was hoger in de Salmonella-en probiotische+Salmonella-groepen in vergelijking met de blanco-en probiotische controlegroepen. Het gebruik van probiotica tijdens Salmonella-infectie verminderde de MDA, maar de vermindering was niet significant (P > 0,05). Het MDA-gehalte in de probiotische controlegroep was vergelijkbaar met dat in de blanco controlegroep (Fig. 5).
de correlatiecoëfficiënt tussen het aantal Salmonella in de ileum, blindedarm, feces, lever, milt en mesenterische lymfeklieren met de hoeveelheid MDA was 0,32, 0,32, 0,31, 0,31, 0,47 en 0,53 in volgorde (P < 0,05). Malondialdehyde is de meest gebruikte biomarker van lipideperoxidatie en oxidatieve stress in vele gezondheidsproblemen geweest41. MDA is één van de producten die in Salmonella ziekte toenamen. De MDA in de probiotische + Salmonella groep heeft geen significant verschil met de Salmonella groep. We kunnen concluderen dat B. subtilis en B. coagulans als probiotica geen invloed hebben op MDA concentratie. De correlatieresultaten toonden echter aan dat een kleiner aantal Salmonella in het ileum, de blindedarm, de feces, de lever, de milt en de mesenterische lymfeklieren gepaard ging met een kleinere hoeveelheid MDA (P < 0,05).