wpływ dwóch probiotycznych zarodników gatunków Bacillus na parametry hematologiczne, biochemiczne i zapalne u szczurów zakażonych salmonellą Typhimurium
wyliczenie salmonelli
aby dowiedzieć się, jak B. subtilis I B. coagulans wpływają na liczbę salmonelli w przewodzie pokarmowym i jej infiltrację do narządów docelowych, liczba S. Typhimurium w wątrobie, śledzionie,węzłach chłonnych krezki, kale oraz zawartość jelita krętego i jelita ślepego liczono w dniach 1, 3, 5 i 7 po podaniu salmonelli przez zgłębnik. Wyniki przedstawiono szczegółowo w tabelach 1 i 2. We wszystkich dniach pobierania próbek nie wyizolowano salmonelli z ślepych grup kontrolnych i probiotycznych grup kontrolnych. W pierwszym dniu pobierania próbek, poprzez bezpośrednie poszycie, Liczba salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki we wszystkich czterech badanych grupach wynosiła zero. Ale stosując selektywne wzbogacanie, węzły chłonne czterech szczurów i wątroba jednego szczura z grupy Salmonella oraz węzły chłonne jednego szczura z grupy probiotycznej+Salmonella wykazały obecność salmonelli. W trzecim, piątym i siódmym dniu po zgłębniku stwierdzono obecność salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych grup Salmonella i Probiotyk + Salmonella. Wyniki pokazują, że liczba salmonelli jest większa w węzłach chłonnych niż w wątrobie i śledzionie (P < 0,05). Stosując probiotyki, liczba salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki została znacząco zmniejszona we wszystkich trzech dniach pobierania próbek(P < 0,05); ponadto wyniki pokazują, że z czasem tendencja redukcji salmonelli wzrosła. Liczba salmonelli wydalanych w jelicie krętym, jelicie ślepym i Kale wzrosła do 5 dnia po zgłębniku i ponownie zmniejszyła się w 7 dniu, co było podobne w grupach Salmonella i Probiotyk + Salmonella. Jednak liczba salmonelli w jelicie krętym (P <0,05), jelicie ślepym (p < 0.05), a kał w grupie probiotycznej + Salmonella był mniejszy niż w grupie Salmonella od pierwszego dnia pobierania próbek.
współczynnik korelacji między liczbą salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym i kale z liczbą salmonelli w wątrobie wynosił odpowiednio 0,67, 0,54 i 0,69; w śledzionie 0,72, 0,83 i 0,71; a w węzłach chłonnych krezki odpowiednio 0,72, 0,78 i 0,66 (p < 0.05).
Jak pokazują wyniki, probiotyki B. subtilis I B. koagulany nie hamowały całkowicie infiltracji salmonelli do węzłów chłonnych, ale powodowały opóźnioną infiltrację salmonelli do węzłów chłonnych, a w konsekwencji do śledziony i wątroby. Dodatkowo probiotyki przyspieszają delecję tego patogenu w zakażonej grupie. Jak wykazały wcześniejsze badania, probiotyki mają korzystny wpływ na zapobieganie kolonizacji patogennych bakterii w przewodzie pokarmowym, konkurencję o składniki odżywcze i receptory adhezyjne oraz stymulację odporności gospodarzy20,21. Ponieważ liczba salmonelli była na najwyższym poziomie W 5 dniu po zgłodnieniu i różnice między tymi dwiema grupami, można powiedzieć, że B. subtilis I B. coagulans zmniejszają kolonizację i inwazję S. Typhimurium. Vila et al. (2009) wykazał również, że B. cereus var. toyoi zmniejszył kolonizację i inwazję S. Entritidis w broiler22. La Ragione i Woodward (2003) wykazali, że podawanie B. subtilis jeszcze jeden dzień przed otrzymaniem S. Entertidis zmniejszyło liczbę salmonelli w wątrobie, śledzionie, jelicie czczym, jelicie krętym, okrężnicy i jelicie ślepym. Liczba S. Enteritidis odzyskane z caeca piskląt, które otrzymały wcześniejszą dawkę zarodników B. subtilis, było znacznie niższe niż grupa kontrolna, która nie otrzymała B. subtilis12. Feng i in. (2016) wykazały, że Lactobacillus plantarum PZ01, Lactobacillus salivarius JM32 i Pediococcus acidilactici JH231 zmniejszyły liczbę salmonelli w treści jelitowej, śledzionie i wątrobie podczas zakażenia salmonellą u kurcząt brojlerów 5. Poza tym, Barba-Vidal et al. (2017) wykazały, że podawanie Bifidobacterium longum subsp. infantis CECT 7210 i Bifidobacterium animalis subsp. lactis BPL6 w modelu odsadzenia prosiąt nie był w stanie zapobiec zakażeniu salmonellą, ponieważ większość z nich wystąpiła w kale dzień po wyzwaniu. Pomimo tego, probiotyk był w stanie zmniejszyć obciążenie patogenów w okrężnicy i kale, co sugeruje, że połączenie bifidobakterii może wykluczyć Salmonella23.
parametry hematologiczne
wyniki wykazały, że procent hematokrytu (PCV), liczba krwinek czerwonych (RBC) (do 5 dnia) i stężenie hemoglobiny (Hb) (do 3 dnia) były większe w grupie salmonelli niż w pozostałych grupach (P < 0,05). Podczas gdy wartości te powróciły do normalnego zakresu w dniu 7 (Tabela 3). Te przyrosty były wynikiem ciężkiego odwodnienia w grupie salmonelli, które wystąpiło z powodu biegunki22. W grupie salmonelli stolec był luźniejszy niż ślepa grupa kontrolna przez 3 dni po zgłębniku. Wcześniejsze badania wykazały, że Salmonella Typhimurium zwiększa ilość HB, PCV i RBC prosiąt23 i calves24. W grupie salmonelli liczba RBC wykazywała tendencję spadkową od pierwszego do siódmego dnia zakażenia (P < 0,05). Jednak w grupie probiotycznej+Salmonella nie stwierdzono wzrostu PCV, liczby RBC i stężenia Hb, a parametry te były podobne do ślepej grupy kontrolnej. W grupie probiotyków+Salmonella Salmonella wykazywała mniejszą patogenność ze względu na obecność aktywnych probiotyków, które zapobiegały kolonizacji salmonelli i konkurowały o składniki odżywcze i receptory adhezyjne 20,21.
wyniki wskazują, że nie zaobserwowano istotnej różnicy w liczbie płytek krwi (P> 0, 05) (dane nie zostały przedstawione).
liczba białych krwinek (WBC) i neutrofilów w grupie salmonelli była znacząco wyższa niż w pozostałych grupach od pierwszego dnia po podaniu. Liczba WBC i neutrofili zwiększała się w ciągu trzech dni zakażenia, a następnie zaczęła zmniejszać się od 5. dnia. Stosowanie probiotyków przed podaniem salmonelli zmniejszyło tendencję wzrostową poziomu WBC i neutrofili i ostatecznie zwiększyło poziom tych dwóch wskaźników do normalnego zakresu do dnia 5. W dniu 7 nie stwierdzono istotnych różnic w liczbie WBC i neutrofilów pomiędzy grupami Salmonella i Probiotyk + Salmonella (P > 0,05). Liczby te były większe niż grupy kontrolne ślepej próby i grupy kontrolne probiotyczne(Tabela 4).
wprowadzenie salmonelli znacznie zwiększyło liczbę limfocytów w porównaniu do ślepej grupy kontrolnej (P< 0,05). Stosując probiotyki przed podaniem salmonelli, znacznie zmniejszono tendencję wzrostową limfocytów (P < 0,05). Wyniki te były prawdziwe od 1 do 5 dni, ale w 5 dniu nie zaobserwowano znaczącej różnicy między grupami Salmonella i probiotycznymi + Salmonella (P > 0,05). W 7. dniu liczba limfocytów w grupie probiotycznej+Salmonella powróciła do wartości prawidłowych i nie stwierdzono różnic w poziomach w porównaniu do ślepej grupy kontrolnej. Jednak w grupie Salmonellalnej stwierdzono większy poziom limfocytów w porównaniu z pozostałymi trzema grupami (P < 0,05) (Tabela 4).
nie zaobserwowano istotnych różnic w stężeniu monocytów, eozynofilów i bazofilów w czterech leczonych grupach (P> 0,05) (dane nie zostały przedstawione).
współczynnik korelacji między liczbą salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym, kale, wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki z liczbą WBC wynosił 0,32, 0,36, 0,30, 0,33 i 0,47 oraz 0,48; neutrofile wynosiły 0,26, 0,32, 0,24, 0,29, 0,47 i 0,47; a limfocyty wynosiły 0,32, 0,36, 0,30, odpowiednio 0, 30, 0, 44 i 0, 45 (p < 0, 05).
w tym badaniu doświadczalnym liczba WBC w grupie salmonelli była znacznie większa niż w innych grupach od pierwszego dnia po zgłębniku ze względu na wzrost liczby neutrofili i limfocytów. Potwierdzono to również wcześniej, że Salmonella wywołała neutrofile, a wzrost limfocytów spowodował wzrost liczby WBC 24,25. Ponadto wzrostowi liczby salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym, kale, wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki towarzyszył wzrost liczby WBC, neutrofili i limfocytów (P < 0,05). Jednak w grupie probiotycznej+Salmonella poziomy te wzrosły po pewnym czasie. Wyniki te wskazywałyby, że B. subtilis I B. coagulans zmniejszają działanie S. Typhimurium. Dodatkowo, w grupie Probiotyk+Salmonella, powikłania S. Typhimurium są widoczne w krótszym okresie czasu, a zmiany powracają do normy szybciej niż w grupie Salmonella. Havelaar et al. (2001) wykazał, że S. Enteritidis u szczurów powoduje wykrywalne zmiany w liczbie neutrofili po podaniu dawki 104 JTK w górę, a po pięciu dniach obserwowano znaczne zwiększenie stężenia WBC i neutrofili. Wyniki te wykazały, że wszystkie typy leukocytów, z wyjątkiem eozynofilów, mają dodatni związek z dawką26.
parametry biochemiczne
nie stwierdzono znaczącej różnicy w parametrach biochemicznych pomiędzy ślepą próbą kontrolną a grupami kontrolnymi probiotycznymi (P> 0,05). Zakażenie salmonellą zwiększyło całkowitą ilość białka i globuliny we krwi (P < 0,05), ale nie miało znaczącego wpływu na albuminę surowicy krwi (p > 0,05). Spożycie probiotyków w grupie salmonelli, znacząco obniżyło całkowity poziom białka i globuliny (P < 0.05) i zbliżył te poziomy do wartości kontrolnych(Tabela 5). Ilość globuliny i białka całkowitego w 1., 3. i 5. dniu była znacząco wyższa w grupie Salmonella w porównaniu do grupy probiotycznej+Salmonella i obie były wyższe niż ślepa grupa kontrolna. W 7 dniu z grupą probiotyczną + Salmonella ilość globuliny i białka całkowitego była podobna do ślepej grupy kontrolnej. Doustna inokulacja salmonelli stymuluje odpowiedź immunologiczną, w tym humoralną i komórkową, co zwiększa poziom immunoglobuliny w surowicy i prowadzi do wzrostu całkowitej białki27. Jak pokazują wyniki, nie zaobserwowano różnic w ilości albumin w poszczególnych grupach. Dlatego zmiany w całkowitym białku są spowodowane zmianą ilości poziomów globin. Wzrostowi liczby salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki towarzyszyła globulina w surowicy i wzrost całkowitego białka (P < 0,05). Współczynnik korelacji pomiędzy liczbą salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki z ilością białka całkowitego we krwi wynosił odpowiednio 0,25, 0,28 i 0,35; globuliny odpowiednio 0,25, 0,35 i 0,43. B. subtilis I B. coagulans zmniejszają poziom globuliny, a także całkowity poziom białka w porównaniu do grupy salmonelli. Wskazuje to, że B. subtilis I B. coagulans zmniejszają patogenne działanie S. Typhimurium. Abudabos et al. (2016) wykazał, że Bacillus jako probiotyk nie miał wpływu na całkowity poziom białka, globuliny i albumin. Po wystawieniu na działanie salmonelli probiotyki hamują zmniejszenie stężenia albumin i zwiększenie stężenia globuliny, co prowadzi do pozytywnej kontroli Salmonella28.
nie stwierdzono istotnej różnicy w ilości fosfatazy alkalicznej (ALP) między czterema grupami w dniach pobierania próbek (P> 0,05) (dane nie zostały pokazane). Nie zaobserwowano istotnych różnic w ilości aminotransferazy alaninowej (AlAT) i aminotransferazy asparaginianowej (AspAT) w czterech grupach do 5.dnia pobierania próbek (P > 0,05), podczas gdy w 7. dniu Salmonella spowodowała znaczny wzrost aktywności AlAT i AspAT (p < 0,05). Spożycie probiotyków utrzymywało poziom tych dwóch enzymów w normalnym zakresie przez cały okres pobierania próbek(Tabela 6). Zwiększenie aktywności AlAT i AspAT w 7. dniu po podaniu doustnym w grupie salmonelli wskazuje na stan zapalny i uszkodzenie wątroby29. Jednak w grupie probiotyków + Salmonella nie zaobserwowano wzrostu, co oznacza, że B. subtilis I B. coagulans hamują patogenne działanie S. Typhimurium i zapalenie wątroby. Również mniejsze zmiany czynnika wątrobowego w grupie probiotycznej + Salmonella wynikają z mniejszej liczby salmonelli w tej grupie w porównaniu do grupy Salmonella.
podczas infekcji S. Typhimurium rozprzestrzenia się systemowo z plastrów Peyera do wątroby i śledziony, gdzie nadal rośnie w obrębie makrofagów30, 31. Glikoliza jest niezbędna do replikacji wewnątrzkomórkowej i przeżycia S. Typhimurium w makrofagach32. Obniżenie poziomu glukozy może wynikać z większego wychwytu glukozy we krwi, gdy metabolizm reaguje na zakażenie Salmonellą23. W grupie Salmonella stężenie glukozy wzrastało w 1. i 3. dniu po zaszczepieniu (Tabela 6), ale utrzymywało się w normie w grupie Probiotyk + Salmonella, co oznacza, że B. subtilis I B. coagulans zmniejszają działanie salmonelli. Wzrostowi liczby salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym, kale, wątrobie i śledzionie towarzyszyło zmniejszenie stężenia glukozy w surowicy (P < 0,05). Współczynnik korelacji między liczbą salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym, kale, wątrobie i śledzionie z glukozą w surowicy wynosił -0,28, -0,31, -0,26, -0,22 i -0.22 w kolejności (P < 0.05).
zakażenie salmonellą znacznie zwiększyło poziom dehydrogenazy mleczanowej (LDH) (P < 0,05). LDH jest rozpoznawany jako marker toksyczności komórek, a mniejsza ilość wskazuje na mniejsze uszkodzenia komórkowe33. Stosowanie probiotyków u szczurów zakażonych salmonellą prowadziło do mniejszego przyrostu poziomu LDH, jednak był on nadal wyższy niż ślepa próba kontrolna i grupy kontrolne probiotyczne (P < 0,05) (Tabela 7). Oznacza to, że B. subtilis I B. koagulany zmniejszają uszkodzenia komórek spowodowane przez salmonellę. Wzrostowi liczby salmonelli w jelicie krętym, jelicie ślepym, kale, wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki towarzyszył wzrost LDH (P < 0,05).
w grupie salmonelli poziom kreatyny wzrósł od 5 dnia podawania. Ten sam trend zaobserwowano w Azocie mocznikowym we krwi (BUN) w 5. i 7. dniu pobierania próbek, co wskazywało na dysfunkcję nerek. Został również wymieniony przez Doorna et al. (2006) że w zakażeniu salmonellą wystąpiła dysfunkcja nerek, co powoduje wzrost BNU i kreatyniny 34. W grupie probiotycznej+Salmonella ilość kreatyny i bułki była podobna do ślepej próby kontrolnej i grupy kontrolnej probiotycznej (P > 0,05) we wszystkich dniach pobierania próbek (Tabela 7). Wskazuje to, że B. subtilis I B. coagulans hamują patogenny wpływ S. Typhimurium na nerki.
wzrostowi liczby salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki towarzyszył wzrost BUN i kreatyny (P< 0,05). Współczynnik korelacji pomiędzy liczbą salmonelli w wątrobie, śledzionie i węzłach chłonnych krezki z ilością kreatyny wynosił odpowiednio 0,28, 0,40 i 0,45, a BUN odpowiednio 0,41, 0,59 i 0,53 (P < 0,05).
poziom całkowitego żelaza w grupie salmonelli znacznie wzrósł w dniach 1, 3 i 5, a następnie powrócił do normy w 7 dniu. S. Typhimurium wydziela siderofory do wiązania się z żelazem35. Jednakże stosowanie probiotyków utrzymywało całkowity poziom żelaza we krwi w prawidłowym zakresie we wszystkich dniach pobierania próbek(Tabela 7). W grupie Probiotyk + Salmonella był wyższy już w pierwszym dniu i powrócił do normy po tym. Sugerowałoby to jednak, że Salmonella powoduje wzrost ilości żelaza w surowicy, ale probiotyki hamują ten mechanizm. Geith et al. (2015) odnotowano korzystną rolę Lactobacillus acidophilus w modyfikacji parametrów ostrej fazy, takich jak zmniejszenie fibrynogenu, ESR, TIBC (całkowita zdolność wiązania żelaza), UIBC (nienasycona zdolność wiązania żelaza) i ceruloplazminy, a z drugiej strony zwiększono procent nasycenia albuminą, całkowitym białkiem, żelazem i transferryną podczas zakażenia S. Typhimurium u szczurów albinosów4.
oznaczanie mediatorów zapalnych
poziom mediatorów zapalnych, w tym TNF-α, amyloidu a w surowicy (SAA) i IL-10 w probiotycznej grupie kontrolnej i ślepej grupie kontrolnej był podobny (P> 0,05). Zakażenie salmonellą znacznie zwiększyło poziom TNF-α i SAA we wszystkich dniach pobierania próbek (P < 0,05). W grupie probiotycznej+Salmonella poziom tych dwóch mediatorów zapalnych znacznie się zmniejszył w porównaniu z grupą Salmonella (P < 0.05), ale nadal była wyższa niż ślepa grupa kontrolna i grupa kontrolna probiotyczna (p < 0,05) (Fig. 1 i 2).