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Seconda sessione: Dinamica della digestione ed assorbimento
Carbohydrate Digestion: The importance of the proximal and distal stomach during digestion in growing pigs - G. Bornhorst. USA
Il tempo di svuotamento dello stomaco è importante per valutare la digeribilità dei carboidrati, con differenze a seconda dell'ingrediente e della sua struttura, oltre che della tecnologia di produzione. Ma poiché influenza il pH intragastrico, è interessante valutarlo sia a livello prossimale che distale durante il tempo di permanenza del cibo. Il pH gastrico varia in funzione della capacità tampone dell'alimento e delle secrezioni gastriche. Le particelle fini hanno minore capacità tampone, mentre la produzione di secrezioni gastriche è molto variabile, probabilmente a causa di processi di feedback. All'aumentare del pH distale aumenta il grado di secrezione gastrica, che aumenta per la maggiore capacità tampone dell'alimento. L'attività degli enzimi sia salivari che gastrici gioca un ruolo importante nella distribuzione del pH gastrico, in modo tale che l'amilasi salivare abbia un effetto maggiore nell'area prossimale, mentre gli enzimi gastrici hanno una maggiore influenza sul pH distale. L'attività dell'amilasi influisce sull'idrolisi dell'amido, variando a seconda del tipo di dieta. Anche i cambiamenti nelle proprietà fisiche degli alimenti (reologia, consistenza e dimensione delle particelle del mangime) hanno un impatto sul pH gastrico, sia nella porzione prossimale che in quella distale. Calcolando l'indice glicemico in base al picco glicemico al momento del pasto, i dati sono simili a quelli dell'uomo, con una correlazione diretta tra un indice glicemico più alto e un tempo di svuotamento dello stomaco più lungo. Propongono lavori futuri utilizzando modelli dinamici di digestione in vitro come i simulatori gastrici umani (HGS).
Net portal and faecal total and individual short-chain fatty acids as influenced by fermentation of cellulose and arabinoxylan rich diets. K.E. Bach Knudsen, A.K. Bolvig, M.V. Curtasu, M.S. Hedemann, H.N. Lærke. Danimarca
Gli acidi grassi volatili a catena corta sono prodotti da fermentazioni microbiche nell'intestino crasso da carboidrati non digeriti nell'intestino tenue. La produzione di butirrato nel cieco è maggiore nelle diete ricche di cellulosa che in quelle ricche di arabinoxilani. Analizzano il contenuto di polisaccaridi non strutturali, cellulosa e arabinoxilani nelle feci dei suini di prova. La produzione di acidi grassi a catena corta è maggiore nelle diete con un livello più elevato di cellulosa, e in particolare di butirrato, con livelli simili di propionato e livelli inferiori di acetato.
Low sanitary housing conditions reduce ileal N digestibility and enhance the production of protein-derived metabolites in piglets. L. Noorman, S. de Vries, M. Gilbert, B. van der Hee, W. Gerrits. Paesi Bassi
La diarrea post-svezzamento è correlata alla fermentazione delle proteine, ma i mangimi ad alto contenuto proteico non causano necessariamente disturbi digestivi. Condizioni igieniche scarse causano una riduzione compresa tra l'1 e il 7% della digeribilità degli amminoacidi, secondo studi pubblicati tra il 2014 e il 2020. Eseguono una prova sperimentale con 20 suinetti per gruppo in un fattoriale 2x2, confrontandoli in base alle condizioni igienico-sanitarie (alto e basso – sporcizia). Il contenuto di proteine indigeribili variava tra due diete con 26 e 42 g/kg con lo stesso livello di proteine digeribili (165 g/kg). I suinetti sono stati nutriti ad libitum per 3 giorni dopo lo svezzamento e poi razionati. La digeribilità dell'azoto ileale è diminuita nei suini con condizioni di salute peggiori, essendo simile nelle diete ad alto e basso contenuto proteico. Nei suini più sani la presenza di azoto nel colon è minore, essendo più significativa nelle diete iperproteiche. Al contrario, la quantità di NH3 e di acidi grassi a catena corta sono inferiori nel colon nelle diete ricche di proteine e povere di proteine nei suini con condizioni igieniche migliori. La fermentazione dei carboidrati (digeribilità dei polisaccaridi non strutturali) è maggiore nei suini con migliori condizioni sanitarie.
Phytate degradation, P and Ca absorption and digestibility in pigs – M. Rodehutscord
Il livello di fosforo nelle diverse materie prime è ben noto, essendo alto in girasole, colza, gluten feed, crusca di frumento e basso nei cereali, ma questi con una grande percentuale in forma fitata, come la crusca di frumento. Il fabbisogno di fosforo nei suini diminuisce all'aumentare del peso vivo degli animali. Gli enzimi nel tratto digestivo si concentrano sulle posizioni 3, 4 e 6 fitasi. Analizzano sperimentalmente il suo contenuto nelle sezioni iniziale e finale dell'ileo. Il fitato si degrada in diverse sezioni dell'apparato digerente. La digeribilità del fosforo determinata a livello prececale e nelle feci ha un certo rapporto con notevoli variazioni a seconda del livello di fitasi incorporato. Secondo una meta-analisi del 2007-19, la massima digeribilità, 65%, si raggiunge nelle diete con 1.500 FTU, rimanendo poi costante. Nel lavoro successivo, la digeribilità del fosforo non è aumentata ulteriormente, principalmente a causa dei cambiamenti nei diversi isomeri InsP4 nell'ileo. Il rapporto tra digeribilità e degradazione del fosforo obbedisce ad una curva di regressione con un coefficiente di 0,79 (nei polli 0,78). Basano i loro studi sull'attività delle fitasi endogene nel grano, considerando che queste sono poco stabili alle variazioni di pH. L'attività di queste fitasi endogene è molto variabile da una materia prima all'altra. Nelle diete dei suinetti con lo 0,53% di fosforo totale, l'inclusione di 1.500 o 3.000 FTU di fitasi ha effetti simili sulla sua degradazione. L'assorbimento di tutto il fosforo avviene nell'intestino tenue. L'integrazione di calcio ha un effetto negativo sulla digeribilità prececale del fosforo, portando ad una maggiore escrezione nelle urine riducendo la degradazione di InsP6, osservando differenze significative tra suini e polli. Nelle diete liquide rispetto a quelle asciutte, la digeribilità del fosforo è maggiore sia a causa dei processi fermentativi che della migliore attività della fitasi.
Impact of fibre on transit time, viscosity, digestibility and post-prandial metabolism in growing pigs depending on meal size and frequency. É. Chassé, MP. Létourneau-Montming, F. Guay. Canada
Effettuano un test in condizioni commerciali con mangime ad libitum, fornendo un numero variabile di pasti al giorno e analizzando la digeribilità per razionamento, che influisce sul tempo di transito, e può influenzare il metabolismo post-prandiale a causa di livelli più bassi di glucosio, soprattutto quando danno un maggior numero di pasti al giorno. L'aumento dei livelli di fibre nella dieta può modificare il tempo di transito e la digeribilità. Il test viene effettuato su maschi di 25 kg di peso vivo iniziale, confrontando l'ingestione di 2 o 8 pasti al giorno, con diete ricche e povere di fibre. La digeribilità totale apparente del tubo digerente aumenta con diete povere di fibre. La ritenzione o il tempo di transito nello stomaco difficilmente cambia. I livelli di glucosio sono più alti con 8 che con 2 pasti al giorno, lo svuotamento dello stomaco è ridotto e la motilità dell'intestino tenue è più alta.
Ceased intestinal macromolecular uptake and transfer by enteral exposure to lectin (phytohemagglutinin) in new-born piglets. E. Arévalo, K. Pierzynowska, O. Prykhodko, J. Wolinski, S. Pierzynowski, B. Weström. Bélgica, Suecia, Polonia
La maturazione dell'intestino inizia nel momento stesso della nascita. Nei roditori, a 3 settimane dalla nascita, l'apparato digerente si chiude per l'assorbimento delle immunoglobuline, nei suini a 1-2 giorni di vita e nei primati fino a 22 settimane. Sviluppano modelli di maturazione indotta con i topi. La fitoemoagglutinina induce la maturazione a 10 giorni di vita (vacuolizzazione ileale) apparentemente legandosi all'epitelio intestinale, aumentando la proliferazione cellulare, causando una ridotta permeabilità intestinale, riducendo il peso dei villi e l'attività degli enzimi pancreatici.
Presentation PigWEB – J. van Milgen, Francia
Progetto per il trasferimento di attività di ricerca tra paesi europei, per migliorare i servizi delle infrastrutture scientifiche e cooperare tra i centri coinvolti. Cerca di identificare le esigenze e di formulare raccomandazioni per le future infrastrutture di ricerca. Come interagiamo con la società nei centri sperimentali di ricerca sui suini? www.pigweb.eu
Terza Sessione: Modelli e metodologie Modelling of metagenomic data for understanding of the functional microbiome. BE. Dutilh. Germania
Il suo obiettivo all'interno della metagenomica è quello di analizzare la comunità microbica in diversi ambienti (animali, acqua, apparato digestivo) isolando tutto il DNA di tutti gli organismi e analizzandoli in sequenziatori genomici, per poi effettuare lo studio bioinformatico appropriato. Confrontano le sequenze con i database (MGnify e MG-RAST) e quelle che non corrispondono cercano di identificarle in una seconda fase, poiché ci sono ancora molti virus e batteri sconosciuti nei diversi ecosistemi. In uno studio con 1.135 persone, hanno correlato il loro microbioma a 126 fattori esogeni e fattori interni dell'ospite stesso, inclusi 31 fattori intrinseci, 12 malattie, 19 farmaci, 4 categorie di fumatori e 60 fattori dietetici, che spiegavano solo il 18,7% delle varianti riscontrate. Sono molti i fattori che guidano il microbiota: abiotici (acqua, ossigeno, sale, pH, temperatura), nutrienti e metaboliti, antibiotici, sistema immunitario, virus. Si concentrano sui nutrienti e sui loro metaboliti per prevedere il metaboloma attraverso il programma MAMBO nel corpo umano (nasale, orale, cutaneo, gastrointestinale e urogenitale). Nel modello hanno 223 metaboliti che analizzano in diversi cicli sequenziali (70.000) fino alla loro ottimizzazione basata sulla correlazione (Pearson) con i diversi microrganismi (HMP – NIH Human Microbiome Project). Un esempio pratico è lo studio del cancro del colon-retto (CRC) dove esiste una comunità microbica ben definita e si può analizzare la correlazione di detti batteri insieme a un gruppo di metaboliti (25) facendo una risposta predittiva. Studiano l'effetto della variazione nell'ospite dei geni coinvolti nel sistema immunitario sul microbioma, selezionando molecole chiave all'interno del sistema immunitario innato, dove sono associate solo due varianti genetiche nella regione MHC: un amminoacido che codifica nell'HLA gene -B e un altro situato vicino al gene MUC22 (SNP rs3873352). Gli studi sono condotti su pesci e ratti. La somiglianza immunitaria si correla con la diversità microbica beta.
Proteomic analysis of liver, pancreas and adipose tissue of insulin resistant pig following bariatric surgery K.Ferenc, N.Dib, J.Olszewski, Z.Gajewski, E.Grzesiuk, R.Zabielski. Polonia
Usano il suino come modello animale per lo studio della salute umana (modello biomedico), in questo caso nel diabete di tipo 2 con suini resistenti all'insulina indotta esclusivamente da trattamento dietetico con eccesso di disaccaridi e acidi grassi (ad alto contenuto energetico). Usano il test di tolleranza al glucosio e analizzano i livelli di glucosio, trigliceridi, colesterolo. Le diete ad alto contenuto energetico riducono le dimensioni dei villi e delle cellule caliciformi nell'ileo, così come le isole pancreatiche, e aumentano l'infiltrazione del tessuto adiposo e l'infiammazione locale. Nel fegato dei suini con diete ad alto contenuto energetico, cambiano solo 10 proteine coinvolte nei processi di disintossicazione e nel metabolismo degli acidi carbossilici. Nello studio del proteoma del pancreas, 23 proteine cambiano, evidenziando la loro attività enzimatica. E nel tessuto adiposo, cambiano 51 proteine coinvolte nel metabolismo degli aminoacidi, specialmente nell'espressione della propionil CoA carbossilasi, coinvolta nel metabolismo del colesterolo, diminuendo l'espressione delle proteine coinvolte nella gluconeogenesi e nella glicolisi. La conclusione è che detto modello animale nei suini è utile per lo studio del diabete negli esseri umani.
Gut microbiota-derived ursodeoxycholic acid alleviates low birth weight-induced colonic inflammation by enhancing M2 macrophage polarization. Y.Pi, Y.Wu, D.Han, X.Zou, D.Ni, J.Wang. Cina
I suinetti nati con basso peso presentano una mucosa intestinale alterata associata a processi infiammatori, oltre a un diverso microbiota. Trovano una polarizzazione dei macrofagi che dimostra detta infiammazione intestinale. Prendono campioni fecali dai suinetti due giorni dopo la nascita, trovando cambiamenti nella concentrazione di UDCA (riduzione), così come nella concentrazione di diversi batteri (Clostridium). Osservano anche una maggiore presenza di due metaboliti microbici legati al basso peso alla nascita. UDCA (acido ursodesossicolico) induce la colite nei topi e studiano la regolazione dei geni di espressione delle citochine proinfiammatorie nei suini (riduzione di IL-1b, IL-6 e TNF alfa) contrastando come influenzano la polarizzazione dei macrofagi.
Peroxisome proliferator-activated receptor gamma activation protects against deoxynivalenol-induced intestinal barrier dysfunction in jejunal IPEC-J2 cells. E.Li, N.Horn, K.Ajuwon. USA
Le micotossine sono molto comuni nei cereali. Il DON è il più frequente nelle diete umane e animali, dove provoca ritardo della crescita per minor consumo di mangime, vomito, disturbi epatici, emorragie intestinali, infiammazioni e ridotta digeribilità, disturbi del sistema immunitario e problemi riproduttivi. A livello digestivo compromette l'effetto barriera intestinale a livello delle unioni proteiche della sua mucosa, i meccanismi che lo provocano sono poco conosciuti. Nei suinetti, il DON altera il trascrittoma digiunale. Nel loro studio, hanno esposto cellule epiteliali intestinali suine (IPEC-J2) a diverse dosi di DON per 24 ore, osservando come riduce il livello di tali cellule influenzando l'espressione dell'mRNA dei geni PPAR-ganma (AP2, CD36). Il trattamento delle cellule epiteliali con rosiglitazone e troglitazone (polifenoli) ha invertito la riduzione della claudina 3 e 4 indotta dall'esposizione a DON. Il DON sopprime l'attività trascrizionale di PPAR gamma, che può servire da modello per studiare le soluzioni alle alterazioni della barriera intestinale causate da questa micotossina in vivo.
Organoid models for pigs: new frontiers in the study of gastrointestinal physiology. J.Wells. Regno Unito
Gli organoidi sono generati da embrioni - blastocisti, cellule staminali adulte mediante biopsia o fibroblasti che inducono cellule plutipotenti. Un organoide è una versione in miniatura e semplificata di un organo prodotto in vitro in tre dimensioni. Pertanto, partendo dalle cellule staminali pluripotenti umane fino all'organoide intestinale, è necessario regolare temporaneamente la sequenza di crescita mediante fattori di trascrizione. Alcuni degli organoidi generati dalle cellule staminali adulte (ASC) sono lingua, fegato, pancreas, intestino. Nei suini vengono utilizzati organoidi intestinali basati su cellule di Paneth delle cripte coltivate in una matrice di gel. L'orientamento cellulare e l'organizzazione 3D degli organoidi intestinali è essenziale per il loro studio. Negli organoidi intestinali, le cellule staminali adulte generano tutte le linee cellulari presenti nel tessuto originario (cellule di Paneth, cellule staminali, cellule Globet, cellule Tuft, sistema neuroendocrino). Queste linee cellulari intestinali non producono secrezioni mucose mentre le cellule tumorali producono alterazioni sostanziali nella differenziazione cellulare che possono essere rilevate in questi modelli organoidi. I modelli 2D con organoidi cellulari monostrato vengono utilizzati anche per analizzare la permeabilità intestinale basata sulla resistenza elettrica, nonché per valutare il trasporto attivo di molecole nell'ileo (aminoacidi, vitamine, acidi). Alcuni svantaggi degli organoidi sono l'eterogeneità nella differenziazione di cellule di diverse dimensioni che devono essere standardizzate, le condizioni di coltura di nuovi tessuti sono complicate, le matrici geniche extracellulari hanno una certa variabilità e non siamo sicuri se l'espressione a livello intestinale di diversi rimane costante nelle colture (cariotipo stabile). I geni associati al trasporto del bolo alimentare sono espressi solo nei tessuti e negli organoidi, mentre altri geni non sono espressi negli organoidi (IPEC-J2). Gli organoidi digiunali esprimono > 74% di geni specifici del sito. È in corso un nuovo progetto per la rilevazione dei metaboliti della fermentazione delle proteine (HN3, SH2, SNa2) per determinare il rischio di diarrea nei suinetti, basato su queste tecniche, visualizzando la cinetica della migrazione delle cellule epiteliali per ripristinare la mucosa intestinale responsabile dell'omeostasi digestiva. . L'eccesso di questi metaboliti ritarda la riepitelizzazione della mucosa e quindi la salute epiteliale in termini di funzione di barriera (integrità e permeabilità). Altri progetti si concentrano sui sistemi di flusso che incorporano il microbiota e sull'osservazione della risposta della barriera intestinale nell'asse nutrizione-microbiota-salute intestinale.
Characterization of an organoid model to study the intestinal epithelium in piglets. E.Mussard, C.Lencina, L.Gallo, M.Albin, L.Cauquil, C.Knudsen, C.Achard, P.Pinton, L.Soler-Vasco, S.Combes, M.Beaumont. Francia
Al momento dello svezzamento si manifestano infiammazioni intestinali e disbiosi del microbiota. Per il loro studio usano un modello di organoidi intestinali di suino per valutare diversi prodotti nutrizionali. Hanno utilizzato 12 suinetti di 21 giorni di vita analizzando istologicamente e per espressione geni, microbiota e metaboloma del digiuno e del colon, dove hanno riscontrato notevoli differenze. Dalle cripte, il digiuno e gli organoidi specifici del colon sono stati sviluppati sulla base dei diversi geni di espressione a livello di cripta di entrambe le sezioni. In vivo, il 60% delle differenze nei geni di espressione si trova in entrambi, e in vitro, il 48% delle differenze osservate in vivo sono state mantenute negli organoidi, in particolare nei geni di espressione dei trasportatori di nutrienti, degli enteroormoni e dei marcatori di immunità innata. Le maggiori differenze nel digiuno dei suinetti lattanti e svezzati si riscontrano in vivo. I geni di espressione sono più marcati nei suinetti lattanti e svezzati nelle cripte che negli organoidi. I geni che codificano gli enterormoni e l'immunità innata non si mantengono in vitro. In futuro, le condizioni di coltura dovrebbero essere ottimizzate per riprodurre meglio l'ambiente luminale intestinale.
Functional and molecular profiling of fasted piglets reveals decreased metabolic function and cell proliferation in the small intestine. A.Bekebrede, V.de Boer, W.Gerrits, J.Keijer. Paesi Bassi
L'intestino del suinetto svezzato ha un elevato fabbisogno metabolico e dipende dall'energia ingerita per mantenere le sue funzioni (cellule intestinali sane). Il basso consumo post-svezzamento in molti suinetti è un serio problema a causa di questa circostanza (non mangiatori-no eaters). Il tratto gastrointestinale si sviluppa in modo significativo nelle prime 12 settimane di vita. Studiano i suinetti svezzati tra i 22-26 giorni di vita, nutrendoli per 14 giorni dopo lo svezzamento, eseguendo un'analisi metabolica delle sezioni mediane del digiuno. La funzione mitocondriale dei suinetti che mangiano meno ne risente (ridotta), così come la loro funzione glicolitica, che non viene compensata dalla perdita di nutrienti. Si concentrano sullo studio di 1.136 geni che codificano proteine che supportano l'attività mitocondriale, verificando un aumento del metabolismo degli acidi grassi, dei corpi chetonici e del glucosio, con regolazione negativa del metabolismo dei carboidrati, riducendo tutte le funzioni mitocondriali nei suinetti che impiegano più tempo a mangiare dopo lo svezzamento.
Sucrose inclusion in gestating and lactating diets of sows modifies the behaviour of their progeny in the post-weaning period. G.Salas, Í.Díaz, S.Guzmán-Pino. Cile
I suini preferiscono i cibi dolci (saccarosio). In uno studio precedente, l'inclusione di saccarosio solubile ha aumentato il consumo tra il 27 e il 30%. L'esposizione perinatale a diete ricche di grassi e zuccheri influenza il comportamento di sviluppo dei suinetti allo svezzamento con maggiore interazione tra loro, minore aggressività e maggior tempo di movimento (12% grassi saturi + 18% saccarosio + 1% colesterolo). Incorporano il 5% di saccarosio (50 g/kg di dieta al massimo) nel mangime delle scrofe gravide e in allattamento (11 controllo e 11 test). Nei suinetti svezzati (104 per gruppo) viene aggiunto saccarosio in una razione d'acqua, filmando i suinetti e analizzando il loro comportamento. Trovano differenze significative nei suinetti del lotto di prova che sono più attivi per un tempo più lungo, hanno un maggior numero di interazioni positive, oltre a postulare di continuare a studiare se questo significa meno aggressività nei suinetti dopo lo svezzamento.
Antonio Palomo Yagüe
