Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
ВЛИЯНИЕ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ШТАММОВ Lactobacillus reuteri НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ИНТЕРЕЙКИНОВ IL-6, IL-8 И СИРТУИНОВ SIRT1, SIRT3 У ПОРОСЯТ В ПЕРИОД ОТЪЁМА
- Номер: 1
- Страницы: 20-32
Журнал: Проблемы биологии продуктивных животных
Аннотация:
В условиях интенсивного животноводства ранний отъём поросят представляет собой критический стрессовый фактор, сопровождающийся дисбиозом кишечника, нарушением барьерной функции и развитием системного низкоинтенсивного воспаления, что негативно сказывается на продуктивности и здоровье молодняка. В рамках поиска эффективных альтернатив антибиотикам в настоящем исследовании была проведена комплексная оценка влияния пробиотических штаммов Lactobacillus reuteri 238 и 395, выделенных в ВНИИФБиП, на молекулярные маркеры иммунного статуса и метаболического гомеостаза у поросят в постотъёмный период. Методом количественной ПЦР в реальном времени на модели помесных поросят (датский йоркшир × датский ландрас) проанализирована экспрессия генов провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-8) и NAD+-зависимых деацетилаз сиртуинов (SIRT1, SIRT3) в лимфоцитах периферической крови. Установлено, что 30-дневная добавка пробиотической композиции в дозе 1 г/гол./сут. статистически значимо (p<0.05) модулирует транскрипционный профиль исследуемых генов: уровень мРНК IL-6 и IL-8 снизился в 6.5 и 12.2 раза соответственно, в то время как экспрессия SIRT1 и SIRT3 возросла в 6.1 и 9.9 раз по сравнению с контрольной группой, получавшей стандартный рацион. Полученные данные раскрывают вероятный молекулярный механизм действия штаммов L. reuteri. Снижение экспрессии цитокинов коррелирует с ингибированием ядерного фактора транскрипции NF-κB — ключевого регулятора провоспалительного ответа. Одновременная активация сиртуинов, в особенности митохондриального SIRT3, указывает на усиление антиоксидантной защиты и оптимизацию окислительного фосфорилирования в клетках. SIRT1, деацетилируя субъединицу p65 фактора NF-κB, потенцирует его ингибирование, формируя противовоспалительный синергический эффект. Физиологическим следствием выявленных молекулярных сдвигов стало улучшение продуктивных показателей. В опытной группе зафиксировано увеличение среднесуточного прироста живой массы на 8% (427±5 г против 394±3 г в контроле) и повышение конверсии корма. Это согласуется с концепцией «иммунной экономии», согласно которой снижение метаболических затрат на хроническое воспаление позволяет перенаправить ресурсы на процессы роста и анаболизма. Таким образом, исследование демонстрирует, что пробиотические штаммы L. reuteri 238 и 395 обладают выраженным иммуномодулирующим и метаболическим потенциалом, реализуемым через координированную регуляцию экспрессии генов IL-6, IL-8, SIRT1 и SIRT3. Их применение в рационах поросят-отъёмышей способствует формированию более адаптивного физиологического состояния, характеризующегося снижением воспалительного тонуса, улучшением барьерно-метаболических функций кишечника и повышением продуктивности, что определяет их ценность как компонента стратегии биобезопасного животноводства.
Литература:
1. Campbell J.M., Crenshaw J.D., Polo J. The biological stress of early weaned piglets. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2013. 4(1):19. doi: 10.1186/2049-1891-4-19
2. Chen C.C., Louie S., Shi H.N., Walker W.A. Preinoculation with the probiotic Lactobacillus acidophilus early in life effectively nhibits murine Citrobacter rodentium colitis. Pediatric Research. 2005. 58(6): 1185-1191. doi: 10.1203/01.pdr.0000183660.39116.83. PMID: 16306191
3. Chen X., Zhang M., Zhou F. et al. SIRT3 activator honokiol inhibits Th17 cell differentiation and alleviates colitis. Inflammatory Bowel Diseases. 2023. 29(12): 1929-1940. doi: 10.1093/ibd/izad099.
4. Ding S., Ye T., Azad M. et al. Effects of maternal-offspring supplementation of probiotics and synbiotics on the immunity of offspring Bama mini-pigs. Frontiers in Immunology. 2025. 13(16): 1507080. doi: 10.3389/fimmu.2025.1507080. PMID: 40018037; PMCID: PMC11864950
5. Eeckhaut V., Machiels K., Perrier C. et al. Butyricicoccus pullicaecorum in inflammatory bowel disease. Gut. 2013. 62: 1745-1752. doi: 10.1136/gutjnl-2012-303611
6. Fan H., Shen Y., Ren Y., Mou Q., Lin T., Zhu L., Ren T. Combined intake of blueberry juice and probiotics ameliorate mitochondrial dysfunction by activating SIRT1 in alcoholic fatty liver disease. Nutrition & Metabolism (London). 2021. 18(1): 50. doi: 10.1186/s12986-021-00554-3. PMID: 33971886; PMCID: PMC8108333
7. Foligné B., Dewulf J., Breton J., Claisse O., Lonvaud-Funel A., Pot B. Probiotic properties of non-conventional lactic acid bacteria: immunomodulation by Oenococcus oeni. International Journal of Food Microbiology. 2010. 140: 136–145. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2010.04.007
8. Frese S.A., Parker K., Calvert C.C. et al. Diet shapes the gut microbiome of pigs during nursing and weaning. Microbiome. 2015. 3: 28. doi: 10.1186/s40168-015-0091-8
9. Fuller R. Probiotics in man and animals. Journal of Applied Bacteriology. 1989. 66(5): 365-378.
10. Geng T., He F., Su S., Sun K., Zhao L., Zhao Y., Bao N., Pan L., Sun H. Probiotics Lactobacillus rhamnosus GG ATCC53103 and Lactobacillus plantarum JL01 induce cytokine alterations and enhance immunity of weaned piglets. Research in Veterinary Science. 2021. 137: 56-67. doi: 10.1016/j.rvsc.2021.04.011. PMID: 33932824
11. Hirschey M.D., Shimazu T., Goetzman E. et al. SIRT3 regulates mitochondrial fatty-acid oxidation by reversible enzyme deacetylation. Nature. 2010. 464: 121-125. doi: 10.1038/nature08778 .
12. Hou C., Zeng X., Yang F., Liu H., Qiao S. Study and use of the probiotic Lactobacillus reuteri in pigs: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2015. 6(1): 14. doi: 10.1186/s40104-015-0014-3. PMID: 25954504; PMCID: PMC4423586
13. Iraporda C., Romanin D.E., Bengoa A.A. et al. Local treatment with lactate prevents intestinal inflammation in the TNBS-induced colitis model. Frontiers in Immunology. 2016. 7: 651. doi: 10.3389/fimmu.2016.00651. PMID: 28082985; PMCID: PMC5187354.
14. Kanauchi O., Andoh A., Mitsuyama K. Effects of the modulation of microbiota on the gastrointestinal immune system and bowel function. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2013. 61: 9977-9983. doi: 10.1021/jf402441f
15. Le Floc’h N., Lebellego L., Matte J.J., Melchior D., Sève B. The effect of sanitary status degradation and dietary tryptophan content on growth rate and tryptophan metabolism in weaning pigs. Journal of Animal Science. 2018. 87(4): 1186-1195. doi: 10.2527/jas.2008-1348.
16. Liu T.F., Vachharajani V.T., Yoza B.K., McCall C.E. NAD+-dependent sirtuin 1 and 6 proteins coordinate a switch from glucose to fatty acid oxidation during the acute inflammatory response. Journal of Biological Chemistry. 2012. 287(31): 25758-25769. doi: 10.1074/jbc.M112.362343.
17. Ma C., Azad M.A.K., Tang W. et al. Maternal probiotics supplementation improves immune and antioxidant function in suckling piglets via modifying gut microbiota. Journal of Applied Microbiology. 2022. 133(2): 515-528. doi: 10.1111/jam.15572. PMID: 35396768
18. Muns R., Nuntapaitoon M., Tummaruk P. Non-infectious causes of pre-weaning mortality in piglets. Livestock Science. 2016. 184: 46-57. doi: 10.1016/j.livsci.2015.11.025
19. Saha S., Namai F., Nishiyama K., Villena J., Kitazawa H. Role of immunomodulatory probiotics in alleviating bacterial diarrhea in piglets: a systematic review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2024. 15(1):112. doi: 10.1186/s40104-024-01070-z. PMID: 39129013; PMCID: PMC11318305.
20. Schmidt N.P., Ferri M.H., Molz P. et al. Effects of Lacticaseibacillus rhamnosus LB1.5 as potential probiotic supplement on the liver and adipose tissue of adult male mice to a high-fat diet. Molecular and Cellular Biochemistry. 2025. Vol. 480. P.5531-5543. doi: 10.1007/s11010-025-05344-6
21. Scuto M., Rampulla F., Reali G.M. et al. Hormetic nutrition and redox regulation in gut-brain axis disorders. Antioxidants (Basel). 2024. 13(4):484. doi: 10.3390/antiox13040484. PMID: 38671931; PMCID: PMC11047582
22. Skalny A.V., Aschner M., Gritsenko V.A. et al. Modulation of gut microbiota with probiotics as a strategy to counteract endogenous and exogenous neurotoxicity. Advances in Neurotoxicology. 2024. 11: 133-176. doi: 10.1016/bs.ant.2024.02.002. PMID: 38741946; PMCID: PMC11090489.
23. Upadhaya S.D., Kim I.H. Maintenance of gut microbiome stability for optimum intestinal health in pigs: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2022. 13(1): 140. doi: 10.1186/s40104-022-00790-4. PMID: 36474259; PMCID: PMC9727896
24. van Baarlen P., Wells J.M., Kleerebezem M. Regulation of intestinal homeostasis and immunity with probiotic lactobacilli. 2013. 34: 208-215. doi: 10.1016/j.it.2013.01.005
25. Villena J., Kitazawa H. Editorial: immunobiotics–interactions of beneficial microbes with the immune system. Frontiers in Immunology. 2017. 8: 1580. doi: 10.3389/fimmu.2017.01580. PMID: 29250061; PMCID: PMC5715392
26. Welcome M.O. Gut microbiota disorder, gut epithelial and blood-brain barrier dysfunctions in etiopathogenesis of dementia: molecular mechanisms and signaling pathways. Neuromolecular Medicine. 2019. 21: 205-226. doi: 10.1007/s12017-019-08547-5
27. Yao G., Zhao Z., Yang C. et al. Evaluating the probiotic effects of spraying Lactiplantibacillus plantarum P-8 in neonatal piglets. BMC Microbiology. 2024. 24(1): 253. doi: 10.1186/s12866-024-03332-2. PMID: 38982403; PMCID: PMC11232343
28. Yeung F., Hoberg J.E., Ramsey C.S. et al. Modulation of NF-κB-dependent transcription and cell survival by the SIRT1 deacetylase. The EMBO Journal. 2004. 23(12): 2369-2380. doi: 10.1038/sj.emboj.7600244
29. Zhang M., Yang Z., Wu G. et al. Effects of probiotic-fermented feed on the growth profile, immune functions, and intestinal microbiota of Bamei piglets. Animals (Basel). 2024. 14(4): 647. doi: 10.3390/ani14040647. PMID: 38396614; PMCID: PMC10886304
30. Zhou S., Xue J., Shan J. et al. Gut-flora-dependent metabolite trimethylamine-N-oxide promotes atherosclerosis-associated inflammation responses by indirect ROS stimulation and signaling involving AMPK and SIRT1. Nutrients. 2022. 14(16): 3338. doi: 10.3390/nu14163338. PMID: 36014845; PMCID: PMC9416570