Standardised ileal digestibility of crude protein and amino acids of UK-grown peas and faba beans by broilers

In view of the increasing interest in home-grown legumes as components of diets for non-ruminant livestock and in an attempt to reduce the reliance on imported soya bean meal (SBM), two experiments were conducted to evaluate samples of peas and faba beans for their standardised ileal digestibility (SID) of amino acids determined with young broiler chicks. Experiment 1 evaluated six faba bean and seven pea cultivars and Experiment 2 evaluated two faba bean and three pea cultivars as well as a sample of soya bean meal provided as a reference material. Peas and beans were added at 750g/kg as the only source of protein/amino acids in a semi-synthetic diet containing the inert marker titanium dioxide; SBM was added, in a control diet, at 500g/kg. Each diet was fed to six replicates of a cage containing two Ross-type broilers for 96h at which point birds were culled allowing removal of ileal digesta. Chemical analyses allowed the calculation of the coefficient of SID of amino acids. There were no differences between samples of the same pulse species (P>0.05) but peas had higher values (P<0.05), similar to SBM, than beans. Trypsin inhibitor content (expressed as g trypsin inhibitor units/mg sample) of all pea samples was low and in the range 0.83–1.77mg/kg. There was relatively little variation in bean tannin content and composition amongst the coloured-flowered varieties; however, the white-flowered cultivar had no tannins. There was no correlation between tannin content and coefficient of SID. The content of SID of amino acids (g/kg legume) was higher in SBM when compared with peas and beans by virtue of having higher total concentrations.

Weaning diet induces sustained metabolic phenotype shift in the pig and influences host response to Bifidobacterium lactis NCC2818

Background The process of weaning causes a major shift in intestinal microbiota and is a critical period for developing appropriate immune responses in young mammals.Objective To use a new systems approach to provide an overview of host metabolism and the developing immune system in response to nutritional intervention around the weaning period.Design Piglets (n=14) were weaned onto either an egg-based or soya-based diet at 3 weeks until 7 weeks, when all piglets were switched onto a fish-based diet. Half the animals on each weaning diet received Bifidobacterium lactis NCC2818 supplementation from weaning onwards. Immunoglobulin production from immunologically relevant intestinal sites was quantified and the urinary (1)H NMR metabolic profile was obtained from each animal at post mortem (11 weeks).Results Different weaning diets induced divergent and sustained shifts in the metabolic phenotype, which resulted in the alteration of urinary gut microbial co-metabolites, even after 4 weeks of dietary standardisation. B lactis NCC2818 supplementation affected the systemic metabolism of the different weaning diet groups over and above the effects of diet. Additionally, production of gut mucosa-associated IgA and IgM was found to depend upon the weaning diet and on B lactis NCC2818 supplementation.ConclusionThe correlation of urinary (1)H NMR metabolic profile with mucosal immunoglobulin production was demonstrated, thus confirming the value of this multi-platform approach in uncovering non-invasive biomarkers of immunity. This has clear potential for translation into human healthcare with the development of urine testing as a means of assessing mucosal immune status. This might lead to early diagnosis of intestinal dysbiosis and with subsequent intervention, arrest disease development. This system enhances our overall understanding of pathologies under supra-organismal control.

Weaning diet induces sustained metabolic phenotype shift in the pig and influences host response to Bifidobacterium lactis NCC2818

Background: The process of weaning causes a major shift in intestinal microbiota and is a critical period for developing appropriate immune responses in young mammals. Objective: To use a new systems approach to provide an overview of host metabolism and the developing immune system in response to nutritional intervention around the weaning period. Design: Piglets (n¼14) were weaned onto either an eggbased or soya-based diet at 3 weeks until 7 weeks, when all piglets were switched onto a fish-based diet. Half the animals on each weaning diet received Bifidobacterium lactis NCC2818 supplementation from weaning onwards. Immunoglobulin production from immunologically relevant intestinal sites was quantified and the urinary 1H NMR metabolic profile was obtained from each animal at post mortem (11 weeks). Results: Different weaning diets induced divergent and sustained shifts in the metabolic phenotype, which resulted in the alteration of urinary gut microbial co-metabolites, even after 4 weeks of dietary standardisation. B lactis NCC2818 supplementation affected the systemic metabolism of the different weaning diet groups over and above the effects of diet. Additionally, production of gut mucosa-associated IgA and IgM was found to depend upon the weaning diet and on B lactis NCC2818 supplementation. Conclusion: The correlation of urinary 1H NMR metabolic profile with mucosal immunoglobulin production was demonstrated, thus confirming the value of this multiplatform approach in uncovering non-invasive biomarkers of immunity. This has clear potential for translation into human healthcare with the development of urine testing as a means of assessing mucosal immune status. This might lead to early diagnosis of intestinal dysbiosis and with subsequent intervention, arrest disease development. This system enhances our overall understanding of pathologies under supra-organismal control.

Direct experimental evidence that early-life farm environment influences regulation of immune responses

Background: In mammals, early-life environmental variations appear to affect microbial colonization and therefore competent immune development, and exposure to farm environments in infants has been inversely correlated with allergy development. Modelling these effects using manipulation of neonatal rodents is difficult due to their dependency on the mother, but the relatively independent piglet is increasingly identified as a valuable translational model for humans. This study was designed to correlate immune regulation in piglets with early-life environment. Methods: Piglets were nursed by their mother on a commercial farm, while isolatorreared siblings were formula fed. Fluorescence immunohistology was used to quantify T-reg and effector T-cell populations in the intestinal lamina propria and the systemic response to food proteins was quantified by capture ELISA. Results: There was more CD4+ and CD4+CD25+ effector T-cell staining in the intestinal mucosa of the isolator-reared piglets compared with their farm-reared counterparts. In contrast, these isolator-reared piglets had a significantly reduced CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T-cell population compared to farm-reared littermates, resulting in a significantly higher T-reg-to-effector ratio in the farm animals. Consistent with these findings, isolator-reared piglets had an increased serum IgG anti-soya response to novel dietary soya protein relative to farm-reared piglets. Conclusion: Here, we provide the first direct evidence, derived from intervention, that components of the early-life environment present on farms profoundly affects both local development of regulatory components of the mucosal immune system and immune responses to food proteins at weaning. We propose that neonatal piglets provide a tractable model which allows maternal and treatment effects to be statistically separated.

The extent to which potential benefits to EU farmers of adopting transgenic crops are reduced by cost of compliance with coexistence regulations

This article forecasts the extent to which the potential benefits of adopting transgenic crops may be reduced by costs of compliance with coexistence regulations applicable in various member states of the EU. A dynamic economic model is described and used to calculate the potential yield and gross margin of a set of crops grown in a selection of typical rotation scenarios. The model simulates varying levels of pest, weed, and drought pressures, with associated management strategies regarding pesticide and herbicide application, and irrigation. We report on the initial use of the model to calculate the net reduction in gross margin attributable to coexistence costs for insect-resistant (IR) and herbicide-tolerant (HT) maize grown continuously or in a rotation, HT soya grown in a rotation, HT oilseed rape grown in a rotation, and HT sugarbeet grown in a rotation. Conclusions are drawn about conditions favoring inclusion of a transgenic crop in a crop rotation, having regard to farmers’ attitude toward risk.

Population structure and associated phenotypes of Salmonella enterica serovars Derby and Mbandaka overlap with host range

BACKGROUND:The Salmonella enterica serovar Derby is frequently isolated from pigs and turkeys whereas serovar Mbandaka is frequently isolated from cattle, chickens and animal feed in the UK. Through comparative genomics, phenomics and mutant construction we previously suggested possible mechanistic reasons why these serovars demonstrate apparently distinct host ranges. Here, we investigate the genetic and phenotypic diversity of these two serovars in the UK. We produce a phylogenetic reconstruction and perform several biochemical assays on isolates of S. Derby and S. Mbandaka acquired from sites across the UK between the years 2000 and 2010. RESULTS:We show that UK isolates of S. Mbandaka comprise of one clonal lineage which is adapted to proficient utilisation of metabolites found in soya beans under ambient conditions. We also show that this clonal lineage forms a biofilm at 25 °C, suggesting that this serovar maybe well adapted to survival ex vivo, growing in animal feed. Conversely, we show that S. Derby is made of two distinct lineages, L1 and L2. These lineages differ genotypically and phenotypically, being divided by the presence and absence of SPI-23 and the ability to more proficiently invade porcine jejunum derived cell line IPEC-J2. CONCLUSION:The results of this study lend support to the hypothesis that the differences in host ranges of S. Derby and S. Mbandaka are adaptations to pathogenesis, environmental persistence, as well as utilisation of metabolites abundant in their respective host environments.

Recovery and upgrading bovine rumen protein by extrusion: Effect of lipid content on protein disulphide cross-linking, solubility and molecular weight

Bovine rumen protein with two levels of residual lipids (1.9% or 3.8%) was subjected to thermoplastic extrusion under different temperatures and moisture contents. Protein Solubility in different buffers, disulphide cross-linking and molecular weight distribution were determined on the extrudates. After extrusion, samples with 1.9% residual lipids content had a higher concentration of protein insoluble by undetermined forces, irrespective of feed moisture and processing temperature used. Lipid content of 3.8% in the feed material resulted in more protein participating in the extrudate network through non-covalent interactions (hydrophobic and electrostatic) and disulphide bonds. A small dependency of the extrusion process on moisture and temperature and a marked dependency on lipid content, especially phospholipid, was observed, Electrophoresis under non-reducing conditions showed that protein extrusion with low feed moisture promoted high molecular breakdown inside the barrel, probably due to intense shear force, and further protein aggregation at the die end. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Papel da MRP1/bomba GS-X na regulação do potencial redox celular, e a influência do estado redox celular na expressão e atividade da MRP1/bomba GS-X

Uma das complicações que levam o paciente terminal de câncer à morte é a imunossupressão. Por sua vez, a superprodução de prostaglandinas ciclopentenônicas (CP-PGs) no plasma desses indivíduos é um fator de risco para depressão imunológica já que as CP PGs bloqueiam inúmeras interações entre células imunológicas. Estudos de nosso grupo revelaram que células tumorais apresentam alta atividade da ATPase bomba GS X/MRP que exporta conjugados sulfidrila, inclusive CP PG na forma de S-conjugados de glutationa. A glutationa é uma das, ou a mais importante substância para manutenção do estado redox celular. Como o acúmulo de proteínas de choque térmico (HSP) induzidas pelas CP PGs em células imunológicas é indicativo do grau de estresse ao qual cada célula está sendo submetida, neste trabalho, buscamos determinar qual a influência da MRP1/bomba GS-X na presença de estresse celular causado por desbalanço redox e os parâmetros de estresse celular necessários para influenciar a expressão e/ou a atividade da MRP1/bomba GS-X. Nossos resultados sugerem que linfócitos respondem bem a transfecção por eletroporação com o gene da MRP1/bomba GS-X e que a presença desta proteína possa conferir resistência ao tratamento com substâncias eletrofílicas de maneira a ajustar o estado redox celular mais rapidamente, o que impede o efeito citotóxico destas substâncias.

A expressão e a atividade da bomba MRP1/GS-X e de proteínas de choque térmico (HSP70) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos treinados : possível mecanismo de citoproteção induzido pelo exercício contra os efeitos do estresse oxidativo

A relação entre as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG), dita o estado redox celular que, por sua vez, modula a atividade de muitos genes e proteínas sensíveis às alterações de potencial redox. As proteínas de choque térmico (HSP) são fundamentais na defesa contra o estresse oxidativo e em processos de reparo celular. Já a bomba GS-X codificada pelo gene MRP1 pode regular o estado redox celular exportando dissulfeto de glutationa (GSSG), prevenindo o estresse oxidativo. Nosso objetivo foi verificar a expressão de HSP70, da bomba MRP1 e sua atividade, bem como o metabolismo da glutationa (GSH) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos submetidos ao exercício agudo e ao treinamento físico de natação. Ratos machos Wistar, separados em controle e exercício (n=6; treinamento de uma semana, com carga de 5% do peso corporal na cauda, temperatura da água ± 30°C). Após o exercício os ratos foram sacrificados e o músculo cardíaco e gastrocnêmio retirados. Para análise do estado redox, foram utilizadas técnicas bioquímicas de análise do conteúdo intracelular de GSH e GSSG; para análise da expressão de HSP70 e MRP1 foram utilizadas técnicas de SDS-PAGE e Western blotting. A atividade da bomba MRP1 foi medida por técnicas espectrofotométricas em membranas isoladas dos músculos em estudo. Os resultados foram expressos como média  desvio padrão da média. Foi utilizado o teste de análise de variância complementado com o teste de comparações múltiplas de Student-Newmann-Keus, para p < 0,05. Na análise do estado redox celular ([GSSG]/[GSH]), o miocárdio não apresentou mudanças significativas, enquanto que o gastrocnêmio do grupo exercício demonstrou aumento nesta modalidade indicando estresse (controle: 0,424± 0,056 e exercício: 3,775 ± 0,466). Com relação à expressão de HSP70 (unidades arbitrárias), o miocárdio não apresentou diferença, enquanto o gastrocnêmio do grupo exercício obteve um aumento significativo (controle 0,602± 0,047 e exercício 0,807 ± 0,224). Na expressão da MRP1, o coração apresentou diferença significativa (controle: 0,360± 0,028 e exercício: 0,800 ± 0,094), enquanto o gastrocnêmio não. A atividade da bomba MRP1 foi 21,4% maior no coração, e essa atividade foi diminuída pelo treinamento em 27,76% em relação ao controle. Os dados obtidos indicam que o miocárdio parece estar mais protegido do que o gastrocnêmio contra o estresse oxidativo induzido pelo exercício por apresentar maior expressão e atividade da bomba MRP1, uma vez que esta previne o acúmulo de GSSG intracelular bombeando o mesmo para o exterior da célula.

Indução de síntese de homoglobina em células K562 por doxorrubicina e aclarrubicina : em busca de um mecanismo comum

As leucemias são neoplasias que afetam o sistema hematopoiético e compreendem 2,53% dos casos de câncer relatados. Entre as leucemias, 27,95% correspondem a casos de leucemia mielóide crônica (LMC), que apresenta como marcador genético o cromossomo Philadelphia (Ph). Presente em mais de 80% dos casos, o cromossomo Ph é derivado da translocação t(9;22) (q34;q11), que origina um gene híbrido entre a região 5´ do gene bcr e 3´do gene abl. O produto deste gene é uma proteína Bcr-Abl na qual a atividade reguladora e nuclear do domínio tirosina quinase, originado da proteína Abl, torna-se constitutiva e citoplasmática. Estas mudanças na atividade tirosina quinase afetam diferentes vias de sinalização, com consequências em vários processos celulares como adesão, proliferação e apoptose. Em nível fisiológico, foi mostrado tanto in vitro quanto in vivo que as células hematopoiéticas precursoras Ph+ se diferenciam principalmente em células eritróides. Entretanto, quase 70% dos pacientes com LMC sofrem anemia, mostrando que, as células Ph+ diferenciadas em células eritróides não conseguem amadurecer até hemácias funcionais. Isto faz da LMC um bom modelo para o estudo da diferenciação de células eritróides e suas características, como os fatores que afetam a sintese de hemoglobina (Hb). A linhagem K562 é uma linhagem celular eritroleucêmica Ph+, amplamente utilizada como modelo para estudar drogas com capacidade anti-proliferativa e/ou indutoras da síntese de hemoglobina fetal. Entre estas drogas encontram-se a aclarrubicina (ACLA) e doxorrubicina (DOX) que, embora sejam análogos químicos pertencentes à família das antraciclinas, possuem mecanismos de ação diferentes e ainda não completamente esclarecidos. Neste trabalho, foram investigados vários aspectos da biologia das células K562 durante o tratamento com estas drogas. Foi observado que o tratamento com DOX produz um aumento de tamanho nas células e bloqueio do ciclo celular na fase G2/M, afetando também grandemente a viabilidade celular, com 70% de células mortas no sétimo dia de tratamento. Já durante o tratamento com ACLA a viabilidade, tamanho e ciclo celular foram menos afetados, com aproximadamente 15% de células mortas no sétimo dia de tratamento e um bloqueio transitório do ciclo na fase G1. No entanto, as duas drogas causaram um aumento significativo da síntese de hemoglobina, principalmente DOX que induziu um aumento quase duas vezes maior que o induzido por ACLA. A análise da expressão gênica realizada através da técnica de differential display mostrou várias bandas diferencialmente representadas e com diversas cinéticas de expressão, apresentando semelhanças e diferenças quando são comparados os dois tratamentos ou células tratadas e controle. Destas bandas, 26 estão sequenciadas mostrando genes envolvidos em vários processos celulares como dano do DNA, resistência a drogas, processamento do RNA e codificação de proteinas relacionadas com ferro. Das bandas sequenciadas, 7 foram validadas por RT-PCR (ndrg1, erk2, nf2l2, atp6ap1, rfc1, phf20 e zkscan) sendo observado um aumento na sua expressão durante o tratamento, com exceção de ndrg1 para o qual a expressão foi induzida em vez de aumentada e nf2l2 onde a diferença com o controle foi pequena e não permitiu validar este gene como diferencialmente expresso. Com o objetivo de procurar por mecanismos comuns entre os vários indutores da síntese de hemoglobina em células K562, estes genes foram também analisados durante o tratamento destas células com os indutores hidroxiuréia e dGTP. Além de induzirem a expressão de hemoglobina, os dois tratamentos provocaram um aumento no tamanho das células tratadas e um bloqueio no ciclo celular na fase S. Visando futuros trabalhos envolvendo os genes diferencialmente expressos, foi ainda otimizado um sistema de transferência gênica por eletroporação. Para isto foram testados varios parâmetros como campo elétrico, resistência, capacitância, meios de eletroporação, manipulação das células e uso de inibidores de DNAses. Como resultado, foi alcançado com o eletroporador padrão uma eficiência de transfecção de 81%, similar àquela alcançada pelo nucleoporator (eletroporador de última geração). As condições estabelecidas foram 750 V/cm, resistência infinita, 500 μF, meio RPMI1640, centrifugação e sulfato de zinco pós-pulso. A relação das antraciclinas e a hidroxiuréia, assim como de outros indutores da síntese de hemoglobina, com o ferro intracelular, juntamente com a diferença na expressão, durante o tratamento, de genes afetados direta ou potencialmente pela não disponibilidade de ferro intracelular, nos permitiu gerar uma hipótese para a via de sinalização que leva à síntese de hemoglobina. Nesta, sinais de falta ou não disponibilidade de ferro nas células ativariam a maquinaria celular para a captação e internalização do ferro extra-celular, simultaneamente com síntese de proteínas que utilizam o ferro para realizar as suas funções biológicas, entre elas a hemoglobina. Do mesmo modo, propomos a via de sinalização do ferro como um alvo potencialmente afetado por drogas indutoras da síntese de hemoglobina, como as antraciclinas, cujos alvos são ainda pouco conhecidos. Contudo, mais genes desta via de sinalização, bem como outros indutores, deveram ser estudados para saber se a síntese de hemoglobina pode ser induzida por drogas mais específicas e com menos efeitos colaterais que aquelas usadas atualmente para o tratamento de câncer e outras doenças.

Feeding of Spodoptera eridania (Lepidoptera: Noctuidae) on soybean genotypes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Leucogram and serum acute phase protein concentrations in queens submitted to conventional or videolaparoscopic ovariectomy

Trinta gatas, saudáveis, foram submetidas à ovariectomia pela técnica convencional e por videolaparoscopia. Amostras de sangue foram obtidas com o objetivo de verificar a intensidade da resposta inflamatória por meio da análise das concentrações de proteinas de fase aguda e contagem de leucócitos antes e até 144 horas após procedimento cirúrgico. As proteínas que apresentaram aumento significativo 24 horas após a cirurgia foram: ceruloplasmina, hemopexina, haptoglobina e α1-glicoproteína ácida, 69,8%, 103,5%, 117,3% e 199,0%, respectivamente, para ovariectomia convencional, e 22,3%, 46,1%, 79,8% e 74,6%, respectivamente, para ovariectomia por videolaparoscopia. A resposta inflamatória foi mais evidente nas gatas submetidas à ovariectomia convencional. Os resultados mostram aumento e diminuição na concentração de proteínas de fase aguda e na contagem de leucócitos, podendo ser utilizados na avaliação da resposta inflamatória induzida por procedimentos cirúrgicos.

Effects of a probiotic soy product and physical exercise on formation of pre-neoplastic lesions in rat colons in a short-term model of carcinogenic

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Piroxicam encapsulated in liposomes: Characterization and in vivo evaluation of topical anti-inflammatory effect

Liposomes of soya phosphatidylcholine, cholesterol, and stearylamine (molar ratio 6/3/1) and 0.1% alpha-tocopherol were prepared by the extrusion of multilamellar vesicles through 0.2-mu m polycarbonate membrane. Liposomes were characterized by electron transmission microscopy, and the mean structure diameter was 278 nm. The encapsulation efficiency obtained was 12.73%. The topical anti-inflammatory effect was evaluated in vivo by the cotton pellet granuloma method. We analyzed free piroxicam at 4 mg/kg, piroxicam encapsulated in liposomes added to 1.5% hydroxyethylcellulose (HEC) gel at 1.6 mg/kg, and piroxicam encapsulated in liposomes added to HEC gel at 4 mg/kg; the inhibition of inflammation obtained was 21.1%, 32.8%, and 47.4%, respectively. These results showed that the encapsulation of piroxicam produced an increase of topical anti-inflammatory effect, suggesting that the inhibition of inflammation can be obtained with lower drug concentrations.

Study of the diclofenac/phospholipid interactions with liposomes and monolayers

The interaction of diclofenae sodium (SD) with soya phosphatidylcholine (SPC) has been studied with floating Langmuir monolayers and liposomes. SD was either introduced into the subphase of SPC monolayers or co-spread with SPC on an aqueous subphase. In both cases, SD caused the surface pressure isotherm to become more expanded, thus demonstrating the affinity between SD and SPC. The incorporation of SD caused SPC liposomes to have a decreased diameter according to light scattering experiments. When SPC liposomes were injected into an aqueous subphase, their destruction yielding surface-active monomers could be monitored by changes in surface pressure. SD-loaded liposomes displayed a much faster kinetics when the surface density of surface-active monomers was plotted against time, with rate constants increasing significantly with the SD concentration. The kinetic profile can be quantitatively analyzed by plotting In[1 - (Gamma/Gamma(infinity))] versus t(1/2) (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.