Real-Time PCR : A Molecular Approach to Investigate the Role of Intestinal Microbiota in the Pathophysiology of Irritable Bowel Syndrome

Irritable bowel syndrome (IBS) is a common multifactorial functional intestinal disorder, the pathogenesis of which is not completely understood. Increasing scientific evidence suggests that microbes are involved in the onset and maintenance of IBS symptoms. The microbiota of the human gastrointestinal (GI) tract constitutes a massive and complex ecosystem consisting mainly of obligate anaerobic microorganisms making the use of culture-based methods demanding and prone to misinterpretation. To overcome these drawbacks, an extensive panel of species- and group-specific assays for an accurate quantification of bacteria from fecal samples with real-time PCR was developed, optimized, and validated. As a result, the target bacteria were detectable at a minimum concentration range of approximately 10 000 bacterial genomes per gram of fecal sample, which corresponds to the sensitivity to detect 0.000001% subpopulations of the total fecal microbiota. The real-time PCR panel covering both commensal and pathogenic microorganisms was assessed to compare the intestinal microbiota of patients suffering from IBS with a healthy control group devoid of GI symptoms. Both the IBS and control groups showed considerable individual variation in gut microbiota composition. Sorting of the IBS patients according to the symptom subtypes (diarrhea, constipation, and alternating predominant type) revealed that lower amounts of Lactobacillus spp. were present in the samples of diarrhea predominant IBS patients, whereas constipation predominant IBS patients carried increased amounts of Veillonella spp. In the screening of intestinal pathogens, 17% of IBS samples tested positive for Staphylococcus aureus, whereas no positive cases were discovered among healthy controls. Furthermore, the methodology was applied to monitor the effects of a multispecies probiotic supplementation on GI microbiota of IBS sufferers. In the placebo-controlled double-blind probiotic intervention trial of IBS patients, each supplemented probiotic strain was detected in fecal samples. Intestinal microbiota remained stable during the trial, except for Bifidobacterium spp., which increased in the placebo group and decreased in the probiotic group. The combination of assays developed and applied in this thesis has an overall coverage of 300-400 known bacterial species, along with the number of yet unknown phylotypes. Hence, it provides good means for studying the intestinal microbiota, irrespective of the intestinal condition and health status. In particular, it allows screening and identification of microbes putatively associated with IBS. The alterations in the gut microbiota discovered here support the hypothesis that microbes are likely to contribute to the pathophysiology of IBS. The central question is whether the microbiota changes described represent the cause for, rather than the effect of, disturbed gut physiology. Therefore, more studies are needed to determine the role and importance of individual microbial species or groups in IBS. In addition, it is essential that the microbial alterations observed in this study will be confirmed using a larger set of IBS samples of different subtypes, preferably from various geographical locations.

Sources of variation in the ampicillin-resistant Escherichia coli concentration in the feces of organic broiler chickens

Currently, there are limited published data for the population dynamics of antimicrobial-resistant commensal bacteria. This study was designed to evaluate both the proportions of the Escherichia coli populations that are resistant to ampicillin at the level of the individual chicken on commercial broiler farms and the feasibility of obtaining repeated measures of fecal E. coli concentrations. Short-term temporal variation in the concentration of fecal E. coli was investigated, and a preliminary assessment was made of potential factors involved in the shedding of high numbers of ampicillin-resistant E. coli by growing birds in the absence of the use of antimicrobial drugs. Multilevel linear regression modeling revealed that the largest component of random variation in log-transformed fecal E. coli concentrations was seen between sampling occasions for individual birds. The incorporation of fixed effects into the model demonstrated that the older, heavier birds in the study were significantly more likely (P = 0.0003) to shed higher numbers of ampicillin-resistant E. coli. This association between increasing weight and high shedding was not seen for the total fecal E. coli population (P = 0.71). This implies that, in the absence of the administration of antimicrobial drugs, the proportion of fecal E. coli that was resistant to ampicillin increased as the birds grew. This study has shown that it is possible to collect quantitative microbiological data on broiler farms and that such data could make valuable contributions to risk assessments concerning the transfer of resistant bacteria between animal and human populations.

Aspectos sanitários do cultivo da alface americana, irrigada com águas recptoras de efluentes urbanos

Avaliou-se a influência da disposição de mangueiras gotejadoras nos canteiros e a injeção ou não de cloro na água de irrigação, nas condições sanitárias do solo e da alface americana irrigada (Lactuca sativa L.) com águas receptoras de efluentes urbanos. Foram realizadas análises microbiológicas de amostras de água do solo e da alface, no decorrer de todo o ciclo de cultivo. Objetivou-se determinar a possível existência de Salmonella spp. e de formas evolutivas de parasitos humanos e a quantidade de coliformes fecais, em pontos e épocas diferentes do experimento, impedindo assim o consumo da alface. Os resultados não indicaram a presença dos dois primeiros em nenhuma das amostras, mas sim de parasitos não humanos (nematóides) de vida livre no solo. em relação à quantidade de coliformes fecais (NMP ml-1), o valor encontrado na cultura atende às exigências da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde brasileiro, porém a presença dos nematóides em quantidades superiores ao permitido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) inviabiliza o seu consumo.

Digestibilidade Aparente de Ingredientes pela Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus)

Avaliou-se a digestibilidade aparente do milho, amido de milho, milho extrusado, germe de milho, sorgo, farelo de trigo, farelo de arroz, glúten 21, glúten 60, farelo de soja, farelo de canola, farelo de algodão, farinha de peixe, farinha de carne, farinha de vísceras de aves, farinha de sangue e farinha de penas. Confeccionaram-se 18 rações, marcadas com 0,10% de óxido de crômio III, uma delas, basal purificada, e as demais, contendo os ingredientes. Os peixes, 100 juvenis com 100±10 g, foram alojados em cinco tanques-rede para facilitar o manejo de alimentação e a coleta de fezes e permaneceram, durante o dia, em cinco aquários (250 L) de alimentação, recebendo refeições à vontade das 8 às 17h30. Após, foram transferidos para cinco aquários (300 L) de coleta de fezes, onde permaneceram até a manhã do dia subseqüente. O coeficiente de digestibilidade aparente dos ingredientes foi calculado com base no teor de óxido crômio da ração e das fezes. Com base nos resultados, concluiu-se que, entre os ingredientes energéticos, o milho apresentou o melhor coeficiente de digestibilidade aparente, seguindo-se o milho extrusado, o farelo de trigo e o farelo de arroz; dos ingredientes protéicos - vegetal, o glúten 60 e o glúten 21, seguidos do farelo de canola, apresentou os melhores coeficientes e dos protéicos - animal, destacou-se a farinha de vísceras de aves, seguida da farinha de peixes, enquanto os piores coeficientes foram proporcionados pela farinha de penas e farinha de sangue.

Digestibilidade Aparente da Proteína Bruta e dos Componentes da Parede Celular de uma Ração Completa, com Bovinos de Diferentes Grupos Genéticos

Avaliaram-se os coeficientes de digestibilidade do extrato etéreo (EE), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), hemicelulose (HCEL) e celulose (CEL) de uma ração completa, composta por 44,3% de feno de braquiária, 55% de concentrado e 0,7% de mistura mineral, fornecida a bovinos de diferentes grupos genéticos (Gir, Nelore, Guzerá, Santa Gertrudis e Caracu), pelas metodologias de coleta total de fezes e com indicador interno (lignina em detergente ácido - LDA), em delineamento inteiramente casualizado, com três repetições por grupo genético, com análise de variância individual dentro de cada metodologia e uma análise de correlação entre as metodologias. Não houve diferença entre grupos genéticos para a digestibilidade de EE, PB, FDN, FDA, HCEL e CEL, pelas metodologias de coleta total de fezes e com LDA, com médias de 44,28 e 40,38%; 52,46 e 49,51%; 57,04 e 54,25%; 37,71 e 34,04%; 71,66 e 69,68%; e 48,27 e 45,20%, respectivamente. As digestibilidades da PB, FDA e CEL não mostraram correlação. A LDA foi eficiente na estimativa da digestibilidades e os nutrientes foram utilizados de forma semelhante pelos diferentes grupos genéticos.

Manejo nutricional e digestibilidade no quilotórax canino

O quilotórax corresponde ao acúmulo de fluido linfático em um ou em ambos os espaços pleurais, resultante do extravasamento de linfa do ducto torácico ou de uma de suas divisões principais. Este pode estar associado à ascite quilosa em pacientes com distúrbios linfáticos sistêmicos, como na linfangiectasia, em decorrência de defeitos no transporte linfático-venoso do quilo da cavidade torácica para a circulação sistêmica. A linfangiectasia intestinal é um distúrbio obstrutivo que envolve o sistema linfático do órgão e revela-se como a causa mais comum de enteropatias associadas à má absorção e perda de proteínas em cães. São apresentados no presente relato o controle clínico com o uso de dieta caseira com baixa gordura e a quantificação da função digestiva, por meio da determinação da digestibilidade do alimento, em um cão acometido por quilotórax secundário à linfangiectasia intestinal. A dieta caseira incluiu arroz, peito de frango, cenoura, carbonato de cálcio, levedura de cerveja, suplemento vitamínico e mineral e sal. O ensaio de digestibilidade foi conduzido pelo método de coleta total de fezes. A dieta caseira foi eficaz em interromper o acúmulo de efusão quilosa torácica, restabelecer as concentrações de proteína total e albumina e promover ganho de peso no paciente. Os resultados da digestibilidade demonstraram menor aproveitamento de todos os nutrientes no cão com linfangiectasia em relação ao controle sadio.

Corn and soybean meal metabolizable energy with the addition of exogenous enzymes for poultry

Two metabolism assays were carried out to determine corn and soybean meal metabolizable energy when enzymes were added. In the first trial, 35 cockerels per studied feedstuff (corn and soybean meal) were distributed in a completely randomized experimental design with four treatments of seven replicates of one bird each. The evaluated treatments were: ingredient (corn and soybean meal) with no enzyme addition, with the addition of an enzyme complex (xylanase, amylase, protease - XAP), xylanase, or phytase. Precise feeding method was used to determine true metabolizable energy corrected for nitrogen balance (TMEn). The use of enzymes did not result in any differences (p>0.05) in soybean meal TMEn, but phytase improved corn TMEn in 2.3% (p=0.004). In the second trial, 280 seven-day-old broiler chicks were distributed in a completely randomized experimental design with seven treatments of five replicates of eight birds each. Treatments consisted of corn with no enzyme addition or with the addition of amylase, xylanase, phytase, XAP complex, XAP+phytase combination, or xylanase/ pectinase/β-glucanase complex (XPBG). Corn was supplemented with macro and trace minerals. Total excreta collection was used to determine apparent metabolizable energy corrected for nitrogen balance (AMEn). Differences were observed (p=0.08) in AMEn and dry matter metabolizability coefficient (p=0.03). The combination of the XAP complex with phytase promoted a 2.11% increase in corn AMEn values, and the remaining enzymes allowed increased between 0.86% and 1.66%.

Determinação do Valor Nutricional das Sojas Integrais Processadas para Aves

Três ensaios biológicos foram realizados com o objetivo de determinar o conteúdo de energia metabolizável e do coeficientes de digestibilidade do extrato etéreo da soja integral processada por diferentes métodos (extrusão e tostagem) e do farelo de soja reconstituído com óleo. No primeiro e segundo ensaios, foram utilizadas a metodologia tradicional de coleta total de excretas, utilizando pintos no primeiro ensaio e galos no segundo. No terceiro ensaio, empregou-se a metodologia de alimentação forçada (Sibbald, 1976) com galos adultos. de acordo com os resultados obtidos, as sojas testadas apresentaram composições bromatológicas semelhantes. Os processamentos usados para a soja integral conferiram diferenças na digestibilidade dos nutrientes da soja e os coeficientes de digestibilidade do extrato etéreo obtidos para a soja extrusada e para o farelo de soja com adição de óleo foram superiores aos obtidos para soja tostada pelo vapor. Os valores de energia metabolizável obtidos para a soja extrusada foram superiores aos encontrados para a soja tostada pelo vapor e para o farelo de soja com adição de óleo, que foram semelhantes entre si.

Digestibilidade aparente da dieta com capim-elefante ensilado com diferentes aditivos

Foram estudados os efeitos da adição de 15% de diferentes aditivos - casca de café, farelo de cacau e farelo de mandioca - à forragem verde de capim-elefante (peso/peso), no momento da ensilagem, sobre a digestibilidade aparente de dietas. Foram usados 20 ovinos machos, não castrados, com média de 22,27±3,24kg de peso corporal, em um delineamento inteiramente ao acaso, com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: T1 = capim-elefante ensilado sem aditivo; T2 = capim-elefante ensilado com 15% de casca de café; T3 = capim-elefante ensilado com 15% de farelo de cacau; T4 = capim-elefante ensilado com 15% de farelo de mandioca. Os animais receberam dieta isoproteica (10% de proteína bruta) em proporção de 60% de volumoso e 40% de concentrado, na base da matéria seca. Utilizou-se o método de coleta total de fezes durante sete dias. Os coeficientes de digestibilidade aparente da matéria seca, proteína bruta, fibra em detergente neutro e fibra em detergente ácido e de digestibilidade verdadeira da proteína bruta foram maiores no capim-elefante ensilado sem aditivo. O coeficiente de digestibilidade do extrato etéreo foi mais alto na silagem sem aditivo e na silagem com farelo de cacau. Os coeficientes de digestibilidade da matéria orgânica e dos carboidratos totais foram mais elevados na silagem sem aditivo e na silagem com farelo de mandioca. Os maiores valores de nutrientes digestíveis totais foram observados nas dietas que continham silagem sem aditivo e silagem com farelo de mandioca. A silagem de capim-elefante com 15% de farelo de mandioca, bem como a silagem sem aditivo apresentaram melhor digestibilidade dos nutrientes.

Complexo enzimático para suínos: digestão, metabolismo, desempenho e impacto ambiental

Foram conduzidos dois experimentos para avaliar a suplementação enzimática (amilase, pentosanase, celulase, protease e a-galactosidase) em rações à base de milho e farelo de soja para suínos. No Exp 1, foram determinadas as digestibilidades aparentes da energia, matéria seca, proteína e das fibras das rações, com ou sem o complexo enzimático, para suínos machos castrados, com 19,96 ± 2,90 kg de peso vivo. Foi utilizado o método da coleta total de fezes e as rações foram formuladas com níveis reduzidos de energia, proteína e aminoácidos. No Exp 2, foram mensurados o desempenho, a excreção de sólidos totais e voláteis, matéria mineral, nitrogênio, macro e microminerais nas fezes, em relação ao desempenho, de suínos machos castrados dos 50 aos 151 dias de idade, com peso médio inicial de 18,34 ± 1,35 kg. Foram utilizadas três dietas, sendo uma ração formulada para atender ou exceder as exigências nutricionais dos animais, de acordo com o NRC (1998), e outras duas com níveis reduzidos de energia, proteína e aminoácidos, suplementadas ou não com o complexo enzimático. Foi utilizado o delineamento em blocos casualizados. A suplementação enzimática em rações contendo milho e farelo de soja não promoveu incrementos na digestibilidade de nutrientes, não melhorou o desempenho dos animais e também não reduziu a excreção de resíduos pelas fezes. Mais estudos são necessários para testar novas matrizes e diferentes níveis do complexo enzimático.

Avaliação de indicadores internos em ensaios de digestibilidade

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

Energia metabolizável de alimentos na formulação de ração para frangos de corte

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da formulação de rações para frangos de corte, com a utilização de valores de energia metabolizável (EM) dos alimentos determinados por diferentes métodos. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, que consistiram na formulação de rações baseadas na: em aparente corrigida e em aparente, ambas determinadas pelo método da coleta total com pintos; em aparente corrigida, determinada pelo método da coleta total com galos; e em verdadeira corrigida, determinada pelo método da alimentação forçada com galos. Na fase inicial, foi obtido maior consumo de ração, ganho de peso e melhor conversão alimentar com a formulação baseada na em aparente corrigida (pintos). Durante a fase final, a formulação com em verdadeira corrigida (galos) promoveu maior ganho de peso e melhor conversão alimentar. No período de 1 a 49 dias, as aves alimentadas com as rações formuladas com em aparente corrigida (pintos) tiveram melhor desempenho. As características de carcaça não foram influenciadas pelos tratamentos. Até os 21 dias de idade, deve-se considerar os valores de em aparente corrigida (pintos), para a formulação das rações de frangos de corte; após essa idade, deve-se considerar os valores de em aparente corrigida (galos) ou em verdadeira corrigida (galos).

Digestibilidade aparente da energia e da fibra de dietas para ovinos contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão

Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a digestibilidade da energia e da fibra de dietas contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão como fontes protéicas exclusivas e silagem de milho como volumoso. Utilizaram-se 24 borregos com 11 meses de idade e peso médio 31 kg e o método da coleta total de fezes. A ingestão de matéria seca foi de 64,1; 68,8 e 71,4 g/kg PV0,75/dia e as digestibilidades da energia da FDN e da FB foram 63,0; 67,7 e 64,4%, 39,6; 55,7 e 50,0%, 47,0; 49,3 e 53,4%, respectivamente, para dietas com uréia, amiréia e farelo de algodão. Os ganhos em peso foram 278,5; 348,0; e 293,7 g/anim.dia, na mesma ordem. O uso da amiréia poderá ser o mais adequado, em relação a uréia e farelo de algodão, em dietas para borregos contendo silagem de milho como volumoso.

Caracterização comportamental endócrina das fases ontogenéticas de sagüi comum (Callithrix jacchus)

The use of animal models in biomedical research is ever increasing. Models that use primates might also have advantages in terms of low maintenance costs and availability of biological knowledge, thereby favoring their use in different experimental protocols. Many current stress studies use animal models at different developmental stages since biological response differs during ontogeny. The aims of this study were to perform a detailed characterization of the developmental stages of common marmosets (Callithrix jacchus), a very important animal model used in biomedical research. Ten subjects, 6 females and 4 males, were followed from birth to initial adult age (16 months). Behavioral and fecal collection for measurement of adrenal (cortisol) and sex (progesterone, estradiol and androgens) hormones took place twice a week during the first month of life and once a week for the remainder of the study. Behavior was observed for 30 minutes in the morning (0700-09:00h) and afternoon (12:00-14:00h). Behavioral profile showed changes during ontogeny, characterizing the 4 developmental stages and the respective phases proposed by Leão et al (2009).. Differentiation of developmental stages was considered using the onset, end, change and stabilization of the behavioral profile parental care (weaning and carrying), ingestion (solid food), affiliation (social grooming) and autogrooming, agonism (scent marking and piloerection) and play behavior and endocrine profile. Infant weaning and carrying terminated within the infantile stage and the peak of solid food ingestion was recorded in the infantile III phase. Receiving grooming was recorded earlier than grooming performed by the infant and autogrooming. The first episode of scent marking was recorded in the 4th week and it was the least variable behavior, in terms of its onset, which, in almost all animals, was between the 5th and 7th week of life. Solitary play and play with the twin started around the 7th week and play with other members of the group started 8 weeks later. Sex hormone secretion started to differ from basal levels between the 21st and 23rd week of life, in males and females, suggesting that puberty occurs simultaneously in both sexes. Basal cortisol, even at an early age, was higher in females than in males. However, cortisol was not correlated with the juvenile stage, as expected, since this stage corresponds to the transition between infancy and adult age and most behaviors are intensified by this time. The behavioral and endocrine profile of subadult animals did not differ from that of the adults. These results provide more detailed parameters for the developmental process of C. jacchus and open new perspectives for the use of experimental approaches focused on the intermediate ontogenetic phases of this species

Comparison of omega-3 fatty acids and sulfasalazine in ulcerative colitis

Fish oil omega-3 fatty acids exert antiinflammatory effects on patients with ulcerative colitis. However, a comparative study in patients with mild to moderate ulcerative colitis receiving only sulfasalazine or omega-3 fatty acids has not been performed. We sought to detect changes in the inflammatory disease activity with the use of either fish oil omega-3 fatty acids or sulfasalazine in patients with ulcerative colitis. Ten patients (five male, five female; mean age = 48 +/- 12 y) with mild to moderate active ulcerative colitis were investigated in a randomized cross-over design. They received either sulfasalazine (2 g/d) or omega-3 fatty acids (5.4 g/d) for 2 mo. Disease activity was assessed by clinical and laboratory indicators, sigmoidoscopy, histology, and whole-body protein turnover (with N-15-glycine). Treatment with w-3 fatty acids resulted in greater disease activity as detected by a significant increase in platelet count, erythrocyte sedimentation rate, C-reactive protein, and total fecal nitrogen excretion. No major changes in protein synthesis and breakdown were observed during either treatment. In conclusion, treatment with sulfasalazine is superior to treatment with omega-3 fatty acids in patients with mild to moderate active ulcerative colitis. Nutrition 2000;16:87-901 (C) Elsevier B.V. 2000.