The gut microbiota elicits a profound metabolic reorientation in the mouse jejunal mucosa during conventionalisation

Objective: Proper interactions between the intestinal mucosa, gut microbiota and nutrient flow are required to establish homoeostasis of the host. Since the proximal part of the small intestine is the first region where these interactions occur, and since most of the nutrient absorption occurs in the jejunum, it is important to understand the dynamics of metabolic responses of the mucosa in this intestinal region.Design: Germ-free mice aged 8-10 weeks were conventionalised with faecal microbiota, and responses of the jejunal mucosa to bacterial colonisation were followed over a 30-day time course. Combined transcriptome, histology, (1)H NMR metabonomics and microbiota phylogenetic profiling analyses were used.Results: The jejunal mucosa showed a two-phase response to the colonising microbiota. The acute-phase response, which had already started 1 day after conventionalisation, involved repression of the cell cycle and parts of the basal metabolism. The secondary-phase response, which was consolidated during conventionalisation (days 4-30), was characterised by a metabolic shift from an oxidative energy supply to anabolic metabolism, as inferred from the tissue transcriptome and metabonome changes. Detailed transcriptome analysis identified tissue transcriptional signatures for the dynamic control of the metabolic reorientation in the jejunum. The molecular components identified in the response signatures have known roles in human metabolic disorders, including insulin sensitivity and type 2 diabetes mellitus.Conclusion: This study elucidates the dynamic jejunal response to the microbiota and supports a prominent role for the jejunum in metabolic control, including glucose and energy homoeostasis. The molecular signatures of this process may help to find risk markers in the declining insulin sensitivity seen in human type 2 diabetes mellitus, for instance.

Relationship between dietary-induced changes in intestinal commensal microflora and duodenojejunal myoelectric activity monitored by radiotelemetry in the rat in vivo

Interdigestive intestinal motility, and especially phase III of the migrating myoelectric/motor complex (MMC), is responsible for intestinal clearance and plays an important role in prevention of bacterial overgrowth and translocation in the gut. Yet previous results from gnotobiotic rats have shown that intestinal microflora can themselves affect the characteristics of the myoelectric activity of the gut during the interdigestive state. Given that the composition of the intestinal microflora can be altered by dietary manipulations, we investigated the effect of supplementation of the diet with synbiotics on intestinal microflora structure and the duodenojejunal myoelectric activity in the rat. To reduce animal distress caused by restraint and handling, which can itself affect GI motility, we applied radiotelemetry for duodenojejunal EMG recordings in conscious, freely moving rats. Thirty 16-month-old Spraque-Dawley rats were used. The diet for 15 rats (E group) was supplemented with chicory inulin, Lactobacillus rhamnosus and Bifidobacterium lactis. The remaining 15 rats were fed control diet without supplements (C group). Three rats from each group were implanted with three bipolar electrodes positioned at 2, 14 and 28 cm distal to the pylorus. After recovery, two 6 h recordings of duodenojejunal EMG were carried out on each operated rat. Subsequently, group C rats received feed supplements and group E rats received only control diet for 1 week, and an additional two 6 h recordings were carried out on each of these rats. Non-operated C and E rats were killed and samples of GI tract were collected for microbiological analyses. Supplementation of the diet with the pro- and prebiotics mixture increased the number of bifidobacteria, whereas it decreased the number of enterobacteria in jejunum, ileum, caecum and colon. In both caecum and colon, the dietary supplementation increased the number of total anaerobes and lactobacilli. Treatment with synbiotics increased occurrence of phase III of the MMC at all three levels of the small intestine. The propagation velocity of phase III in the whole recording segment was also increased from 3.7 +/- 0.2 to 4.4 +/- 0.2 cm min(-1) by dietary treatment. Treatment with synbiotics increased the frequency of response potentials of the propagated phase III of the MMC at both levels of the jejunum, but not in the duodenum. In both parts of the jejunum, the supplementation of the diet significantly decreased the duration of phase II of the MMC, while it did not change the duration of phase I and phase III. Using the telemetry technique it was demonstrated that changes in the gastrointestinal microflora exhibited an intestinal motility response and, more importantly, that such changes can be initiated by the addition of synbiotics to the diet.

A defined intestinal colonization microbiota for gnotobiotic pigs

Maximising the ability of piglets to survive exposure to pathogens is essential to reduce early piglet mortality, an important factor in efficient commercial pig production. Mortality rates can be influenced by many factors, including early colonization by microbial commensals. Here we describe the development of an intestinal microbiota, the Bristol microbiota, for use in gnotobiotic pigs and its influence on synthesis of systemic immunoglobulins. Such a microbiota will be of value in studies of the consequences of early microbial colonization on development of the intestinal immune system and subsequent susceptibility to disease. Gnotobiotic pig studies lack a well-established intestinal microbiota. The use of the Altered Schaedler Flora (ASF), a murine intestinal microbiota, to colonize the intestines of Caesarean-derived, gnotobiotic pigs prior to gut closure, resulted in unreliable colonization with most (but not all) strains of the ASF. Subsequently, a novel, simpler porcine microbiota was developed. The novel microbiota reliably colonized the length of the intestinal tract when administered to gnotobiotic piglets. No health problems were observed, and the novel microbiota induced a systemic increase in serum immunoglobulins, in particular IgA and IgM. The Bristol microbiota will be of value for highly controlled, reproducible experiments of the consequences of early microbial colonization on susceptibility to disease in neonatal piglets, and as a biomedical model for the impact of microbial colonization on development of the intestinal mucosa and immune system in neonates.

Estudo morfométrico e estereológico digital da mucosa do intestino delgado de crianças eutróficas e desnutridas com diarréia

Objetivos: Testar a hipótese de que a mucosa do intestino delgado proximal de crianças com diarréia persistente apresenta alterações morfométricas e estereológicas proporcionais ao estado nutricional. Métodos: estudo transversal, incluindo 65 pacientes pediátricos internados no período de maio de 1989 a novembro de 1991, com idade entre 4 meses e 5 anos , com diarréia de mais de 14 dias de duração, que necessitaram realizar biópsia de intestino delgado como parte do protocolo de investigação. A avaliação nutricional foi realizada pelos métodos de Gomez, Waterlow e pelos escores z para peso/ idade (P/I), peso/estatura (P/E) e estatura/idade (E/I), divididos em: eutróficos = z ≥ 2 DP e desnutridos z < -2dp; eutróficos = z ≥ 2 DP, risco nutricional = z < -1DP e desnutridos = z < -2DP; e de maneira contínua em ordem decrescente, utilizando-se as tabelas do NCHS. A captura e análise das imagens por programa de computador foi efetuada com o auxílio do patologista. Nos fragmentos de mucosa do intestino delgado, foram medidas a altura dos vilos, a profundidade das criptas, a espessura da mucosa, a espessura total da mucosa e a relação vilo/cripta, com aumento de 100 vezes. Com aumento de 500 vezes, foram medidas a altura do enterócito, a altura do núcleo e do bordo em escova. O programa computadorizado utilizado foi o Scion Image. A análise estereológica, foi feita com o uso de arcos ciclóides. Resultados: Para os escores z P/I, P/E e E/I, divididos em duas categorias de estado nutricional, não houve diferença estatisticamente significante quanto às medidas da altura dos vilos, profundidade das criptas, espessura da mucosa, espessura total da mucosa e relação vilo/cripta. A altura do enterócito foi a característica que apresentou maior diferença entre os grupos eutrófico e desnutrido, para os índices P/I e P/E, em 500 aumentos, sem atingir significância estatística. Quando os escores z foram divididos em 3 categorias de estado nutricional, a análise morfométrica digitalizada mostrou diferença estatisticamente significante para a relação vilo/cripta entre eutróficos e desnutridos leves e entre eutróficos e desnutridos moderados e graves (p=0,048). A relação vilo/cripta foi maior nos eutróficos. A avaliação nutricional pelos critérios de Waterlow e a análise estereológica não mostraram associação com o estado nutricional. Pelo método de Gomez, houve diferença estatisticamente significante para a altura do enterócito entre eutróficos e desnutridos de Grau III: quanto maior o grau de desnutrição, menor a altura do enterócito (r= -.3330; p = 0,005). As variáveis altura do enterócito, altura do núcleo do enterócito e do bordo em escova apresentaram uma clara associação com os índices P/I (r=0,25;p=0,038), P/E (r=0,029;p=0,019) e com o critério de avaliação nutricional de Gomez (r=-0,33;p=0,007), quando foram avaliadas pelo coeficiente de correlação de Pearson. A altura do núcleo mostrou associação com o índice P/I (r=0,24;p=0,054). A altura do bordo em escova mostrou associação com o índice P/I (r=0,26;p=0,032) e a avaliação nutricional de Gomez (r=-0,28;p=0,020). Conclusões: As associações encontradas entre o estado nutricional - avaliado de acordo com Gomez e os índices P/I e P/E - e as variáveis da mucosa do intestino delgado mostraram relação com o peso dos pacientes. Embora estas associações tenham sido de magnitude fraca a moderada, há uma tendência à diminuição do tamanho do enterócito, seu núcleo e seu bordo em escova à medida que aumenta o grau de desnutrição.

Morfologia e quantificação da microbiota intestinal do curimbatá (Prochilodus lineatus) e do cascudo cinza (Pterygoplichthys anisitsi) cultivados em cativeiro

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Use of scanning electron microscopy for the evaluation of intestinal epithelium integrity

Propõe-se, neste trabalho, o uso de microscopia eletrônica de varredura para avaliar perda de epitélio intestinal da mucosa intestinal de pintos machos e fêmeas submetidos a prolongado jejum pós-eclosão de água e ração. Dois segmentos do duodeno, jejuno e íleo por ave foram coletados e processados pelo método de rotina para microscopia eletrônica de varredura. Seis diferentes graus de perda de epitélio intestinal foram determinados: grau 0, vilos normais, sem extrusão; grau 1, vilos com pequenos pontos de extrusão; grau 2, vilos com perda de epitélio no ápice; grau 3, vilos com perda de epitélio na região apical; grau 4, vilos com perda de epitélio em sua metade superior; grau 5: vilos sem epitélio; grau 6: vilo quebrado. As três regiões intestinais das fêmeas apresentaram aproximadamente 90% de seus vilos normais (graus 0 e 1), enquanto nos machos ocorreu 38% de vilos normais no duodeno e jejuno e 85% no íleo. Além disso, machos apresentaram graus mais acentuados de perda de epitélio (graus 3, 4, 5 e 6) que as fêmeas (grau 3). Os dados indicaram que a mucosa intestinal de pintos machos é mais sensível a prolongado jejum pós-eclosão que a de pintos fêmeas. A microscopia eletrônica de varredura pode ser usada como um método de rotina seguro para a caracterização e quantificação de perda de epitélio intestinal.

Efeito da adição de agentes tróficos na dieta de leitões desmamados sobre a estrutura e ultraestrutura do intestino delgado e sobre o desempenho

Foram estudados os efeitos da glutamina, dos ácidos graxos poli-insaturados e da parede celular de levedura (PCL) sobre a estrutura e ultraestrutura do intestino delgado e o desempenho de leitões. Foram utilizados 45 leitões, desmamados aos 21 dias de idade, para testar os seguintes tratamentos: T1 - dieta basal; T2 - dieta basal + 1% de glutamina; T3 - dieta basal + 0,2% de PCL; T4 - dieta basal + 5% de óleo de peixe. Nos dias sete e 14 pós-desmame, foram abatidos cinco leitões de cada tratamento. Os aditivos testados não alteraram a altura e a densidade dos vilos nem a profundidade das criptas do intestino delgado. Foi observado efeito de idade, mostrando redução na altura e na densidade dos vilos e na profundidade das criptas após o desmame. No duodeno e jejuno, foram observados maiores valores de relação vilo:cripta, que aumentaram com a idade pós-desmame. Ocorreram redução da altura dos microvilos do duodeno aos sete dias e aumento da largura dos microvilos do jejuno aos 14 dias pós-desmame. A área de superfície apical dos enterócitos não foi alterada pelos fatores estudados. Os aditivos estudados não foram eficientes em prevenir a atrofia da mucosa intestinal do jejuno, ao não interferir na sua ultraestrutura. Os aditivos incluídos na dieta não influenciaram o desempenho dos leitões no pós-desmame.

Effect of sodium gluconate on performance, carcass characteristics, and intestinal morphometry of broilers from 22 to 42 days of age

O presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da utilização de níveis crescentes do gluconato de sódio sobre o desempenho, o rendimento de carcaça e de partes e a morfometria da mucosa intestinal de frangos de corte de 22 a 42 dias de idade. Foram utilizados 1200 frangos de corte da linhagem Cobb, distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado, envolvendo cinco tratamentos (0,00; 0,10; 0,20; 0,30 e 0,40% de gluconato de sódio) com oito repetições de 30 aves cada parcela. As variáveis foram submetidas à análise de variância e em caso de significância estatística foram realizadas análises de regressão pelos modelos polinomial e quadrático. A inclusão do gluconato de sódio não afetou o desempenho e o rendimento de carcaça e de partes. Entretanto, exerceu efeito benéfico sobre a morfometria da mucosa intestinal do duodeno e do jejuno.

Morphological alterations in the epithelium of the oral mucosa of rats (Rattus norvegicus) submitted to long-term systemic nicotine treatment

Smoking is considered to be the most albeit preventable cause of diseases and premature deaths in the history of mankind. The local action of tobacco on the oral mucosa can cause precancerous and cancerous lesions. However, there is not enough evidence to establish all the systemic effects caused by nicotine on the organism. Thus, the aim of the present study was to characterize the cellular changes of the cheek mucosa of rats submitted to long-term systemic nicotine treatment. Twenty male rats were divided into two experimental groups: a nicotine group and a control group, each consisting of 10 animals. The nicotine group was injected daily with 0.250 mg of nicotine per 100 g of body weight. All animals received a solid diet and water ad libitum. After 90 days of treatment, all animals were weighed and sacrificed. Samples of cheek mucosa were collected for light and transmission electron microscopy. The results revealed oral epithelium containing atypical cells that were characterized by atrophy, cell membrane disorganization and tissue damage. It was concluded that systemic administration of nicotine damaged the cellular integrity of the oral mucosa, impairing tissue function and predisposing the tissue to the action of different pathogenic agents and also to that of other carcinogenic substances present in tobacco. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Relationship of intestinal histology with the resistance to Trichostrongylus colubriformis infection in three breeds of sheep

Avaliaram-se a associação entre o número de células inflamatórias no intestino delgado e a resistência à infecção por Trichostrongylus colubriformis em ovinos de três raças (Santa Inês, Suffolk e Ile de France), naturalmente infectados. Mastócitos, eosinófilos e leucócitos globulares foram quantificados na mucosa intestinal. A concentração de histamina foi estimada em amostras teciduais do intestino, bem como foi determinado o comprimento de machos e fêmeas de T. colubriformis. A resposta celular foi similar na mucosa intestinal das três raças ovinas (P>0,05). Houve grande variação entre os ovinos em relação aos resultados parasitológicos e celulares, mesmo nos animais de mesma raça. em geral, os animais que apresentaram número menor de células inflamatórias tiveram cargas parasitárias maiores, contagens de ovos por grama de fezes mais altas e exemplares de T. colubriformis maiores. Os resultados indicaram que mastócitos, eosinófilos e leucócitos globulares prejudicaram o estabelecimento, o desenvolvimento e a sobrevivência dos parasitas.

Surface area of the tip of the enterocytes in small intestine mucosa of broilers submitted to early feed restriction and supplemented with glutamine

A total of 640 one-day-old male Cobb chicks were used to evaluate the effects of early feed restriction and glutamine on villi density and tip surface of enterocytes in the small intestine of broilers. A two-factor factorial experimental design with glutamine and feed restriction as main factors was used. Treatments consisted of quantitative feed restriction at 30% of ad libitum intake from 7 to 14 days of age, and glutamine addition at 1% in the diet from 1 to 28 days of age. Sections of the small intestine (duodenum, jejunum, ileum) were collected at 14 and 21 days of age for analyses by scanning and transmission electron microscopy. Villi density decreased with age and increased in cranial-caudal direction. Glutamine increased villi density in the small intestine. Microvilli density and height decreased with age. Glutamine increased microvilli width. The jejunum was the segment with the largest surface area of the tip of the enterocytes, followed by the duodenum and the ileum. Feed restriction decreased the surface area of the tip of the enterocytes in the small intestine at 14 and at 21 days of age. Glutamine supplemented in the feed increased the surface area of the tip of the enterocytes of the jejunum and ileum at 21 days of age. © Asian Network for Scientific Information, 2007.

Maltodextrina em rações de leitões desmamados com diferentes pesos: Desempenho e morfometria intestinal

Two trials were conducted: in the first trial, 96 weaning pigs at the age of 21 days were used, in a block design, with a 2 x 2 factorial arrangement (two sources of carbohydrate and two weaning weight classes). In the second trial, 48 pigs were used, in a block design, with 2 x 2 x 2 x 3 factorial arrangement (two weaning weight classes x two sources of carbohydrate x two portions of the small intestine x three slaughter periods). The effects of the replacement of lactose by maltodextrin in diets of weaning pigs, with different weights, were evaluated on daily feed intake, daily weight gain, feed:gain ratio, villus height, crypt depth and thickness of the mucosa. In the first trial, from 0 to 17 days and from 0 to 29 days after weaning, effects of weight classes were detected on daily weight gain and daily feed intake. In the second trial, maltodextrin resulted in an increase in the average thickness of the intestinal mucosa and in average crypt depth, only in lighter animals. Maltodextrin can be used as an alternative to lactose in diets of weaning pigs.

Influência do jejum e do cloro sobre a microbiologia e morfometria intestinal de frangos de corte durante o período pré-abate

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

Microbiota fecal, produtos de fermentação, aspectos histológicos da mucosa gastrintestinal e imunidade de cães Beagle de diferentes gurpos etários

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Microbiota intestinal de crianças com anomalias craniofaciais atendidas em um hospital especializado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)