Alternatives to in-feed antibiotics and their effects on development and stability of intestinal microbial community in weaning piglets

Der Magen-Darm-Trakt von Schweinen ist durch ein vielfältiges und dynamisches Mikrobiota bewohnt, das eine wichtige Rolle für die Gesundheit des Wirtes spielt. Die Thesis liefert Daten zu der Zusammensetzung und zu Veränderungen der intestinalen porcinen Mikrobiota vor und nach dem Absetzen. Im Hinblick auf die Suche nach vielversprechenden Alternativen zu Antibiotika in Futtermitteln, Präbiotika (Inulin und Natriumalginat), potenziell probiotischwirkendes Lactobacillus plantarum und aktive Pflanzenprodukte wie ätherische Öle und ihre Auswirkungen auf die mikrobielle Vielfalt werden dargestellt

Untersuchungen zur Verwertung und zur Wirkung von grünen Mikroalgen Chlorella vulgaris bei Ratten und Mäusen

Deckblatt-Impressum Table of content Abbreviations Introduction Literature overview Materials and Methods Results Discussion Summary Zusammenfassung Reference list Appendix Acknowledgement Danksagung Publication list SelbständigkeitserklärungGreen micro-algae have been used as nutritional supplement or food source in Asiatic countries for hundreds of years. Use of the green micro-algae in human and animal nutrition has been studied intensively since the mid-50s of last century. Since then many groups have investigated different micro-algae cultivated under different conditions. Beneficial immunomodulatory properties of the green micro-algae (mainly Chlorella vulgaris) were discovered and its potential for use in human medicine was reported. In my dissertation five experiments are described, in which we investigated the nutritional value of micro-algal protein as well as assessing the safety of feeding the micro-algae on animal health. We also investigated if feeding micro-algae can influence the reproductive efficiency and growth parameters of laboratory animals. In order to make the constituents of micro-algae accessible to mammals the cell wall must be destroyed. Several processes for making micro-algae more digestible have been developed but their efficacy and economic utility were poor. New efficient and cheap cell-opening methods are needed if the micro- algae are to fulfill their potential as novel, widely-available, natural, modern feed supplements. Treatment of algal cells with electrical field (electroporation) or ultrasound (ultrasonication) prior to spray-drying have shown promise as ways of releasing algal nutrients. We aimed to investigate if these new methods are indeed efficient at enhancing the bioavailability of algal protein, using rodents as models. This experiment was part of project Entwicklung und Produktionseinführung von speziellem Kraftfutter mit Zusatz von aufgewerteten Mikroalgen ( Development and introduction into production of special concentrate with supplement of valuated micro-algae ) of the Frankerförder Forschungsgeselschaft Ltd. Three processed products derived from the green micro-algae Chlorella vulgaris (C1) were therefore investigated:spray dried only,; electroporated and spray dried and, finally, ultrasonicated and spray dried. A nitrogen-balance study was undertaken. Male Wistar rats with a mean weight of 135-145 grams were housed separately in metabolism cages and were fed the three algal products as the sole protein source at 150 mg N per 100 g of body weight. A control group of rats was fed with casein at the same amount as mentioned above. Apparent crude protein digestibility for spray dried C. vulgaris was 46.9 12.7% (mean SD), for electroporated Ch. vulgaris 44.3 7.5%, for ultrasonicated micro-algae 56.7 13.7%. The protein efficiency ratio was 1.4 0.3; 1.0 0.5; 2.1 0.3, respectively. N-balance was 41.86 32.8 mg; 31.3 17.3 mg; and 66.7 30.1 mg, respectively. The biological value was 93 9.5 %; 93.6 10 %; and 101 5%, respectively. The differences between nutritional parameters (except for biological value) for ultrasonized and electroporated C. vulgaris were statistically significant (p<0.05 in HSD-Tukey test). The digestibility and biological value of C. vulgaris was enhanced by ultrasonic treatment and reduced by electroporation, thus ultrasonication may be a helpful technological process in processing of the green micro-algae in food industry. Micro-algae contain high amounts of nucleic acids, which are source of purine bases that after absorption are transformed to uric acid (in humans) and allantoin (most animals). Thus feeding microalgae could lead to an increase of uric acid formation with subsequent development or enhancement of pathological conditions associated with this metabolite(i.e. gout, kideny stones). To investigate this and general algal influence on animal, we fed adult and growing rats with a diet containing 20% of micro-algae (supplemental or as sole protein source) for one month. Uric acid and allantoin were measured periodically in serum and urine. Urine production was also recorded. Multiple serum biochemistry and haematological parameters were measured. Internal organs were weighed and histological examinations were performed for intestines, liver and kidneys. No negative influence of micro-algal feeding could be observed. Uric acid level did not change after algal feeding. Allantoin excretion increased in the first two weeks of algal feeding and thereafter returned to the initial level. Serum biochemistry and haematology showed a decrease of full name (ALP) activity in algal group, no other changes were observed. Intestines were heavier and longer in rats fed micro-algae. No histological abnormalities were observed in organ slices. Feeding rats with micro-algae at 20% in feed led to no adverse effects and this amount can be considered as safe. The effect of feed supplementation with 1.0 % spray-dried green alga Chlorella vulgaris powder on mouse reproduction and growth was investigated. The study was continued over three generations of mice, strain Fzt:DU. Females (F0) were fed the control diet (commercial chow) or the algae- supplemented diet starting from 21st day of life (weaning). They were mated randomly on the 63rd day of life and all gave birth to pups. Litters were weighed, counted and then standardized (4 males and 5 females per litter). Pups were weighed and counted on day 10 and 21. After weaning 2 females and 2 males (F1) from each litter were kept further. Females were mated on 63rd day of life. On the 18th day of pregnancy 57 and 59 (control and algae group) were sacrificed, 51 and 53 (respectively) gave birth to pups. Live and dead pups, absorbed fetuses and corpora lutei were counted, live fetuses were weighed. Live-born pups were counted and weighed and kept by dams without standardization, their number and weight were recorded on days 10 and 21. 2 females and 2 males (F2) were weaned and kept further, the procedure as above was repeated. No difference in number of fetuses, corpora lutei or live-born pups was noted between groups or between generations. Litters from the algae group were slightly heavier at the weaning, the females and males from algae group also developed slightly better than the ones from control group, and this tendency was seen in all generations. Technological processing of microalgae by ultrasonication can be efficiently used in practice, but still the industry must find a way to reduce the processing costs. There are still more experiments needed to establish the amount of micro-algae in feed that will be efficient and beneficial for farm animals without increasing animal production costs.Grüne Mikroalgen werden in Asien seit Jahrhunderten als Nahrungsmittel oder Nahrungsergänzung genutzt. Das Interesse am Einsatz grüner Mikroalgen in der Human- und Tierernährung wurde in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts geweckt. Seitdem untersuchten Forscher diverse Mikroalgen, die unter den verschiedensten Bedingungen kultiviert wurden. Es wurden positive immun- modulatorische Eigenschaften der grünen Mikroalgen (vor allem von Chlorella vulgaris) entdeckt und ein möglicher Einsatz in der Humanmedizin abgeleitet. In dieser Dissertation werden fünf Experimente beschrieben, in denen sowohl der Nährwert des Mikroalgenproteins als auch die Gewährleistung der Tiergesundheit bei der Verfütterung von Mikroalgen untersucht wurden. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Reproduktion und das Wachstum von Labortieren durch die Verfütterung von Mikroalgen beeinflusst werden. Um die Inhaltstoffe der Mikroalgen im Verdauungstrakt zugänglich zu machen, muss deren Zellwand zerstört werden. Verschiedene Verfahren, die zu diesem Zweck entwickelt wurden, waren bisher nicht effizient und unökonomisch. Neue, effiziente und billige Zellaufschlussverfahren werden jedoch benötigt, um die Mikroalgen zu einem neuen, leicht verfügbaren, natürlichen und modernen Futtermittel zu machen. Daher wurden Behandlungsverfahren im elektrischen Feld (Elektroporation) oder mittels Ultraschall entwickelt. Ziel unserer Untersuchungen war, zu prüfen, ob diese neuen Methoden positiv zu bewerten sind. Der Versuch war Teil des Projektes Entwicklung und Produktionseinführung von speziellem Kraftfutter mit Zusatz von aufgewerteten Mikroalgen der Frankerförder Forschungsgesellschaft mbH. Es wurden drei behandelte Produkte der Grünalge Chlorella vulgaris (C1) untersucht nur sprühgetrocknet; elektroporiert und sprühgetrocknet; Ultraschall-behandelt und sprühgetrocknet. Dazu wurde ein N-Bilanz-Versuch mit männlichen Wistar-Ratten mit einem mittleren Gewicht von 135-145 g durchgeführt. Diese wurden einzeln in Stoffwechselkäfigen gehalten und erhielten die drei Algenprodukte als alleinige Proteinquelle in Höhe von 150 mg N je 100 g Körpergewicht. Eine interne Kontrollgruppe erhielt Kasein in gleicher Dosierung. Die scheinbare Verdaulichkeit der sprühgetrockneten Chlorella vulgaris betrug 46.9 ± 12.7 % (Mittelwert ± SD), die der elektroporierten Chlorella vulgaris 44.3 ± 7.5 % und die der Ultraschall-behandelten Mikroalge 56.7 ± 13.7 %. Die Protein efficiency ratio (PER) betrug jeweils 1.4 ± 0.3; 1.0 ± 0.5 und 2.1 ± 0.3. Die N-Bilanz betrug 41.86 ± 32.8 mg; 31.3 ± 17.3 mg und 66.7 ± 30.1 mg und die biologische Wertigkeit jeweils 93 ± 9.5 %; 93.6 ± 10 % und 101 ± 5 %. Die Unterschiede zwischen den Parametern waren mit Ausnahme der biologischen Wertigkeit für elektroporierte und Ultraschall-behandelte Chlorella vulgaris statistisch signifikant (p<0.05; HSD-Tukey-Test). Die Verdaulichkeit und die biologische Wertigkeit von Chlorella vulgaris wurden durch die Ultraschallbehandlung erhöht und durch die Elektroporation verringert, was zeigt, dass die Ultraschallbehandlung ein hilfreicher technologischer Prozess in der praktischen Verarbeitung von grünen Mikroalgen in der Nahrungsmittelindustrie sein könnte. Mikroalgen haben einen hohen Gehalt an Nukleinsäuren, deren Purinbasen nach ihrer Absorption in Harnsäure (beim Menschen) und Allantoin (bei den meisten Tieren) umgewandelt werden. Dies kann zu einer erhöhten Harnsäurebildung und somit zu einem erhöhten Risiko von Krankheiten führen, die mit diesem Stoffwechselprodukt assoziiert sind (beispielsweise Gicht, Nierensteine). Um diese und die allgemeine Wirkung von Algen auf Tiere zu prüfen, wurden wachsende und ausgewachsene Ratten über einen Zeitraum von drei Monaten mit Rationen gefüttert, die 20 % Mikroalgen als alleinige oder zusätzliche Proteinquelle enthielten. Im Serum und Harn wurden regelmäßig Harnsäure und Allantoin bestimmt. Auch die Harnmenge wurde erfasst. Es wurde das biochemisches Profil vom Serum und das Blutbild erstellt. Die inneren Organe wurden gewogen und histologische Untersuchungen des Darmes, der Leber und der Nieren vorgenommen. Es konnte kein negativer Effekt der Verfütterung von Mikroalgen festgestellt werden. Der Harnsäuregehalt änderte sich durch die Verfütterung der Algen nicht. Die Allantoinausscheidung erhöhte sich in den ersten zwei Wochen nach Beginn der Algenfütterung und erreichte danach wieder den Ausgangswert. Das biochemische Profil und das Blutbild zeigten lediglich eine Senkung der ALP-Aktivität in der Algengruppe, während die anderen erfassten Parameter unbeeinflusst blieben. Der Darm war schwerer und länger bei Ratten, die die Mikroalgen erhielten. In den Zellen der untersuchten Organe wurden keine histologischen Abnormalitäten festgestellt. Die Fütterung von Ratten mit 20 % Mikroalgen in der Ration führte zu keinen nachteiligen Effekten und kann daher auch in dieser Höhe - als unbedenklich angesehen werden. Es wurde der Einfluss einer Gabe von 1 % sprühgetrocknetem Pulver der Grünalge Chlorella vulgaris auf die Reproduktion und das Wachstum von Mäusen untersucht. Die Studie wurde an Mäusen der Linie Fzt:DU über drei Generationen vorgenommen. Die weiblichen Tiere der F0-Generation erhielten ab dem 21. Lebenstag (Absetztag) entweder eine Kontrollration oder eine Algenration. Sie wurden am 63. Lebenstag angepaart und alle Tiere wurden tragend. Die Würfe wurden gewogen, gezählt und standardisiert (4 männliche und 5 weibliche je Wurf). Die Jungen wurden am 10. und 21. Lebenstag gezählt und gewogen. Nach dem Absetzen verblieben je Wurf 2 männliche und 2 weibliche Tiere (F1) für weitere Untersuchungen. Die weiblichen Nachkommen wurden erneut am 63. Tag angepaart. Am 18. Tag der Trächtigkeit wurden 57 und 59 Tiere (Kontroll- und Algengruppe) getötet, wobei die lebenden, toten und absorbierten Föten sowie die corpora lutei gezählt wurden. Auch wurden die lebenden Föten gewogen. Die von den verbliebenen angepaarten weiblichen Nachkommen (51 bzw. 53 Muttertiere) geborenen Jungen wurden gezählt und gewogen und blieben bei der Mutter, ohne dass eine Standardisierung der Würfe vorgenommen wurde. Sie wurden erneut am 10. und 21 Lebenstag gewogen und gezählt. Je 2 männliche und 2 weiblich Tiere (F2) wurden abgesetzt und verblieben für weitere Untersuchungen, die nach dem bereits beschriebenen Schema wiederholt wurden. Es konnten keine Unterschiede in der Zahl der Föten, corpora lutei und geborenen Jungtieren zwischen den Gruppen oder den Generationen festgestellt werden. Die Würfe der Algengruppe waren am Absetztag etwas schwerer und entwickelten sich nach dem Absetzen etwas besser als die der Kontrollgruppe. Diese Effekt wurde über alle Generationen beobachtet. Der technologische Prozess der Ultraschallbehandlung kann effektiv in der Praxis eingesetzt werden, wobei Möglichkeiten gefunden werden müssen, um die Kosten der Herstellung von Mikroalgen zu verringern. Es sind weitere experimentelle Untersuchungen nötig, um die Algenmenge in Rationen zu ermitteln, die positive Effekte bei landwirtschaftlichen Nutztieren bewirkt, ohne die Produktionskosten in den Betrieben zusätzlich zu erhöhen

Untersuchungen zur Verwertung und zur Wirkung von grünen Mikroalgen Chlorella vulgaris bei Ratten und Mäusen

Deckblatt-Impressum Table of content Abbreviations Introduction Literature overview Materials and Methods Results Discussion Summary Zusammenfassung Reference list Appendix Acknowledgement Danksagung Publication list SelbständigkeitserklärungGreen micro-algae have been used as nutritional supplement or food source in Asiatic countries for hundreds of years. Use of the green micro-algae in human and animal nutrition has been studied intensively since the mid-50s of last century. Since then many groups have investigated different micro-algae cultivated under different conditions. Beneficial immunomodulatory properties of the green micro-algae (mainly Chlorella vulgaris) were discovered and its potential for use in human medicine was reported. In my dissertation five experiments are described, in which we investigated the nutritional value of micro-algal protein as well as assessing the safety of feeding the micro-algae on animal health. We also investigated if feeding micro-algae can influence the reproductive efficiency and growth parameters of laboratory animals. In order to make the constituents of micro-algae accessible to mammals the cell wall must be destroyed. Several processes for making micro-algae more digestible have been developed but their efficacy and economic utility were poor. New efficient and cheap cell-opening methods are needed if the micro- algae are to fulfill their potential as novel, widely-available, natural, modern feed supplements. Treatment of algal cells with electrical field (electroporation) or ultrasound (ultrasonication) prior to spray-drying have shown promise as ways of releasing algal nutrients. We aimed to investigate if these new methods are indeed efficient at enhancing the bioavailability of algal protein, using rodents as models. This experiment was part of project Entwicklung und Produktionseinführung von speziellem Kraftfutter mit Zusatz von aufgewerteten Mikroalgen ( Development and introduction into production of special concentrate with supplement of valuated micro-algae ) of the Frankerförder Forschungsgeselschaft Ltd. Three processed products derived from the green micro-algae Chlorella vulgaris (C1) were therefore investigated:spray dried only,; electroporated and spray dried and, finally, ultrasonicated and spray dried. A nitrogen-balance study was undertaken. Male Wistar rats with a mean weight of 135-145 grams were housed separately in metabolism cages and were fed the three algal products as the sole protein source at 150 mg N per 100 g of body weight. A control group of rats was fed with casein at the same amount as mentioned above. Apparent crude protein digestibility for spray dried C. vulgaris was 46.9  12.7% (mean  SD), for electroporated Ch. vulgaris 44.3  7.5%, for ultrasonicated micro-algae 56.7  13.7%. The protein efficiency ratio was 1.4  0.3; 1.0  0.5; 2.1  0.3, respectively. N-balance was 41.86  32.8 mg; 31.3  17.3 mg; and 66.7  30.1 mg, respectively. The biological value was 93  9.5 %; 93.6  10 %; and 101  5%, respectively. The differences between nutritional parameters (except for biological value) for ultrasonized and electroporated C. vulgaris were statistically significant (p<0.05 in HSD-Tukey test). The digestibility and biological value of C. vulgaris was enhanced by ultrasonic treatment and reduced by electroporation, thus ultrasonication may be a helpful technological process in processing of the green micro-algae in food industry. Micro-algae contain high amounts of nucleic acids, which are source of purine bases that after absorption are transformed to uric acid (in humans) and allantoin (most animals). Thus feeding microalgae could lead to an increase of uric acid formation with subsequent development or enhancement of pathological conditions associated with this metabolite(i.e. gout, kideny stones). To investigate this and general algal influence on animal, we fed adult and growing rats with a diet containing 20% of micro-algae (supplemental or as sole protein source) for one month. Uric acid and allantoin were measured periodically in serum and urine. Urine production was also recorded. Multiple serum biochemistry and haematological parameters were measured. Internal organs were weighed and histological examinations were performed for intestines, liver and kidneys. No negative influence of micro-algal feeding could be observed. Uric acid level did not change after algal feeding. Allantoin excretion increased in the first two weeks of algal feeding and thereafter returned to the initial level. Serum biochemistry and haematology showed a decrease of full name (ALP) activity in algal group, no other changes were observed. Intestines were heavier and longer in rats fed micro-algae. No histological abnormalities were observed in organ slices. Feeding rats with micro-algae at 20% in feed led to no adverse effects and this amount can be considered as safe. The effect of feed supplementation with 1.0 % spray-dried green alga Chlorella vulgaris powder on mouse reproduction and growth was investigated. The study was continued over three generations of mice, strain Fzt:DU. Females (F0) were fed the control diet (commercial chow) or the algae- supplemented diet starting from 21st day of life (weaning). They were mated randomly on the 63rd day of life and all gave birth to pups. Litters were weighed, counted and then standardized (4 males and 5 females per litter). Pups were weighed and counted on day 10 and 21. After weaning 2 females and 2 males (F1) from each litter were kept further. Females were mated on 63rd day of life. On the 18th day of pregnancy 57 and 59 (control and algae group) were sacrificed, 51 and 53 (respectively) gave birth to pups. Live and dead pups, absorbed fetuses and corpora lutei were counted, live fetuses were weighed. Live-born pups were counted and weighed and kept by dams without standardization, their number and weight were recorded on days 10 and 21. 2 females and 2 males (F2) were weaned and kept further, the procedure as above was repeated. No difference in number of fetuses, corpora lutei or live-born pups was noted between groups or between generations. Litters from the algae group were slightly heavier at the weaning, the females and males from algae group also developed slightly better than the ones from control group, and this tendency was seen in all generations. Technological processing of microalgae by ultrasonication can be efficiently used in practice, but still the industry must find a way to reduce the processing costs. There are still more experiments needed to establish the amount of micro-algae in feed that will be efficient and beneficial for farm animals without increasing animal production costs.Grüne Mikroalgen werden in Asien seit Jahrhunderten als Nahrungsmittel oder Nahrungsergänzung genutzt. Das Interesse am Einsatz grüner Mikroalgen in der Human- und Tierernährung wurde in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts geweckt. Seitdem untersuchten Forscher diverse Mikroalgen, die unter den verschiedensten Bedingungen kultiviert wurden. Es wurden positive immun- modulatorische Eigenschaften der grünen Mikroalgen (vor allem von Chlorella vulgaris) entdeckt und ein möglicher Einsatz in der Humanmedizin abgeleitet. In dieser Dissertation werden fünf Experimente beschrieben, in denen sowohl der Nährwert des Mikroalgenproteins als auch die Gewährleistung der Tiergesundheit bei der Verfütterung von Mikroalgen untersucht wurden. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Reproduktion und das Wachstum von Labortieren durch die Verfütterung von Mikroalgen beeinflusst werden. Um die Inhaltstoffe der Mikroalgen im Verdauungstrakt zugänglich zu machen, muss deren Zellwand zerstört werden. Verschiedene Verfahren, die zu diesem Zweck entwickelt wurden, waren bisher nicht effizient und unökonomisch. Neue, effiziente und billige Zellaufschlussverfahren werden jedoch benötigt, um die Mikroalgen zu einem neuen, leicht verfügbaren, natürlichen und modernen Futtermittel zu machen. Daher wurden Behandlungsverfahren im elektrischen Feld (Elektroporation) oder mittels Ultraschall entwickelt. Ziel unserer Untersuchungen war, zu prüfen, ob diese neuen Methoden positiv zu bewerten sind. Der Versuch war Teil des Projektes Entwicklung und Produktionseinführung von speziellem Kraftfutter mit Zusatz von aufgewerteten Mikroalgen der Frankerförder Forschungsgesellschaft mbH. Es wurden drei behandelte Produkte der Grünalge Chlorella vulgaris (C1) untersucht nur sprühgetrocknet; elektroporiert und sprühgetrocknet; Ultraschall-behandelt und sprühgetrocknet. Dazu wurde ein N-Bilanz-Versuch mit männlichen Wistar-Ratten mit einem mittleren Gewicht von 135-145 g durchgeführt. Diese wurden einzeln in Stoffwechselkäfigen gehalten und erhielten die drei Algenprodukte als alleinige Proteinquelle in Höhe von 150 mg N je 100 g Körpergewicht. Eine interne Kontrollgruppe erhielt Kasein in gleicher Dosierung. Die scheinbare Verdaulichkeit der sprühgetrockneten Chlorella vulgaris betrug 46.9 ± 12.7 % (Mittelwert ± SD), die der elektroporierten Chlorella vulgaris 44.3 ± 7.5 % und die der Ultraschall-behandelten Mikroalge 56.7 ± 13.7 %. Die Protein efficiency ratio (PER) betrug jeweils 1.4 ± 0.3; 1.0 ± 0.5 und 2.1 ± 0.3. Die N-Bilanz betrug 41.86 ± 32.8 mg; 31.3 ± 17.3 mg und 66.7 ± 30.1 mg und die biologische Wertigkeit jeweils 93 ± 9.5 %; 93.6 ± 10 % und 101 ± 5 %. Die Unterschiede zwischen den Parametern waren mit Ausnahme der biologischen Wertigkeit für elektroporierte und Ultraschall-behandelte Chlorella vulgaris statistisch signifikant (p<0.05; HSD-Tukey-Test). Die Verdaulichkeit und die biologische Wertigkeit von Chlorella vulgaris wurden durch die Ultraschallbehandlung erhöht und durch die Elektroporation verringert, was zeigt, dass die Ultraschallbehandlung ein hilfreicher technologischer Prozess in der praktischen Verarbeitung von grünen Mikroalgen in der Nahrungsmittelindustrie sein könnte. Mikroalgen haben einen hohen Gehalt an Nukleinsäuren, deren Purinbasen nach ihrer Absorption in Harnsäure (beim Menschen) und Allantoin (bei den meisten Tieren) umgewandelt werden. Dies kann zu einer erhöhten Harnsäurebildung und somit zu einem erhöhten Risiko von Krankheiten führen, die mit diesem Stoffwechselprodukt assoziiert sind (beispielsweise Gicht, Nierensteine). Um diese und die allgemeine Wirkung von Algen auf Tiere zu prüfen, wurden wachsende und ausgewachsene Ratten über einen Zeitraum von drei Monaten mit Rationen gefüttert, die 20 % Mikroalgen als alleinige oder zusätzliche Proteinquelle enthielten. Im Serum und Harn wurden regelmäßig Harnsäure und Allantoin bestimmt. Auch die Harnmenge wurde erfasst. Es wurde das biochemisches Profil vom Serum und das Blutbild erstellt. Die inneren Organe wurden gewogen und histologische Untersuchungen des Darmes, der Leber und der Nieren vorgenommen. Es konnte kein negativer Effekt der Verfütterung von Mikroalgen festgestellt werden. Der Harnsäuregehalt änderte sich durch die Verfütterung der Algen nicht. Die Allantoinausscheidung erhöhte sich in den ersten zwei Wochen nach Beginn der Algenfütterung und erreichte danach wieder den Ausgangswert. Das biochemische Profil und das Blutbild zeigten lediglich eine Senkung der ALP-Aktivität in der Algengruppe, während die anderen erfassten Parameter unbeeinflusst blieben. Der Darm war schwerer und länger bei Ratten, die die Mikroalgen erhielten. In den Zellen der untersuchten Organe wurden keine histologischen Abnormalitäten festgestellt. Die Fütterung von Ratten mit 20 % Mikroalgen in der Ration führte zu keinen nachteiligen Effekten und kann daher auch in dieser Höhe - als unbedenklich angesehen werden. Es wurde der Einfluss einer Gabe von 1 % sprühgetrocknetem Pulver der Grünalge Chlorella vulgaris auf die Reproduktion und das Wachstum von Mäusen untersucht. Die Studie wurde an Mäusen der Linie Fzt:DU über drei Generationen vorgenommen. Die weiblichen Tiere der F0-Generation erhielten ab dem 21. Lebenstag (Absetztag) entweder eine Kontrollration oder eine Algenration. Sie wurden am 63. Lebenstag angepaart und alle Tiere wurden tragend. Die Würfe wurden gewogen, gezählt und standardisiert (4 männliche und 5 weibliche je Wurf). Die Jungen wurden am 10. und 21. Lebenstag gezählt und gewogen. Nach dem Absetzen verblieben je Wurf 2 männliche und 2 weibliche Tiere (F1) für weitere Untersuchungen. Die weiblichen Nachkommen wurden erneut am 63. Tag angepaart. Am 18. Tag der Trächtigkeit wurden 57 und 59 Tiere (Kontroll- und Algengruppe) getötet, wobei die lebenden, toten und absorbierten Föten sowie die corpora lutei gezählt wurden. Auch wurden die lebenden Föten gewogen. Die von den verbliebenen angepaarten weiblichen Nachkommen (51 bzw. 53 Muttertiere) geborenen Jungen wurden gezählt und gewogen und blieben bei der Mutter, ohne dass eine Standardisierung der Würfe vorgenommen wurde. Sie wurden erneut am 10. und 21 Lebenstag gewogen und gezählt. Je 2 männliche und 2 weiblich Tiere (F2) wurden abgesetzt und verblieben für weitere Untersuchungen, die nach dem bereits beschriebenen Schema wiederholt wurden. Es konnten keine Unterschiede in der Zahl der Föten, corpora lutei und geborenen Jungtieren zwischen den Gruppen oder den Generationen festgestellt werden. Die Würfe der Algengruppe waren am Absetztag etwas schwerer und entwickelten sich nach dem Absetzen etwas besser als die der Kontrollgruppe. Diese Effekt wurde über alle Generationen beobachtet. Der technologische Prozess der Ultraschallbehandlung kann effektiv in der Praxis eingesetzt werden, wobei Möglichkeiten gefunden werden müssen, um die Kosten der Herstellung von Mikroalgen zu verringern. Es sind weitere experimentelle Untersuchungen nötig, um die Algenmenge in Rationen zu ermitteln, die positive Effekte bei landwirtschaftlichen Nutztieren bewirkt, ohne die Produktionskosten in den Betrieben zusätzlich zu erhöhen

Morphology of the transverse ligament of the atlas and the alar ligaments in the silver fox (Vulpes vulpes var)

Background Recent new anatomical and histological features of craniocervical junction in dogs and cats were described providing evidence of differences between the carnivore species. No information on these structures in foxes exists. Results Two parts of the alar ligaments were found. A longer one aroused from dens of axis to the internal (medial) surface of the occipital condyles and was called apical part. A shorter part originated from the entire length of the lateral edge of the dens of axis and terminated on the internal wall of the vertebral foramen of atlas and thus was called the lateral part. The transverse ligament of the atlas was widened in the mid region, above the dens of axis, and thickened at enthesis. Periosteal fibrocartilage was detected in the transverse ligament of the atlas at the enthesis, and sesamoid fibrocartilage was present on periphery in the middle of the ligament. Conclusions The craniocervical junction in foxes differs in part from other carnivores such as dogs and cats but resembles that of mesaticephalic dogs. The sesamoid and periosteal fibrocartilage supports the transverse ligament of the atlas whereas the alar ligaments have no cartilage

Quantitation of angiogenesis in vitro induced by VEGF-A and FGF-2 in two different human endothelial cultures : an all-in-one assay

Angiogenic therapy is considered to be a promising tool for treatment of ischemic diseases. Many in vivo and in vitro assays have been developed to identify potential proangiogenic drugs and to investigate their mode of action. However, until now no validated system exists that would allow quantitation of angiogenesis in vitro in only one assay. Here, a previously established all-in-one in vitro assay based on staging of the angiogenic cascade was validated by quantitation of the effects of the known proangiogenic factors VEGF-A and FGF-2. Both growth factors were applied separately or in combination to human endothelial cell cultures derived from the heart and the foreskin, and angiogenesis was quantitated over 30 days of culture. Additionally, gene expression of VEGFR-1, VEGFR-2 and FGFR-1 at 3, 10, 20 or 40 days of cultivation was quantitated by RT-qPCR. In both cultures, VEGF-A as well as FGF-2 induced a run through all defined stages of angiogenesis in vitro. Application of VEGF-A only led to formation of irregular globular endothelial structures, while FGF-2 resulted in development of regular capillary-like structures. Quantitation of the angiogenic effects of VEGF-A and transcripts of VEGFR-1 and VEGFR-2 showed that a high VEGFR-1/VEGFR-2 ratio evoked deceleration of angiogenesis

Elevated dietary zinc oxide levels do not have a substantial effect on porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PPRSV) vaccination and infection

Background Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is one of the most important infectious agents for the swine industry worldwide. Zinc (Zn) salts, which are widely used as a dietary supplement in swine nutrition, have shown antiviral effects in vitro as well as in vivo. The purpose of this study was to determine the influence of dietary zinc oxide supplementation on vaccination and challenge infection with PRRSV. Findings The clinical course of PRRS and the success of vaccination with an experimental inactivated vaccine were compared between animals receiving a conventional diet (50 ppm Zn, control group) and diets supplemented with Zn oxide (ZnO) at final Zn concentrations of 150 or 2,500 ppm. Pigs receiving higher dietary Zn levels showed a tendency towards higher neutralizing antibody levels after infection, while dietary Zn levels did not substantially influence the number of antiviral IFN-gamma secreting cells (IFN-gamma-SC) or percentages of blood immune cell subsets after infection. Finally, feeding higher dietary Zn levels reduced neither clinical symptoms nor viral loads. Conclusions Our results suggest that higher levels of dietary ZnO do not have the potential to stimulate or modulate systemic immune responses after vaccination and heterologous PRRSV infection to an extent that could improve the clinical and virological outcome

High-dose dietary zinc oxide mitigates infection with transmissible gastroenteritis virus in piglets

Zinc (Zn) supplementation has been shown to reduce the incidence of diarrhea and to protect animals from intestinal diseases, but the mechanisms of this protective effect against virus infection in vivo have not yet been elucidated. Transmissible gastroenteritis virus (TGEV) causes diarrhea in piglets with an age-dependent decrease of severity. RESULTS: We used 60 weaned piglets that were divided into three groups to evaluate the effect of different Zn levels added to a conventional diet (50 mg Zn/kg diet, Znlow, control group). The other groups received the diet supplemented with ZnO at final concentrations of 150 mg Zn/kg diet (Znmed), or 2,500 mg/kg diet (Znhigh). Oral challenge infection with TGEV was performed when the pigs had been fed for 1 week with the respective diet. Half of the piglets of each group were sacrificed at day 1 and 18 after challenge infection. Fecal consistency was improved and body weights increased in the Znhigh group when compared to the other groups, but no direct effect of Zn concentrations in the diet on fecal TGEV shedding and mucosal immune responses was detectable. However, in the Znhigh group, we found a prevention of villus atrophy and decreased caspase-3-mediated apoptosis of jejunal epithelium. Furthermore, pigs receiving high Zn diet showed a down-regulation of interferon (IFN)-α, oligoadenylate synthetase (OAS), Zn transporter SLC39A4 (ZIP4), but up- regulation of metallothionein-1 (MT1), as well as the Zn transporters SLC30A1 (ZnT1) and SLC30A5 (ZnT5). In addition, forskolin-induced chloride secretion and epithelial resistance were controlled at a physiological level in the Znhigh but not the other groups. Finally, in the Znhigh group, we documented an earlier and higher systemic TGEV-specific serum antibody response. CONCLUSIONS: These results suggest that high dietary Zn could provide enhanced protection in the intestinal tract and stimulate the systemic humoral immune response against TGEV infection

ЯКІВ ДМИТРОВИЧ ГРАХОВ – ДІЯЧ КУЛЬТУРИ ТА ОСВІТИ В КАТЕРИНОСЛАВСЬКІЙ ГУБЕРНІЇ

Розглянуто життєвий шлях, освітянську, наукову та музеєзнавчу діяльність директора Катеринославської гімназії та училищ краю Якова Дмитровича Грахова в середині ХІХ ст.The article covers life, scientific and museum activities of Yakiv Dmitrovych Grakhov, a director of Katerinoslav schools in the middle of the 19th centuary

Dietary Enterococcus faecium NCIMB 10415 and Zinc Oxide Stimulate Immune Reactions to Trivalent Influenza Vaccination in Pigs but Do Not Affect Virological Response upon Challenge Infection

Swine influenza viruses (SIV) regularly cause significant disease in pigs worldwide. Since there is no causative treatment of SIV, we tested if probiotic Enterococcus (E.) faecium NCIMB 10415 or zinc (Zn) oxide as feed supplements provide beneficial effects upon SIV infection in piglets. Seventy- two weaned piglets were fed three different diets containing either E. faecium or different levels of Zn (2500 ppm, Zn(high); 50 ppm, Zn(low)). Half of the piglets were vaccinated intramuscularly (VAC) twice with an inactivated trivalent SIV vaccine, while all piglets were then infected intranasally with H3N2 SIV. Significantly higher weekly weight gains were observed in the E. faecium group before virus infection, and piglets in Zn(high) and E. faecium groups gained weight after infection while those in the control group (Zn(low)) lost weight. Using ELISA, we found significantly higher H3N2-specific antibody levels in the E. faecium+VAC group 2 days before and at the day of challenge infection as well as at 4 and 6 days after challenge infection. Higher hemagglutination inhibition (HI) titers were also observed in the Zn(high)+VAC and E. faecium+VAC groups at 0, 1 and 4 days after infection. However, there were no significant differences in virus shedding and lung lesions between the dietary groups. Using flow cytometry analysis significantly higher activated T helper cells and cytotoxic T lymphocyte percentages in the PBMCs were detected in the Zn(high) and E. faecium groups at single time points after infection compared to the Zn(low) control group, but no prolonged effect was found. In the BAL cells no influence of dietary supplementation on immune cell percentages could be detected. Our results suggest that feeding high doses of zinc oxide and particularly E. faecium could beneficially influence humoral immune responses after vaccination and recovery from SIV infection, but not affect virus shedding and lung pathology