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B. eine tiefere Tiefe der Zwölffingerdarmkrypten, ein geringeres Verhältnis von Zottenhöhe zu Kryptentiefe und eine geringere Absorptionsfläche, erhöhte Apoptose und geringere Proliferation des Zwölffingerdarmepithels wurden im Alter von 70 Tagen festgestellt (P < 0,05).Zusätzlich zeigten IUGR-Schweine die niedrigsten Chymotrypsin- und Amylase-Aktivitäten im Alter von 70 bzw. 150 Tagen (P < 0,05).Diese Ergebnisse können zur Aufklärung morphofunktioneller Störungen des Dünndarms bei IUGR-Schweinen während der verschiedenen Produktionsphasen beitragen, was darauf hindeutet, dass eine schlechte postnatale Entwicklung auf Darmschäden zurückzuführen sein kann.Genetische und Ernährungsstrategien wurden verwendet, um das Wachstum und die Fortpflanzungsleistung bei Schweinen zu verbessern.Es gibt jedoch immer noch einige Herausforderungen, die Tiere daran hindern, ihr Wachstumspotenzial voll auszuschöpfen1.Darunter sticht die intrauterine Wachstumsrestriktion (IUGR) als Hauptursache für ein niedriges Geburtsgewicht und eine postnatale Beeinträchtigung des Körperwachstums hervor, von der bis zu 20 % der Ferkel innerhalb eines Wurfs bei modernen hyperproduktiven Sauen betroffen sind2,3.Es wurde berichtet, dass IUGR schädliche Auswirkungen auf das Überleben von Neugeborenen, das postnatale Wachstum, die Effizienz der Nahrungsverwertung, die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit hat2,4,5.Daher hat die Wachstumsbeschränkung in utero große Auswirkungen auf die Tierhaltung6.Tierphysiologie, Stoffwechsel und Wachstum hängen direkt von der Integrität und Funktion des Dünndarms ab, einem Schlüsselorgan, das nicht nur an Verdauungs- und Resorptionsprozessen, sondern auch an lokalen und systemischen Immunantworten beteiligt ist2,7.Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass das Uterusmilieu die Darmentwicklung moduliert, so dass Belastungen in diesem Stadium seine Funktion beeinträchtigen können, was möglicherweise während des postnatalen Lebens nicht rückgängig gemacht wird8.Frühere Studien haben beispielsweise Zottenatrophie und Zottenkrypta-Hyperplasie, verzögerte Reifung der Darmschleimhaut, verringerte Darmmotilität sowie verringerte Verdauung und Resorption von Kolostrum und Milch bei neugeborenen und entwöhnten IUGR-Schweinen9,10 berichtet.Obwohl bereits früher über Informationen zur Darmbindung berichtet wurde, betraf dies hauptsächlich die Entwöhnungszeit11, mit begrenzten Daten zu den anderen Produktionsphasen.Morphometrische und biochemische Ansätze sind die am häufigsten verwendeten Techniken zur Bewertung der Struktur und Funktion des Dünndarms, da sie zuverlässige Ergebnisse liefern12,13.Beispielsweise wird die Darmreife umfassend beurteilt, indem die Größe und Anzahl der Zotten, die Schleimhauthöhe, die Kryptentiefe und die Enterozytenhöhe untersucht werden4,14,15.Da die Aktivität der Bürstensaumenzyme außerdem als wichtiger Indikator für die Reifung und Verdauungskapazität bei Schweinen angesehen wird5,11, ist ihre Untersuchung bei IUGR-Individuen unerlässlich.Eine ausreichende Entwicklung des Magen-Darm-Traktes ist entscheidend für die Gesundheit des Einzelnen.In diesem Sinne würde ein integriertes und umfassendes Verständnis von Wachstum, Entwicklung und Reifung des Darms und seiner lebenslangen Dynamik zur Etablierung von Ernährungsstrategien zur Verbesserung der Wachstumsleistung beitragen.Dieses Wissen wird einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Produktivität und Rentabilität der Schweineindustrie leisten16.Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, die morphofunktionellen Aspekte des Dünndarms bei IUGR-Schweinen während der gesamten postnatalen Entwicklung von der Geburt bis zum 150 die nachteiligsten Auswirkungen auf die spätere Wachstumsleistung.Das Versuchsprotokoll wurde vom Animal Experimentation Ethics Committee (CEUA) der Federal University of Minas Gerais genehmigt (Protokoll Nr. 2016/342).Alle Experimente wurden gemäß den CEUA-relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt.Die Berichterstattung über alle experimentellen Verfahren entsprach den Empfehlungen der ARRIVE-Richtlinien.Unmittelbar nach der Geburt, vor der Kolostrumaufnahme, wurden einhundertzwanzig Paare männlicher Wurfgeschwister-Ferkel, die von Sauen der 3. bis 6. Parität geboren wurden, in Würfen von insgesamt 15–22 geborenen Würfen und einer mittleren Geburtsgewichtsschwankung von 1,25–1,65 kg ausgewählt und aufgeteilt zwei Geburtsgewichtskategorien: normales Geburtsgewicht (NW), Geburtsgewicht von 1,6 bis 1,9 kg (n = 120);und intrauterines Wachstum eingeschränkt (IUGR), Geburtsgewicht im Bereich von 0,7 bis 1,0 kg (n = 120).Alle bewerteten Tiere stammten aus der gleichen genetischen Abstammungslinie: gekreuzte F1-Sauen (Landrace × Large White), gepaart mit Duroc-Agroceres PIC-Männchen.Das ausgewählte NW-IUGR-Paar entsprach den Männchen mit dem höchsten und dem niedrigsten Geburtsgewicht aus jedem Wurf.Die bei der Auswahl verwendeten Kriterien basierten auf dem Konzept der Uterusverengung gemäß früheren Studien4,17.Zur Definition der Geburtsgewichtsbereiche wurden zuvor 1000 Ferkel des gleichen Genotyps gewogen und der Mittelwert und die Standardabweichung berechnet (μ = 1,3; ϭ = 0,3).Die Geburtsgewichtsbereiche wurden als μ + ϭ bis μ + 2ϭ für NW und μ − ϭ a μ − 2ϭ für IUGR festgelegt4,17,18,19.Alle Männchen wurden im Alter zwischen 5 und 7 Tagen kastriert.Zwei Untergruppen von jeweils 16 Tieren (8 NW und 8 IUGR) wurden entweder bei der Geburt oder 48 h nach dem Absetzen (26 Tage alt) eingeschläfert, und zwei weitere Untergruppen von jeweils 20 Tieren (10 NW und 10 IUGR) wurden getötet entweder im Alter von 70 oder 150 Tagen eingeschläfert, um biometrische Daten und eine Gewebeentnahme zu erhalten.Mit Ausnahme der neugeborenen Gruppe, die vor der Kolostrumaufnahme eingeschläfert wurde, wurden alle Tiere nach nächtlichem Fasten eingeschläfert.Diese Alter wurden basierend auf der Charakterisierung der postnatalen gastrointestinalen Reifung während der Hauptstadien des Produktionszyklus ausgewählt: Geburt (spiegelt die Funktion der Plazenta wider);nach dem Absetzen (Umstellung von Milch auf Beikost);70 Tage (Züchterphase) und 150 Tage (Finishing-Phase).Die individuellen Körpergewichte wurden bei der Geburt, im Alter von 26 Tagen, 70 Tagen und 150 Tagen ohne Futter- und Wasserbeschränkung aufgezeichnet.Unmittelbar nach der Euthanasie durch elektrische Betäubung und Entblutung wurde der Dünndarm aus der Bauchhöhle entfernt, gewogen und die Länge aufgezeichnet.Zusätzlich wurden, um das Auftreten von IUGR zu bestätigen, Gehirn und Leber in der neugeborenen Untergruppe gewogen, um das Gewichtsverhältnis von Gehirn zu Leber zu erhalten, wie von Alvarenga et al.4 durchgeführt.Fragmente aus dem Zwölffingerdarm und dem Jejunum wurden jeweils aus den kranialen und Zwölffingerdarm-Jejunum-Flexuren gesammelt und verschiedenen Verarbeitungsprotokollen unterzogen.Für histologische Analysen wurden Fragmente (1–2 cm Länge) in Kochsalzlösung gewaschen und die serösen Membranen wurden auf dem Filterpapier befestigt, durch Eintauchen in 4 % Paraformaldehyd für 24 h fixiert, bei 4 °C in 0,05 M Phosphatpuffer (pH 7.4) für 24 h und eingebettet in Paraplast (Sigma Aldrich, São Paulo, Brasilien).Histologische Schnitte (5 um Dicke) wurden dann in Xylol entparaffiniert und mit abgestuften Verdünnungen von Ethanol rehydriert.Die Objektträger wurden mit Hämatoxylin und Eosin (HE) und Periodic Acid Schiff (PAS) für morphologische Beobachtungen bzw. Becherzellzählung gefärbt.Histologische Schnitte wurden durch ein Lichtmikroskop (Olympus BX51) ausgewertet, und die Messungen wurden unter Verwendung eines Lineals durchgeführt, das in ein 10×-Okular eingesetzt und mit einem Mikrometer-Lineal kalibriert war.Insgesamt 10 intakte, gut orientierte Crypt-Villus-Einheiten aus dem Duodenum und Jejunum wurden zufällig für Messungen der folgenden Parameter ausgewählt, wie zuvor beschrieben4: (a) Schleimhauthöhe (MH): von der Muscularis mucosae bis zur Spitze der Zotten;(b) Zottenhöhe (VH), von der Basis bis zur Spitze der Zotte;(c) Tiefe der Darmkrypta (DC), von der Muskularis-Schleimhaut bis zur Basis der Zotte und (d) Zottenbreite (WV) und (e) Kryptenbreite (CW).Zusätzlich wurde das Verhältnis zwischen Zottenhöhe und Darmkryptentiefe (VH/CD), Zottenoberfläche (S) und intestinaler Absorptionsfläche (AA) unter Verwendung der von Dong et al.5 und Kisielinski et al.20 beschriebenen Formeln bestimmt , folgendermaßen:Histologische Schnitte des Zwölffingerdarms und Jejunums wurden mit Periodic Acid Schiff (PAS) gefärbt, um in Becherzellen vorhandene neutrale Muzine (violett gefärbt) nachzuweisen.Die Anzahl der Becherzellen wurde nach dem von Gomes et al.21 standardisierten Protokoll bestimmt.Für jedes Tier wurden zehn zufällige Felder der Darmkrypten ausgewählt, und die Bilder wurden unter Verwendung eines Lichtfotomikroskops (BX-51 Olympus), verbunden mit einer Q-Color 3-Digitalkamera (Olympus), bei 400-facher Vergrößerung erhalten.Alle Becherzellen wurden in den Kryptenbereichen jedes Bildes unter Verwendung der Image-Pro Express-Software (Media Cybernetics, Rockville, MD, USA) quantifiziert und weiter auf Quadratmillimeter (mm2) abgeglichen.Um festzustellen, ob IUGR Auswirkungen auf die proliferative Aktivität und Apoptose des Zwölffingerdarmepithels haben kann, wurden Immunfluoreszenz-Assays für Ki67, einen Marker der Zellproliferation, und Caspase-3, einen Marker für Apoptose, durchgeführt.Fünf Tiere aus den NW- und IUGR-Gruppen wurden zufällig ausgewählt.Da die histomorphometrischen Parameter im Jejunum in beiden experimentellen Gruppen ähnlich waren, wurden keine proliferativen und apoptotischen Assays durchgeführt.Kurz gesagt, die histologischen Schnitte des Zwölffingerdarms wurden entwachst, rehydriert und für 3 × 5 min in 0,1 M Natriumcitratpuffer (pH 6) zur Epitop-Antigen-Gewinnung in der Mikrowelle behandelt, auf Raumtemperatur abgekühlt und mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung pH 7,4 ( PBS).Um die unspezifische Bindung zu reduzieren, wurden die Schnitte mit 3 % Rinderserumalbumin (Sigma-Aldrich, São Paulo, Brasilien) in Tris-HCl-Pufferlösung (PBS, pH 7,3) für 90 min bei 4 °C inkubiert.Alle Proben wurden separat über Nacht bei 4 °C entweder mit dem Primärantikörper Anti-Ki67 (IgG; 1:200; Thermo Fisher Scientific, São Paulo, Brasilien) oder Anti-Caspase 3 (IgG; 1:600; Thermo Fisher Scientific, São) inkubiert Paulo, Brasilien).Die Färbung aller Objektträger für jeden Assay wurde gleichzeitig in einer einzigen Sitzung durchgeführt.Nach dem Waschen wurde Sekundärantikörper Alexa Fluor 555 (Ziegen-Anti-Kaninchen, IgG, A-21422, Thermo Fisher Scientific, São Paulo, Brasilien), verdünnt in 1:200 (Antikörper: PBS), zu den Schnitten gegeben und für 90 min bei inkubiert 4 Grad.Schließlich wurden Kerne unter Verwendung von DAPI (Sigma-Aldrich, São Paulo, Brasilien) im Verhältnis 1:1000 (DAPI: PBS) gefärbt und die Objektträger wurden mit 50 % Glycerin (v/v in PBS) fixiert.Negativkontrollen wurden erhalten, indem der primäre Antikörper weggelassen wurde.Menschliche Hodenproben wurden als Positivkontrolle für Ki-67 verwendet, und Brusttumorgewebe von Hunden wurde für Caspase-3 verwendet.Immunlokalisationsbilder wurden unter Verwendung eines Zeiss-Apotome-Mikroskops (Carl Zeiss Microscopy, São Paulo, Brasilien) aufgenommen, das mit Filtern ausgestattet war, die zum Nachweis von Alexa Fluor 555-Signalen geeignet waren.Zur Untersuchung der Zellproliferation wurden für jedes Tier zehn zufällig ausgewählte Darmdrüsenfelder (Krypten) mit 200-facher Vergrößerung fotografiert.Alle positiven Zellen im Epithel der Darmdrüse wurden unter Verwendung der Software Image-Pro Express (Media Cybernetics, Rockville, USA) quantifiziert und die Werte als Anzahl immungefärbter Zellen pro mm2 Darmdrüse ausgedrückt.Andererseits wurde eine Caspase-3-Analyse durch die Bestimmung der Fluoreszenzintensität durchgeführt.Mikrofotografien wurden bei 200-facher Vergrößerung für jedes Tier und 10 zufällig ausgewählte Darmzotten erhalten, die unter Verwendung der Image J-Software (NIH) abgegrenzt wurden.Vor der Analyse wurden die Mikrofotografien in Schwarz-Weiß-Bilder umgewandelt und die Image J-Software wurde unter Berücksichtigung von Weiß als 100 % (positive Bereiche) und Schwarz als 0 % der Fluoreszenzintensität abgeglichen.Die Werte wurden als durchschnittliche % Fluoreszenzintensität ausgedrückt.Um die enzymatischen Aktivitäten von Lactase, Amylase, Lipase, Chymotrypsin und Trypsin zu bestimmen, wurden 2-cm-Proben von Duodenum und Jejunum in flüssigem Stickstoff eingefroren.Zur Herstellung des Rohextrakts wurden 100-mg-Proben in einem Homogenisator vom Typ Turrax unter Verwendung von 0,01 M phosphatgepufferter Salzlösung (NaCl 0,138 M; KCl – 0,0027 M; pH 7,4) in einem Verhältnis von 1:10 (Gewicht:Volumen) homogenisiert.Nach 15-minütiger Zentrifugation bei 15.000 g bei 4 °C wurde der Überstand gesammelt und zur weiteren Analyse bei –20 °C gelagert.Die Enzymaktivitäten wurden in den Duodenum- und Jejunum-Gewebeextraktproben gemessen.Für alle wurden die Proteinmengen in den Enzymextrakten nach Bradford22 bestimmt, wobei Rinderserumalbumin als Standardprotein verwendet wurde.Die Laktaseaktivität wurde unter Verwendung von O-Nitrophenyl-Bd-galactopyranosid (ONPG, Sigma-Aldrich, São Paulo, Brasilien) als künstliches Substrat23 bestimmt.In dem kolorimetrischen Assay, der bei pH 7,4 und 37 °C durchgeführt wurde, wurde das ONPG durch Lactase gespalten, wobei ortho-Nitrophenol freigesetzt wurde, das bei 420 nm gemessen wurde.Die Chymotrypsin-Aktivität wurde gemäß der Hummel-Methode24 basierend auf der Hydrolyserate des Substrats N-Benzoyl-1-tyrosinethylester (BTEE, Sigma-Aldrich, São Paulo, Brasilien) gemessen.Die Trypsinaktivität wurde unter Verwendung von Nα-Benzoyl-dl-arginin-4-nitroanilidhydrochlorid (BAPNA, Sigma-Aldrich, São Paulo, Brasilien) als Substrat gemäß dem Verfahren von Erlanger et al.25 bestimmt.Schließlich wurde die Lipase-Aktivität gemäß dem im Lipase-Assay-Kit (Analisa Gold, Belo Horizonte, Brasilien) beschriebenen Protokoll bestimmt, basierend auf einem verbesserten Dimercaptopropanoltributyrat (BALB)-Verfahren, bei dem SH-Gruppen aus der Lipase-Spaltung der BALB-Reaktion mit gebildet wurden 5,5'-Dithiobis(2-nitrobenzoesäure) (DTNB), um ein gelb gefärbtes Produkt zu erhalten.Die Farbintensität, gemessen bei 412 nm, war proportional zur Enzymaktivität in der Probe.Zur Bestimmung der Amylaseaktivität wurde das Amylase-Assay-Kit (Analisa Gold, Belo Horizonte, Brasilien) nach der modifizierten Kümmel-Methode verwendet: Die in der Probe enthaltene Amylase hydrolysierte die Stärke unter Freisetzung von Zucker- und Dextrinmolekülen.Nach Zugabe der Jodlösung entstand die blaue Farbe durch Komplexierung mit der nicht hydrolysierten Stärke.Somit war die Amylaseaktivität umgekehrt proportional zur Intensität der gebildeten blauen Farbe und wurde im Vergleich zur Substratkontrolle berechnet.Die spezifische Aktivität aller Enzyme wurde in U/mg Protein ausgedrückt, wobei U als die Enzymmenge definiert ist, die 1 mol Substrat pro Reaktionsminute hydrolysiert.Alle Proben wurden doppelt analysiert und die Extinktionswerte wurden mit dem Power Wave™ XS Microplate Scaring Spectrophotometer (Bio-Tek Instruments, Potton, Vereinigtes Königreich) gemessen.Alle Variablen wurden vor der Analyse unter Verwendung des univariaten Verfahrens des Statistical Analysis System26 auf Normalverteilung getestet.Die Daten wurden als randomisiertes vollständiges Blockdesign analysiert, wobei Wurfgeschwisterpaare als Block verwendet wurden und Schwein die experimentelle Einheit war.Die Daten wurden einer Varianzanalyse (ANOVA) unterzogen, die durch das allgemeine lineare Verfahren von SAS durchgeführt wurde, und die Mittelwerte wurden durch den Student-T-Test verglichen, wobei P < 0,05 als signifikant angesehen wurde.Wichtige Zusammenhänge zwischen Leistungsfähigkeit und Dünndarmparametern wurden geburtsgewichtsgruppenübergreifend durch Korrelationsanalyse (INSIGHT-Verfahren der SAS) evaluiert.In Tabellen und Abbildungen werden die Daten als Mittel der kleinsten Quadrate und gepoolte SEM angegeben.Das Versuchsprotokoll wurde von der Ethikkommission für Tierversuche der Federal University of Minas Gerais genehmigt (Protokoll Nr. 2016/342).Das Körpergewicht und die durchschnittliche tägliche Zunahme von der Geburt bis zum Alter von 150 Tagen sind in Abb. 1 dargestellt. Ferkel mit intrauterinem Wachstum zeigten in allen Entwicklungsstadien niedrigere Körpergewichte als ihre NW-Wurfgeschwister (P < 0,001).Bei IUGR-Ferkeln betrug die durchschnittliche tägliche Gewichtszunahme in der ersten Phase (0–26 Tage) 0,153 g, in der zweiten Phase (27–70 Tage) 0,280 g und in der dritten Phase (71–150 Tage) 1,106 g.Diese Werte waren niedriger als bei den NW-Tieren, deren Zuwächse 0,206 g, 0,433 g bzw. 1,235 g (P < 0,001) betrugen.Neben der schlechten Leistung zeigten IUGR-Schweine auch eine höhere Sterblichkeitsrate während der gesamten Produktionsphase (22 Tiere in der IUGR-Gruppe gegenüber 10 Tieren in der NW-Gruppe).Wachstumskurve (A) und durchschnittliche Tageszunahme (B) bei wachstumsbeschränkten (IUGR) und normalen (NW) geburtsgewichtigen männlichen Wurfgeschwisterschweinen von der Geburt (0) bis zum Alter von 150 Tagen.IUGR-Schweine wuchsen langsamer und nahmen während der gesamten Produktionsphase weniger Körpergewicht zu.Doppeltes Sternchen: Mittelwerte unterscheiden sich statistisch zwischen den Gruppen (P < 0,001).Fehlerbalken repräsentieren die Standardfehler der Mittelwerte.Darüber hinaus zeigten neugeborene IUGR-Ferkel ein niedrigeres Leber- und Dünndarmgewicht und eine kürzere Dünndarmlänge, die bis zu einem Alter von 70 Tagen anhielt (P < 0,05).Das Gehirn-Leber-Gewichtsverhältnis war jedoch in der IUGR-Versuchsgruppe höher, was einen starken Beweis für eine intrauterine Wachstumsbeschränkung in dieser Versuchsgruppe liefert (P < 0,05).Obwohl das Gewicht und die Größe des Dünndarms bis zum Alter von 70 Tagen durch das Geburtsgewicht beeinflusst wurden, waren sein relatives Gewicht und seine relative Größe in beiden Versuchsgruppen in allen bewerteten Altersgruppen ähnlich, außer bei 70 Tagen, als diese Parameter bei IUGR-Tieren höher waren (P < 0,05; Tabelle 1).Die histomorphometrischen Daten des Dünndarms sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Von der Geburt bis zur Entwöhnung war das Duodenum nicht strukturell von IUGR betroffen.Die negativen Wirkungen von IUGR wurden jedoch in den Wachstumsphasen (70 Tage) und Endstadium (150 Tage) mit einer signifikanten Verringerung der Zottenhöhe, der Absorptionsfläche und der Zottenoberfläche (P < 0,01) deutlich.IUGR-Wirkungen auf die Darmschleimhaut waren nach 70 Tagen schwerwiegender, da eine Zunahme der Kryptentiefe und eine Abnahme des Zotten/Krypten-Verhältnisses beobachtet wurden (P < 0,05).Abbildung 2 zeigt Aspekte der Entwicklungskinetik der Zwölffingerdarmschleimhaut (von der Geburt bis zum Alter von 150 Tagen).Interessanterweise war die Zottenhöhe in der NW-Gruppe von der Geburt bis zum Ende relativ stabil.Andererseits nahm bei IUGR-Schweinen die Höhe der Zwölffingerdarmzotten nach dem Absetzen ab und blieb bis zum Alter von 150 Tagen niedrig, wobei die niedrigste Höhe bei 70 Tagen beobachtet wurde.Zottenhöhe der Zwölffingerdarmschleimhaut während des gesamten postnatalen Wachstums (Kinetik) bei wachstumsbeschränkten (IUGR) und normalgewichtigen (NW) männlichen Wurfgeschwistern.Die Zottenhöhe nahm von der Geburt bis zum Alter von 70 Tagen bei IUGR-Schweinen (schwarzes Quadrat) stark ab und erreichte in diesem Alter ihre niedrigste Höhe.Andererseits blieb die Zottenhöhe bei den NW-Wurfgeschwistern im gleichen Zeitraum relativ stabil.Hochgestelltes a, b: Mittelwerte unterscheiden sich statistisch zwischen den Gruppen (P < 0,05).Fehlerbalken repräsentieren die Standardfehler der Mittelwerte.Darüber hinaus waren die histomorphometrischen Parameter im Jejunum in beiden experimentellen Gruppen in allen ausgewerteten Altersgruppen ähnlich, was darauf hindeutet, dass das Duodenum das Segment des Dünndarms ist, das empfindlicher auf IUGR-Wirkungen auf die Schleimhaut reagiert.Die Ergebnisse der Zellproliferation und Apoptose sind in Abb. 3 dargestellt. Die Wachstumsrestriktion im Uterus beeinflusste die Zellproliferation des Zwölffingerdarmepithels negativ, die bei IUGR-Ferkeln bei der Geburt geringer war (Abb. 3A; P < 0,05).Dieser Parameter war jedoch während der gesamten Produktionsphasen (vom Absetzen bis zum Alter von 150 Tagen) ähnlich.Charakterisierung der Ki-67- und Caspase-3-Expression im Zwölffingerdarm von männlichen Wurfgeschwistern mit intrauterinem Wachstum (IUGR) und normalem (NW) Geburtsgewicht.(A) Anzahl der Ki-67-positiven Zellen pro Epithelfläche der Darmdrüsen (Dichte).Die Zellproliferation war bei NW-Ferkeln bei der Geburt höher, blieb aber zwischen den Versuchsgruppen während der gesamten Produktionsphase ähnlich.(B) Mittlerer Prozentsatz von Caspase-3-Fluoreszenzzellen in den Zwölffingerdarmzotten.IUGR-Schweine zeigten nach dem Absetzen eine höhere Apoptose, die bis zum Alter von 150 Tagen höher blieb.(C) Das Muster der Zellproliferation im Laufe der Zeit (von der Geburt bis zum Alter von 150 Tagen) bei NW-Schweinen blieb während der gesamten postnatalen Entwicklung relativ konstant.Andererseits stieg die Zellproliferation bei IUGR-Schweinen im Alter von 70 bis 150 Tagen signifikant an (D).Was das Muster der Apoptose im Laufe der Zeit betrifft, so blieb der mittlere Prozentsatz der Caspase-3-Fluoreszenz in den Zwölffingerdarmzotten bei den NW-Tieren konstant, stieg jedoch bei den IUGR-Schweinen bis zum 70. Tag drastisch an.Hochgestelltes a, b: LS-Mittelwerte unterscheiden sich statistisch zwischen den Gruppen (**P < 0,01 und *P < 0,05).Fehlerbalken repräsentieren Standardfehler der Mittelwerte.Hinsichtlich der Apoptose des Duodenumepithels wurde ein anderes Expressionsmuster beobachtet.Obwohl sie zwischen den experimentellen Gruppen bei der Geburt ähnlich war, nahm die Caspase-3-Expression im Laufe der Zeit zu und erreichte den höchsten Wert im Alter von 26 Tagen (Abb. 3B; P < 0,01) und war im Alter von 70 und 150 Tagen weiterhin höher (Abb 3B, P < 0,05).Beim Vergleich der KI-67-Expression zwischen den Altersgruppen derselben experimentellen Gruppe zeigte die NW-Gruppe ein homogenes Muster von der Geburt bis zum Alter von 150 Tagen, aber in der IUGR-Gruppe gab es einen deutlichen Anstieg zwischen dem 70. und 150. Lebenstag (Abb 3C, P < 0,05).Andererseits wurde beim Vergleich der Caspase-3-Expression zwischen den Altersgruppen in derselben Gruppe ein starker Anstieg beobachtet, wenn die Ferkel 26 und 70 Tage alt waren, jedoch fiel die Expression nach 150 Tagen ab und erreichte eine ähnliche Expression wie bei der Geburt ( Abb. 3D; P < 0,05).Die Korrelationen zwischen Körpergewicht und histomorphometrischen Parametern des Zwölffingerdarms sind in Tabelle 3 dargestellt. Darmgewicht und -länge sowie Zottenhöhe, Zottenhöhe:Kryptentiefenverhältnis, Absorptionsfläche und Ki-67-Expression waren in allen Altersgruppen positiv mit dem Körpergewicht korreliert.Umgekehrt war die Caspase-3-Expression negativ mit dem Körpergewicht korreliert, da sie höher war, wenn das Körpergewicht niedriger war (P < 0,05).Interessanterweise schienen diese Assoziationen besonders im Alter von 70 Tagen offensichtlicher zu sein, was späte IUGR-Wirkungen auf den Dünndarm widerspiegelte.Es wurde eine positive Korrelation zwischen Körpergewicht und Zellproliferation bei allen untersuchten Altersgruppen beobachtet.Andererseits wurde für den Apoptosemarker eine negative Korrelation mit dem Körpergewicht von der Entwöhnung bis zum 150. Tag beobachtet, was darauf hindeutet, dass in diesem Zeitraum der Apoptoseindex im Duodenalepithel umso höher ist, je niedriger das Körpergewicht ist.Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der spezifischen Enzymaktivität im Duodenum und Jejunum.Im Zwölffingerdarm wurde bei IUGR-Schweinen im Alter von 150 Tagen eine Abnahme der Amylaseaktivität beobachtet (P < 0,05), während die Aktivitäten von Lactase, Lipase, Trypsin und Chymotrypsin in den anderen untersuchten Altersgruppen nicht vom Geburtsgewicht beeinflusst wurden.Im Jejunum gab es eine Abnahme der Aktivität von Chymotrypsin in der IUGR-Gruppe im Alter von 70 Tagen (P < 0,05), während die Aktivitäten der anderen Enzyme (Lactase, Lipase, Amylase und Trypsin) zwischen beiden experimentellen Gruppen ähnlich waren.Bei der Geburt oder beim Absetzen wurden keine Veränderungen der Enzymaktivitäten beobachtet (P > 0,05).Es gibt Hinweise darauf, dass die Darmintegrität ein Schlüsselfaktor für die Darmgesundheit bei Schweinen ist7.In der vorliegenden Studie konzentrierten wir uns auf die Veränderungen der Dünndarmschleimhaut und der Enzymaktivitäten bei IUGR-Schweinen während der gesamten Produktionsphase (von der Geburt bis zur Endmast).Im Allgemeinen beschränken sich Studien zur Untersuchung der Funktionsfähigkeit des Dünndarms auf die Entwöhnungsphase11.Die vorliegende Studie zeigte jedoch erstmals darmmorphofunktionelle Veränderungen bei intrauterinem Wachstum eingeschränkten Schweinen von der Geburt bis zum Alter von 150 Tagen, was Hinweise darauf liefert, dass die nachteiligsten Auswirkungen auf den Dünndarm in der Wachstumsphase (Alter von 70 Tagen) auftreten. .Wir beobachteten, dass das Gewicht und die Länge des Dünndarms bei IUGR-Tieren bis 70 Tage niedriger blieben, was auf eine hohe Apoptoserate im Darmepithel zurückzuführen sein könnte.Dieser Befund kann auf eine geringere Nährstoffverwertung hindeuten und die physiologische Grundlage für ein schlechtes postnatales Körperwachstum bei diesen Tieren liefern27.Interessanterweise war die Darmlänge im Verhältnis zum Körpergewicht bei IUGR-Schweinen größer, aber ihre Folgen bleiben unklar, da das Dünndarmgewicht geringer war.Nichtsdestotrotz haben andere Autoren beobachtet, dass IUGR-Schweine, obwohl sie einen relativ längeren SI aufweisen, auch dünner sind, und eine solche Darmanfälligkeit kann die höhere Häufigkeit und Schwere von Darmproblemen bei diesen Tieren erklären14,28.Unsere Daten zeigten, dass IUGR die Zwölffingerdarmmorphologie während der Vorabsetzphase nicht beeinflusste.Die Zottenhöhe, die Oberfläche, die Absorptionsfläche und das Zotten/Krypten-Verhältnis nahmen jedoch während der Zeit nach dem Absetzen ab.Ein solches Engagement war offensichtlich, als die Zottenhöhe im Laufe der Zeit innerhalb derselben Versuchsgruppe (Kinetik) verglichen wurde, da ein signifikanter Rückgang insbesondere im Alter von 70 Tagen beobachtet wurde.Die größere Kryptentiefe in der IUGR-Gruppe nach 70 Tagen deutet darauf hin, dass, obwohl es eine proliferative Aktivität von Stammzellen gibt, Zellverluste nicht kompensiert werden, da die Zotten kürzer blieben.Dieses Ergebnis ist relevant, da eine intestinale Bindung während dieser spezifischen Produktionsphase die ordnungsgemäße Verdauung von Futterinhaltsstoffen beeinträchtigen und somit die Nährstoffverfügbarkeit verändern kann1,3.Das Immun- und Verdauungssystem der frisch abgesetzten Ferkel ist noch unreif.Daher sind diese Tiere von Natur aus anfälliger für enterische Herausforderungen, was zu einer geringeren Körpergewichtszunahme führt, die im Laufe der Zeit kompensiert werden könnte5,29.In dieser Studie liefert die Feststellung der Darmintegrität bei IUGR-Schweinen während der Wachstumsphase Hinweise auf eine mangelhafte Erholung des Darmepithels.Angesichts dieses Szenarios ist es erwähnenswert, dass beide Versuchsgruppen die gleiche Genetik und die gleichen Laktationsbedingungen hatten und die gleichen Diäten erhielten.Um die Dynamik des Zellumsatzes des Darmepithels zu verstehen, wurden die Ausprägungen von Proliferations- und Apoptosemarkern ausgewertet.Caspase-3 ist ein Marker der Zellapoptose und spielt eine wichtige Rolle beim Austausch von Darmepithelzellen30.Bei IUGR-Ferkeln wurden von der Entwöhnung bis zur Mastphase höhere Raten apoptotischer Zellen in der Zotte des Zwölffingerdarms beobachtet.Dieser Befund deutet darauf hin, dass der größere Verlust an Enterozyten zu einer Verkürzung der Zotten führen kann31, was ein Faktor sein könnte, der an der Verzögerung der Reifung des Darmepithels beteiligt ist.Darüber hinaus kann eine höhere Apoptose die Unversehrtheit der Darmschleimhaut beeinträchtigen, wie z. B. die Durchlässigkeit der Darmbarriere10, was teilweise durch eine höhere Inzidenz von Durchfall bei Ferkeln mit niedrigem Geburtsgewicht in kommerziellen Betrieben erklärt werden könnte.Unsere Daten zeigten eine signifikante Abnahme der Expression von Ki-67, einem Zellproliferationsmarker, in den Darmdrüsen von IUGR-Neugeborenen.Da proliferative Zellen des Darmepithels Stamm-/Vorläuferzellen umfassen, können Stammzellen im unreifen Darm von IUGR-Individuen eine verringerte Regenerationsfähigkeit aufweisen32.Diese begrenzte Fähigkeit zur Reparatur von Schäden kann Darmverletzungen akzentuieren, insbesondere wenn der Darm während der Ernährungsumstellung in der Zeit nach dem Absetzen Angriffen ausgesetzt ist.Beim Vergleich der Expression von Ki-67 und Caspase-3 im Laufe der Zeit innerhalb derselben experimentellen Gruppe waren sie in der NW-Gruppe während des postnatalen Lebens ähnlich, während es bei IUGR-Schweinen im Laufe der Zeit Variationen für beide Marker gab.Beispielsweise war die Expression von Ki-67 nach 150 Tagen größer, während die Expression von Caspase-3 im selben Alter abnahm.Diese Ereignisse können einen kompensatorischen Mechanismus der Schleimhauterholung nach den im Alter von 70 Tagen beobachteten Erneuerungsstörungen widerspiegeln.Obwohl morphologische Veränderungen beobachtet wurden, waren die Beeinträchtigungen der Enzymaktivitäten gering.Wir haben gezeigt, dass im Duodenum und Jejunum von IUGR-Ferkeln die Laktaseaktivität nicht signifikant beeinflusst wurde.Zusätzlich zu Laktase waren Lipase und Trypsin in keiner der Produktionsphasen von einer Wachstumsbeschränkung in utero betroffen, aber das Jejunum-Chymotrypsin nahm im Alter von 70 Tagen um 48 % ab und die duodenale Amylasesekretion war im Alter von 150 Tagen um 35 % geringer.Chymotrypsin und Trypsin katalysieren die Hydrolyse der Peptidbindungen von Nahrungsproteinen, während Amylase Kohlenhydrate im Säugetierdarm abbaut14.In diesem Sinne kann die geringere enzymatische Aktivität beider Enzyme in der Anbau- und Endphase ein limitierender Faktor für eine effiziente Verdauung von Proteinen und Kohlenhydraten sein, essentielle Nährstoffe für ein optimales Muskelwachstum.Die Zeit nach dem Absetzen ist eine entscheidende Phase intensiver Zwölffingerdarmstörungen, insbesondere der Übergang von der Aufzuchtphase zur Aufzuchtphase.Daher verdient dieser Übergang besondere Aufmerksamkeit, und Management- und Ernährungspraktiken sollten implementiert werden, um diese schädlichen Auswirkungen zu minimieren.Zusammengenommen deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass eine dauerhaft niedrige Wachstumsleistung von IUGR-Schweinen eine Folge einer Zwölffingerdarmschädigung sein kann, nicht beim Absetzen, sondern während der Mastphase.Die in der vorliegenden Studie erzielten Ergebnisse belegen, dass die Wachstumseinschränkung im vorgeburtlichen Leben auf verschiedene Weise zur Beeinträchtigung der postnatalen Entwicklung bis zur Endphase beiträgt, was sich in einer Verringerung der Zottenhöhe, einer verringerten Absorptionsfläche und einer verringerten Aktivität wichtiger Enzyme für die Verdauung äußert Proteine ​​und Kohlenhydrate.Unsere Ergebnisse können das Konzept der intrauterinen Programmierung auf das Risiko von Magen-Darm-Erkrankungen unterstützen, wobei das Ende der Wochenbettzeit (70 Tage) die entscheidende Phase intensiver Zwölffingerdarmstörungen darstellt.Solche Erkenntnisse können zur Aufklärung morphologischer und funktioneller Störungen bei IUGR-Schweinen in verschiedenen Produktionsphasen beitragen und Aufschluss über die Umsetzung eines spezifischen Ernährungsmanagements geben, um die Produktivität zu verbessern und die Rentabilität für die Schweineindustrie zu steigern.Alle Daten, die unsere Ergebnisse unterstützen, sind im Manuskript enthalten.Zhang, W. et al.Die Darmmikrobiota neugeborener Ferkel mit intrauteriner Wachstumsrestriktion weisen eine geringere Diversität und unterschiedliche taxonomische Häufigkeiten auf.J. Appl.Mikrobiol.127, 354–369 (2019).Li, Y. et al.Auswirkungen der diätetischen Nahrungsergänzung mit Bacillus amyloliquefaciens auf die Wachstumsleistung, die Darmmorphologie, die Entzündungsreaktion und die Mikrobiota von intrauterinen wachstumsverzögerten Absetzferkeln.J. Anim.Wissenschaft.Biotechnologie.9, 22 (2018).Lynegaard, JC et al.Die Magenkapazität ist bei Ferkeln mit intrauterinem Wachstum im Vergleich zu normalen Ferkeln reduziert.Welt.Wissenschaft.Erw.Erw.Biophys.Wissenschaft.Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen: