Escherichia coli lipopolysaccharide affects intestinal mucin secretion in weaned pigs

Deny J Zapata, Berardo de J Rodríguez, María C Ramírez, Albeiro López H, Jaime Parra S

Abstract


Summary

Background: to the best of our knowledge, the effects of lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli on goblet cells and intestinal mucin secretion of weaned pigs has not been reported, and it is unknown whether these effects could trigger enteritis. Objective: to determine the effect of E. coli LPS on intestinal mucin secretion in weaning piglets. Methods: fifty-two piglets weaned at 21 days of age were fed a basal diet supplemented with four LPS levels (0.0, 0.3, 0.5, and 1.0 μg/mg) during 10 days. Piglets were slaughtered on days 1, 5, 7, and 10 post-weaning and samples of small and large intestine were taken for histochemical staining to determine goblet cell population and type of mucins produced (acidic, sulphated, non-sulphated, or neutral). Results: acidic mucin was reduced on day 5 post-weaning independently of the dietary LPS level supplied to piglets. Recovery of acidic mucins was observed during days 7 and 10 post-weaning. Neutral mucins increased on day 5 and decreased on days 7 and 10 post-weaning. High LPS levels decreased goblet cells population and secretion of all types of mucins. This effect was remarkably high for diet two (D2: 0.5 mg LPS/mg food). Conclusions: early weaning (21 d) and LPS addition to the diet affect mucin secretion and intestinal epithelium integrity by modifying goblet cell populations and their balance between acidic and neutral mucin secretion. These findings explain some abnormalities related with post-weaning diarrhea syndrome and help to explain its pathophysiology.

Keywords: goblet cells, histochemistry, histopathology, intestine, pigs.

 

Resumen

Antecedentes: actualmente se desconoce el efecto del lipopolisacárido (LPS) de Escherichia coli sobre la cantidad de células caliciformes y la secreción de mucinas en diferentes regiones del intestino en cerdos durante el período pos-destete. Tampoco se ha descrito si cambios en la distribución de las mucinas en el intestino están relacionados con el desarrollo de enteritis. Objetivo: determinar el efecto del LPS de E. coli sobre la secreción de mucinas en el intestino de lechones recién destetados. Métodos: cincuenta y dos lechones destetados a los 21 días fueron alimentados con una dieta basal adicionada con cuatro niveles de LPS (0,0, 0,3, 0,5 y 1,0 μg/mg) durante 10 días. Los cerdos se sacrificaron los días 1, 5, 7 y 10 pos-destete y se tomaron muestras de intestino delgado y colon para realizar coloraciones histoquímicas, que permitieran calcular la cantidad de células caliciformes y el tipo de mucinas ácidas sulfatadas, no sulfatadas o neutras por ellas producidas. Resultados: la producción de mucinas ácidas en las células caliciformes se redujo el día 5 del período pos-destete, con posterior restauración de los parámetros a los días 7 y 10 e independientemente de la dosis de LPS suministrada en la dieta. En contraste, la producción de mucinas neutras aumentó en el día 5 y disminuyó en los días 7 y 10 del período pos-destete. Al comparar las dietas experimentales, se observó que dosis mayores de LPS, disminuyen el número de células caliciformes y la secreción de los diferentes tipos de mucinas. Este efecto fue más marcado con la dieta dos (D2: 0,5 mg de LPS/mg de alimento). Conclusiones: el destete a los 21 días y la adición LPS de E. coli a la dieta generan cambios en la secreción de mucinas, afectan la integridad del epitelio y el balance entre la secreción de mucinas ácidas y neutras por las células caliciformes. Estos hallazgos sugieren explicaciones de algunas alteraciones que se producen en el síndrome de diarrea pos-destete y contribuyen a explicar su fisiopatología.

Palabras clave: células caliciformes, histopatología, histoquímica, intestino, porcinos.

 

Resumo

Introdução: actualmente é desconhecido o efeito do lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli sobre a quantidade de células caliciformes, sobre a secreção de mucinas em diferentes regiões do intestino em porcos durante o período de pós-desmame e se o padrão de distribuição das mucinas está relacionado com o desenvolvimento de enterite. Objetivo: determinar o efeito da LPS de E. coli sobre a secreção de mucinas no intestino de leitões recém desmamados. Métodos: foi realizado um estudo experimental com 52 leitões desmamados aos 21 dias, que foram alimentados com uma dieta basal adicionada com quatro níveis de LPS (0,0, 0,3, 0,5 y 1,0 μg/mg) durante 10 dias. Os porcos foram sacrificados os dias 1, 5, 7 e 10 pós-desmame para tirar amostras de intestino delgado e grosso, realizar colorações histoquímicas, calcular a quantidade de células caliciformes e o tipo de mucinas ácidas sulfatadas, não sulfatadas e neutras por elas produzidas. Resultados: observou-se que ao número de células caliciformes que expressaram mucinas ácidas nos diferentes tempos do período pós-desmame, apresentaram uma diminuição da secreção de mucinas ácidas no quinto dia, com posterior recuperação dos parâmetros os dias 7 e 10 Independentemente da dose de LPS disso. Ao contrário, as mucinas neutras incrementaram o dia 5 com uma posterior diminuição os dias 7 e 10 pós-desmame. Ao comparar as dietas experimentais, observou-se uma diminuição do número de células caliciformes secretando os diferentes tipos de mucinas a doses maiores de LPS, principalmente com a dieta dois (D2: 0,5 mg LPS/mg comida). Conclusões: o desmame aos 21 dias e a adição de LPS de E. coli na dieta, gera mudanças na secreção de mucinas, afetam a integridade do epitélio e o balanço entre a secreção de mucinas ácidas e neutras pelas células caliciformes; isto modela algumas alterações que se produzem no síndrome de diarreia pós-desmame e contribui a explicar a sua fisiopatologia.

Palavras chave: células caliciformes, histopatología, histoquímica, intestino, porcinos.


Full Text:

PDF HTML
Abstract : 209 PDF : 348 HTML : 105

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM


Esta publicación hace parte del Sistema de Revistas de la Universidad de Antioquia
¿Quieres aprender a usar el Open Journal system? Ingresa al Curso virtual
Este sistema es administrado por el Programa Integración de Tecnologías a la Docencia
Universidad de Antioquia
Powered by Public Knowledge Project