Megasphaera elsdenii y Saccharomyces Cerevisiae como microbios alimentados directamente durante un desafío de acidosis ruminal aguda in vitro

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 7978 (2022) Citar este artículo

1602 Accesos

4 citas

3 Altmetric

Detalles de métricas

Este estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos de Saccharomyces cerevisiae y Megasphaera elsdenii como microbios de alimentación directa (DFM) en dietas de finalización de ganado de carne para aliviar la acidosis láctica ruminal aguda in vitro. Se utilizó un sistema de cultivo continuo de doble flujo. Los tratamientos fueron un Control, sin DFM; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM2, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; y YMM, S. cerevisiae y la mitad de las dosis de M. elsdenii cepa 1 y cepa 2. Cada dosis de DFM tenía una concentración de 1 × 108 UFC/mL. Cuatro períodos experimentales duraron 11 días cada uno. Para los días no acidóticos (días 1 a 8), la dieta contenía una proporción de forraje a concentrado de 50:50. Para los días de desafío (días 9–11), la dieta contenía una proporción de forraje a concentrado de 10:90. La acidosis ruminal aguda se estableció con éxito. No se observaron diferencias en pH, d-, l- o lactato total entre tratamientos. El ácido propiónico aumentó en los tratamientos que contenían DFM. Para el metabolismo del N, el tratamiento con YMM disminuyó la degradación de proteínas y la síntesis de proteínas microbianas. No se observaron efectos del tratamiento sobre la concentración de NH3–N; sin embargo, la eficiencia de la utilización de N por parte de las bacterias ruminales fue superior al 80 % durante el período de desafío y la concentración de NH3–N se redujo a aproximadamente 2 mg/dl a medida que avanzaba el desafío.

La acidosis ruminal aguda es un trastorno digestivo importante en los rumiantes y sigue siendo uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria del ganado vacuno1,2,3. El aumento abrupto en el consumo de carbohidratos de fermentación rápida junto con una disminución en el consumo de carbohidratos fibrosos (p. ej., al ingresar al corral de engorde y al comportamiento de clasificación) provoca un desequilibrio en la fermentación ruminal1,4. En el rumen, los carbohidratos de fermentación rápida se convierten en ácidos grasos volátiles (AGV) y ácido láctico. El metabolismo, la absorción y la salida de estos ácidos pueden no ser mayores que su producción3. Por lo tanto, la acumulación de ácidos, especialmente ácido láctico, puede reducir el pH ruminal por debajo de 5,2, lo que puede afectar la fermentación ruminal2.

El ácido láctico es un ácido más fuerte en comparación con otros AGV que se encuentran en el rumen (pKa de 3,9 frente a 4,9, respectivamente) y las bacterias ruminales que metabolizan el ácido láctico (p. ej., Megasphaera elsdenii) no crecen tan rápido como las que producen ácido láctico (p. ej. , Streptococcus bovis; Nocek, 1997; Russell y Rychlik, 2001). Por lo tanto, una opción para superar la acidosis ruminal aguda es disminuir el ácido láctico no disociado en el rumen al complementar los aditivos alimentarios microbianos que pueden metabolizar el ácido láctico. Saccharomyces cerevisiae ha sido uno de los principales microbios de alimentación directa (DFM) estudiado para disminuir la acumulación de ácido láctico no disociado en el rumen5. En un metanálisis de estudios que utilizaron S. cerevisiae como DFM para modular la fermentación ruminal, Desnoyers et al.6 informaron que S. cerevisiae disminuyó la concentración de lactato ruminal y aumentó el consumo de materia seca (DMI), el pH ruminal, la digestibilidad de la MO y los AGV en diferentes especies de rumiantes. Debido a que S. cerevisiae promueve un entorno más reducido en el rumen a través de la eliminación de oxígeno, la acidosis ruminal aguda puede aliviarse con suplementos de S. cerevisiae debido a la proliferación de bacterias fibrolíticas y la fermentación de fibra en el rumen5. Aunque S. cerevisiae contribuye a la metabolización del ácido láctico, la concentración de ácido láctico no disociado durante la acidosis ruminal aguda puede requerir más de un DFM para mejorar efectivamente el ambiente ruminal.

Las posibles combinaciones pueden implicar el uso de ácido láctico utilizando bacterias que ya se encuentran en el rumen, como M. elsdenii7, Selenomonas ruminantium8 y Propionibacterium freudenreichii9. Específicamente, M. elsdenii es la más prometedora, ya que esta bacteria ya es la principal bacteria que utiliza ácido láctico en el rumen y representa hasta el 80 % de toda la fermentación de ácido láctico a ácido propiónico en condiciones normales10. Se ha informado que Megasphaera elsdenii fermenta el ácido láctico hasta que este último se agota, ya que M. elsdenii fermenta el ácido láctico aproximadamente 6 veces más rápido que la glucosa11,12; por lo tanto, esta bacteria es una fuerte candidata a DFM para usarse durante la acidosis ruminal aguda. A pesar de que algunas cepas de M. elsdenii están patentadas como DFM para prevenir la acidosis13,14, pocas otras cepas han mejorado con éxito las condiciones de acidosis ruminal aguda15,16.

Por lo tanto, los objetivos de este estudio fueron: (1) inducir acidosis láctica ruminal aguda en un sistema de cultivo continuo de doble flujo; y (2) evaluar los efectos de alimentar S. cerevisiae en combinación con dos cepas recientemente aisladas de M. elsdenii (aisladas del rumen de ganado vacuno bajo acidosis aguda) como DFM durante condiciones de acidosis láctica ruminal aguda. La hipótesis fue que un escenario de acidosis ruminal aguda podría inducirse con éxito in vitro cambiando abruptamente las dietas alimentadas a fermentadores de cultivo continuo de doble flujo. La segunda hipótesis fue que una combinación de S. cerevisiae con ambas cepas de M. elsdenii disminuiría considerablemente la acumulación de ácido láctico durante este cambio de dieta (desafío) y mejoraría la fermentación ruminal. En este documento, presentamos un modelo para simular la acidosis ruminal y describir métodos para evaluar los posibles efectos de DFM para mejorar tales condiciones desafiantes.

Un metanálisis publicado recientemente con 155 artículos publicados ha demostrado la solidez del sistema de cultivo continuo de doble flujo en comparación con las condiciones in vivo17. Por lo tanto, uno de los objetivos del estudio fue crear un escenario de acidosis ruminal aguda en los fermentadores de cultivo continuo de doble flujo. A pesar de la solidez de esta metodología, los hallazgos deben considerarse cuidadosamente antes de proponer aplicaciones in vivo. Por otro lado, debido a que este sistema permite un control preciso del consumo de alimento y las tasas de dilución ruminal (tanto flujos líquidos como sólidos) que no son factibles in vivo, nos permite aislar dichos efectos para evaluar mejor este trastorno nutricional. Aunque las principales revisiones de la literatura difieren en lo que se considera un umbral de pH aceptable para la acidosis ruminal aguda (pH < 5,2 en Owens et al.1 frente a pH < 5,0 en Nagaraja y Titgemeyer2), existe consenso en que la acidosis ruminal aguda se caracteriza por no solo por la ocurrencia sino también por la medida en que el pH está por debajo de las condiciones normales de fermentación (pH promedio diario < 5.8)2,18,19. En la Fig. 1, se muestra que el pH alcanzó las condiciones de acidosis ruminal subaguda (SARA) el día que se cambiaron las dietas y alcanzó el umbral de 5,2 durante los días 1 y 2 del período de desafío. El pH promedio, las horas bajo pH 5.2 y el área bajo pH 5.2 cayeron por debajo de las condiciones normales de fermentación (pH < 5.6) durante todo el período de desafío, manteniéndose en condiciones de acidosis en los días 1 y 2 en relación con el desafío. Estos son indicadores importantes en el sistema de cultivo continuo de doble flujo en comparación con los modelos in vivo porque representan una exposición prolongada al problema, que in vivo tendría el potencial de promover respuestas fisiológicas considerables1,2,20. En general, no hubo una interacción significativa o un efecto del tratamiento para mejorar las condiciones de acidosis ruminal aguda, a pesar de que el tratamiento con YMM fue el único tratamiento que superó numéricamente los umbrales de pH de la acidosis ruminal aguda y subaguda al final de los días 1 y 2 en relación con el desafío. Dado que se ha informado que el metabolismo de M. elsdenii está más regulado por el pH que por la concentración de sustrato21, existe la posibilidad de que la mezcla de YMM regule levemente a la baja este mecanismo y funcione mejor en tales condiciones.

Dinámica del pH de fermentación después de la alimentación de la mañana, área bajo la curva (AUC) y tiempo en SARA y por debajo de pH 5.2 en los días 8, 9, 10 y 11 de cada período para representar los días − 1, 0, 1 y 2 relativo al desafío; el día 7 se utilizó como covariable del modelo. Todos los tratamientos tenían la misma dieta basal (se aplicó 1 mL de cada DFM por día a razón de 1 × 108 ufc/mL); los tratamientos fueron: Testigo, portador de aditivos sin DFM; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; YMM, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1 (1/2 dosis) y cepa 2 (1/2 dosis). Las diferencias estadísticas se declararon en P ≤ 0,05 o como tendencia a ser diferentes si P > 0,05 y < 0,10.

Dada la falta de efectos para mejorar el desafío de la acidosis, la S. cerevisiae y las nuevas cepas de M. elsdenii utilizadas en el estudio probablemente no fueron eficaces para reducir la concentración de lactato durante la fermentación. Las cepas de M. elsdenii utilizadas en el presente estudio se aislaron del rumen durante la acidosis ruminal aguda; por lo tanto, se esperaba que estas cepas mejoraran dichas condiciones. La razón por la que M. elsdenii no fue eficiente en la disminución de la concentración de lactato puede deberse a la dificultad de la población de M. elsdenii para establecerse en el líquido ruminal, como se ha informado in vivo22. Estudios anteriores informaron que M. elsdenii puede no establecerse bien en el rumen, incluso si se aislaron del rumen, posiblemente debido a la especificidad del huésped23. Debido a que el estudio actual se realizó in vitro, el microbioma durante el período previo al desafío puede haber establecido una dinámica resistente al cambio. Además, la competencia por sustratos con la microbiota nativa puede disminuir la probabilidad de supervivencia de M. elsdenii y S. cerevisiae, ya que compiten por sustratos con otros grupos bacterianos24. La población microbiana original puede haber impedido la proliferación de otras poblaciones, como el DFM probado. Otro factor de la falta de establecimiento de la población de M. elsdenii puede haber sido la frecuencia de dosificación de los fermentadores. En Weimer et al.22, se probaron diferentes tiempos de dosificación, e incluso cuando las cepas de M. elsdenii se dosificaron 4 veces en 5 días, las cepas de M. elsdenii volvieron rápidamente a su baja concentración ruminal original después de la infusión. Tratando de evitar este problema, en nuestro estudio, el DFM se dosificó en el estudio dos veces al día, lo que aún puede no haber sido ideal. Por último, es importante reconocer que otros microorganismos también pueden metabolizar el ácido láctico ruminal en el rumen y la contribución de M. elsdenii y S. cerevisiae a su metabolismo puede haber sido sobreestimada durante condiciones de acidosis ruminal aguda2,3,21.

Hubo un efecto constante del día en el estudio; la mayoría de las condiciones acidóticas agudas se establecieron solo un día después del inicio del desafío [días 1 y 2 en relación con el desafío (Fig. 1)]. El establecimiento de condiciones acidóticas un día después del cambio de dietas puede deberse a varias razones: primero, una de las ventajas del sistema de cultivo continuo de doble flujo es que regula con precisión las tasas de flujo de fluidos y partículas fuera del fermentador (p. ej., modelo de rumen). Seleccionamos estas tasas de flujo en base a las tasas de dilución ruminal reportadas de ganado de carne de finalización. Aunque el sistema regula con precisión las tasas de flujo de digesta para imitar las condiciones in vivo en función de modelos animales específicos, esa regulación precisa también minimiza los efectos de los animales individuales que podrían sufrir tales desafíos más rápido o más lento. La ventaja es que al controlar el consumo de alimento y las tasas de flujo de digesta, podemos aislar la función ruminal, que era nuestro objetivo principal y no se puede hacer in vivo. Por lo tanto, como en un modelo in vivo, la respuesta a los tratamientos puede ser variable debido a cambios en el consumo de alimento, tasas de flujo de digesta, factores ambientales y de otro tipo, aquí pudimos aislar y probar de manera única estos tratamientos en un escenario de acidosis ruminal aguda. . La segunda razón se relaciona con el efecto de dilución de la presencia de residuos de FND en los remanentes de fermentación de la dieta no acidótica (Cuadro 1). Aunque la FDN dietética se asocia con una mayor actividad de masticación y capacidad amortiguadora del rumen19,25,26, el sistema utilizado en este estudio contó con una infusión continua de saliva artificial durante todo el experimento. Por lo tanto, estas condiciones pueden haber contribuido a la presencia de una alfombra aún observada en el primer día del desafío. Este tapete funciona como un microambiente con pH elevado que puede optimizar la degradación de los carbohidratos estructurales25. El tapete era visible el día 0 pero estaba ausente los días 1 y 2 en relación con el desafío (ver las figuras complementarias 1 y 2).

Otra posible explicación para el establecimiento de condiciones acidóticas un día después del cambio de dieta se refiere a cuándo ocurrió el pico de concentración de lactato total, que a pesar de la pequeña diferencia entre los días de desafío, se observó mayormente en el día 1 en relación con el desafío pero no día 0 (fig. 2). Con base en la literatura previa, se espera que durante un desafío de acidosis ruminal, las bacterias que fermentan los carbohidratos no estructurales a ácido láctico (p. ej., bacterias productoras de ácido láctico) se reproduzcan rápidamente en condiciones favorables27,28. Por otro lado, se espera que las bacterias que fermentan el lactato a otros AGV como el ácido propiónico (p. ej., bacterias que utilizan ácido láctico) tengan un tiempo de duplicación más largo en el rumen27,29; esta falta de sincronización entre estos grupos bacterianos da como resultado la acumulación de lactato (ácido más fuerte cuando no está disociado) y, en consecuencia, una caída del pH2. Existe la posibilidad de que las bacterias necesiten adaptarse al aumento de sustrato para regular su metabolismo y producir un cambio medible, lo que podría explicar el retraso en el establecimiento de tales condiciones. Además, los resultados actuales sugieren que, a pesar de un posible aumento de bacterias productoras de ácido láctico durante la fermentación, la concentración total de AGV (Fig. 3) se redujo durante los días de desafío, lo que representa una mayor falta de sincronía entre los grupos bacterianos a medida que avanzaba el desafío.

Dinámica de la concentración de d-lactato, l-lactato y lactato total después de la alimentación de la mañana en los días 8, 9, 10 y 11 de cada período para representar los días - 1, 0, 1 y 2 en relación con el desafío; el día 7 se utilizó como covariable del modelo. Todos los tratamientos tenían la misma dieta basal (se aplicó 1 mL de cada DFM por día a razón de 1 × 108 ufc/mL); los tratamientos fueron: Testigo, portador de aditivos sin DFM; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; YMM, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1 (1/2 dosis) y cepa 2 (1/2 dosis). Las diferencias estadísticas se declararon en P ≤ 0,05 o como tendencia a ser diferentes si P > 0,05 y < 0,10.

Dinámica de la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV) después de la alimentación de la mañana en los días 8, 9, 10 y 11 de cada período para representar los días − 1, 0, 1 y 2 en relación con el desafío; el día 7 se utilizó como covariable del modelo. Todos los tratamientos tenían la misma dieta basal (se aplicó 1 mL de cada DFM por día a razón de 1 × 108 ufc/mL); los tratamientos fueron: Testigo, portador de aditivos sin DFM; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; YMM, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1 (1/2 dosis) y cepa 2 (1/2 dosis). Las diferencias estadísticas se declararon en P ≤ 0,05 o como tendencia a ser diferentes si P > 0,05 y < 0,10.

Curiosamente, debido a que el sistema de cultivo continuo de doble flujo elimina los productos finales de la fermentación a la misma velocidad, se espera que la concentración de los productos finales de la fermentación sea similar a la producción de estos productos finales. Por lo tanto, este sistema permite comprender mejor la producción de isómeros de ácido láctico durante condiciones acidóticas, que se ha propuesto que es mayor para el ácido l-láctico en comparación con el ácido d-láctico30. Durante el pico de producción de ácido láctico (día 1 en relación con el desafío), el tratamiento de control tuvo una mayor concentración de l-lactato que la concentración de d-lactato (Fig. 2). Sin embargo, los tratamientos que contenían DFM tuvieron el patrón opuesto, y la concentración de d-lactato fue mayor que la concentración de l-lactato. Aunque no se observó ninguna interacción o efecto del tratamiento para la concentración de lactato, los datos sugieren que los tratamientos que contenían DFM tenían una producción de ácido láctico mayor y más prolongada en comparación con el control, lo que se debió principalmente a la mayor producción de ácido d-láctico. Según Harmon et al.31, el ácido l-láctico puede tener una mayor tasa de absorción en el rumen en comparación con el ácido d-láctico, lo que sugiere que si se invierten sus proporciones durante la fermentación, este último puede acumularse y afectar negativamente el pH in vivo. configuración. Es importante tener en cuenta; sin embargo, a pesar de que el ácido láctico es un componente importante que afecta el pH ruminal, especialmente durante condiciones de acidosis ruminal2,21, y un ácido más fuerte en comparación con otros AGV ruminales (pKa de ácido láctico = 3.9 vs. AGV ruminal = 4.9), esperábamos un mayor concentración de este metabolito en nuestro estudio. Por lo tanto, la baja concentración general de ácido láctico que encontramos en este sistema que aísla otros factores como el consumo de alimento, las tasas de flujo de digesta, el volumen de saliva, la variación en la tasa de reciclaje de urea y otros, sugiere que tal contribución de ácido láctico a la acidosis ruminal aguda podría se han sobrestimado en estudios in vivo previos y justifica una mayor investigación.

A pesar de la falta de efectos del tratamiento sobre la concentración de ácido láctico, la concentración final de ácido acético fue mayor para el control en comparación con los tratamientos DFM, mientras que sucedió lo contrario con la concentración de ácido propiónico (Cuadro 2). La proporción de ácido acético a propiónico también se vio afectada por la inclusión de DFM, y el control tuvo la mayor proporción en comparación con los otros tratamientos. De hecho, los tratamientos del presente estudio tenían como objetivo metabolizar el lactato a AGV, especialmente ácido propiónico10,32. Sin embargo, creemos que estos tratamientos solo tuvieron un efecto leve en la reducción de la concentración de ácido láctico y la producción de ácido propiónico, ya que no se observaron efectos del tratamiento en las concentraciones de lactato (Fig. 2) y se observaron efectos menores en las concentraciones de ácido acético y propiónico durante las tomas instantáneas. durante el desafío (Fig. 3).

Otra característica única para estudiar en fermentadores de cultivo continuo de doble flujo es la posibilidad de aislar el efecto del reciclaje de urea de la concentración ruminal de NH3–N. El reciclaje de urea se simuló en este sistema a través de una tasa constante de infusión de urea con la saliva artificial; por lo tanto, los cambios en la concentración de NH3–N durante la fermentación no se debieron a cambios en la tasa de reciclaje de la urea. Aquí, se observó un cambio en la concentración de NH3-N cuando se cambiaron las dietas, de 5 a 10 mg/dL con la dieta no acidótica, a 3 a 8 mg/dL en el día 0, y luego variando de 1 a 3 mg/dL. dL después de que se establecieron las condiciones acidóticas (días 1 y 2; Fig. 4). Según Satter y Slyter33, se necesita un mínimo de 2 mg de NH3–N/dL para que se produzca la fermentación microbiana. Los niveles de concentración de N-amoníaco por debajo de las condiciones normales de fermentación pueden reducir la síntesis de proteínas y el crecimiento de algunos microorganismos (p. ej., bacterias fibrolíticas)33. Aunque la eficiencia de la utilización de N por parte de los microorganismos ruminales fue alta en el estudio (> 80 %; Tabla 3), algunos microorganismos como las bacterias productoras de ácido láctico (BAL) que prosperan en condiciones de pH bajo2 pueden tener una mayor eficiencia en la utilización de NH3–N para la síntesis de proteínas. Debido a que los microorganismos cuyo crecimiento puede verse afectado en tales condiciones producen AGV más débiles (p. ej., ácido acético y butírico) en comparación con el ácido láctico de las bacterias LAB, un aumento en la tasa de reciclaje de urea sería fundamental para mantener el crecimiento de las antiguas poblaciones microbianas. . En un entorno in vivo, la baja concentración de NH3-N en el rumen teóricamente se compensaría con un aumento en el reciclaje de urea a través de la saliva y la sangre34,35. Estos hallazgos sugieren que alguna variación animal al desencadenar el rápido aumento en el reciclaje de urea puede representar un mayor riesgo de acidosis ruminal aguda; una condición que puede valer una evaluación adicional.

Dinámica de la concentración de NH3–N después de la alimentación de la mañana en los días 8, 9, 10 y 11 de cada período para representar los días − 1, 0, 1 y 2 en relación con el desafío; el día 7 se utilizó como covariable del modelo. Todos los tratamientos tenían la misma dieta basal (se aplicó 1 mL de cada DFM por día a razón de 1 × 108 ufc/mL); los tratamientos fueron: Testigo, portador de aditivos sin DFM; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM1, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; YMM, S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1 (1/2 dosis) y cepa 2 (1/2 dosis). Las diferencias estadísticas se declararon en P ≤ 0,05 o como tendencia a ser diferentes si P > 0,05 y < 0,10.

De manera similar, la baja disponibilidad de N durante el período de desafío puede haber cambiado el patrón de utilización de sustrato por parte de M. elsdenii12,21,22. Aunque M. elsdenii fermenta el ácido láctico más rápido que la glucosa, se ha informado que esta bacteria tiene un mayor rendimiento de crecimiento en glucosa que en ácido láctico12. Combinado con la baja disponibilidad de N, también puede haber ocurrido un cambio en el patrón de fermentación del sustrato en el estudio actual, disminuyendo la eficacia de M. elsdenii para mejorar la acidosis y reduciendo la carga de ácido láctico no disociado durante la fermentación.

La salida de nutrientes de la fermentación también se midió durante el desafío para comprender si DFM mejoraría la digestibilidad de los nutrientes. La salida de nutrientes se informa en la Tabla 1; no se observaron interacciones ni efectos del tratamiento. Excepto por el flujo de salida de almidón, todos los demás nutrientes tuvieron un efecto de día (datos no mostrados) posiblemente debido a los residuos de la dieta no acidótica presente en las primeras horas del día de desafío. Se esperaba la falta de efecto de un día para el flujo de almidón, ya que se espera que los carbohidratos no fibrosos se degraden rápidamente en el rumen1,2. Para MS, OM y CP, el día 0 tuvo el mayor flujo de salida, mientras que para FDN y FDA, el flujo de salida disminuyó continuamente durante los días de desafío. El flujo de salida de MS microbiana, MO, CP y glucógeno fue mayor para los días 1 y 2 en comparación con el día 0, posiblemente debido a una mayor eficiencia en la utilización de N ya que los carbohidratos fermentables estaban disponibles más fácilmente. Hubo un patrón de disminución de la digestibilidad de la PB cuando se usó el tratamiento YMM, como se ve en la mayor CP verdadera y los flujos de salida de PB y MO microbianos más bajos de la fermentación (Tabla 1), así como una disminución en la eficiencia microbiana (Tabla 3). La literatura es escasa sobre el efecto de las bacterias que utilizan ácido láctico en el metabolismo del N ruminal. Sin embargo, como estas nuevas cepas de M. elsdenii aún no se habían evaluado más debido a la reciente extracción y cultivo de un rumen acidótico, una posible explicación es la competencia de estas cepas hacia los sustratos utilizados por otros grupos bacterianos24. Estas nuevas cepas pueden haber competido por la proteína con otros grupos bacterianos; posiblemente explicando la reducción de la degradación de proteínas para este tratamiento. Además, tener un tratamiento sin levadura (o solo con levadura) presenta una imagen más clara de los efectos específicos de M. elsdenii solo o incluso cómo se complementan entre sí; sin embargo, dadas las limitaciones del estudio actual, esto no se evaluó y se justifica una mayor investigación.

En conclusión, este estudio tuvo éxito en la inducción de acidosis ruminal aguda in vitro, como lo demuestra la disminución del pH de fermentación por debajo de 5,2 durante un período prolongado en fermentadores de cultivo continuo de doble flujo. Además, al aislar factores que no pueden aislarse in vivo debido a la variación individual de cada animal, pudimos evaluar la aparición de acidosis ruminal aguda con mayor claridad y proponer posibles lagunas en el conocimiento, que es menos probable que se observen in vivo. Los tratamientos con DFM tuvieron un patrón diferente de producción de ácido láctico en comparación con el control; se produjo más ácido d-láctico que ácido l-láctico durante la fermentación. Los tratamientos promovieron un leve aumento en el ácido propiónico durante el desafío, pero no se observaron reducciones en las concentraciones de lactato. Debido a que la concentración de ácido láctico fue menor de lo que esperábamos en el estudio actual, los datos indican que otros factores además del ácido láctico pueden tener más importancia en el inicio de la acidosis ruminal aguda de lo que se informó anteriormente. Este sistema in vitro permitió observar una concentración reducida de NH3–N, que estaba cercana a la deficiencia; una situación que no siempre se puede observar in vivo debido a la estimulación del reciclaje de urea y tiene una gran probabilidad de ser parte de la aparición de acidosis ruminal aguda. Por último, a pesar de la falta de efectos importantes del DFM probado en nuestro estudio, la mezcla de YMM que contenía todos los microorganismos utilizados como DFM redujo la degradación de proteínas y fue el único tratamiento que superó el desafío en el último día de fermentación. Los hallazgos informados en este estudio con respecto a la importancia del N en la acidosis ruminal aguda destacan una vez más otros factores importantes además del ácido láctico que pueden necesitar ser considerados en futuras investigaciones con el objetivo de mejorar este trastorno nutricional relevante en la industria del ganado vacuno y lechero.

Todos los procedimientos experimentales que involucraron a los animales utilizados como donantes de fluido ruminal en el estudio se realizaron bajo protocolos aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Florida (IACUC #202009849). Además, todos los métodos se realizaron de acuerdo con las pautas y regulaciones de IACUC. El siguiente estudio se informa de acuerdo con las pautas ARRIVE.

En el estudio se utilizaron ocho fermentadores de cultivo continuo de doble flujo (1820 ml) similares a los desarrollados por Hoover et al.36 y modificados por Del Bianco Benedeti et al.37, Silva et al.38 y Paula et al.39 para simular la fermentación ruminal. Cada uno de los fermentadores se consideró una unidad experimental y se dispusieron en un diseño de cuadrado latino 4 × 4 replicado. Hubo 4 periodos experimentales, cada uno de 11 días de fermentación. Se crearon condiciones de acidosis ruminal aguda en los fermentadores alimentándolos desde los días 1 a 8 con una dieta que no causaría acidosis ruminal aguda (dieta no acidótica), y desde los días 9 a 11 alimentando a los fermentadores con una dieta alta en granos (desafío). dieta) para promover condiciones acidóticas. Ambas dietas fueron formuladas de manera similar a las de los novillos de bovinos de carne en finalización19 y se presentan en la Tabla 4.

Un día antes de cambiar las dietas (día 8), los tratamientos experimentales (microbios de alimentación directa) se infundieron en los fermentadores durante la hora de alimentación de la mañana y cada hora de alimentación posterior hasta el día 11. Los tratamientos eran un Control, que contenía solo el vehículo utilizado. en todos los tratamientos (solución acuosa al 15% de glicerol); YM1, el portador más S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 1; YM2, el portador más S. cerevisiae y M. elsdenii cepa 2; y YMM, el portador más S. cerevisiae y la mitad de las dosis de M. elsdenii cepa 1 y cepa 2. Cada dosis de DFM tenía una concentración de 1 × 108 UFC/mL. Todos los tratamientos y su composición se presentan en la Tabla 5.

Los ingredientes dietéticos utilizados durante todo el experimento se adquirieron del mismo lote de alimento y luego se molieron el mismo día. Los ingredientes se molieron para pasar un tamiz de 2 mm con un molino Wiley (Arthur H. Thomas Co., Filadelfia, PA), y una submuestra de 500 g de cada uno de los ingredientes se molió para pasar un tamiz de 1 mm para análisis químicos. . Todos los ingredientes dietéticos se almacenaron adecuadamente en un ambiente con temperatura y humedad controladas. Para cada tiempo de alimentación, las dietas se prepararon individualmente para cada fermentador pesando el ingrediente de la dieta por separado y almacenándolos en bolsas de plástico selladas (14 × 8 cm).

Tres novillos Black Angus con un promedio de 630 kg de peso corporal y equipados con cánulas ruminales permanentes de 10 cm (Bar Diamond, Inc., Parma, ID), se utilizaron como donantes de contenido ruminal. Los animales se mantuvieron desde 2 semanas antes de la primera recogida hasta el final del estudio en la misma dieta no acidótica suministrada a los fermentadores. El día de la inoculación, se recolectó el contenido ruminal de los 3 novillos canulados a las 2 h después de la alimentación de la mañana de las áreas anterior, posterior, caudal y ventral del rumen. El contenido ruminal se filtró a través de 4 capas de gasa en recipientes aislados precalentados y se llevó al laboratorio (~ 5 min de distancia). En el laboratorio, el contenido ruminal de todos los animales se homogeneizó por igual antes de inocularlos en los fermentadores. Luego, el contenido ruminal se vertió en los fermentadores precalentados hasta el límite del efluente. Las condiciones de fermentación se mantuvieron ajustando los fermentadores a una agitación de 100 rpm, temperatura de 39 °C y una infusión de N2 en el contenido de fermentación y en el espacio libre de los fermentadores de 200 mL de N2/min.

Independientemente de la dieta, los fermentadores fueron alimentados con 107 g de MS por día repartidos a partes iguales en dos comidas (7:00 y 21:00 h). Se preparó saliva artificial según Weller y Pilgrim40 y se infundió continuamente en los fermentadores como tampón para la fermentación ruminal. Para simular el reciclaje de urea en el rumen, se añadió urea a la saliva artificial a razón de 0,4 g/L. Debido a que el sistema de cultivo continuo de doble flujo permite que las tasas de paso del contenido ruminal fuera de los fermentadores estén predeterminadas, la tasa de dilución se fijó en una tasa de 10 %/h mientras que la tasa de paso de sólidos se fijó en una tasa de 5 %/hora; todos basados en el volumen del fermentador y similares a los observados en novillos de engorde. Estas tasas se ajustaron por dos mecanismos: (1) la infusión continua de saliva artificial a través de una bomba peristáltica (porción líquida) junto con la dieta (porción sólida) en los fermentadores; y (2) la salida continua del contenido de fermentación a través de dos puertos, siendo el primero la eliminación del líquido de fermentación filtrado (malla de alambre de 500 µm) de los fermentadores a una tasa del 5 %/h del volumen del fermentador mediante otra bomba peristáltica, y siendo el segundo el flujo de salida continuo por gravedad del contenido de fermentación de la diferencia entre el mecanismo 1 y la eliminación del líquido de fermentación filtrado del fermentador. El contenido de ambos puertos de salida de cada fermentador se recogió en dos recipientes de plástico separados de 4,3 L.

A lo largo de todo el experimento, el pH de la fermentación se midió manualmente cada hora durante 14 h para representar un día completo de fermentación, comenzando justo antes de la hora de alimentación de la mañana (0700 h) y deteniéndose justo antes de la hora de alimentación de la noche (2100 h). Los tiempos de alimentación se realizaron considerando un intervalo de 14 h durante el día (07:00 a 21:00 h) y 10 h durante la noche (21:00 a 07:00 h) para que el pH más bajo de un día completo tenga lugar 3-4 h después de la mañana. tiempo de alimentación (basado en un ensayo previo que realizamos antes del estudio). Estas mediciones de pH se realizaron con un medidor de pH portátil (Thermo Scientific Orion Star A121) a través de un puerto en el espacio libre de los fermentadores. Excepto en los días de muestreo, el contenido de efluentes en los contenedores de plástico se pesó y se descartó diariamente justo antes de la hora de alimentación de la mañana.

Justo antes de la hora de alimentación de la mañana del día 5 de cada período, se mezclaron los contenedores de efluentes de cada fermentador y se recolectó una muestra de 500 g para el análisis de abundancia natural 15N; esta muestra se denominó fondo. Luego, los fermentadores se enriquecieron con 15N como marcador de la síntesis de proteínas microbianas, llevando primero la concentración de 15N a un estado estable en los fermentadores y luego manteniendo constante la infusión de 15N en ellos40. Por lo tanto, se infundió una dosis de pulso de 10,2 % en exceso de (15NH4)2SO4 en los fermentadores antes de la hora de alimentación de la mañana del día 5, y la urea en la saliva artificial se reemplazó parcialmente con una cantidad isonitrogenada de (15NH4)2SO4 (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO); esta saliva artificial marcada con 15N se utilizó desde el día 5 hasta el final de cada período experimental.

El día 6 y durante todo el período de recolección, los contenedores de efluentes se mantuvieron en un baño de agua fría (< 4 °C) para detener la actividad microbiana del contenido de efluentes cada vez que salían de los fermentadores. El día 7, bajo la dieta no acidótica y un día antes de la aplicación de los tratamientos, se midió el pH cada hora entre las tomas de la mañana y la noche (14 h), y se tomaron dos muestras (10 y 2 mL) del interior. los fermentadores justo antes de la alimentación de la mañana y a las 1, 2, 3, 4, 5, 8, 11 y 14 h después de la alimentación para los análisis de concentración de NH3–N, AGV y lactato en los fermentadores. La muestra de NH3–N y AGV (10 ml) se recolectó filtrando el contenido de fermentación en 4 capas de estopilla e inmediatamente acidificando el líquido en una solución de H2SO4 al 0,1 % al 50 %. La muestra para lactato (2 mL), aunque no acidificada, también se recolectó filtrando el contenido de fermentación en 4 capas de estopilla; ambas muestras se almacenaron a – 20 °C para su posterior análisis. Estas muestras se usaron como covariable para sus respectivas variables más adelante en los análisis estadísticos.

Desde los días 8 a 11, los tratamientos se aplicaron durante cada tiempo de alimentación. Los tratamientos se mantuvieron en viales con tapa de rosca separados por tiempo de alimentación y almacenados en un congelador a -80 °C hasta el momento en que se utilizó cada vial. Quince minutos antes de cada hora de alimentación, los viales que se utilizarían para ese tiempo específico se descongelaron en agua tibia y el cultivo de cada vial se resuspendió 5 veces con una punta de pipeta estéril. Luego, siguiendo las dosis reportadas en la Tabla 5, cada tratamiento se aplicó a sus respectivos fermentadores junto con la dieta. Para el día 8, se realizaron las mismas recopilaciones de pH, NH3–N, VFA y lactato, y los datos se usaron como una descripción general del patrón de fermentación para los fermentadores mientras estaban en la dieta no acidótica (línea de base).

Finalmente, entre los días 9 y 11, la dieta no acidótica se reemplazó por la dieta de desafío y se alimentó a los fermentadores mientras recibían sus respectivos tratamientos. Se realizó el mismo programa de muestreo de los días 7 y 8 para pH, NH3–N, AGV y lactato para evaluar tanto el escenario de acidosis ruminal aguda como la respuesta de la fermentación a los tratamientos. Además, con el objetivo de evaluar cómo los tratamientos podrían afectar el metabolismo del N ruminal y la verdadera digestibilidad de los nutrientes después de un día completo de fermentación, se tomó una muestra de 500 g del efluente de cada fermentador (mezcla de ambos contenedores) y se almacenó a -20 °C para análisis posteriores. De manera similar, se recolectó una muestra de 10 ml siguiendo la misma preparación de muestra descrita anteriormente para NH3–N y VFA para explorar más a fondo el flujo final diario de NH3–N y la concentración de VFA que representa un día de fermentación. Estas recolecciones se realizaron a partir de los efluentes antes de la hora de alimentación de la mañana siguiente para dar cuenta de un día experimental completo.

Al final del último día de cada período experimental, todo el contenido de cada fermentador se utilizó para el aislamiento bacteriano siguiendo los procedimientos descritos por Krizsan et al.41 y Brandão et al.42. Brevemente, el contenido se mezcló con una solución de NaCl de 200 ml durante 30 s, luego se filtró a través de 4 capas de gasa y los sólidos retenidos se enjuagaron con 200 ml adicionales de la solución de NaCl. A continuación, el contenido filtrado se centrifugó tres veces a 4 °C hasta obtener un sedimento bacteriano limpio. El sedimento se almacenó a -20 °C para su posterior análisis también.

Las muestras para los análisis de NH3-N y VFA se centrifugaron a 10 000 × g durante 15 min a 4 °C. Se utilizó una submuestra del sobrenadante para la determinación de NH3–N. El análisis de NH3–N se realizó según Broderick y Kang43 con una adaptación para lectores de placas44. El sobrenadante restante se centrifugó nuevamente a 10 000 × g durante 15 min a 4 °C, y el sobrenadante más nuevo se filtró a través de un filtro de jeringa de acetato de celulosa (SF14485, Tisch Scientific®) para el análisis VFA. La concentración de AGV se analizó mediante un cromatógrafo de líquidos de alta resolución (HPLC; Hitachi L2400, Tokio, Japón)45.

Las muestras no acidificadas se hirvieron a 100 °C durante 10 min para desnaturalizar las enzimas y volatilizar los AGV de la muestra. Luego, las muestras se centrifugaron a 10 000 × g durante 15 min a 4 °C y el sobrenadante se transfirió a un nuevo tubo de microcentrífuga utilizado para la determinación de las concentraciones de d-lactato, l-lactato y lactato total. Las concentraciones de lactato se analizaron mediante reacciones enzimáticas con un kit R-Biopharm46. Brevemente, este fue un método enzimático dividido en dos pasos, que se utilizaron para la determinación de la concentración de d- y l-lactato, respectivamente. La concentración de lactato se determinó utilizando las enzimas d- y l-lactato deshidrogenasa, y la concentración total de lactato se calculó a partir de la suma de ambas concentraciones de lactato.

El contenido del efluente y los sedimentos bacterianos se liofilizaron utilizando un Labconco FreeZone 6 (Labconco Corporation, Kansas City, MO, EE. UU.). Los ingredientes de la dieta, el fondo, el contenido de efluentes y los gránulos bacterianos se analizaron para MS (método 934.01; AOAC, 1990), cenizas (método 924.05)47 y para el enriquecimiento de N total y 15N [analizador CHNS acoplado con un espectrómetro de masas de relación isotópica ( método de combustión seca dumas)48. La MO se consideró como la diferencia entre los contenidos de MS y cenizas. La concentración de PC se calculó a partir del contenido de N total (N total × 6,25; base MS). Se analizó la glucosa total de los ingredientes de la dieta, el contenido de los efluentes y los gránulos bacterianos mediante un método enzimático-colorimétrico49 con el objetivo de determinar el contenido de almidón de los nutrientes de la dieta y el contenido de los efluentes, y la concentración de glucógeno en las células bacterianas. Los ingredientes dietéticos y los contenidos de efluentes se analizaron para NDF25 y posteriormente se analizaron para ADF50, ambos con una adaptación para el analizador de fibra Ankom200 (Ankom Technology, Macedonia, NY). Los ingredientes dietéticos también se analizaron para el extracto de éter (EE; método 920.85)51. El contenido de nutrientes digestibles totales (TDN) se calculó utilizando las siguientes ecuaciones:

Los datos de pH ruminal se utilizaron para calcular el tiempo en que el pH estuvo dentro de ciertos umbrales entre tiempos de alimentación [tiempo en acidosis ruminal subaguda (SARA; tiempo en que el pH estuvo entre 5.2 y 5.6); y tiempo en que el pH estuvo por debajo de 5,2 (indicador de acidosis ruminal aguda)]. Luego, para cuantificar las mayores diferencias de pH, se calculó el área bajo la curva de pH (área bajo la curva; AUC) para los umbrales mencionados utilizando la regla trapezoidal20,52, así:

donde pH0 y pH1 son dos medidas de pH en un intervalo de pH t0 y t1, respectivamente.

Para la digestibilidad de los nutrientes, debido a que los residuos de nutrientes de la dieta no acidótica (días 1 a 8) todavía estaban presentes en los días 9 a 11, informamos el flujo real de nutrientes de la dieta fuera de los fermentadores, lo que significa que cuanto mayor era el valor del flujo de nutrientes, menos digerido hubiera sido. El verdadero flujo de nutrientes de la dieta se calculó como el nutriente total que sale del fermentador corregido por la concentración de ese nutriente en las bacterias y la saliva artificial. El N total en el contenido del efluente se dividió en NH3–N y N no amoniacal (NAN; N de alimentación no degradado y N bacteriano). El flujo de salida de cada una de estas fracciones de la fermentación se calculó siguiendo las ecuaciones descritas por Calsamiglia et al.53 y Bach y Stern54. El flujo de N dietético, la eficiencia bacteriana y la eficiencia del uso de N (ENU) se calcularon de acuerdo con Calsamiglia et al.53. Los cálculos fueron los siguientes:

Los datos se analizaron utilizando el procedimiento MIXED de SAS como un diseño de cuadrado latino 4 × 4 replicado. El modelo principal utilizado para nuestros análisis de datos fue el siguiente:

donde Yijkl es la variable de respuesta, µ es la media general, Li es el efecto del cuadrado latino (i = 1 o 2), Pj es el efecto aleatorio del período (j = 1–4), F(S)ki es el efecto aleatorio efecto del fermentador (F) dentro del cuadrado (k = 1–4), TRl es el efecto del tratamiento, Dm es el efecto del día, T × Dlm es la interacción entre el tratamiento y el día, y Eijkl es el error residual.

Los ácidos grasos volátiles y las variables relacionadas con el pH calculadas a partir de la dinámica del pH, como el pH promedio, las horas bajo ciertos umbrales y el AUC, se analizaron utilizando el siguiente modelo:

ijkl es la variable de respuesta, µ es la media general, Cov es la covariable (datos recopilados el día 7 de cada período antes de aplicar los tratamientos), Li es el efecto del cuadrado latino (i = 1 o 2), Pj es el efecto aleatorio de (j = 1–4), F(S)ki es el efecto aleatorio del fermentador (F) dentro del cuadrado (k = 1–4), TRl es el efecto del tratamiento, Dm es el efecto del día, T × Dlm es la interacción entre tratamiento y día, y Eijkl es el error residual. Los datos de pH ruminal y las concentraciones de NH3–N, d-lactato, l-lactato y lactato total se analizaron a lo largo del tiempo como medidas repetidas en un arreglo de franjas de las variables DÍA y HORA, que se incluyeron además en el modelo. Las estructuras de covarianza probadas en todos los modelos fueron: AR (1), ARH (1), CS, TOEP, TOEPH, UN y VC; se eligió la estructura con el AIC más bajo. Se declaró significación a P ≤ 0,05 y tendencias a 0,05 < P ≤ 0,10. Se utilizó la prueba de Tukey para comparar las medias cuando se observaron diferencias.

Todas las figuras se produjeron utilizando el software DataGraph de Visual Data Tools (https://www.visualdatatools.com). Todos los datos brutos están disponibles por los autores previa solicitud.

Owens, FN, Secrist, DS, Hill, WJ & Gill, DR Acidosis en ganado: una revisión. J. Anim. ciencia 76, 275 (1998).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Nagaraja, TG & Titgemeyer, EC Acidosis ruminal en bovinos de carne: El panorama microbiológico y nutricional actual. J. Ciencias de la leche. 90, E17–E38 (2007).

Artículo PubMed Google Académico

Monteiro, HF & Faciola, AP Acidosis ruminal, cambios bacterianos y lipopolisacáridos. J. Anim. ciencia 98, skaa248 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Nagaraja, TG, Galyean, ML y Andy Cole, N. Nutrición y enfermedad. Veterinario. clin. N Am. Comida Anim. Practica 14, 257–277 (1998).

Artículo CAS Google Académico

McAllister, TA et al. Revisión: El uso de microbios de alimentación directa para mitigar los patógenos y mejorar la producción en el ganado. Poder. J. Anim. ciencia 91, 193–211 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Desnoyers, M., Giger-Reverdin, S., Bertin, G., Duvaux-Ponter, C. & Sauvant, D. Metanálisis de la influencia de la suplementación con Saccharomyces cerevisiae en los parámetros ruminales y la producción de leche de los rumiantes. J. Ciencias de la leche. 92, 1620–1632 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Klieve, AV et al. Establecimiento de poblaciones de Megasphaera elsdenii YE 34 y Butyrivibrio fibrisolvens YE 44 en el rumen de bovinos alimentados con dietas ricas en cereales. Aplicación J. Microbiol. 95, 621–630 (2003).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Wiryawan, KG & Brooker, JD Control probiótico de la acumulación de lactato en ovejas alimentadas con granos de forma aguda. agosto J. Agric. Res. 46, 1555–1568 (1995).

Artículo CAS Google Académico

Raeth-Knight, ML, Linn, JG & Jung, HG Efecto de los microbios alimentados directamente sobre el rendimiento, la digestibilidad de la dieta y las características del rumen de las vacas lecheras Holstein. J. Ciencias de la leche. 90, 1802–1809 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Counotte, GH, Prins, RA, Janssen, RH & Debie, MJ Papel de Megasphaera elsdenii en la fermentación de dl-[2-C]lactato en el rumen del ganado lechero. aplicación Reinar. Microbiol. 42, 649–655 (1981).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hino, T. & Kuroda, S. Presencia de lactato deshidrogenasa y lactato racemasa en Megasphaera elsdenii cultivada en glucosa o lactato. aplicación Reinar. Microbiol. 59, 255–259 (1993).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hino, T., Shimada, K. & Maruyama, T. Preferencia de sustrato en una cepa de Megasphaera elsdenii, una bacteria ruminal, y sus implicaciones en la producción de propionato y la competencia de crecimiento. aplicación Reinar. Microbiol. 60, 1827–1831 (1994).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Leedle, JAZ, Greening, RC & Smolenski, WR Bacteria ruminal para la prevención de la acidosis láctica aguda. El Upjohn Co, Kalamazoo, MI. Patente de EE.UU. Nº 5.380.525 (1990).

Horn, CH, Kistner, A., Greyling, BJ & Smith, AH Megasphaera elsdenii y sus usos. MS Biotech Inc, Consejo de Investigación Agrícola y Kemira Phosphates Pty Ltd. Patente de EE.UU. Nº 7.550.139 (2009).

Henning, PH, Horn, CH, Leeuw, K.-J., Meissner, HH & Hagg, FM Efecto de la administración ruminal de la cepa Megasphaera elsdenii (Me) NCIMB 41125 que utiliza lactato en la transición abrupta o gradual de forraje a dietas concentradas . Animación ciencia de alimentación Tecnología 157, 20–29 (2010).

Artículo Google Académico

Henning, PH, Horn, CH, Steyn, DG, Meissner, HH & Hagg, FM El potencial de los aislamientos de Megasphaera elsdenii para controlar la acidosis ruminal. Animación ciencia de alimentación Tecnología 157, 13–19 (2010).

Artículo Google Académico

Brandao, VLN, Marcondes, MI & Faciola, AP Comparación de datos de fermentación microbiana del sistema de cultivo continuo de doble flujo y técnica de muestreo omasal: un enfoque metaanalítico. J. Ciencias de la leche. 103(3), 2347–2362 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Penner, GB, Beauchemin, KA y Mutsvangwa, T. Gravedad de la acidosis ruminal en vacas primíparas holstein durante el período periparto. J. Ciencias de la leche. 90, 365–375 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Académico

NASEM. Requerimientos nutricionales del ganado vacuno, octava edición revisada. vol. 8.ª edición revisada 19014 (National Academies Press, 2016).

Gozho, GN, Krause, DO & Plaizier, JC Lipopolisacárido del rumen e inflamación durante la adaptación del grano y acidosis ruminal subaguda en novillos. J. Ciencias de la leche. 89, 4404–4413 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Chen, L. et al. Cambios en el patrón de degradación de lactato de Megasphaera elsdenii en modelos de acidosis ruminal. Frente. Microbiol. 10, 162 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Weimer, PJ, Da Silva Cabral, L. & Cacite, F. Efectos de la dosificación ruminal de vacas Holstein con Megasphaera elsdenii sobre la producción de grasa láctea, la química ruminal y la persistencia de la cepa bacteriana. J. Ciencias de la leche. 98, 8078–8092 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Weimer, PJ, Stevenson, DM, Mantovani, HC & Man, SLC Especificidad del huésped de la comunidad bacteriana ruminal en la vaca lechera luego de un intercambio casi total del contenido ruminal. J. Ciencias de la leche. 93, 5902–5912 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Freilich, S. et al. Interacciones metabólicas competitivas y cooperativas en comunidades bacterianas. Nat. común 2, 589 (2011).

Artículo ADS PubMed CAS Google Scholar

Mertens, DR Creando un sistema para cumplir con los requerimientos de fibra de las vacas lecheras. J. Ciencias de la leche. 80, 1463–1481 (1997).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Tedeschi, LO & Fox, DG El Sistema de Nutrición de Rumiantes: Un Modelo Aplicado para Predecir los Requerimientos de Nutrientes y la Utilización de Alimentos en Rumiantes. (2018).

Nocek, JE Acidosis bovina: implicaciones en la laminitis. J. Ciencias de la leche. 80, 1005–1028 (1997).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hungate, RE El rumen y sus microbios (Elsevier Science, 1966).

Google Académico

Russell, JB & Rychlik, JL Factores que alteran la ecología microbiana del rumen. Ciencia 292, 1119–1122 (2001).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Giesecke, D. & Stangassinger, M. Metabolismo del ácido láctico. En Fisiología digestiva y metabolismo en rumiantes 523–539 (AVI Publ. Co., 1980).

Harmon, DL, Britton, RA, Prior, RL & Stock, RA Absorción portal neta de lactato y ácidos grasos volátiles en novillos que experimentan acidosis inducida por glucosa o alimentados con una dieta de concentrado al 70 % ad libitum. J. Anim. ciencia 60, 560–569 (1985).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Russell, JB Microbiología ruminal y su papel en la nutrición de los rumiantes. (USDA, 2002).

Satter, LD & Slyter, LL Efecto de la concentración de amoníaco en la producción de proteína microbiana del rumen in vitro. Hermano J. Nutr. 32, 199–208 (1974).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Huntington, GB Síntesis de urea hepática y sitio y tasa de eliminación de urea de la sangre de novillos alimentados con heno de alfalfa o una dieta rica en concentrados. Poder. J. Anim. ciencia 69, 215–223 (1989).

Artículo Google Académico

Lapierre, H. & Lobley, GE Reciclaje de nitrógeno en los rumiantes: una revisión. J. Ciencias de la leche. 84, E223–E236 (2001).

Artículo Google Académico

Hoover, WH, Crooker, BA y Sniffen, CJ Efectos de las tasas diferenciales de eliminación de sólidos y líquidos sobre el número de protozoos en cultivos continuos del contenido del rumen. J. Anim. ciencia 43, 528–534 (1976).

Artículo Google Académico

Del Bianco Benedeti, P. et al. Efectos de la sustitución parcial de maíz por glicerina sobre la fermentación ruminal en un sistema de cultivo continuo de doble flujo. PLoS One 10, e0143201 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Silva, LG et al. Efectos de la linaza y la semilla de chía en la fermentación ruminal, la digestibilidad de los nutrientes y el flujo de ácidos grasos de cadena larga en un sistema de cultivo continuo de doble flujo. J. Anim. ciencia 94, 1600-1609 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Paula, EM et al. Efectos de reemplazar la harina de soya con harina de canola que difieren en el contenido de proteína no degradable en el rumen sobre la fermentación ruminal y la cinética de producción de gas utilizando 2 sistemas in vitro. J. Ciencias de la leche. 100, 5281–5292 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Weller, RA & Pilgrim, AF Paso de protozoos y ácidos grasos volátiles del rumen de las ovejas y de un sistema continuo de fermentación in vitro. Hermano J. Nutr. 32, 341-351 (1974).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Krizsan, SJ, Ahvenjärvi, S., Volden, H. & Broderick, GA Estimación de la salida del rumen en vacas lecheras alimentadas con dietas basadas en ensilaje de pasto mediante el uso de muestreo reticular como alternativa al muestreo del canal omasal. J. Ciencias de la leche. 93, 1138–1147 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Brandão, VLN et al. Efectos de reemplazar la pasta de canola con pasta de camelina extraída con solvente sobre la fermentación microbiana en un sistema de cultivo continuo de doble flujo. J. Ciencias de la leche. 101, 9028–9040 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Broderick, GA & Kang, JH Determinación simultánea automatizada de amoníaco y aminoácidos totales en fluido ruminal y medios in vitro. J. Ciencias de la leche. 63, 64–75 (1980).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Monteiro, HF et al. Evaluación in vitro de Lactobacillus plantarum como microbios de alimentación directa en dietas para vacas lecheras de alta producción. Traducir Animación ciencia 4, 214–228 (2020).

Artículo PubMed CAS Google Académico

Muck, RE & Dickerson, JT Efectos de la temperatura de almacenamiento sobre la proteólisis en el ensilado de alfalfa. Trans. ASAE 31, 1005–1009 (1988).

Artículo CAS Google Académico

Niederholtmeyer, H., Wolfstädter, BT, Savage, DF, Silver, PA & Way, JC Ingeniería de cianobacterias para sintetizar y exportar productos hidrofílicos. aplicación Reinar. Microbiol. 76, 3462–3466 (2010).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

AOAC. Asociación de químicos analíticos oficiales. Métodos Oficiales de Análisis. 19ª edición (AOAC, 2012).

Werner, RA, Bruch, BA & Brand, WA ConFlo III: una interfaz para análisis delta(13)C y delta(15)N de alta precisión con un rango dinámico ampliado. Comun rápido. espectro de masas. 13, 1237–1241 (1999).

3.0.CO;2-C" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-0231%2819990715%2913%3A13%3C1237%3A%3AAID-RCM633%3E3.0.CO%3B2-C" aria-label="Article reference 48" data-doi="10.1002/(SICI)1097-0231(19990715)13:133.0.CO;2-C">Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Hall, MB et al. Determinación de almidón dietético en alimentos para animales y mascotas por un método enzimático-colorimétrico: Estudio colaborativo. J. AOAC Int. 98, 397–409 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Van Soest, PJ & McQueen, RW La química y estimación de la fibra. proc. Nutrición Soc. 32, 123–130 (1973).

Artículo PubMed Google Académico

AOAC, (Asociación de Químicos Analíticos Oficiales). Métodos Oficiales de Análisis. (AOAC, 1990).

Cardoso, FC, Sears, W., LeBlanc, SJ & Drackley, JK Nota técnica: Comparación de 3 métodos para analizar las áreas bajo la curva de glucosa y concentraciones de ácidos grasos no esterificados después de la estimulación con epinefrina en vacas lecheras. J. Ciencias de la leche. 94, 6111–6115 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Calsamiglia, S., Stern, MD & Firkins, JL Comparación de nitrógeno-15 y purinas como marcadores microbianos en cultivo continuo. J. Anim. ciencia 74, 1375–1381 (1996).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bach, A. & Stern, MD Efectos de diferentes niveles de metionina y proteína ruminalmente no degradable en el perfil de aminoácidos del efluente de fermentadores de cultivo continuo. J. Anim. ciencia 77, 3377–3384 (1999).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Descargar referencias

Los autores desean agradecer a Erin Mullin-Garcia y Emory Burda por ayudar con los procedimientos y análisis experimentales. Los autores también expresan su agradecimiento por los aportes y discusiones de los Dres. Edzard van Santen y José Eduardo P. Santos de la Universidad de Florida, y Luiz F. Ferraretto de la Universidad de Wisconsin, Madison. Los autores también agradecen los fondos disponibles para los experimentos del Instituto de Ciencias Agrícolas y Alimentarias (IFAS) de la Universidad de Florida.

Departamento de Salud y Reproducción de la Población, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad de California, Davis, CA, 95616, EE. UU.

Hugo F. Monteiro

Departamento de Ciencias Animales, Veterinarias y Alimentarias, Universidad de Idaho, Moscú, ID, 83844, EE. UU.

Bruna C. Agustinho

Departamento de Ciencias Animales, Universidad de Florida, Gainesville, FL, 32611, EE. UU.

Hugo F. Monteiro, Bruna C. Augustine, James R. Vinyard, Takoha Harden, Sarah L. Bennett, Jose A. Maple-Lamb, Efstathios Sarmikasoglou, Anay D. Ravelo, Aneesa Bahman, Sarong So, Elis R. Vieira & Antonio P. Faciola

Departamento de Ciencias Agrícolas y Ambientales, Universidad de Tuskegee, Tuskegee, AL, 36088, EE. UU.

Bonificación de endurecimiento

Departamento de Ciencia Animal, Universidad Penn State, University Park, PA, 16803, EE. UU.

Sarah L Bennett

Departamento de Medicina de Población Veterinaria, Universidad de Minnesota, St. Paul, MN, 55108, EE. UU.

Anay D. Ravelo

Departamento de Ciencia Animal, Universidad de Khon Kaen, Khon Kaen, Tailandia

pareo tan

Departamento de Ciencias Animales, Universidad Federal de Tocantins, Palmas, Brasil

Elis R. Vieira

Departamento de Ciencia Animal, Universidad Nacional de Battambang, Battambang, Camboya

pareo tan

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

Este estudio fue diseñado por HM y AF El experimento fue realizado por HM, BA, JV, TH, SB, JA, ES, AR, AB y EV El procesamiento y análisis de muestras fueron realizados por HM, BCA, ES, AR y SS Datos el análisis y la preparación del manuscrito estuvieron a cargo de HM La revisión del material estuvo a cargo de HM y AF

Correspondencia a Antonio P. Faciola.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Monteiro, HF, Agustinho, BC, Vinyard, JR et al. Megasphaera elsdenii y Saccharomyces Cerevisiae como microbios alimentados directamente durante un desafío de acidosis ruminal aguda in vitro. Informe científico 12, 7978 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-11959-2

Descargar cita

Recibido: 25 Septiembre 2021

Aceptado: 27 de abril de 2022

Publicado: 13 mayo 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-11959-2

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Informes científicos (2022)

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.

Blog

Megasphaera elsdenii y Saccharomyces Cerevisiae como microbios alimentados directamente durante un desafío de acidosis ruminal aguda in vitro