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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.10.2022.tde-01122022-122843
Document
Author
Full name
Mariana Fragoso Rentas
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2022
Supervisor
Committee
Brunetto, Marcio Antonio (President)
Balieiro, Júlio César de Carvalho
Costa, Fernanda Vieira Amorim da
Haro, Cecilia Villaverde
Risolia, Larissa Wünsche
Title in Portuguese
Efeitos da ingestão de beta-glucanos na microbiota fecal e na metabolômica de gatos saudáveis e obesos
Keywords in Portuguese
Felinos
Illumina
Metabólitos
Obesidade
Prebiótico
Abstract in Portuguese
A obesidade felina é uma afecção cada vez mais recorrente e pode implicar no desenvolvimento de diversas comorbidades, tais como resistência insulínica, diabetes, hiperlipidemia e disbiose. A composição da dieta pode influenciar nos parâmetros glicêmicos, lipidêmicos, saciedade e na microbiota de animais obesos com resistência insulínica. Um exemplo de aditivo que pode ser utilizado com este propósito são os beta-glucanos (BG), que podem diminuir as concentrações séricas de colesterol, triglicérides, glicemia pós-prandial e aumentar a saciedade. Além de ter potencial prebiótico e poder modular a saúde intestinal através da microbiota. O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da inclusão de 0,06% de BG na dieta de gatos obesos e em escore de condição corporal (ECC) sobre a microbiota retal. Foram selecionados 20 gatos, machos e fêmeas, SRD, com idades entre 1 e 7 anos, na rotina de uma clínica veterinária particular. Os animais foram divididos em dois grupos: Grupo obeso [(OB), ECC 8 e 9/9, gordura corporal média de 28,8 ± 7,9%; determinada pelo método de diluição de isótopos de deutério] e grupo controle [(CO) ECC 5/9 e gordura corporal média de 17,4 ± 6,6%]. Todos os animais foram alimentados por 21 dias (T0) com um alimento controle (AC - 0,0% de BG) e depois por 90 dias (T90) com um alimento teste (AT - mesma composição do AC, porém com adição de 0,06% de BG). Amostras de sangue e swab retal foram coletadas em T0 e T90 para avaliação da microbiota e do perfil metabolômico (cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas). O DNA total foi extraído das fezes e estas foram sequenciadas pela metodologia Illumina. As abundâncias observadas foram avaliadas usando um modelo linear generalizado, considerando distribuição binomial e usando a função de link logit, a comparação entre os grupos e o efeito da dieta foi realizado pelo teste ANOVA com medidas repetidas no tempo no SAS. Não foi encontrada diferença entre os índices de alfa e beta diversidade levantados nesse estudo. Não foi observado efeito principal de tratamento (entre os grupos OB x GC; p >0,05), houve efeito principal de tempo (efeito da suplementação de beta glucano T0 x T90; p <0,05) para o filo Bacteriodetes, para as famílias Campylobacteraceae e Peptostreptococcacaea, e para o gênero Campylobacter. Por fim, houve efeito de interação (tratamento x tempo; p <0,05) para os filos: Actinobacteria, Firmicutes, Fusobacteria e Proteobacteria; para as famílias: Bacillales, Bacterioidaceae, Bacterioidales, Desulfovibrionaceae, Enterobacteriaceae, [Firmicutes], Fusobacteriaceae, Oxalobacteraceae, Pasteurellaceae, Prevotellaceae e Veillonellaceae; para os gêneros: Bacillales, Bacterioidales, Bacterioides, Desulfovibrio, [Enterobacteriaceae], Firmicutes, [Fusobacteriaceae], Macellibacteroides, [Oxalobacteraceae], [Pasteurellaceae], Prevotella, Succinispira e [Veillonellaceae]. A análise de metabolômica mostrou efeito de grupo (OB x GC) nos metabólitos: valina, isoleucina, fenilalanina, tirosina, ácido esteárico, ácido linoleico, ácido araquidônico e alfa-tocoferol. Também foi observado efeito de tratamento (0,0 x 0,6% de BG) em: ureia, ácido piroglutâmico, arginina, triptamina e trealose. Conclui- se que a microbiota retal de indivíduos obesos e em ECC ideal não difere, porém a suplementação de BG mostrou-se efetiva em modular a microbiota desses indivíduos e influenciou no perfil de metabólitos dos animais avaliados. Além disso, os metabólitos encontrados nesse estudo destacam a influência de biomarcadores presentes na obesidade na evolução de outras comorbidades como resistência insulínica, diabetes e alterações do perfil lipídico.
Title in English
Effects of beta-glucan intake on fecal microbiota and metabolomics in healthy and obese cats
Keywords in English
Feline
Illumina
Metabolites
Obesity
Prebiotic
Abstract in English
Feline obesity is an increasingly recurrent condition and can lead to the development of several comorbidities, such as insulin resistance, diabetes, hyperlipidemia, and dysbiosis. Diet composition can influence glycemic, lipid and satiety parameters and the microbiota of obese insulin-resistant animals. An example of an additive that can be used for this purpose are beta-glucans (BG), which can decrease serum concentrations of cholesterol, triglycerides, postprandial blood glucose and increase satiety in addition to having prebiotic potential and being able to modulate intestinal health through the microbiota. The aim of the present study was to evaluate the effects of the inclusion of 0.06% of BG in the diet of obese cats and in body condition score on the rectal microbiota. We selected 20 cats, male and female, SRD, aged between 1 and 7 years, in the routine of a private veterinary clinic. The animals were divided into two groups: Obese group [(OB), body condition score (BCS) 8 and 9/9, mean body fat of 28.8 ± 7.9%; determined by the deuterium isotope dilution method] and control group [(CO) ECC 5/9 and mean body fat of 17.4 ± 6.6%]. All animals were fed for 21 days (T0) with a control diet (0.0% BG) and then for 90 days (T90) with a test diet (same composition as the control diet, but with the addition of 0. 06% BG). Blood and rectal swab samples were collected at T0 and T90 to evaluate the microbiota and metabolomic profile (gas chromatography coupled to mass spectrometry). Total DNA was extracted from feces and these were sequenced using the Illumina methodology. The observed abundances were evaluated using a generalized linear model, considering binomial distribution, and using the link logit function, the comparison between groups and the diet effect was performed by the ANOVA test with repeated measures in the time in SAS. No difference was found between the alpha and beta diversity indexes found in this study. No main treatment effect was observed (between OB x GC groups; p >0.05), there was a time main effect (effect of T0 x T90 beta glucan supplementation; p <0.05) for the Bacteriodetes phylum, for the Campylobacteraceae and Peptostreptococcacaea families, and for the Campylobacter genus. Finally, there was an interaction effect (treatment x time; p <0.05) for the phyla: Actinobacteria, Firmicutes, Fusobacteria and Proteobacteria; for families: Bacillales, Bacterioidaceae, Bacterioidales, Desulfovibrionaceae, Enterobacteriaceae, [Firmicutes], Fusobacteriaceae, Oxalobacteraceae, Pasteurellaceae, Prevotellaceae and Veillonellaceae; for the genera: Bacillales, Bacterioidales, Bacterioides, Desulfovibrio, [Enterobacteriaceae], Firmicutes, [Fusobacteriaceae], Macellibacteroides, [Oxalobacteraceae], [Pasteurellaceae], Prevotella, Succinispira and [Veillonellaceae]. Metabolomics analysis showed a group effect (OB x GC) on the metabolites: valine, isoleucine, phenylalanine, tyrosine, stearic acid, linoleic acid, arachidonic acid and alpha-tocopherol. Treatment effect (0.0 x 0.6% OB) was also observed in: urea, pyroglutamic acid, arginine, tryptamine, and trehalose. It is concluded that the rectal microbiota of obese individuals and in body condition score does not differ, but BG supplementation was effective in modulating the microbiota of these individuals and influenced the metabolite profile of the evaluated animals. In addition, the metabolites found in this study highlight the influence of biomarkers present in obesity on the evolution of other comorbidities such as insulin resistance, diabetes, and changes in the lipid profile.
 
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Publishing Date
2023-01-04
 
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