Lysine requirements for Escherichia coli lipopolysaccharide-challenged growing pigs

Abstract

To evaluate the effect of an E. coli lipopolysaccharide (LPS) challenge on the digestible lysine (Lys) requirement for growing pigs using the model established at the University of Goettingen, a nitrogen balance assay was performed. Seventy-two castrated male pigs [19 ± 1.49 kg body weight (BW)] were allocated in a 2 x 6 factorial design composed by two immune activation states (control and LPS-challenged) and 6 dietary treatments with Nitrogen (N) levels (0.94; 1.69; 2.09, 3.04, 3.23, and 3.97 % N, as fed), with Lys being limiting in the dietary levels, with six replicates and one pig per unit. The challenge consisted of an initial LPS dose of 30 μg/kg BW via intramuscular (IM) injection and a subsequent dose of 33.6 μg/kg BW after 48 h. The experimental period lasted 11 days composed by a 7-day adaptation period, and a subsequent 4-day collection period which N intake (NI), N excretion (NEX), and N deposition (ND) evaluated. Inflammatory mediators and rectal temperature (RT) were assessed during each 4-d collection period. A 3-way interaction (N levels × LPS-challenged × time) for IgG (P <0.05) was observed. Additionally, 2-way interactions (LPS-challenge × time) were verified for IgA, ceruloplasmin, transferrin, haptoglobin, α-1-acid glycoprotein (α1AGp), total protein, RT, and (N levels × time) for transferrin, albumin, haptoglobin, total protein and RT (P < 0.05). LPS- challenged pigs showed lower (P < 0.05) feed intake. A 2-way interaction (N levels × LPS- challenged) was observed (P < 0.05) for NI, NEX and ND, with a dose-response evident (P < 0.05). LPS-challenged pigs showed lower NI and ND at 2.09 % of N and 1.69 to 3.97 % of N (P < 0.05), respectively and higher NEX at 3.23 % of N (P < 0.05). The parameters obtained by the nonlinear model (N maintenance requirement, NMR and theoretical maximum N deposition, ND max T) were 152.9 and 197.1 mg/BW kg0.75 /d for NMR, and 3.524,7 and 2.077,8 mg/BW kg0.75 /d for ND max T, in the control and LPS-challenged groups, respectively. The estimated digestible Lys requirement were 1994.83 and 949.16 mg / BW Kg0.75 / d, respectively, for control and LPS-challenged pigs. The daily digestible Lys intake required to achieve 0.68 and 0.54 times the NR max T value were 18.12 and 8.62 g/ d, respectively, and the optimal dietary digestible Lys concentration may change depending in the feed intake levels. Based on the derived models parameters obtain in N balance trial with lower cost and time, it was possible to differentiate the digestible Lys requirement for swine under the challenging conditions. Keywords: Exponential model. Growing pigs. Inflammatory response. Lysine requirement. Nitrogen balance.

Para avaliar o efeito do desafio com E. coli lipopolissacarídeo (LPS) sobre a exigência de lisina digestível (Lys) para suínos em crescimento usando o modelo estabelecido na Universidade de Goettingen, foi realizado um ensaio de balanço de nitrogênio. Setenta e dois suínos machos castrados [19 ± 1,49 kg de peso corporal (PC)] foram alocados em um delineamento fatorial 2 x 6 composto por dois estados de ativação imunológica (controle e desafiado com LPS) e 6 tratamentos dietéticos com níveis de Nitrogênio (N) (0,94; 1,69; 2,09, 3,04, 3,23 e 3,97% N, na ração), sendo a Lys limitante, com seis repetições e um suíno por unidade. O desafio consistiu em uma dose inicial de LPS de 30 μg / kg PC por via intramuscular (IM) e uma dose subsequente de 33,6 μg / kg PC após 48 h. O período experimental foi de 11 dias composto 7 dias de adaptação, e subsequentes 4 dias de coleta, avaliando-se o consumo de N (NI), a excreção de N (NEX) e a deposição de N (ND). Mediadores inflamatórios e temperatura retal (TR) foram avaliados durante período de coleta de 4 dias. Uma interação tripla (N × desafio LPS × tempo) para IgG (P < 0,05) foi observada Adicionalmente, interações dupla (desafio × tempo) foram identificadas para IgA, ceruloplasmina, transferrina, haptoglobina, glicoproteína ácida α-1 (α1AGp), proteína total, TR e (nível N × tempo) para transferrina, albumina, haptoglobina proteína total e TR (P < 0,05). Suínos desafiados com LPS apresentaram menor (P < 0,05) consumo de ração. Interação dupla (níveis N × desafio LPS) foi observada (P <0,05) para NI, NEX e ND, com dose-resposta evidente (P < 0,05). Suínos desafiados com LPS apresentaram menor NI e ND a 2,09% de N e 1,69 a 3,97% de N (P < 0,05), respectivamente, e maior NEX a 3,23% de N (P < 0,05). Os parâmetros obtidos pelo modelo não linear (exigência de N de mantença, NMR e deposição máxima teórica de N, ND max T) foram 152,9 e 197,1 mg / PC kg0,75 / d para NMR e 3,524,7 e 2,077,8 mg / PC kg0,75 / d para ND max T, nos grupos controle e desafiado com LPS, respectivamente. A exigência estimada de Lis digestível foi de 1994,83 e 949,16 mg / PC kg0,75 / d, respectivamente, para suínos controle e desafiados com LPS. A ingestão diária de Lys digestível necessária para atingir 0,68 e 0,54 pontos do valor de NR max T foi de 18,12 e 8,62 g / d, respectivamente, e a concentração ideal de Lys digestível na dieta pode mudar dependendo dos níveis de ingestão de ração. Com base nos parâmetros dos modelos derivados obtidos em ensaio de balanço de N com menor custo e tempo, foi possível diferenciar a exigência de Lis digestível para suínos em condição de desafio. Palavras-chave: Modelo exponencial. Suínos em crescimento. Resposta inflamatória. Exigência de lisina. Balanço de nitrogênio.