Diätisches L-Tryptophan modifiziert die strukturelle und funktionale Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms bei abgesetzten Ferkeln

Hintergrund: Die intestinale Mikrobiota spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Stoffwechsels, der Physiologie und der Immunantwort des Wirts. L-Tryptophan (Trp) wird von mehreren Bakteriengattungen metabolisiert. Es bleibt weitgehend unbekannt, ob Trp die Zusammensetzung und Diversität der intestinalen Mikrobiota regulieren und zur intestinalen Homöostase beitragen kann. Methoden: Insgesamt 126 abgesetzte Ferkel wurden vier Wochen lang mit einer maize- und soja-basierten Diät gefüttert, die mit 0, 0,2 oder 0,4% Trp ergänzt wurde. Die intestinale Mikrobiota wurde durch bakterielle 16S rRNA-gene-basierte Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethoden gemessen. Metaboliten von Trp und kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) im Hinterdarm wurden respektive mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und Gaschromatographie bestimmt. Die mRNA-Spiegel für den aromatischen Kohlenwasserstoffrezeptor (AhR), Tumornekrosefaktor-α (TNF-α), Interleukin-8 (IL-8) und die Proteinmengen von Tight Junction-Proteinen wurden bestimmt. Ergebnisse: Im Vergleich zur Kontrollgruppe verbesserte die Trp-Ergänzung die Wachstumsleistung der Ferkel und veränderte deutlich die intestinale mikrobielle Zusammensetzung, wie durch erhöhte Alpha- und Beta-Diversität im Mikrobiom belegt (P < 0,05). Die Gattungen Prevotella, Roseburia und Succinivibrio wurden angereichert, während die von Clostridium sensu stricto und Clostridium XI, opportunistischen Erregern, mit der diätetischen Trp-Ergänzung verringert wurden. Die Analyse der Stoffwechselwege wies auf eine erhöhte Biosynthese von Indolalkaloiden und Trp-Metabolismus hin, was durch erhöhte Konzentrationen von 3-Indolessigsäure und Indol in den intestinalen Inhalten der Trp-ergänzten Ferkel validiert wurde (P < 0,05). Fazit: Die diätetische Trp-Ergänzung veränderte die intestinale mikrobielle Zusammensetzung und Diversität, verbesserte die Funktion der intestinalen Mukosabarriere, aktivierte die AhR-Signalisierung und regulierte die Expression von entzündlichen Zytokinen im Dickdarm von abgesetzten Ferkeln herab. Diese Ergebnisse zeigen eine Wechselwirkung zwischen diätetischem Trp und dem Darm in Bezug auf Ernährung, mikrobielle Metabolismus und mukosale Immunität.