Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Selection of lactic acid bacteria isolated from swine against pathogenic bacteria and porcine epidemic diarrhea (PED) virus

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การคัดเลือกสายพันธุ์แบคทีเรียกรดแลคติกจากสุกรเพื่อต่อต้านแบคทีเรียก่อโรคและไวรัส porcine epidemic diarrhea (PED)

Year (A.D.)

2016

Document Type

Thesis

First Advisor

Nuvee Prapasarakul

Second Advisor

Somboon Tanasupawat

Third Advisor

Dachrit Nilubol

Faculty/College

Faculty of Veterinary Science (คณะสัตวแพทยศาสตร์)

Degree Name

Doctor of Philosophy

Degree Level

Doctoral Degree

Degree Discipline

Veterinary Pathobiology

DOI

10.58837/CHULA.THE.2016.1906

Abstract

Lactic acid bacteria (LAB) are commensal microbes in pig gastrointestinal tract and have been applied as probiotics due to their ability to benefit and improve pig health. The finding of suitable LAB strains to use as probiotics as substitution of antibiotic growth promoter in pig production in Thailand would lead to the increase of product quality and value. The objective of this research was to 1) isolate and pre-select acid- and bile- tolerant LAB from healthy antibiotic-free indigenous and commercial pigs in Thailand, characterize and identify the pre-selected acid and bile tolerant LAB by phenotypic characteristics (21 sugars), whole cell protein profile by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and complete 16S ribosomal RNA gene analysis, and investigate antimicrobial susceptibility following European Food Safety Authority (EFSA) recommendations; 2) study and observe their antiviral activity against porcine epidemic diarrhea virus (PEDV); 3) evaluate the probiotic properties and antibacterial activity against porcine enteric pathogenic bacteria included Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) Salmonella Typhimurium and Salmonella Choleraesuis. We were able to pre-select 34 acid and bile tolerant LAB strains (15 isolates from indigenous pigs and 19 isolates from commercial pigs) which were identified as Enterococcus faecium (11 isolates), Enterococcus hirae (9 isolates), Lactobacillus plantarum (4 isolates), Lactobacillus agilis (3 isolates), Pediococcus pentosaceus (6 isolates) and Pediococcus acidilactici (1 isolate). After, the results of their antimicrobial susceptibility profiles by disk diffusion showed seven isolates with susceptible to the broad spectrum antibiotics and antibiotics against Gram-positive bacteria. These seven isolates were selected for further confirmation of their antimicrobial susceptibility profiles by MICs following European Food Safety Authority (EFSA) microbiological cut-off values, and investigated for antiviral activity against PEDV. We found that five isolates included L. plantarum (22F, 25F, 31F), P. acidilactici (72N) and P. pentosaceus (77F) were acceptable as probiotic candidates followed the antimicrobial susceptibility recommendation by EFSA, and among the five isolates, both cell-free supernatant and live cells of L. plantarum (25F) possessed the best antiviral activity against PEDV by reducing cytopathic effects (CPE) from PEDV to <50% of high power field area. In addition, these five isolates were selected for in vitro evaluation of probiotic properties and antibacterial activity against EHEC, ETEC, Salmonella Typhimurium, Salmonella Choleraesuis and Streptococcus suis type II. The resuls revealed that L. plantarum 22F possessed better functional probiotic properties for most in vitro evaluations. When taken together all the experiments in this research, we could summarize that L. plantarum 22F and 25F were the most suitable for development as probiotic candidates for pig industry since L. plantarum 22F exhibited most of functional probiotic properties and live cells of L. plantarum 25F showed the best antibacterial and antiviral activity against pathogenic bacteria and PEDV

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

เชื้อแบคทีเรียกรดแลคติก (lactic acid bacteria; LAB) เป็นแบคทีเรียประจำถิ่นที่พบได้ในระบบทางเดินอาหารของสุกร และนิยมนำมาใช้เป็นโปรไบโอติค (probiotics) สำหรับให้ประโยชน์ต่อสุขภาพของสุกร การค้นหาสายพันธุ์ของแบคทีเรียกรดแลคติกที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตสุกรในประเทศไทยเป็นการช่วยเพิ่มมูลค่าการผลิตและทดแทนการใช้ยาปฏิชีวนะในอนาคต การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) คัดเลือกแบคทีเรียกรดแลคติกที่มีความสามารถในการทดกรด (pH2) และ น้ำดี (0.3% bile) จากอุจจาระสุกรพื้นเมืองและสุกรฟาร์มสุขภาพดีปลอดยาปฏิชีวนะในประเทศไทย จำแนกชนิดของสายพันธุ์ที่คัดเลือกด้วยความสามารถในการใช้น้ำตาล 21 ชนิด รูปแบบโปรตีน และการหาลำดับพันธุกรรมที่ยีนส์ 16S rRNA และตรวจสอบความไวรับต่อยาต้านจุลชีพต่อเชื้อแบคทีเรียกรดแลคติกตามข้อแนะนำของ European Food Safety Authority (EFSA) 2) เพื่อหาความสามารถในการต้านเชื้อไวรัส porcine epidemic diarrhea ของเชื้อแบคทีเรียกรดแลคติกที่ผ่านการคัดเลือกในวัตถุประสงค์ที่หนึ่ง 3) เพื่อทำการทดสอบความสามารถเป็นโปรไบโอติคของเชื้อแบคทีเรียกรดแลคติกที่คัดเลือก และทดสอบความสามารถการต่อต้านเชื้อแบคทีเรียก่อโรคที่สำคัญในลำไส้สุกร ได้แก่ เชื้อแบคทีเรียก่อโรค Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) Salmonella Typhimurium และ Salmonella Choleraesuis ผู้วิจัยสามารถแยกและคัดเลือกเบื้องต้นได้เชื้อแบคทีเรียกรดแลคติกที่มีความสามารถความทนกรดและน้ำดี 34 สายพันธุ์ จากสุกรฟาร์ม 19 สายพันธุ์ และสุกรพื้นเมือง 15 สายพันธุ์ จึงนำไปทำการจำแนกชนิดของสายพันธุ์ พบว่าเป็นสายพันธุ์ Enterococcus faecium 11 เชื้อ Enterococcus hirae 9 เชื้อ สายพันธุ์ Lactobacillus plantarum 4 เชื้อ Lactobacillus agilis 3 เชื้อ สายพันธุ์ Pediococcus pentosaceus 6 เชื้อ และ Pediococcus acidilactici 1 เชื้อ หลังทำการทดสอบความไวรับต่อยาต้านจุลชีพด้วยวิธี disk diffusion พบว่ามี 7 สายพันธุ์ที่คุณสมบัติของกลุ่มตัวอย่างที่เลือกเข้าศึกษาโดยมีความไวรับต่อยาในกลุ่ม broad spectrum และยาปฏิชีวนะต้านแบคทีเรียแกรมบวกที่ทดสอบ จึงได้นำสายพันธุ์เหล่านี้มาทำการยืนยันทดสอบความไวรับต่อยาต้านจุลชีพด้วยวิธี Minimum Inhibitory Concntration ตามข้อแนะนำของ EFSA และ 7 สายพันธุ์นี้ไปทำการทดสอบความสามารถในการต้านเชื้อไวรัส porcine epidemic diarrhea (PED) พบว่าสายพันธุ์ L. plantarum (22F 25F 31F) P. acidilactici (72N) และ P. pentosaceus (77F) ผ่านตามข้อเกณฑ์กำหนดค่าความไวรับต่อยาต้านจุลชีพของ EFSA สำหรับผลการต่อต้านเชื้อไวรัส PED พบว่าทั้ง cell-free supernatant (CFS) และเชื้อเป็นของ L. plantarum (25F) มีความสามารถในการต่อต้านเชื้อไวรัส PED ได้ดีที่สุดโดยสามารถลดการเกิด cytopathic effect (CPE) เหลือเท่ากับ <50% of high power field area หลังจากนั้นได้นำ 5 สายพันธุ์นี้มาทำการทดสอบความสามารถในการเป็นโปรไบโอติกที่ดีและความสามารถในการต่อต้านเชื้อก่อโรคในลำไส้ที่สำคัญในสุกรได้แก่เชื้อแบคทีเรียก่อโรค EHEC, ETEC, Salmonella Typhimurium, Salmonella Choleraesuis, และ Streptococcus suis type II พบว่าเชื้อ L. plantarum 22F แสดงความสามารถเป็นโปรไบโอติกที่ดีในการทดสอบส่วนใหญ่ เมื่อนำทุกการทดลองในการศึกษาครั้งนี้มารวมกันพบว่าเชื้อ L. plantarum 22F และ 25F เหมาะที่จะนำมาพัฒนาเป็นโปรไบโอติกสำหรับอุตสาหกรรมสุกรต่อไปเนื่องจาก L. plantarum 22F มีคุณสมบัติของโปรไบโอติกที่ดีในการทดสอบส่วนใหญ่ ในขณะที่เชื้อเป็นของ L. plantarum 25F มีความสามารถในการต่อต้านเชื้อจุลชีพก่อโรคและไวรัส PED ได้ดี

Link to Full Text

Share

COinS