Challenges of hyper-prolificacy in the pig : colostrum and gut microbiota

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5358-6
Title: Challenges of hyper-prolificacy in the pig : colostrum and gut microbiota
Author: Hasan, Shah
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Veterinary Sciences, Department of Production Animal Medicine
Doctoral Programme in Clinical Veterinary Medicine
Helsingin yliopisto, eläinlääketieteellinen tiedekunta
Kliinisen eläinlääketieteen tohtoriohjelma
Helsingfors universitet, veterinärmedicinska fakulteten
Doktorandprogrammet i klinisk veterinärmedicin
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-09-11
Language: eng
Belongs to series: URN:ISSN:2342-317X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5358-6
http://hdl.handle.net/10138/304804
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In modern pig production there has been a steady increase in the litter size during recent decades. Large litters represent a major challenge for the sow, increase the farrowing duration and compromise sow welfare by prolonging this stressful process. Moreover, the continuous increase in litter size is a major cause of pre-weaning piglet mortality by increasing the proportion of low birth weight piglets, which are less vital and have reduced colostrum intake. Approximately 30% of hyper-prolific sows produce insufficient colostrum for their piglets. Colostrum plays an essential role in the health, survival and growth of piglets by providing energy, immunoglobulins, growth factors and many other bioactive components. Both colostrum yield and its composition are highly variable among sows, yet mechanisms and factors that regulate colostrogenesis are not fully understood. The aim of this study was to evaluate sow colostrum IgG concentration on farm using a Brix refractometer, to thus improve the management of neonatal piglets immediately after initiation of farrowing. We established colostrum evaluation criteria, to be used at herd level, by comparing the Brix results with those from ELISA. We aimed to investigate sow physiology around farrowing, acute phase protein (APP) response and their association with colostrum yield (CY), colostrum composition and piglet colostrum intake (CI). The impact of sow CY, colostrum composition and quality on piglet performance were also investigated. We also aimed to determine the effects of yeast hydrolysate (YD) and resin acid-enriched composition (RAC) inclusion in sows’ gestation and lactation diets on CY, colostrum immunoglobulins, nutritional composition and subsequent litter performance. We also sought to determine the influence of these two feed additives on the taxonomic profile of the hindgut microbiota of sows. Additionally we aimed to determine whether changing the gut microbiota of sows influences the microbial colonization of piglets after birth. There was a correlation between Brix refractometer measurement of colostrum and the corresponding IgG concentration measurements of ELISA (r = 0.63, P < 0.001). A classification of colostrum quality was suggested; low levels of IgG (14.5 ± 1.8 mg/ml) were recorded for colostrum samples with Brix readings below 20%. Borderline colostrum IgG content (43.8 ± 2.3 mg/ml) had Brix readings of 20% to 24%, adequate colostrum IgG content (50.7 ± 2.1 mg/ml) had Brix readings of 25% to 29% and very good IgG colostrum content (78.6 ± 8.4 mg/ml) had Brix readings >30%. Sow CY was positively correlated with plasma haptoglobin (Hp) (P = 0.029), number of live-born piglets (P < 0.01) and negatively correlated with farrowing duration (P = 0.01). Piglet CI was positively associated with piglet weight at birth (P < 0.001) and negatively associated with the number of live-born piglets in the litter (P < 0.001). Both piglet CI and birth weight were positively associated with piglet average daily gain (ADG) (P < 0.001). Risk for piglet death, or a piglet being treated with an antibiotic before weaning, increase with a decrease in sow back fat thickness at farrowing (P = 0.04). Similarly, we found that piglets of litters with low BWB and low CI had a higher risk of death before weaning (P < 0.001). Piglets born from sows having lower levels of colostrum IgA and serum amyloid A (SAA) and high plasma progesterone at the end of farrowing had higher risk of neonatal diarrhea (P = 0.04; P = 0.05; P = 0.04). Piglets born from sows having higher back fat thickness at weaning had higher risk of developing weaning diarrhea (P = 0.02). There was a significant increase in CY in sows fed with YD during gestation (P = 0.04) and a higher level of fat in their colostrum (P = 0.01). In RAC fed sows there was a significant increase in colostrum IgG content. Piglets weaning weights of RAC fed sows were higher in two trial herds. Inclusion of YD and RAC in gestation and lactation diet increased the abundance of beneficial and fermentative fecal bacteria (Roseburia, Paraprevotella, Eubacterium, Romboutsia and Clostridium sensu stricto) significantly (P < 0.01) while, opportunistic pathogens, especially Proteobacteria, were suppressed. In addition, piglets from the sows fed YD had more beneficial microbial populations with higher diversity and fewer opportunistic pathogens at one week of age. However, feeding YD, higher CY, colostrum composition and piglet birth weight were all correlated with specific sow gut microbiota. In conclusion, Brix measurement of a sow’s fresh colostrum is an inexpensive, rapid and sufficiently accurate method of estimating IgG concentration, providing indication of differentiation between good and poor IgG content of colostrum. Although colostrum is vital for piglet survival, both CY and composition are highly variable among sows. Sow body condition and physiological status around farrowing affect CY and colostrum immunoglobulin contents. Piglet survival and risk of death before weaning also depend on CI. Therefore, to support CY and CI, measures should be taken to ease the process of farrowing, increase piglet vitality and improve colostrum availability for piglets. Functional feed ingredients such as YD and RAC may increase colostrum availability, improve colostrum IgG and its energy content for neonate piglets, and also promote beneficial maternal microbial sources for neonates.Nykyinen suuri pahnuekoko on iso ongelma emakoille. Se lisää synnytyksen kestoa ja alipainoisten vastasyntyneiden porsaiden osuutta pahnueessa, heikentäen porsaiden elinvoimaa ja ternimaidon saantia. Ternimaito on elintärkeää porsaiden terveydelle ja kasvulle. Kuitenkin, jopa joka kolmas emakko tuottaa liian vähän ternimaitoa pahnueen tarpeeseen nähden. Ternimaidon määrä ja koostumus vaihtelevat suuresti emakoiden välillä, vaikka säätelevät mekanismit ja tekijät tunnetaan huonosti. Arvioimme ternimaidon laatua tilatasolla käyttäen Brix testiä vastasyntyneen porsaan ternimaitdon parantamiseksi. Tutkimme emakon synnytyksen fysiologiaa, akuutin faasin reaktiota ja näiden yhteyttä ternimaidon laatuun, määrään ja saantiin. Tutkimme myös rehun lisäaineiden, kuten hiiva-hydrolysaatti ja resiinihappo, vaikutusta ternimaidon määrään, vasta-aine (immunoglobuliini) - pitoisuuteen, ravitsemukselliseen koostumukseen ja pahnueen imetyksen aikaiseen kasvuun. Selvitimme myös, miten emakon suoliston bakteeri-populaatioiden muutokset heijastuvat porsaiden suoliston kolonisaatioon. Osoitimme yhteyden emakon ternimaidon Brix – testitulosten ja ELISA – menetelmällä tehtyjen IgG – pitoisuuksien välillä. Laatuluokitus on seuraava: matala IgG – taso Brix testilukemalla < 20%, kohtalainen välillä 20-24%, hyvä välillä 25-29% ja erinomainen > 30%:n tasolla. Hyvä ternimaidon määrä liittyi korkeaan plasman haptoglobiini – pitoisuuteen ja syntyneiden porsaiden määrään ja lyhyeen synnytykseen. Ternimaidon saannilla ja syntymäpainolla oli positiivinen yhteys, kun taas ternimaidon saannilla ja pahnuekoolla oli negatiivinen yhteys. Sekä ternimaidon saanti että syntymäpaino olivat positiivisessa yhteydessä porsaiden päiväkasvuun. Sekä porsaskuoleman että antibioottihoidon riskin todennäköisyys kasvoivat emakon selän rasvakerroksen paksuuden pienentyessä. Syntymäpainoltaan alhaisten pahnueiden porsaat, jotka saivat vain vähän ternimaitoa, olivat alttiita kuolemaan ennen vieroitusta. Porsaat, jotka kuuluivat emakoille, joilla oli alhainen ternimaidon IgA – pitoisuus ja seerumin amyloidi A sekä korkea progesteronipitoisuus, olivat alttiita saamaan porsasripulin. Tiineyden aikana hiiva-hydrolysaatilla (YD) rikastetuilla rehuilla ruokitut emakot tuottivat enemmän ternimaitoa. Resiinihapon lisääminen emakon rehuun lisäsi myös porsaiden vieroituspainoja. Sekä hiiva – hyrdolysaatin että resiinihapon lisääminen emakon rehuun lisäsi suotuisten ja fermentatiivisten bakteerikantojen suhteellista osuutta. Toisaalta taas opportunistien patogeenisten ja etenkin Proteobakteeri – populaation osuus laski. Hiivahydrolysaatin lisääminen emakon rehuun lisäsi imevien porsaiden suotuisten suoliston bakteeri – populaatioiden osuutta. Yhteenvetona Brix – mittaukset tuoreesta emakon ternimaidosta on halpa, nopea ja tarkka menetelmä IgG – pitoisuuden määrittämiseksi. Sekä emakon kuntoluokka että fysiologinen tila synnytyksen yhteydessä vaikuttavat ternimaidon laatuun. Vastasyntyneen porsaan riski kuolla on vahvasti sidoksissa ternimaidon saantiin. Funktionaaliset rehun lisäaineet, kuten hiiva – hydrosulaatti ja resiinihappo, saattavat lisätä ternimaidon riittoisuutta, parantaa ternimaidon laatua (IgG) ja energiasisältöä vastasyntyneille porsaille.
Subject: Veterinary Medicine
Animal Science
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
challeng.pdf 357.1Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record