Investigation of Tylosin-induced Gut Microbiota Shifts in Swine at Various Growth Stages

Abstract

항생제는 축산업에서 병원성미생물 감염에 의한 질병으로부터 예방 및 치료의 목적으로 사용했을 뿐만 아니라 성장을 촉진 시키기 위해 사용되어왔다. 성장촉진제로써 항생제의 사용은 환경에 항생제 내성 유전자 오염을 야기시키고, 또한 판매가 되고 있는 육류에 항생제가 잔류하는 등의 문제를 야기시켰다. 이러한 문제들은 인간의 건강에 직접적인 영향을 미치기 때문에 한국을 포함한 여러 나라에서 성장촉진제로써 항생제 사용을 금지시켰다. 그러나 이에 따라 새끼 돼지의 폐사율이 증가하는 2차적인 문제가 발생하여, 해결책으로써 항생제를 대체 할 수 있는 제제를 개발하고 있으나 항생제에 의한 성장촉진 메커니즘이 명확하게 규명되지 않아 사실상 어려운 실정이다. 본 연구에서는 항생제계열의 성장촉진제로써 타이로신을 사료첨가제로 사용하여 성장속도 및 돼지 장내미생물생태에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 타이로신에 의해 성장속도는 증가하지 않았으나, 비만 장내미생물생태의 지표로 보고되고 있는 Firmicutes/Bacteroidetes의 비율이 상대적으로 증가하는 것을 확인하였다. 타이로신 처리는 성장함에 따라 Firmicutes보다 상대적으로 Bacteroidetes를 더 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한 타이로신 처리군 및 비처리군 간에 장내미생물생태가 비육돈(60kg 이후) 성장단계부터 유의적으로 달라지는 것을 확인하였다 (p<0.05). 본 연구결과는 타이로신에 의해 성장속도는 증가하지는 않지만, 후반기 성장단계에서 나타나는 높은 Firmicutes/Bacteroidetes 비율, 즉 성장속도를 증가 시킬 수 있는 장내미생물생태로 변화시킨다는 것을 나타낸다.

Antibiotics had been used for prevention from pathogenic bacterial infections as well as common growth promoters in livestock industry. Excessive usage of antibiotics growth promoters (AGPs) not only caused environmental antibiotic resistance gene dissemination, but also caused problems with residual antibiotics in meat products. These problems could be directly associated with human health. For these reasons, many countries including South Korea banned the use of AGPs, which, on the other hand, led to increase piglet mortality rate. Although a number of studies have reported development of AGP-alternatives in recent years, mechanisms by which antibiotics enhance growth of livestock animals have not been cleared. In this study, we investigated the effects of AGP, tylosin, on swine gut microbiota. Although the use of tylosin didn't increase weight gain, tylosin fed swine showed constant increase of Fimicutes/Bacteroidetes ratio, which was previously referred to as an obese type microbiota. While relative abundance of Firmicutes was constant, the use of tylsoin gradually reduced relative abundance ofBaceteroidetes as host grew. In addition, significantly different gut microbiota was observed between control and tylosin-treated pigs during finisher growth stage (p<0.05). Our results suggested that the use of tylosin may not cause weight increase, but shifts swine gut microbiota to higher Firmicutes/Bacteroidetes ratio, a preferable microbiota for weight gain, during later growth stage.