An isotonic protein solution favorably modulated the porcine intestinal immune response and cellular adhesion markers and reduced PEDV shedding in vivo

Abstract

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) causes immensely large economic losses worldwide in the swine industry. PEDV attacks the intestine, disrupts intestinal epithelium morphology and barrier integrity, and results in profound diarrhea and high mortality. A commercially available isotonic protein solution (IPS) (Tonisity Px) has anecdotally been reported to be effective in supportive treatment of piglets with active PEDV infections. This study evaluated the effects of supplementing (or not) the drinking water of 14 day old PEDV-infected piglets with the IPS on the content of E-cadherin, fibronectin, interferon-alpha (IFN-α), and matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) in duodenal tissue. The content of PEDV DNA in feces was also measured. Though both groups had similar PEDV shedding at day 1, IPS piglets had significantly lower PEDV shedding at day 5, 14 and 21. The IPS group also had a shorter duration of PEDV virus shedding. Levels of E-cadherin and fibronectin, both of which are structural proteins in the intestine, remained unchanged from baseline in the IPS group, whereas the same molecules decreased significantly in the control group. IFN-α, an antiviral cytokine, and MMP-9, an enzyme that aids in tissue remodeling, were increased at days 5 and 14 post infection, and then decreased at day 21 post-infection in the IPS group compared to control. Overall, the IPS used in this study enhanced epithelial intercellular adhesion (E-cadherin) and extracellular matrix structure (fibronectin), resulted in significantand favorable changes in MMP-9 activity, and favorably modulated IFN-α production. This is the first report of this panel of biomarkers, especially MMP-9 and IFN-α, in the face of in vivo PEDV infection. This is also the first report to investigate a commercially available swine product that does not need to be administered in solid feed, and that is already registered for use throughout Asia, Europe, South America, and North America. Overall, the results of this study serve to clarify the behavior of 4 key biomarkers in the presence of in vivo PEDV infection. The results also indicate that IPS (Tonisity Px) supplementation is a viable intervention to modulate the porcine intestinal immune response with favorable effects on the intestine. Вірус епідемічної діареї свиней (PEDV) спричиняє надзвичайно великі економічні втрати в усьому світі у свинарстві. PEDV атакує кишечник, порушує морфологію кишкового епітелію та цілісність бар’єру, що призводить до глибокої діареї та високої смертності. Комерційно доступний ізотонічний розчин білка (IPS) (Tonisity Px) неодноразово повідомлявся про ефективність підтримуючого лікування поросят з активними інфекціями PEDV. У цьому дослідженні оцінювали вплив (чи ні) додавання IPS у питну воду 14-денних поросят, інфікованих PEDV, на вміст E-кадгерину, фібронектину, інтерферону-альфа (IFN-α) і матриксної металопротеїнази 9 (MMP). -9) в клітковині дванадцятипалої кишки. Також вимірювали вміст ДНК PEDV у фекаліях. Хоча в обох групах було однакове виділення PEDV на 1-й день, у поросят IPS було значно нижче виділення PEDV на 5, 14 і 21 день. Група IPS також мала меншу тривалість виділення вірусу PEDV. Рівні Е-кадгерину та фібронектину, обидва з яких є структурними білками в кишечнику, залишилися незмінними порівняно з вихідним рівнем у групі IPS, тоді як ті самі молекули значно знизилися в контрольній групі. IFN-α, противірусний цитокін, і MMP-9, фермент, який сприяє ремоделюванню тканин, були збільшені на 5 і 14 дні після інфікування, а потім зменшилися на 21 день після інфікування в групі IPS порівняно з контролем. Загалом, IPS, використаний у цьому дослідженні, посилив епітеліальну міжклітинну адгезію (E-кадгерин) і структуру позаклітинного матриксу (фібронектин), що призвело до значних і сприятливих змін в активності MMP-9 і сприятливо модулювало продукцію IFN-α. Це перший звіт цієї панелі біомаркерів, особливо MMP-9 та IFN-α, у зв’язку з інфекцією PEDV in vivo. Це також перший звіт про дослідження комерційно доступного продукту для свиней, який не потрібно вводити в твердий корм і який уже зареєстрований для використання в Азії, Європі, Південній та Північній Америці. Загалом результати цього дослідження дають змогу прояснити поведінку 4 ключових біомаркерів за наявності інфекції PEDV in vivo. Результати також показують, що добавки IPS (Tonisity Px) є життєздатним заходом для модуляції імунної відповіді свинячого кишечника зі сприятливим впливом на кишечник.