Addition of dairy lipids and probiotic Lactobacillus fermentum in infant formula programs gut microbiota and entero-insular axis in adult minipigs

Abstract

Clinical and animal studies have demonstrated beneficial effects of early consumption of dairy lipids and a probiotic, Lactobacillus fermentum (Lf), on infant gut physiology. The objective of this study was to investigate their long-term effects on gut microbiota and host entero-insular axis and metabolism. Piglets were suckled with a milk formula containing only plant lipids (PL), a half-half mixture of plant lipids and dairy lipids (DL), or this mixture supplemented with Lf (DL + Lf). They were weaned on a standard diet and challenged with a high-energy diet until postnatal day 140. DL and DL + Lf modulated gut microbiota composition and metabolism, increasing abundance of several Clostridia genera. Moreover, DL + Lf specifically decreased the faecal content of 2-oxoglutarate and lysine compared to PL and 5-aminovalerate compared to PL and DL. It also increased short-chain fatty acid concentrations like propionate compared to DL. Furthermore, DL + Lf had a beneficial effect on the endocrine function, enhancing caecal GLP-1 and GLP-1 meal-stimulated secretion. Correlations highlighted the consistent relationship between microbiota and gut physiology. Together, our results evidence a beneficial programming effect of DL + Lf in infant formula composition on faecal microbiota and entero-insular axis function.

Health benefits of dairy lipids and MFGM in infant formula

“…IF supplemented with dairy lipids had a beneficial impact on intestinal immune function. Indeed in adult pigs fed a dairy lipid-supplemented IF in infancy, pro-inflammatory cytokine (TNFa and IL-8) secretions of ileal explants in response to a LPS challenge was decreased compared to adult pigs early fed IF containing vegetable lipids (Lemaire et al, 2017). Therefore, the introduction of bovine fat in IFs may reduce the gap between breast-fed and IF-fed infant physiology and health, with a higher efficacy than the introduction of solely MFGM, as demonstrated in animal studies.…”

Murine Genetic Background Overcomes Gut Microbiota Changes to Explain Metabolic Response to High-Fat Diet

“…Extraction of total bacterial DNA from fecal pellets was performed using guanidium thiocyanate and the mechanical bead-beating disruption method as previously described [23]. The V3-4 region of the 16S rRNA genes was amplified using MolTaq (Molzym, Plaisir, France) and primers V3F: TACGGRAGGCAGCAG and V4R: ATCTTACCAGGGTATCTAATCCT.…”

Quels bénéfices santé de la matière grasse laitière et des membranes des globules gras du lait (MFGM) dans les préparations pour nourrissons ?

“…Cependant, de nouvelles études contrôlées randomisées évaluant la nature et la fonction des matrices lipidiques doivent être réalisées pour accroître les connaissances scientifiques et vérifier la sécurité de ces préparations (9, 52). Des études animales récentes ont rapporté des effets prometteurs quant à l'impact de l'introduction de la matière grasse laitière dans les PPN sur la santé métabolique et la physiologie intestinale de l'adulte (48,51), mais les mécanismes sous-jacents doivent encore être mieux compris pour parvenir à une utilisation optimale de la matière grasse laitière dans l'alimentation infantile.…”

“…L'introduction de lipides laitiers a eu un impact bénéfique sur la fonction immunitaire intestinale. En effet, chez les porcs adultes nourris avec une PPN contenant de la matière grasse laitière dans la petite enfance, les sécrétions pro-inflammatoires de cytokines (TNFα et IL-8) d'explants iléaux en réponse à un challenge LPS ont été diminuées par rapport aux porcs adultes nourris avec une PPN contenant des huiles végétales (48). Par conséquent, l'introduction de la matière grasse laitière dans les PPN peut réduire l'écart entre la physiologie et la santé des nourrissons nourris au sein et ceux nourris au biberon, avec une efficacité plus élevée que l'introduction de MFGM uniquement, comme le démontrent ces études animales.…”

“…De même, la composition du microbiote fécal différait entre les porcelets nourris avec des PPN contenant de la matière grasse laitière associée à des MFGM ou un mélange d'huiles végétales uniquement comme source lipidique ou élevés sous leur mère (31). Il est à noter que nos récents travaux montrent que la composition de la matrice lipidique des PPN programment la composition du microbiote du porcelet jusqu'au stade adulte (51).…”