Анализ относительного содержания пробиотических бактерий в кишечнике сельскохозяйственных животных с помощью генетических методов

Пробиотики представляют собой микроорганизмы, которые обладают полезными свойствами, способными оказывать благоприятное воздействие на организм-хозяина. Куры, свиньи и крупнорогатый скот представляют собой самых распространенных сельскохозяйственных животных по всему миру. В связи с этим поддержание микробного баланса кишечника является важной задачей для ветеринарии. Ранее было установлено, что для представителей родов Lactobacillus и Bifidobacterium доказана пробиотическая эффективность, а Akkermansia и Faecalibacterium рассматриваются как пробиотики нового поколения. Целью работы является сравнительный анализ кишечного микробиома кур, свиней и крупного рогатого скота на наличие и относительное содержание в нем пробиотических микроорганизмов. Первоначально было показано превалирование филумов бактерий Bacteroides, Firmicutes и Actinobacteria в кишечнике всех исследованных сельскохозяйственных животных. Самым распространенным филумом, выделенным из образцов фекалий кур, оказался филум Firmicutes, в кишечном микробиоме коров и свиней доминировал филум Bacteroides. При анализе относительного содержания протеобактерий было установлено, что кишечный микробиом коров представлен бактериями классов Betaproteobacteria и Epsilonproteobacteria, а у свиней практически исключительно классом Epsilonproteobacteria. В пробах, полученных от свиней, поросят и кур, установлено доминирование бактерий рода Lactobacillus над Bifidobacterium. Одновременное наличие пробиотических бактерий нового поколения – Faecalobacterium prausnitzii и Akkermansia muciniphila идентифицированы только в образцах фекалий, полученных от коров, при этом относительная численность бактерий Akkermansia muciniphila в 50,0 раз превышала число Faecalobacterium prausnitzii в образцах. В фекалиях свиней была идентифицирована бактерия Faecalobacterium prausnitzii, а в фекалиях кур Akkermansia muciniphila. Примечательно, что у поросят возрастом 5-10 суток не было выявлено наличие пробиотиков нового поколения в кишечнике.

1. Gupta, V. Probiotics / V. Gupta, R. Garg // Indian Journal of Medical Microbiology. – 2009. – Vol. 27, № 3. – P. 202-209. – DOI 10.4103/0255-0857.53201.

2. Fijan, S. Microorganisms with claimed probiotic properties: an overview of recent literature / S. Fijan // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2014. – Vol. 11, № 5. – P. 4745-5767. – DOI 10.3390/ijerph110504745.

3. Ouwehand, A. C. Probiotic approach to prevent antibiotic resistance / A. C. Ouwehand, S. Forssten, A. A. Hibberd, A. Lyra, B. Stahl // Annals of Medicine. – 2016. – Vol. 48, № 4. – P. 246-55. – DOI 10.3109/07853890.2016.1161232.

4. Ogata, T. Effect of Bifidobacterium longum BB536 administration on the intestinal environment, defecation frequency and fecal characteristics of human volunteers / T. Ogata, T. Nakamura, K. Anjitsu, T. Yaeshima, S. Takahashi, Y. Fukuwatari, N. Ishibashi, H. Hayasawa, T. Fujisawa, H. Iino // Bioscience and Microflora. – 1997. – Vol. 16, № 2. – P. 53-58.

5. Tlaskalova-Hogenova, H. The role of gut microbiota (commensal bacteria) and the mucosal barrier in the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases and cancer: contribution of germ-free and gnotobiotic animal models of human diseases / H. Tlaskalova-Hogenova, R. Stepankova, H. Kozakova, T. Hudcovic, L. Vannucci, L. Tuckova, P. Rossmann, T. Hrncir, M. Kverka, Z. Zakostelska, K. Klimesova, J. Pribylova, J. Bartova, D. Sanchez, P. Fundova, D. Borovska, D. Srutkova, Z. Zidek, M. Schwarzer, P. Drastich, D. P. Funda // Cellular and Molecular Immunology – 2011. – Vol. 8, № 2. – P. 110-120. – DOI 10.1038/cmi.2010.67.

6. Chang, C. J. Next generation probiotics in disease amelioration / C. J. Chang, T. L. Lin, Y. L. Tsai, T. R. Wu, W. F. Lai, C. C. Lu, H. C. Lai // Journal of Food and Drug Analysis. – 2019. – Vol. 27, № 3. – P. 615-622. – DOI 10.1016/j.jfda.2018.12.011.

7. Duncan, S. H. Growth requirements and fermentation products of Fusobacterium prausnitzii, and a proposal to reclassify it as Faecalibacterium prausnitzii gen. nov., comb. nov. / S. H. Duncan, G. L. Hold, H. J. Harmsen, C. S. Stewart, H. J. Flint // The International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. – 2002. – Vol. 52. – P. 2141-2146. – DOI 10.1099/00207713-52-6-2141.

8. Wang, X. M. Plasmids of diverse inc groups disseminate the fosfomycin resistance gene fosa3 among Escherichia coli isolates from pigs, chickens, and dairy cows in northeast China / X. M. Wang, Z. Dong, S. Schwarz, Y. Zhu, X. Hua, Y. Zhang, S. Liu, W.J. Zhang // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – 2017. – Vol. 61, № 9. – P. e00859-17. – DOI 10.1128/AAC.00859-17.

9. Berchieri, A. Jr. Observations on the persistence and vertical transmission of Salmonella enterica serovars Pullorum and Gallinarum in chickens: effect of bacterial and host genetic background / A. Jr. Berchieri, C. K. Murphy, K. Marston, P. A. Barrow // Avian Pathology – 2001. – Vol. 30. – P. 221 -231. –DOI 10.1080/03079450120054631.

10. Khan, S. The gut microbiota of laying hens and its manipulation with prebiotics and probiotics to enhance gut health and food safety / S. Khan, R.J. Moore, D. Stanley, K.K. Chousalkar // Applied and Environmental Microbiology. – 2020. – Vol. 86, № 13. – P. e00600-20. – DOI 10.1128/AEM.00600-20.

11. Hu, J. Gut microbiota-derived 3- phenylpropionic acid promotes intestinal epithelial barrier function via AhR signaling / J. Hu, J. Chen, X. Xu, Q. Hou, J. Ren, X. Yan // Microbiome. – 2023. – Vol. 11, № 1. – 102 p. – DOI 10.1186/s40168-023-01551-9.

12. He, Z. Gut microbiota-derived ursodeoxycholic acid from neonatal dairy calves improves intestinal homeostasis and colitis to attenuate extended-spectrum β-lactamaseproducing enteroaggregative Escherichia coli infection / Z. He, Y. Ma, S. Yang, S. Zhang, S. Liu, J. Xiao, Y. Wang, W. Wang, H. Yang, S. Li, Z. Cao // Microbiome. – 2022. – Vol. 10, № 1. –79 p. – DOI 10.1186/s40168-022-01269-0.

13. Yang, Y. W. Use of 16S rRNA genetargeted group-specific primers for real-time PCR analysis of predominant bacteria in mouse feces / Y. W. Yang, M. K. Chen, B. Y. Yang, X. J. Huang, X. R. Zhang, L. Q. He, J. Zhang, Z. C. Hua // Applied and Environmental Microbiology. – 2015. – Vol. 81, № 19. –P. 6749-56. DOI 10.1128/AEM.01906-15.

14. Wise, M. G. Quantitative analysis of the intestinal bacterial community in one- to three-week-old commercially reared broiler chickens fed conventional or antibiotic-free vegetable-based diets / M. G. Wise, G. R. Siragusa // Journal of Applied Microbiology. – 2007. – Vol. 102, № 4. – P. 1138-49. doi: 10.1111/j.1365-2672.2006.03153.x.

15. Steed, H. Bacterial translocation in cirrhosis is not caused by an abnormal small bowel gut microbiota / H. Steed, G. T. Macfarlane, K. L. Blackett, S. Macfarlane, M. H. Miller, B. Bahrami, J. F. Dillon // FEMS Immunology and Medical Microbiology. – 2011. – Vol. 63, № 3. – P. 346-54. DOI 10.1111/j.1574-695X.2011.00857.x.