Изучение таксономического и функционального профиля микробиома кишечника белой куропатки

Одной из характерных особенностей физиологии пищеварения белой куропатки (Lagopus lagopus), является увеличенный по сравнению с представителями других семейств слепой отдел кишечника. Целью настоящего исследования является анализ таксономического и метаболического состава микробиоты кишечника белой куропатки с использованием современных молекулярно-генетических методов, в частности NGS-секвенирования. Объектом исследования послужило содержимое подвздошной кишки и слепых отростков кишечника белой куропатки, добытой в зимний период на территории Малоземельской тундры Ненецкого автономного округа. Результаты исследований продемонстрировали целый спектр отличий, связанных с таксономическим и функциональным разнообразием микробиоты тонкой и толстой кишки белой куропатки. При этом в слепых отростках птиц отмечалось существенно более высокое количество бактерий с целлюлозолитическими свойствами (семейств Clostridia vadinBB60, Oscillospiraceae, Lachnospiraceae). Этот факт может представлять интерес в контексте поиска штаммов микроорганизмов для разработки биопрепаратов с пробиотическими и ферментативными свойствами. Также в кишечнике белой куропатки детектированы представители условно-патогенной микробиоты (семейств Streptococcaceae и Helicobacteraceae), часто вызывающей заболевания на фоне ослабления иммунитета. В слепых отростках по сравнению с подвздошной кишкой наблюдалось более высокое количество метаболических путей, ассоциированных с энергетическим обменом (FUCRHAMCAT-PWY (p≤0,005), FUCCAT-PWY (p≤0,001), GLUCUROCAT-PWY (p≤0,005)), антиоксидантной активностью (NAD-BIOSYNTHESIS-II (p≤0,005), PYRIDNUCSALPWY, PYRIDNUCSYN-PWY, PYRIDOXSYN-PWY (p≤0,05)), биосинтезом витаминов и кофакторов. Результаты проведенных исследований указывают на значительный метаболический потенциал микробиома кишечника белой куропатки, особенно его в слепых отростках.

1. Воронин Р.Н. Питание белой куропатки в Большеземельской тундре // Сборник научн.-техн. Информ. ВНИИОЗ. Киров. – 1974. Вып. 44-45. – С. 58-63.

2. Johnsgard, P. Grouses and Quais of North America. – New York, 1973.

3. Исаев А.П. Тетеревиные птицы Якутии: распространение, численность, экология. - Новосибирск: Наука, 2016. – 340 с.

4. Андреев А.В. Адаптация птиц к зимним условиям Субарктики. – М.: Наука, 1980. – 176 с.

5. Лаптев Г.Ю., Новикова Н.И., Йылдырым Е.А., Ильина Л.А. Микробиом сельскохозяйственных животных: связь со здоровьем и продуктивностью – СПб, 2020. – 336 с.

6. Hird, S.M., Sánchez C., Carstens B.C., Brumfield R.T. Comparative Gut Microbiota of 59 Neotropical Bird Species // Front Microbiol. – 2015. – V. – 21(6). – P. 1403. DOI: 10.3389/fmicb.2015.01403.

7. Потапов Р.Л. Отряд курообразные (Galliformes). Семейство тетеревиные (Tetraonidae). – Л.: Наука, 1985. – 638с. – (Фауна СССР; Н.С., № 133; Птицы; Т. Ш; Вып.1; Ч.2).

8. Кочкарев П.В. Роль слепых отростков белой куропатки (lagopus lagopus Montin. 1776) в процессе регулирования микроэлементного состава // Вестник КрасГАУ. – 2014. – №10.

9. Каблучеева Т.И. Роль слепых кишок в переваривании клетчатки корма// Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2000. – Вып. № 379(407). – С. 100-104.

10. Кузьмина М.А. Тетеревиные и фазановые СССР. – Алма-Ата: Наука, 1977.

11. Moss R., Parkinson J.A. The digestion of heather (Calluna vulgaris) by Red Grouse (Langorus lagopus scoticus). – Brit. J. Nutr., 1972, vol. 27, p. 285-298.

12. Pulliainen E., Paloheimo L., Syrjala L., Digestibility of blueberry stems (Vaccinium myrtillus) and cowberries (Vaccinium vitisiddaea) in the Willow Grouse (Langorus lagopus). – Ann. Acad. Sci. Fenn. Ser, A. Biol., 1968, vol. 126, p. 4-15.

13. Андреев А.В. Об энергетическом балансе и особенностях пищеварения некоторых тетеревиных птиц в зимний период. – Биол. Проб. Севера, 1973, вып. 2. – С. 146-155.

14. Hu, S., Png, E., Gowans, M. et al. Ectopic gut colonization: a metagenomic study of the oral and gut microbiome in Crohn’s disease. Gut Pathog 13, 13 (2021). https://doi.org/10.1186/s13099-021-00409-5

15. Cherbuy, C., Vaugelade P, Labarthe S, Honvo-Houeto E, Darcy-Vrillon B, Watford M, Duée PH. The Contribution of Intestinal Gluconeogenesis to Glucose Homeostasis Is Low in 2-Day-Old Pigs // J. Nutr. – 2017. – V.147(3). –P. 361-366. DOI: 10.3945/jn.116.242131.

16. Sheng, S., Chen J., Zhang Y., Qin Q., Li W., Yan S., Wang Y., Li T., Gao X., Tang L, Li A, Ding S. Structural and Functional Alterations of Gut Microbiota in Males with Hyperuricemia and High Levels of Liver Enzymes // Front. Med. (Lausanne). – 2021. – V.19. P. 8:779994. DOI: 10.3389/fmed.2021.779994.

17. Houtkooper, R.H., Cantó C., Wanders R.J., Auwerx J. The secret life of NAD+: an old metabolite controlling new metabolic signaling pathways // Endocr. Rev. 2010 – V.2. – P.194-223. DOI: 10.1210/er.2009-0026.

18. Croft T., Venkatakrishnan P., Lin S.J. NAD+ Metabolism and Regulation: Lessons from Yeast. Biomolecules. 2020. – V. 10(2). – P. 330. DOI: 10.3390/biom10020330

19. Manzoor A, Amir S, Gul F, Sidique MA, Kayani MUR, Zaidi SSA, Javed S, Abbas Shah ST, Nasir A. Characterization of the Gastrointestinal and Reproductive Tract Microbiota in Fertile and Infertile Pakistani Couples // Biology (Basel). 2021. – V.11 (1). – P. 40. DOI: 10.3390/biology11010040.

20. Peng, Y.C., Xu J.X., You X.M., Huang Y.Y., Ma L., Li L.Q., Qi L.N. Specific gut microbiome signature predicts hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma patients with microvascular invasion // Ann. Med. – 2023. –V. 55(2). P. 2283160. DOI: 10.1080/07853890.2023.2283160

21. Oretomiloye, F, Adewole D. Exploring the modulatory effects of brown seaweed meal and extracts on intestinal microbiota and morphology of broiler chickens challenged with heat stress // Poult Sci – 2024. – V. 103(4). – P. 103562. DOI: 10.1016/j.psj.2024.103562.