ISOA | International School of Osteopathy for Animals » Znaczenie Mikrobiomu dla zdrowia zwierząt

Znaczenie Mikrobiomu dla zdrowia zwierząt

poniedziałek Październik 8, 2018

Organizm zwierzęcia to tak naprawdę złożony ekosystem w którym występują biliony mikroorganizmów kolonizujących jego skórę, jamę ustną, układ moczowo-płciowy i układ trawienny. Dodatkowo mikroorganizmy te występują w znacznej przewadze liczebnej: na jedną komórkę gospodarza przypada kilka komórek bakteryjnych. Cały ten ekosystem nazwany został mikrobiomem.

Mikrobiom to wszystkie mikroorganizmy (mikrobiota) występujące w jelitach, a także ich geny (metagenom), który przez  całe życie osobnicze gospodarza znajduje się pod wpływem wielu czynników środowiskowych takich jak odżywianie, otoczenie, stan zdrowia oraz przyjmowane leki.  Bakteryjna kompozycja tego ekosystemu jest zdominowana przez cztery typy: bakterie z rodziny firmicutes, bakteroidy, promieniowce (actinobacterium) i proteobakterie.

 

Ten mikrobiom stał się w ostatnich latach przedmiotem ogromnego zainteresowania naukowców z różnych dziedzin od mikrobiologów, przez neurologów, immunologów po psychologów i psychiatrów . Dzięki ogromnemu postępowi technologii badawczych możliwe stało się opisanie złożonych społeczności mikrobiomu spotykanego w królestwie zwierząt.

Najnowsze odkrycia w obszarze biologii molekularnej stworzyły możliwość zbadania tego złożonego mikrobiomu i wówczas stało się jasne, że przeważająca część bakterii – 80% wszystkich zidentyfikowanych gatunków – żyjących w organizmach zwierząt nie jest możliwa do wyhodowania.

W ramach zakrojonych na olbrzymią skalę badań mikrobiomu wykonano sekwencjonowanie wielu gatunków kręgowców włącznie z żywym inwentarzem i  dzikimi gatunkami jak diabeł tasmański, panda czerwona, panda wielka, koala czy wyjec czarny.

Początkowo wszystkie spotykane mikroorganizmy postrzegane były jako patogeny powodujące choroby gospodarza. Układ odpornościowy gospodarza (eukariotycznego) wyewoluował po to, by eliminować intruzów, ale jednocześnie tolerować swoje własne molekuły. Wiemy jednak, że związki pomiędzy eukariotycznym gospodarzem a mikroorganizmami są dużo bardziej złożone. Plastyczność mikrobiomu ssaków w odpowiedzi na zmiany diety (zarówno w okresie życia osobnika, jak i jego historii ewolucyjnej) jest ograniczona przez ewolucję fizjologiczną gospodarza. Dlatego mikrobiomu jelit nie można rozważać niezależnie od fizjologii gospodarza gdy opisuje się strategie żywieniowe czy występowanie nisz żywieniowych.

Ponownie dzięki biologii molekularnej możliwe jest bardziej szczegółowe przeanalizowanie procesów zachodzących między gospodarzem a jego mikrobiomem. W świecie zwierząt relacja między organizmem gospodarza a jego mikrobiomem może przyjmować każdą formę od związków symbiotycznych po patogenne. Symbiotyczne mikroby mogą być korzystne dla gospodarza na wiele sposobów, włącznie z suplementacją, dobroczynnym wpływem na układ odpornościowy czy interakcje społeczne.  U licznych insektów symbionty jelitowe są kluczowe dla przeżycia i rozwoju.  Symbionty nie są całkowicie zależne od gospodarza, a interakcje między zwierzęciem a mikrobami są zmienne i gospodarz może mieć różne symbionty w różnym czasie. Związek między organizmem gospodarza a mikrobiomem znajduje się pod wpływem wielu czynników abiotycznych i biotycznych i może angażować układ odpornościowy, odżywianie, reprodukcję, komunikację i wiele innych układów gospodarza. Często mylnie bakterie kojarzone są z układem odpornościowym, tymczasem badacze z Emory University School of Medicine zidentyfikowali szlak aktywowany przez bakterie, który odpowiada za ochronę komórek gospodarza przed wiloma czynnikami szkodliwymi. Inny zespół badaczy zobserwował, że mikroorganizmy żyjące w jelicie mają możliwość takiego programowania komórek immunologicznych, aby chroniły układ nerwowy przed nadaktywnością układu odpornościowego. Badania prowadzone w podobnym toku wykazały, że wielocukier występujący w  otoczce bakteryjnej i produkowany przez bakterie jelitowe, aktywuje konkretną subpopulację limfocytów T(reg), odpowiedzialnych za hamowanie nadmiernej lub autoreaktywnej odpowiedzi immunologicznej. Jak mikrobiom wpływa na układ immunologiczny zaobserwowano również w badaniu z wykorzystaniem mysiego modelu udaru mózgu. Autorzy jednego badania wykazali, że zaburzenie równowagi mikrobiomu jelitowego (np. antybiotykami) ogranicza migrację limfocytów T do mózgu myszy ze sztucznie wywołanym udarem mózgu, w efekcie zmniejszając uszkodzenie neuronów, tymczasem z innego badania jasno wynika, że zdrowy mikrobiom jest istotny w procesie regeneracji i powrocie do zdrowia (https://mikrobiom.wordpress.com/2015/08/31/jak-korzystne-bakterie-chronia-nablonek-jelit/). Zaobserwowano także, że dysbioza (zaburzony mikrobiom) może prowadzić do rozwoju takich zaburzeń jak: choroby metaboliczne, nowotwory, zapalenie stawów, choroby wątroby a nawet sepsa (https://www.taconic.com/taconic-insights/microbiome-and-germ-free/what-is-the-microbiome.html).

 

W kilku badaniach dokonano porównania mikrobiomu populacji laboratoryjnych lub trzymanych w niewoli z dziko żyjącymi zwierzętami lub pojedynczych gatunków w siedliskach i wpływu działalności człowieka na nie. Wyniki pokazały, że w całej taksonomii  gatunki żyjące w warunkach laboratoryjnych lub fragmentarycznych siedliskach posiadały mniej zróżnicowany mikrobiom w porównaniu do dziko żyjących osobników. Gatunki są zagrożone nie tylko w wyniku degradacji ich siedlisk, lecz także pośrednio poprzez zredukowany mikrobiom. Trzymanie zwierząt w niewoli i utrzymywanie populacji rozrodowych prawdopodobnie również wpływa na ich mikrobiom. Jest to często brane pod uwagę przy ochronie rzadkich gatunków lub próbie zwiększenia ich liczebności z zamiarem uwolnienia do naturalnego środowiska. Jednakże, jeśli mikrobiom wyhodowanych i wypuszczanych osobników jest zmieniony to istnieje prawdopodobieństwo, że fakt ten wpływa na kondycję tych osobników w porównaniu do dziko żyjącej populacji co może zmniejszyć szanse na skuteczną reintrodukcję na wolności. Badania na myszach wykazały, że otyłość zmienia kompozycję mikrobiomu. Powyższe obserwacje jasno pokazują, że mikrobiom odgrywa kluczową rolę w zdrowiu zwierząt.

Autor: Anna Żurowska.

Rheinallt M. Jones, Chirayu Desai, Trevor M. Darby, Liping Luo, Alexandra A. Wolfarth, Christopher D. Scharer, Courtney S. Ardita, April R. Reedy, Erin S. Keebaugh, Andrew S. Neish. Lactobacilli Modulate Epithelial Cytoprotection through the Nrf2 Pathway. Cell Reports, August 2015

Javier Ochoa-Repáraz, Daniel W. Mielcarz, Lauren E. Ditrio, Ashley R. Burroughs, David M. Foureau, Sakhina Haque-Begum and Lloyd H. Kasper Role of Gut Commensal Microflora in the Development of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J Immunol November 15, 2009, 183 (10) 6041-6050;

Simon Bahrndorff, Tibebu Alemu, Temesgen Alemneh, Jeppe Lund Nielsen. The Microbiome of Animals: Implications for Conservation Biology. International Journal of Genomics Volume 2016, Article ID 5304028,

Amato KR, G Sanders J, Song SJ, Nute M, Metcalf JL, Thompson LR, Morton JT, Amir A, J McKenzie V, Humphrey G, Gogul G, Gaffney J, L Baden A, A O Britton G, P Cuozzo F, Di Fiore A, J Dominy N, L Goldberg T, Gomez A, Kowalewski MM, J Lewis R, Link A, L Sauher M, Tecot S, A White B, E Nelson K, M Stumpf R, Knight R, R Leigh S.

Evolutionary trends in host physiology outweigh dietary niche in structuring primate gut microbiomes. The ISME Journal, 2018-07-11.

 

 

Komentarze: Bądź pierwsza/y

Ta strona jest chroniona przez reCAPTCHA i zastosowanie mają Polityki prywatności i Warunki świadczenia usług Google.

Administratorem Twoich danych osobowych jest Marcin Szkolnicki działający pod firmą Systema Marcin Szkolnicki z siedzibą przy ul. Łużyckiej 18A, 51-111 Wrocław wpisaną do Rejestru Instytucji Szkoleniowych (RIS) o numerze ewidencyjnym: 2.02/00120/2016.
Informujemy, że podanie danych osobowych zawartych w formularzu jest dobrowolne, a także, że przysługują Ci prawa dostępu do Twoich danych osobowych, ich zmiany (w tym aktualizacji), wyrażenia sprzeciwu wobec przetwarzania.
Dane osobowe podane przez Ciebie będą przetwarzane przez nas w zgodzie z przepisami prawa. W razie jakichkolwiek pytań jesteśmy do Twojej dyspozycji pod adresem email kontakt@isoa.pl.