Vliv dlouhodobého pobytu v útulku na složení střevního mikrobiomu u psa domácího

Markéta Junková

Bachelor's thesis

The effect of a long-term stay in an animal shelter on the composition of the intestinal microbiome in a domestic dog

Abstract:

Se současnými vědeckými poznatky není udržování zdravého střevního mikrobiomu pouze o správné funkci trávicího systému, ale o celkovém zdraví jedince. Střevní mikrobiom a nervová soustava tvoří rozsáhlou komunikační síť, která je ovlivňována oběma směry. Každé narušení této složité sítě a vybočení z její rovnováhy může mít na jedince negativní dopad. Složení střevního mikrobiomu může být ovlivněno mnoha faktory. Takovými nejčastěji uváděnými faktory je strava, antibiotika, probiotika, životní prostředí. Některé z nich mohou střevní mikrobiotu podpořit, jiné poškodit. U psů v útulku je nevyvratitelným, negativně působícím vlivem stres. Cílem práce bylo porovnat, zda psi ze stresujícího prostředí útulku mají odlišné složení mikrobiomu než psi trvale žijící v domácím prostředí. Analýza střevního mikrobiomu byla provedena běžně využívanými metodami molekulární biologie. Nejdůležitějším krokem byla izolace DNA ze 49 odebraných vzorků psích exkrementů. Následovala polymerázová řetězová reakce (PCR) s ověřením úspěšnosti amplifikace úseku genu 16S ribozomální RNA agarózovou elektroforézou. Ke kvalitativnímu určení bakterií byla využita metoda denaturační gradientové gelové elektroforézy (DGGE) a komerční osekvenování vybraných 17 úseků z gelu dle Sangera. Pro kvantitativní určení byla použita metoda qPCR se specifickými primery pro kmeny bakterií Firmicutes, Bacteroidetes a Fusobacteria. Při zkoumání diverzity střevních bakterií denaturační gradientovou gelovou elektroforézou se rozdíl mezi skupinou psů z útulku a psy z domácího prostředí projevil ve výpočtu a grafickém znázornění analýzou hlavních koordinát pomocí bio-informatického softwaru Bionumerics. Rozdíl v relativním počtu buněk bakteriálních kmenů, zjišťován metodou qPCR, se projevil pouze u kmene Firmicutes (p ˂ 0,002), kdy významně nižší zastoupení bylo u skupiny psů z útulků. Dlouhodobý stres má negativní dopad na celkové zdraví jedince a projeví se i na zastoupení bakterií ve střevním mikrobiomu. Možnosti, které nám nabízejí úpravu mikrobiomu, jako jsou probiotika, psychobiotika, úprava stravy, by při podrobnějším prostudování mohly pomoci zmírňovat stres u psů v útulcích, a tím celkově zlepšit jejich welfare.

Abstract:

With current scientific knowledge, maintaining a healthy intestinal microbiome is not only about the proper function of the digestive system, but about the overall health of the individual. The intestinal microbiome and the nervous system form an extensive communication network that is affected in both directions. Any disruption of this complex and deviation from the balance can have a negative impact on the individual. The composition of the intestinal microbiome can be affected by many factors. Such the most frequently mentioned factors are diet, antibiotics, probiotics, the environment. Some of them can support the intestinal microbiota, others can damage it. For dogs in a shelter, stress has an irrefutable negative effect. The aim of this work was to compare whether dogs from the stressful environment of the shelter have a different composition of the microbiome than dogs living permanently at home. The analysis of the intestinal microbiome was performed by commonly used methods of molecular biology. The most important step was the isolation of DNA from 49 samples of dog excrement. This was followed by polymerase chain reaction (PCR) and the success of amplification of the 16S gene region was verified by ribosomal RNA by agarose electrophoresis. The method of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and commercial sequencing of selected 17 sections of the gel according to Sanger were used for qualitative determination of bacteria. The qPCR method with specific primers for Firmicutes, Bacteroidetes and Fusobacteria strains was used for quantification. When examining the diversity of intestinal bacteria by denaturing gradient gel electrophoresis, the difference between a group of dogs from a shelter and dogs from the domestic environment was reflected in the calculation and graphical representation by analysis of the main coordinates using software Bionumerics. The difference in the relative number of cells of bacterial strains, determined by the qPCR method, was manifested only in the Firmicutes strain (p ˂ 0,002), when the proportion was significantly lower in the group of dogs from shelters. Long-term stress has a negative impact on the overall health of the individual and affects the presence of bacteria in the intestinal microbiome. The possibilities offered by microbiome modification, such as probiotics, psychobiotics, diet modification, could, when examined in more detail, help to alleviate stress in dogs in shelters, and thus improve their overall welfare.

Keywords

střevní mikrobiom, stres, pes domácí, psí útulek

Keywords

domestic dog, animal shelter, intestinal microbiome, stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Ivona Svobodová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Animal-assisted Therapies and Activities