Vývoj střevní mikroflóry v průběhu života hospodářských zvířat

Mgr. Petra Vídeňská, Ph.D.

Doctoral thesis

Development of intestinal microflora during the life of livestock

Abstract:

Drůbež patří mezi důležité zdroje potravin, ať už se jedná o maso brojlerů nebo vejce. V našich studiích jsme se zabývali vývojem střevní mikroflóry kuřat a nosnic, faktory ovlivňující složení střevní mikroflóry i cílenou modifikací mikroflóry za účelem zvýšení váhových přírustků drůbeže a vyšší odolnosti organizmu proti infekcím. Přirozený vývoj mikroflóry u nosnic v komerčních produkcích lze rozdělit do 4 vývojových stádií. První stádium trvá jeden týden po vylíhnutí a je charakteristické vyšší prevalencí čeledi Enterobacteriaceae (kmen Proteobacteria) než u ostatních vývojových stádií. Pro druhé stádium trvající do čtvrtého týdne je typická absolutní dominance čeledi Lachnospiraceae a Ruminococcaceae (obojí kmen Firmicutes). Během třetího stádia trvajícího do půli prvního roku života dochází k nahrazování zástupců kmene Firmicutes zástupci kmene Bacteroidetes. Čtvrté stádium charakteristické vyrovnaným poměrem zástupců kmene Bacteroidetes a Firmicutes trvalo až do 60. týdne života. Obzvláště během prvního stádia vývoje střevní mikroflóry jsou kuřata vnímavá k infekcím. Proto jsme sledovali vliv infekce Salmonella enterica subs. enterica sv. Enteritidis (dále pouze S. Enteritidis) na složení střevní mikroflóry. Výsledky ukazují, že S. Enteritidis nezpůsobila významné změny ve složení střevní mikroflóry. Pozorovali jsme mírný vzestup zástupců čeledi Enterobacteriaceae (kmen Proteobacteria) a Lactobacillaceae (kmen Firmicutes). Během života může být přirozený vývoj střevní mikroflóry narušen antibiotickou léčbou. Z našich výsledků vyplývá, že antibiotika významně snížují diverzitu střevní mikroflóry. Opakovaně rezistentní na různé druhy antibiotik se ukázali zejména zástupci rodů Escherichia (kmen Proteobacteria) a Enterococcus (kmen Firmicutes), kteří tak mohou sloužit jako rezervoár genů pro antibiotickou rezistenci jak pro G-, tak i G+ bakterie. U drůběže ve srovnání s jinými hospodářskými zvířaty výchází prevalence výskytů genů pro antibiotickou rezistenci nižší a výskyt genů pro rezistenci k antibiotikům mírně vzrůstá u zemí s teplejším klimatem. Jednou z možností jak předcházet střevním infekcím a negativním důsledkům antibiotické léčby je modifikace střevní mikroflóry, v našem případě suspenzí z trusu slepic. Ta měla velký dopad na skladbu střevní mikroflóry, kde dominantní kmen Firmicutes byla nahrazen kmenem Bacteroidetes. Navzdory tomu inokulovaná kuřata vykazovala nižší váhové přírustky.

Abstract:

Poultry and poultry products belong to important sources of proteins, i e. eggs from laying hens or broiler meat. In our studies, we examined the development of intestinal microflora of broilers and laying hens, the factors affecting the composition of intestinal microflora and we tried to modify microflora to increase the weight gain of poultry and increase immunity against infections. Natural development of microflora in laying hens in commercial production can be divided into four developmental stages. The first lasted for the first week after hatch and was characterized by a higher prevalence of the family Enterobacteriaceae (phylum Proteobacteria) than at other stages of development. For the second stage lasting up to fourth week, absolute dominance of the family Lachnospiraceae and Ruminococcaceae (both phylum Firmicutes) was typical. Representatives of the phylum Firmicutes were being substitued by representatives of phylum Bacteroidetes during the third stage lasting up to half of the first year of life. The fourth stage was characterized by an equal ratio of representatives of phyla Bacteroidetes and Firmicutes and it lasted until the end of life, the 60th week. Chickens are susceptible to infections especially during the first stage of the development of intestinal microflora. Therefore, we investigated the effect of S. Eneritidis infection on the composition of intestinal microflora. The results indicate that S. Enteritidis did not cause significant changes in the composition of the intestinal microflora. We observed a slight increase in members of families Enterobacteriaceae (phylum Proteobacteria) and Lactobacillaceae (phylum Firmicutes). The natural development of intestinal microflora can be disturbed by antibiotic therapy. Our results suggest that antibiotics significantly reduce bacterial diversity. Representatives of the genera Escherichia (phylum Proteobacteria) and Enterococcus (phylum Firmicutes) were repeatedly resistant to tested antibiotics, therefore they can serve as a reservoir of genes for antibiotic resistance for G- and G+ bacteria. Prevalence of genes encoding antibiotic resistance in poultry is generally low compared to prevalence of these genes in other livestock and slightly increases in countries with warmer climates. One option for preventing intestinal infections and negative effects of antibiotic treatment is a modification of the intestinal microflora. The suspension from feces of hens had a great impact on the composition of intestinal microflora, where the dominant phylum Firmicutes was replaced by phylum Bacteroidetes. Unfortunately. the inoculated chickens exhibited lower body weight increases.

Keywords

mikroflóra, kuře, nosnice, sekvenování, zažívací trakt, Salmonella, antibiotika

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 2. 9. 2014
• Supervisor: doc. RNDr. Ivan Rychlík, Ph.D.
• Reader: prof. MVDr. Alois Čížek, CSc., prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc., RNDr. Jana Nekvindová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Microbiology