Mikrobiom trávicí soustavy koní

Anežka Šebková

Bachelor's thesis

The digestive tract microbiome of horses

Abstract:

Práce je zaměřena na složení mikrobiomu trávicího ústrojí koní. Dále na metody, které se zabývají výzkumem tohoto mikrobiomu. Složení zdravého mikrobiomu gastrointestinálního traktu (GIT) koní zatím není zcela známo, protože zastoupení mikrobiot se může lišit i mezi jedinci stejného druhu. Zvýšený výskyt některých skupin mikroorganismů v trávicím traktu je přitom spojován s projevy různých onemocnění. Metody, zkoumající mikrobiom GIT koní, lze rozdělit na neinvazivní laboratorní metody, molekulárně genetické metody, kultivační metody a další. Zřejmě vůbec nejvyužívanější metodou je NGS (next generation sequencing), postupně se ale do popředí dostává i metoda MALDI-TOF MS. Tyto metody nahradily historicky velmi využívanou metodu kultivace zejména díky tomu, že nejsou natolik časově náročné. Mezi mikrobiota, nacházející se v GIT koní, řadíme bakterie, houby, prvoky a viry; nacházejí se přitom prakticky ve všech oddílech trávicího traktu. Dle získaných informací jsou nejzastoupenějšími bakteriálními kmeny v žaludku Firmicutes a Proteobacteria; a bakteriálními rody Lactobacillus spp., Moraxella spp., Actinobacillus spp., Acinetobacter spp. a Veloinella spp. (Perkins et al. 2012). Nejvíce zastoupené bakteriální kmeny v tenkém střevě představují Firmicutes a Bacteroidetes a rody Actinobacillus spp, Lactobacillus; v některých případech také bakteriální rod Streptococcus. Mezi nejpočetnější bakteriální kmeny tlustého a slepého střeva řadíme Firmicutes, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Spirochaetes, Fibrobacteres a Actinobacteria; z čeledí to jsou konkrétně Lactobacillaceae, Acidaminococcaceae a Porphyromonadaccaea. V konečníku mezi nejčastěji nalezené bakteriální kmeny patří Verrucomicrobia, Planctomycetes a vyjímečně Chlamydie. Ve výkalech jsou nejvíce zastoupené bakteriální kmeny Bacteroidetes, Firmicutes, Spirochaetes, Verrucomicrobia, Fibrobacteres a Cyanobacteria. V tlustém a slepém střevě, konečníku a výkalech byly navíc nalezeny i některé houby, např. Neocallimastix, Piromyces, Oontomyce a další. Ve výkalech mohou být také nalezeny viry, jako například čeledi Siphoviridae, Myoviridae, Podoviridae a rod Orthopoxvirus. V tlustém a slepém střevě byly dále nalezeny prvoci rodu Blepharocorys a Cycloposthium. Výzkum mikrobiomu koní má své limity. Novější a spolehlivější metody jeho určování jsou často příliš drahé. Odběr výzkumných vzorků se provádí především z výkalů, zde přítomná mikrobiota ale nemusí odrážet podobu společenství mikroorganismů v žaludku, tlustém či tenkém střevě. Odběr vzorků z těchto částí GIT je poměrně náročný, protože koně se musí nechat uspat, nebo musejí být usmrceni. Mnoho autorů se domnívá, že zvýšený výskyt některých běžných mikrobiot může být zodpovědný za propuknutí některých onemocnění koní. Budoucí studie by se proto měly především zaměřit na podrobnější zkoumání mikrobiot ve všech částech GIT koní a na využití novějších metod, které mohou zajistit spolehlivější výsledky.

Abstract:

The work focuses on the composition of the equine digestive microbiome. Furthermore, it focuses on the methods that investigate this microbiome. The composition of the healthy equine gastrointestinal tract (GIT) microbiome is not completely known yet, as the representation of microbiota can be different even between individuals of the same species. Increased prevalence of some microorganism groups in the GIT tract has been associated with the manifestation of various diseases. Methods investigating the equine GIT microbiome can be divided into non-invasive laboratory methods, molecular genetic methods, culture methods and others. The most widespread method is NGS (next generation sequencing), but the MALDI-TOF MS method is gradually gaining ground. These methods have replaced the historically widely used culture method, mainly because they are not as time-consuming. The microbiota found in the GIT of horses includes bacteria, fungi, protozoa and viruses; they are found in almost all compartments of the digestive tract. According to the collected data, the most abundant bacterial strains in the stomach are Firmicutes and Proteobacteria; and the bacterial genera are Lactobacillus spp., Moraxella spp., Actinobacillus spp., Acinetobacter spp. and Veloinella spp. (Perkins et al. 2012). The most prevalent bacterial strains in the small intestine are Firmicutes and Bacteroidetes and the genera Actinobacillus spp, Lactobacillus; in some cases, the bacterial genus Streptococcus. The most numerous bacterial strains of the colon and caecum are Firmicutes, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Spirochaetes, Fibrobacteres and Actinobacteria; the families are specifically Lactobacillaceae, Acidaminococcaceae and Porphyromonadaccaea. In the rectum, the most commonly found bacterial strains include Verrucomicrobia, Planctomycetes and rarely Chlamydia. In feces, the most abundant bacterial strains are Bacteroidetes, Firmicutes, Spirochaetes, Verrucomicrobia, Fibrobacteres and Cyanobacteria. In addition, some fungi such as Neocallimastix, Piromyces, Oontomyces and others have been found in the colon, appendix, rectum and feces. Viruses such as the families Siphoviridae, Myoviridae, Podoviridae and the genus Orthopoxvirus may also be found in feces. In addition, protozoa of the genera Blepharocorys and Cycloposthium have been found in the colon and appendix. Research on the equine microbiome has its limits. Newer and more reliable methods for its determination are often too expensive. Research sampling is mainly taken from feces, but the microbiota present here may not reflect the form of the community of microorganisms in the stomach, colon or small intestine. Sampling from these parts of the GIT is quite challenging as horses must either be euthanized or killed. Many authors believe that the increased occurrence of some common microbiota may be responsible for the outbreak of some equine diseases. Future studies should therefore focus primarily on more detailed investigations of the microbiota in all parts of the equine GIT and on the use of more recent methods that may provide more reliable results.

Keywords

mikrobiom, koně, střevo, molekulárně biologické metody

Keywords

Molecular Biologic Techniques, Microbiome, Horses, Intestine

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 26. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Denisa Tichá
• Reader: Mariana Vadroňová

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Animal-assisted Therapies and Activities