Abstrakt

Mikrobiom człowieka pod względem liczebności bakterii przewyższa liczbę komórek ludzkiego organizmu. Określany jest jako dodatkowy, „zapomniany narząd” i odgrywa podstawową rolę w utrzymaniu wysokiego statusu zdrowotnego, co jest uwarunkowane zachowaniem pożądanych proporcji i naturalnych relacji między bakteriami a komórkami organizmu gospodarza. Nowe metody diagnostyczne umożliwiają profilowanie nie tylko mikrobiomu człowieka, ale i zwierząt gospodarskich. Coraz szersze zastosowanie w badaniach mikrobiomu ma innowacyjna metoda analityczna, jaką jest sekwencjonowanie nowej generacji NGS (next generation sequencig). Wiele bakterii określa się jako „niehodowalne” lub „niemożliwe do wyhodowania”, metagenomika odegrała istotną rolę w poznaniu tych bakterii, a także przyczyniła się do opracowania nowych pożywek, umożliwiających ich hodowlę. Głównym zastosowaniem NGS w mikrobiologii jest zastąpienie konwencjonalnej charakterystyki patogenów, opartej o ocenę morfologii, właściwości barwienia i cech metabolicznych, ich opisem związanym z genomem. Istnieje kilka platform, tj. „narzędzi diagnostycznych” wykorzystujących zróżnicowane technologie sekwencjonowania DNA m.in. Ion Torrent Personal Genome Machine (PGM), Pacific Biosciences (PacBio) oraz Illumina MiSeq. Badania mikrobiomu trzody chlewnej z wykorzystaniem nowoczesnych technologii sekwencjonowania wydają się więc szczególnie istotne w związku ze zbliżającymi się nieuchronnie zmianami w postępowaniu profilaktycznym i terapeutycznym u zwierząt. Analizy tego typu umożliwiają wnikliwą ocenę wpływu określonych czynników na populacje drobnoustrojów jelitowych oraz poznanie, jak „kształtować” skład mikrobiomu w celu poprawy jakości chowu i utrzymania prawidłowego statusu zdrowotnego świń, wpisując się w koncepcję wspólnego zdrowia ludzi i zwierząt.

Przypisy

• 1. Aluthge N.D., van Sambeek D.M, Carney-Hinkle E.E., Li Y.S., FernandoS.C., Burkey T.E.: The pig microbiota and the potential for harnessingthe power of the microbiome to improve growth and health.J. Anim. Sci., 2019; 97: 3741–3757
  Google Scholar
• 2. Behjati S., Tarpey P.S.: What is next generation sequencing? Arch.Dis. Child. Educ. Pract. Ed., 2013; 98: 236–238
  Google Scholar
• 3. Bergamaschi M., Maltecca C., Schillebeeckx C., McNulty N.P.,Schwab C., Shull C., Fix J., Tiezzi F.: Heritability and genome-wide associationof swine gut microbiome features with growth and fatnessparameters. Sci. Rep., 2020; 10: 10134
  Google Scholar
• 4. Besser J., Carleton H.A., Gerner-Smidt P., Lindsey R.L., Trees E.:Next-generation sequencing technologies and their application tothe study and control of bacterial infections. Clin. Microbiol. Infect.,2018; 24: 335–341
  Google Scholar
• 5. Binek M.: Mikrobiom człowieka – zdrowie i choroba. Post. Mikrob.,2012; 51: 27–36
  Google Scholar
• 6. Bischoff S.C.: Gut health: A new objective in medicine? BMC Med.,2011; 9: 24
  Google Scholar
• 7. Cao Y., Fanning S., Proos S., Jordan K., Srikumar S.: A review on theapplications of next generation sequencing technologies as appliedto food-related microbiome studies. Front. Microbiol., 2017; 8: 1829
  Google Scholar
• 8. Crespo-Piazuelo D., Migura-Garcia L., Estellé J., Criado-Mesas L.,Revilla M., Castelló A., Muñoz M., García-Casco J.M., Fernández A.I.,Ballester M., Folch J.M.: Association between the pig genome and itsgut microbiota composition. Sci. Rep., 2019; 9: 8791
  Google Scholar
• 9. Delia E., Tafaj M., Männer K.: Efficiency of probiotics in farm animals.W: Probiotic in Animals, red.: E. Rigobelo. IntechOpen, 2012,256–267
  Google Scholar
• 10. Ferris M.J., Muyzer G., Ward D.M.: Denaturing gradient gel electrophoresisprofiles of 16S rRNA-defined populations inhabiting ahot spring microbial mat community. Appl. Environ. Microbiol., 1996;62: 340–346
  Google Scholar
• 11. Flint H.J., Duncan S.H., Scott K.P., Louis P.: Links between diet,gut microbiota composition and gut metabolism. Proc. Nutr. Soc.,2015; 74: 13–22
  Google Scholar
• 12. Foo J.L., Ling H., Lee Y.S., Chang M.W.: Microbiome engineering:Current applications and its future. Biotechnol. J., 2017: 12: e1600099
  Google Scholar
• 13. Guz K., Orzińska A., Michalewska B., Pelc-Kłopotowska M., BrojerE., Łętowska M.: Molecular biology methods for blood cell antigengenotyping in reference laboratories. J. Transf. Med., 2019; 12: 199–205
  Google Scholar
• 14. Holman D.B., Brunelle B.W., Trachsel J., Allen H.K.: Meta-analysisto define a core microbiota in the swine gut. mSystems., 2017;2: e00004–17
  Google Scholar
• 15. Hu Y., Yang X., Li J., Lv N., Liu F., Wu J., Lin I.Y., Wu N., WeimerB.C., Gao G.F., Liu Y., Zhu B.: The bacterial mobile resistome transfernetwork connecting the animal and human microbiomes. Appl. Environ.Microbiol., 2016; 82: 6672–6681
  Google Scholar
• 16. Isaacson R., Kim H.B.: The intestinal microbiome of the pig. Anim.Health. Res. Rev., 2012; 13: 100–109
  Google Scholar
• 17. Jiang J., Wang J., Wang H., Zhang Y., Kang H., Feng X., Wang J., YinZ., Bao W., Zhang Q., Liu J.F.: Global copy number analyses by next generationsequencing provide insight into pig genome variation. BMCGenomics, 2014; 15: 593
  Google Scholar
• 18. Kil D.Y., Swanson K.S.: Companion animals symposium: Role ofmicrobes in canine and feline health. J. Anim. Sci., 2011; 89: 1498–1505
  Google Scholar
• 19. Kim H.B., Borewicz K., White B.A., Singer R.S., Sreevatsan S., TuZ.J., Isaacson R.E.: Longitudinal investigation of the age-related bacterialdiversity in the feces of commercial pigs. Vet. Microbiol., 2011;153: 124–133
  Google Scholar
• 20. Kim H.B., Borewicz K., White B.A., Singer R.S., Sreevatsan S., TuZ.J., Isaacson R.E.: Microbial shifts in the swine distal gut in responseto the treatment with antimicrobial growth promoter, tylosin. Proc.Natl. Acad. Sci. USA, 2012; 109: 15485–15490
  Google Scholar
• 21. Kraemer J.G., Ramette A., Aebi S., Oppliger A., Hilty M.: Influenceof pig farming on the human nasal microbiota: Key role of air-bornemicrobial communities. Appl. Environ. Microbiol. 2018; 84: e02470–17
  Google Scholar
• 22. Lankelma J.M., Nieuwdorp M., de Vos W.M., Wiersinga W.J.: Thegut microbiota in internal medicine: Implications for health and disease.Neth. J. Med., 2015; 73: 61–68
  Google Scholar
• 23. Li K., Xiao Y., Chen J., Chen J., He X., Yang H.: Microbial compositionin different gut locations of weaning piglets receiving antibiotics.Asian-Australas. J. Anim. Sci., 2017; 30: 78–84
  Google Scholar
• 24. Li Y., Wang X., Wang X.Q., Wang J., Zhao J.: Life-long dynamics ofthe swine gut microbiome and their implications in probiotics developmentand food safety, Gut Microbes, 2020; 11: 1824–1832
  Google Scholar
• 25. Lillehoj H., Liu Y., Calsamiglia S., Fernandez Miyakawa M.E., Chi, F.,Cravens R.L., Oh S., Gay C.G.: Phytochemicals as antibiotic alternativesto promote growth and enhance host health. Vet. Res., 2018; 49: 76
  Google Scholar
• 26. Luise D., Correa F., Bosi P., Trevisi P.: A review of the effect of formicacid and its salts on the gastrointestinal microbiota and performanceof pigs. Animals, 2020; 10: 887
  Google Scholar
• 27. Marshall B.M., Levy S.B.: Food animals and antimicrobials: Impactson human health. Clin. Microbiol. Rev., 2011; 24: 718–733
  Google Scholar
• 28. McCarroll S.A., Altshuler D.M.: Copy-number variation and associationstudies of human disease. Nat. Genet., 2007; 39: S37–S42
  Google Scholar
• 29. Mccormack U.M., Curião T., Wilkinson T., Metzler-Zebeli B.U.,Reyer H., Ryan T., Calderon-Diaz J.A., Crispie F., Cotter P.D., Creevey C.J.,Gardiner G.E., Lawlor P.G.: Fecal microbiota transplantation in gestatingsows and neonatal offspring alters lifetime intestinal microbiotaand growth in offspring. mSystems, 2018; 3: e00134–17
  Google Scholar
• 30. Miller G.Y., Liu X., Mcnamara P.E., Barber D.A.: Influence of Salmonellain pigs preharvest and during pork processing on humanhealth costs and risks from pork. J. Food Prot., 2005; 68: 1788–1798
  Google Scholar
• 31. Mizrahi-Man O., Davenport E.R., Gilad Y.: Taxonomic classificationof bacterial 16S rRNA genes using short sequencing reads: Evaluationof effective study designs. PLoS One, 2013; 8: e53608
  Google Scholar
• 32. Niederwerder M.C., Constance L.A., Rowland R.R., Abbas W., FernandoS.C., Potter M.L., Sheahan M.A., Burkey T.E., Hesse R.A., Cino-Ozuna A.G.: Fecal microbiota transplantation is associated withreduced morbidity and mortality in porcine Circovirus associateddisease. Front. Microbiol., 2018; 9: 1631
  Google Scholar
• 33. O’Hara A.M., Shanahan F.: The gut flora as a forgotten organ.EMBO Rep., 2006; 7: 688–693
  Google Scholar
• 34. Pliszczak-Król A., Rząsa A., Gemra M., Król J., Łuczak G., ZyzakA., Zalewski D., Iwaszko-Simonik A., Graczyk S.: Age-related changesof platelet and plasma coagulation parameters in young pigs. J. Vet.Diagn. Invest., 2016; 28: 561–567
  Google Scholar
• 35. Pluske J.R., Turpin D.L., Kim J.C.: Gastrointestinal tract (gut) healthin the young pig. Anim. Nutr., 2018; 4: 187–196
  Google Scholar
• 36. Pokrzywnicka P., Gumprecht J.: Intestinal microbiota and its relationshipwith diabetes and obesity. Clin. Diabetol., 2016; 5: 164–172
  Google Scholar
• 37. Quail M.A., Smith M., Coupland P., Otto T.D., Harris S.R., ConnorT.R., Bertoni A., Swerdlow H.P., Gu Y.: A tale of three next generationsequencing platforms: Comparison of Ion Torrent, Pacific Biosciencesand Illumina MiSeq sequencers. BMC Genomics, 2012; 13: 341
  Google Scholar
• 38. Rhoads A., Au K.F.: PacBio sequencing and its applications. Genom.Proteom. Bioinf., 2015; 13: 278–289
  Google Scholar
• 39. Shin D., Chang S.Y., Bogere P., Won K., Choi J.Y., Choi Y.J., Lee H.K.,Hur J., Park B.Y., Kim Y., Heo J.: Beneficial roles of probiotics on themodulation of gut microbiota and immune response in pigs. PLoSOne, 2019; 14: e0220843
  Google Scholar
• 40. Sirisinha S.: The potential impact of gut microbiota on yourhealth: Current status and future challenges. Asian Pac. J. AllergyImmunol., 2016; 34: 249–264
  Google Scholar
• 41. Tan S.C., Chong C.W., Yap I.K., Thong K.L., Teh C.S.: Comparitive assessmentof faecal microbial composition and metabonome of swine,farmers and human control. Sci. Rep., 2020; 10: 8997
  Google Scholar
• 42. Tang K.L., Caffrey N.P., Nóbrega D.B., Cork S.C., Ronksley P.E.,Barkema H.W., Polachek A.J., Ganshorn H., Sharma N., Kellner J.D.,Ghali, W.A.: Restricting the use of antibiotics in food-producing animalsand its associations with antibiotic resistance in food-producinganimals and human beings: A systematic review and meta-analysis.Lancet Planet. Health, 2017; 1: e316–e327
  Google Scholar
• 43. Trinh P., Zaneveld J.R., Safranek S., Rabinowitz P.M.: One Healthrelationships between human, animal and environmental microbiomes:A mini review. Front. Public Health, 2018; 6: 235
  Google Scholar
• 44. Truszczyński M., Pejsak Z.: “Jedno zdrowie” – koncepcja łączącadziałalność naukową i praktyczną z zakresu ochrony zdrowia izwierząt. Życie Wet., 2015; 90: 280–283
  Google Scholar
• 45. Truszczyński M., Pejsak Z.: Chorobotwórczość Clostridium difficileu człowieka i zwierząt w ocenie ewentualnych wzajemnych powiązań.Med. Weter., 2012; 68: 451–455
  Google Scholar
• 46. Truszczyński M., Pejsak Z.: Rezerwuar Salmonella Typhimuriumu świń i jego znaczenie w wywoływaniu zatruć pokarmowych ludzi.Med Weter., 2009; 65: 439–443
  Google Scholar
• 47. Turner J.L., Dritz S.S., Minton J.E.: Alternatives to conventionalantimicrobials in swine diets. Profes. Anim. Scien., 2001; 17: 217–226
  Google Scholar
• 48. Vandeputte D., Falony G., Vieira-Silva S., Tito R.Y., Joossens M.,Raes J.: Stool consistency is strongly associated with gut microbiotarichness and composition, enterotypes and bacterial growth rates.Gut, 2016; 65: 57–62
  Google Scholar
• 49. Yu D., Zhu W., Hang S.: Effects of long-term dietary protein restrictionon intestinal morphology, digestive enzymes, gut hormones,and colonic microbiota in pigs. Animals, 2019; 9: 180
  Google Scholar
• 50. Zeineldin M., Aldridge B., Lowe J.: Antimicrobial effects on swinegastrointestinal microbiota and their accompanying antibiotic resistome.Front. Microbiol., 2019; 10: 1035
  Google Scholar
• 51. Zhao W., Wang Y., Liu S., Huang J., Zhai Z., He C., Ding J., Wang J.,Wang H., Fan W., Zhao J., He M.: The dynamic distribution of porcinemicrobiota across different ages and gastrointestinal tract segments.PLoS One, 2015; 10: e0117441
  Google Scholar

Pełna treść artykułu