Стратегия Alltech направлена на увеличение разнообразия бактерий, формирующих микробиом животного
Джейн Бирне
Информационный сайт FeedNavigator
Оригинал интервью Ричарда Мёрфи читайте по ссылке: https://www.feednavigator.com/…/Alltech-fine-tuning-its-app…
Здоровье кишечника – это одно из трёх основных направлений исследований в Европейском центре биологических наук Alltech в Данбойне, Ирландия. Ещё два направления – это исследования в области микроэлементов и растениеводства.
В прошлом месяце во время пресс-тура FeedNavigator представилась возможность пообщаться с Ричардом Мёрфи, директором научно-исследовательского центра Alltech, и узнать, что делает команда учёных, чтобы улучшить здоровье сельскохозяйственных животных.
Он сказал, что последние 25 лет ведётся работа над двумя из этих направлений, здоровьем кишечника и изучением микроэлементов.
«Однако исследования в области растениеводства – это новое направление для нас, мы недавно начали работать в этом направлении в Данбойне, хотя учёные Alltech работали в этой области последние 20 лет».
В изучении здоровья кишечника основные усилия направлены на исследование способов изменения микробиома и того, каким образом эти изменения могут повлиять не только на здоровье кишечника, но и на общее состояние здоровья и продуктивность животного.
«В последнее время в своей работе мы наблюдали сходные реакции у разных видов животных. Это имеет большое значение, поскольку сходная эффективность для разных видов животных свидетельствует о фундаментальности и универсальности наблюдаемых закономерностей».
Особых успехов команда учёных добилась в понимании способов контроля и улучшения общего разнообразия бактерий в микробиоме, пояснил далее Мёрфи.
«Мы часто слышим о так называемом дисбиозе у птицы, свиней, и даже у жвачных, и, конечно, в значительной степени это может быть обусловлено снижением разнообразия обитающих в кишечнике бактерий, поэтому большее разнообразие бактерий и других микробов в кишечнике обеспечивает лучший защитный эффект. Большее разнообразие бактерий в желудочно-кишечном тракте всегда связано с лучшим состоянием здоровья и высокой продуктивностью.
Мы увидели, что при увеличении бактериального разнообразия животное не только становится здоровее, но и снижается риск колонизации кишечника патогенами».
Эндогенная продукция летучих жирных кислот (ЛЖК)
Исторически, усилия группы были направлены на изучение E. coli и Salmonella, чтобы найти способы борьбы с их патогенными штаммами.
«Большая часть работы посвящена процессу агглютинации: использование маннанобогащенных фракций дрожжей Saccharomyces для агглютинации таких патогенов как E. coli и Salmonella не позволяет им прикрепляться к стенке кишечника и таким образом предотвращает его колонизацию и заражение, а также негативные последствия, например, нарушение структуры ворсинок кишечника животных.
Но в последнее время мы обнаружили, что, помимо способности связывать патогены, маннансодержащие продукты обладают более мощным эффектом – способностью влиять на разнообразие микробиома, точный механизм этого влияния пока не изучен. Ясно, что имеет место эффект конкурентного замещения, изменяя разнообразие микроорганизмов, можно сделать среду кишечника неблагоприятной для роста патогенов».
Также при использовании маннанобогащенных фракций наблюдалось изменение профиля ЛЖК в слепых отростках кишечника птицы и у других видов животных.
«Мы связываем это с увеличением количества бутирата в слепом отделе кишечника».
Подобные результаты вдохновляют команду учёных Alltech в Данбойне проводить исследования в новых направлениях, изучать так называемые постбиотики, оценивая метаболиты бактерий, продуцируемые ими в желудочно-кишечном тракте.
«Мы назвали эти метаболиты постбиотиками, они могут иметь гораздо большее влияние, чем мы думаем. Одна из таких молекул – бутират, он участвует не только в регуляции количества патогенов, но и оказывает общее влияние на организм хозяина, участвуя в пространственной модификации белковых молекул, что может иметь большое значение в иммунном ответе и улучшении плотных контактов».
Идея заключается в том, чтобы непосредственно влиять на эндогенную продукцию ЛЖК, в частности, бутирата, при помощи изменения микробных популяций желудочно-кишечного тракта.
«Сейчас в отрасли наблюдается стремление к обогащению рационов бутиратом или продуктами на его основе, но я не думаю, что такие продукты смогут быть эффективными в целевых отделах кишечника, таких как слепая кишка. Но если обеспечить локальное выделение бутирата при помощи эндогенного механизма, мы получим гораздо большую эффективность».
Также команда учёных ищет ответ на вопрос, влияют ли маннанобогащенные фракции на виды бактерий, продуцирующих бутират, или же увеличение бутирата создается благодаря феномену, называемому «кроссфидинг», при котором происходит стимуляция синтеза молекул-предшественников бутирата, например, ацетата.
Пять лет назад у учёных не было доступных инструментов для проведения исследований, которые могли бы дать ответ на данный вопрос. Но появление методов, позволяющих строить прогнозы, таких как глубокое секвенирование и анализ данных в области биоинформатики, в корне изменило ситуацию.
«Мы понимаем, какие изменения происходят в микробных популяциях, а также то, какими могут быть изменения функций этих популяций».
Устойчивость к антимикробным средствам
Группа учёных также продвинулась вперед в понимании проблемы устойчивости к антимикробным средствам.
Бактерии обладают огромной способностью к формированию резистентности к антибиотикам, отметил Мёрфи.
Учёные из Данбойна в сотрудничестве с доктором Фионой Уолш провели в университете Мейнута определение резистома коммерческих стад птицы.
«Предварительные результаты этой работы удивляют, поскольку обнаружено, что распространённость и степень резистентности намного больше, чем мы полагали.
Мы не стали рассматривать отдельно каждый случай резистентности к конкретному веществу, вместо этого мы продемонстрировали, что существуют факторы резистентности к антибиотикам, позволяющие бактериям сформировать резистентность к 25 различным классам антибиотиков, а также имеются более 300 отдельных маркеров резистентности в желудочно-кишечном тракте. До сих пор не понятно, почему они там присутствуют. Они просто есть. Работая с коммерческими предприятиями, мы знаем, что они не использовали все эти антибиотики, более того, у них никогда не и возникло бы такой потребности, а некоторые из этих антибиотиков к тому же очень редкие».
Сейчас готовится к публикации научная статья и работа группы строится вокруг идеи о том, что если получится повысить чувствительность бактерий к антибиотикам, то появится возможность увеличения эффективности антибиотиков, что позволит уменьшить зависимость от них в качестве профилактических средств и разумно использовать их в будущем.