Аннотация. Цель настоящей работы – апробация устройства для изучения микробиома желудочно-кишечного тракта млекопитающих. Исследование количественного и качественного состава микробиоты органов пищеварения – одно из перспективных направлений в метагеномике. Полученные знания об организации генома микробиоценоза, определение видового состава и изучение метаболических взаимосвязей между его представителями не только позволяют расширить понимание его роли в процессе эволюции, видо- и породообразования, но и дают научно аргументированную основу для целенаправленного изменения микробиома с целью формирования фенотипа (оптимизация биоконверсии корма, повышение общей резистентности и т. д.). Научная новизна. Впервые через хроническую фистулу выделены, культивированы и описаны основные характеристики целлюлозолитических бактерий, выделенных из химуса слепой кишки кролика. Методы. Для проведения исследований, направленных на изучение микробиома млекопитающих и его коррекции, возникает необходимость в разработке методов получения образцов микробиома от экспериментальных животных. Для получения доступа к химусу слепой кишки 7 кроликам на срок до 3 месяцев были установлены разработанные в ФГБНУ НИИПЗК хронические фистулы. После установки фистул у животных не отмечалось никаких негативных проявлений, не было обнаружено изменений в аппетите, на 9-е сутки определено полное заживление раны кожи. В ходе диагностических лапаротомий, проведенных через 3 месяца после установки фистул, ни у одного исследуемого животного не выявлено патологических процессов. Результаты. Изучены характеристики целлюлозолитических бактерий слепой кишки кролика Butirivibrio fibrisolvens и Ruminococcus flavefaciens. Приведены данные по их ферментному воздействию на составляющие рационов, продуктам ферментации, сбраживанию и образованию органических веществ и химических соединений.
кролик, микробиом, целлюлосомы, фистула, химус, Butirivibrio fibrisolvens, Ruminococcus flavefaciens
1. Cotozzolo E., Cremonesi P., Curone G., et al. Characterization of Bacterial Microbiota Composition along the Gastrointestinal Tract in Rabbits // Animals (Basel). 2020. No. 11 (1). Article number 31. DOI:https://doi.org/10.3390/ani11010031.
2. Arrazuria R., Pérez V., Molina E., Juste R. A., Khafipour E., Elguezabal N. Diet induced changes in the microbiota and cell composition of rabbit gut associated lymphoid tissue (GALT) // Scientific Reports. 2018. No. 8 (1). Article number 14103. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-018-32484-1.
3. Буштырева И. О., Буштырев В. А., Баринова В. В. [и др.] Микробиом женской репродуктивной системы: вопросов больше, чем ответов // Главный врач Юга России. 2018. № 3 (62). С. 49-52.
4. Kolodny O., Callahan B. J., Douglas A. E. The role of the microbiome in host evolution // Philosophical Transactions of the Royal Society. В. Biological Sciences. 2020. No. 375 (1808). Article number 20190588. DOI:https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0588.
5. Douglas-Escobar M., Elliott E., Neu J. Effect of intestinal microbial ecology on the developing brain // JAMA Pediatr. 2013. No. 167 (4). Pp. 374-379. DOI:https://doi.org/10.1001/jamapediatrics.2013.497.
6. Bercik P., Denou E., Collins J., et al. The intestinal microbiota affect central levels of brain-derived neurotropic factor and behavior in mice // Gastroenterology. 2011. No. 141 (2). Pp. 599-609. DOI:https://doi.org/10.1053/j.gastro.2011.04.052.
7. Velasco-Galilea M., Piles M., Viñas M., et al. Rabbit Microbiota Changes Throughout the Intestinal Tract // Frontiers in microbiology. 2018. No. 9. Article number 2144. DOI:https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02144.
8. Yang G., Zhao F., Tian H., Li J., Guo D. Effects of the dietary digestible fiber-to-starch ratio on pellet quality, growth and cecal microbiota of Angora rabbits // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2020. No. 33 (4). Pp. 623-633. DOI:https://doi.org/10.5713/ajas.19.0221.
9. Funosas G., Triadó-Margarit X., Castro F., et al. Individual fate and gut microbiome composition in the European wild rabbit (Oryctolagus cuniculus) // Scientific reports. 2021. No. 11 (1). Article number 766. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-020-80782-4.
10. Ocasio-Vega C., Delgado R., Abad-Guamán R., et al. The effect of cellobiose on the health status of growing rabbits depends on the dietary level of soluble fiber // Journal of Animal Science. 2018. No. 96 (5). Pp. 1806-1817. DOI:https://doi.org/10.1093/jas/sky106.
11. Доценко А. С., Гусаков А. В., Рожкова А. М., Волков П. В., Короткова О. Г., Синицын А. П. Ферментативный гидролиз целлюлозы смесями мутантных форм целлюлаз Penicillium verruculosum // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. 2018. Т. 59. № 2. С. 138-143.
12. Krasteva P. V., Bernal-Bayard J., Travier L., et al. Insights into the structure and assembly of a bacterial cellulose secretion system // Nature Communications. 2017. No. 8 (1). Article number 2065. DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-017-01523-2.
13. Li D.-W. Biology of Microfungi. Springer, Cham, 2016. 650 p. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-319-29137-6.
14. Zhivin O., Dassa B., Moraïs S., et al. Unique organization and unprecedented diversity of the Bacteroides (Pseudobacteroides) cellulosolvens cellulosome system // Biotechnology for Biofuels. 2017. No. 10. Article number 211. DOI:https://doi.org/10.1186/s13068-017-0898-6.
15. Duarte M., Viegas A., Alves V. D., et al. A dual cohesin-dockerin complex binding mode in Bacteroides cellulosolvens contributes to the size and complexity of its cellulosome // Journal of Biological Chemistry. 2021. No. 296. Article number 100552. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jbc.2021.100552.
16. Milani C., Mangifesta M., Mancabelli L., et al. Unveiling bifidobacterial biogeography across the mammalian branch of the tree of life // The ISME Journal. 2017. No. 11 (12). Pp. 2834-2847. DOI:https://doi.org/10.1038/ismej.2017.138.
17. Олескин А. В., Ботвинко И. В., Цавкелова Е. А. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов // Микробиология. 2000. Т. 69. № 3. С. 309-327.
18. Шендеров Б. А. Нормальная микрофлора и некоторые вопросы микроэкологической токсикологии // Антибиотики и медицинская биотехнология. 1987. Т. 32. № 3 С. 38-41.
19. Биргер М. О. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. Москва: Медицина, 1982. 464 с.
20. Лабинская A. C. Частная медицинская микробиология с техникой микробиологических исследований. Москва: Медицина, 2004. 576 с.
21. Лабинская А. С., Костюкова Н. Н., Иванова С. М. Частная медицинская микробиология и этиологическая диагностика инфекций. Москва: БИНОМ, 2012. 1152 с.
22. Rodríguez Hernáez J., Cerón Cucchi M. E., Cravero S., et al. The first complete genomic structure of Butyrivibrio fibrisolvens and its chromid // Microbial Genomics. 2018. No. 4 (10).Article number e000216. DOI:https://doi.org/10.1099/mgen.0.000216.
23. Hagen L. H., Brooke C. G., Shaw C. A., et al. Proteome specialization of anaerobic fungi during ruminal degradation of recalcitrant plant fiber // The ISME Journal. 2021. No. 15. Pp. 421-434. DOI:https://doi.org/10.1038/s41396-020-00769-x.
24. Artegoitia V. M., Foote A. P., Lewis R. M., Freetly H. C. Rumen Fluid Metabolomics Analysis Associated with Feed Efficiency on Crossbred Steers // Scientific reports. 2017. No. 7 (1). Article number 2864. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-017-02856-0.
25. Семенова Т. Н., Коротков Д. Ю., Первушин В. В. Видовой состав симбиоценоза толстого кишечника // Образование и наука в России и за рубежом. 2019. № 15 (63). С. 20-29.
