Chuyển hóa axit benzoic và tổng hợp lipopolysaccharide của hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến sức khỏe của động vật nhai lại trong chế độ chăn thả và nuôi nhốt
Tóm tắt
Việc khám phá các phương pháp mới để bảo vệ động vật hoang dã đang gặp nguy hiểm và phát triển chăn nuôi bền vững trên cao nguyên Thanh Hải - Tây Tạng là điều cấp bách do môi trường sinh thái mong manh của khu vực này. Các loài nhai lại, được nuôi nhốt và chăn thả, giữ vai trò quan trọng trên cao nguyên và là mô hình tốt nhất để phân tích ảnh hưởng của các chế độ cho ăn khác nhau đến sức khỏe của chúng. Trong nghiên cứu này, hai loài nhai lại, bò yak và dê trong các chế độ chăn thả và nuôi nhốt tương ứng, đã được chọn để nghiên cứu mối quan hệ giữa vi sinh vật đường ruột và sức khỏe của động vật nhai lại. Kết quả cho thấy đa dạng vi sinh vật đường ruột của động vật nhai lại chăn thả cao hơn so với động vật nhai lại nuôi nhốt. Phân tích tọa độ chính (PCoA) cho thấy có sự khác biệt đáng kể trong các cộng đồng vi sinh vật đường ruột giữa các chế độ chăn nuôi khác nhau. Cả hai động vật nhai lại nuôi nhốt đều làm giàu cho đại diện họ Succinivibrionaceae, có tiềm năng mạnh mẽ để tổng hợp lipopolysaccharide, và lượng vận động thấp ở động vật nuôi nhốt có mối liên hệ đáng kể với chức năng này. Trong khi đó, động vật nhai lại chăn thả làm giàu cho họ Oscillospiraceae, có tiềm năng phân hủy axit benzoic, và tiềm năng này có mối tương quan dương đáng kể với khả năng kháng lại các nhiễm trùng ký sinh trùng. Chúng tôi đưa ra những khả năng khác, chẳng hạn như thêm axit benzoic vào thức ăn hoặc tăng thời gian vận động của động vật nhai lại nuôi nhốt để cải thiện sức khỏe của chúng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Yu, 2012, Ecological and Environmental Issues Faced by a Developing Tibet, Environ. Sci. Technol., 46, 1979, 10.1021/es2047188
Ma, 2017, A comparative study of Coccidiosis infection of grazing yaks and pen feeding Cattle in Qinghai Province, Chin. Qighai J. Anim. Vet. Sci., 47, 17
2007, Horn growth related to testosterone secretion in two wild Mediterranean ruminant species: The Spanish ibex (Capra pyrenaic hispanica) and European mouflon (Ovis orientalis musimon), Anim. Reprod. Sci., 102, 300, 10.1016/j.anireprosci.2006.10.021
Vogliotti, A., Oliveira, M., and Duarte, J. (2016). The IUCN Red List of Threatened Species 2008: Squalus acanthias. J. Fish Biol., Available online: https://www.iucnredlist.org/.
Holt, 2004, Wildlife conservation and reproductive cloning, Reproduction, 127, 317, 10.1530/rep.1.00074
Rao, 2013, The Enlightenment of Wild Blue Goat Domestication to Captive Goat Breedingf, Chin. Livest. Poult. Breed., 9, 92
He, 2016, Blue sheep feeding technology, Anim. Husb. Feed. Sci., 37, 107
Bravo, 2012, Communication between gastrointestinal bacteria and the nervous system, Curr. Opin. Pharmacol., 12, 667, 10.1016/j.coph.2012.09.010
McKenzie, 2017, The Effects ofCaptivity on the Mammalian Gut Microbiome, Integr. Comp. Biol., 57, 690, 10.1093/icb/icx090
Zhang, X.-L., Xu, T.-W., Wang, X.-G., Geng, Y.-Y., Liu, H.-J., Hu, L.-Y., Zhao, N., Kang, S.-P., Zhang, W.-M., and Xu, S.-X. (2020). The Effect of Transitioning between Feeding Methods on the Gut Microbiota Dynamics of Yaks on the Qinghai-Tibet Plateau. Animals, 10.
Tian, 2019, Effects of grazing and barn feeding on biological information of rumen bacterial communities in Pengbo semi-fine wool sheep, Acta Vet. Et Zootech. Sin., 20, 2252
Sun, Y.J. (2018). A Comparative Study on the Intestinal Flora of Wild and Captive Musk Deer in Winter Based on High-throughput Sequencing. [Ph.D. Thesis, Northeast Forestry University].
Halas, 2010, Dietary supplementation with benzoic acid improves apparent ileal digestibility of total nitrogen and increases villous height and caecal microbial diversity in weaner pigs, Anim. Feed. Sci. Technol., 160, 137, 10.1016/j.anifeedsci.2010.07.001
Emmanuel, 2007, Acidosis and Lipopolysaccharide from Escherichia coli B:055 Cause Hyperpermeability of Rumen and Colon Tissues, J. Dairy Sci., 90, 5552, 10.3168/jds.2007-0257
Shafer, 2010, Placing the mountain goat: A total evidence approach to testing alternative hypotheses, Mol. Phylogenetics Evol., 55, 18, 10.1016/j.ympev.2010.01.015
Pang, 2022, Effects of different feeding methods on rumen fermentation parameters and microbial folra of yaks, Chin. J. Anim. Nutr., 34, 1667
Haworth, 2019, Space, time and captivity: Quantifying the factors influencing the fecal microbiome of an alpine ungulate, Fems Microbiol. Ecol., 95, fiz095, 10.1093/femsec/fiz095
Sun, 2019, Comparative Analyses of Fecal Microbiota in European Mouflon (Ovis orientalis musimon) and Blue Sheep (Pseudois nayaur) Living at Low or High Altitudes, Front. Microbiol., 10, 1735, 10.3389/fmicb.2019.01735
Zhang, Y.P., Zhao, H.W., Li, Q.Q., Tsechoe, D., Yuan, H.l., Su, G.J., and Yang, J.S. (2022). Environmental factors influence yak milk composition by modulating short-chain fatty acid metabolism in intestinal microorganisms. LWT, 163.
Zeng, 2021, Identifying the Biogeographic Patterns of Rare and Abundant Bacterial Communities Using Different Primer Sets on the Loess Plateau, Microorganisms, 9, 2076, 10.3390/microorganisms9010139
Chen, 2018, fastp: An ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor, Bioinformatics, 34, i884, 10.1093/bioinformatics/bty560
Mago, 2011, FLASH: Fast Length Adjustment of Short Reads to Improve Genome Assemblies, Bioinformatics, 27, 2957, 10.1093/bioinformatics/btr507
Bolyen, 2019, Reproducible, interactive, scalable and extensible microbiome data science using QIIME 2, Nat. Biotechnol., 37, 852, 10.1038/s41587-019-0209-9
Callahan, 2016, DADA2: High-esolution sample inference from Illumina amplicon data, Nat. Methods, 13, 581, 10.1038/nmeth.3869
Katoh, 2002, MAFFT: A novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform, Nucleic Acids Res., 30, 3059, 10.1093/nar/gkf436
Price, M.N., Dehal, P.S., and Arkin, A.P. (2010). FastTree 2–approximately maximum-likelihood trees for large alignments. PLoS ONE, 5.
Bokulich, 2018, Optimizing taxonomi classification of marker-gene amplicon sequences with QIIME 2′s q2-feature-classifier plugin, Microbiome, 6, 90, 10.1186/s40168-018-0470-z
Chong, 2020, Using MicrobiomeAnalyst for comprehensive statistical, functional, and meta-analysis of microbiome data, Nat. Protoc., 15, 799, 10.1038/s41596-019-0264-1
Segata, 2011, Metagenomic biomarker discovery and explanation, Genome Biol., 12, R60, 10.1186/gb-2011-12-6-r60
Moriya, 2007, KAAS: An automatic genome annotation and pathway reconstruction server, Nucleic Acids Res., 35, 182, 10.1093/nar/gkm321
Zhang, 2017, Differences of Blood Physiological and Biochemical Indices and Growth Performance of Local Crossbred Beef Cattle (Qinchuan × Simmental) and Yak Allopatry Fattening at Low Altitude under Different Nonprotein Nitrogen Level Diets, Chin. J. Anim. Nutr., 29, 3942
Qi, 2013, Adaptation of the Blood of Blue Sheep (Pseudois nayaur) to Hypoxic Conditions, J. Anhui Agri. Sci., 41, 3392
Zhu, 2010, Determination of Physiobiochemical Parameters of Blood in Argali, Prog. Vet. Med., 31, 123
Wang, 2021, Investigation on intestinal parasites of five captive herbivores in Xining Wildlife Park, Anim. Indusry Environ., 20, 77
Gong, 2021, Investigation on gastrointestinal parasite infection of grazing sheep in a county of Xinjiang, BeiFang MuYe, 20, 2
Yang, 2006, Investigation on the infection of parasitic helminths in herbivores in the Boreal Forest Zoo, Heilongjiang Anim. Sci. Vet. Med., 10, 83
Li, 2021, Comparative study of grazing behavior, serum biochemical indexes, and rumen fermentation parameters of yaks and cattle in the cold season, Acta Prataculturae Sin., 30, 162
Lu, 2021, Observation on grazing and feeding behavior of hybrid sheep of Jintang black goat and local goat, Guizhou J. Anim. Husb. Vet. Med., 4, 10
Guo, 2016, Behavioral Analysis on the Captive Argali (Ovis ammon), Acta Ecol. Anim. Domastici, 11, 42
Liu, Z.S., Wang, X.M., and Cao, L.R. (2005). Diurnal Behavior and Activity Rhythm of Captive Blue Sheep in Winter. J. Northeast. For. Univ., 33.
Deng, 1990, Observation on rumination behavior of juvenile yak under house feeding, China. Qinghai J. Anim. Vet. Sci., 3, 16
Qin, 2019, Prevalence of gastrointestinalparasites in free-range yaks (Bos grunniens) in Gansu Province, Northwest China, 15, 401
Wang, 2012, Effects of house feeding and grazing on blood physiological and biochemical indexes of Hubei black sheep, China Herbiv. Sci., S1, 386
Song, 2009, Effect of Nitrogenous Fertilizer on Mineral Element Content in Forage and in Blood of Grazing Yaks, Chin. J. Grassl., 32, 42
Kohl, 2014, Captivity results in disparate loss of gut microbial diversity in closely related hosts, Conserv. Physiol., 2, cou009, 10.1093/conphys/cou009
Petersen, 2017, Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists, Microbiome, 5, 1, 10.1186/s40168-017-0320-4
Maes, 2013, In depression, bacterial translocation may drive inflammatory responses, oxidative and nitrosative stress (O&NS), and autoimmune responses directed against O&NS-damaged neoepitopes, Acta Psychiatr Scand., 127, 344, 10.1111/j.1600-0447.2012.01908.x
Karper, 2011, Intestinal Permeability, Moderate Exercise, and Older Adult Health, Holist. Nurs. Pract., 25, 45, 10.1097/HNP.0b013e3181fe26ff
Campbell, S.C., Wisniewski, P.J., Noji, M., Mcguinness, L.R., Häggblom, M.M., Lightfoot, S.A., Joseph, L.B., and Kerkhof, L.J. (2016). The Effect of Diet and Exercise on Intestinal Integrity and Microbial Diversity in Mice. PLoS ONE, 11.
Kristensen, 2009, Absorption and metabolism of benzoic acid in growing pigs, J. Anim. Sci., 87, 2815, 10.2527/jas.2009-2003