Физиология питания и кишечный микробиом (аннотация)
Микробиота кишечника является крупнейшей симбиотической экосистемой хозяина и, как было показано, играет важную роль в поддержании гомеостаза кишечника.
Симбиотические отношения между микробиотой и хозяином являются взаимовыгодными. Хозяин обеспечивает микробиому необходимую среду обитания и питательные вещества. Микробиота кишечника поддерживает развитие метаболической системы и созревание кишечной иммунной системы. Кишечные микроорганизмы поглощают пищевые компоненты, такие как углеводы, белки и липиды, а метаболиты, как сообщается, прямо или косвенно влияют на здоровье человека. Поэтому существует неразрывная связь между микробиотой кишечника и питанием хозяина.
Микробиота кишечника не только участвует в переваривании, всасывании и синтезе некоторых питательных веществ, но и регулирует метаболизм хозяина. Детальное понимание этой связи между микробиотой кишечника и физиологией питания животных необходимо для рационализации диетических вмешательств, направленных на микробиоту кишечника в будущем. Появление омических методов и исследований микробиома животных полностью изменило наше понимание микробиоты кишечника и физиологии питания. Данный обзор исследований посвящен всем аспектам изучения микроорганизмов пищеварительного тракта и физиологии питания. Различные научные статьи, представленные в данном обзоре, посвящены влиянию конкретных диетических вмешательств на микробиом и физиологию некоторых сельскохозяйственных животных, включая свиней и поросят, ягнят и коз, уток, цыплят, лягушек-быков и креветок.
Yang, Wang et al. исследовали влияние различных диетических соотношений амилозы и амилопектина на здоровье кишечника и микробиом свиней во время перехода на новый корм или после воздействия липополисахаридного токсина Escherichia coli.
Wang M. et al. исследовали влияние смеси травяных экстрактов на микробиоту кишечника и антиоксидантную способность кишечника у поросят-отъемышей.
Zhou H. et al. исследовали влияние введения беременным свиноматкам транс ретиноевой кислоты (ATRA) на бактериальное сообщество кишечника новорожденных поросят с различным генетическим фоном.
Zheng et al. изучили механизмы, лежащие в основе влияния бета-гидрокси-бета-метилбутирата (HMB) на липидный обмен у мини-свиней Bama Xiang.
Li et al. сравнили влияние комплексных ферментов и антибиотиков на показатели роста, переваримость питательных веществ, биохимический индекс крови и здоровье кишечника у поросят-отъемышей.
Все эти исследования показали, что диетические вмешательства могут привести к изменениям в микробиоме кишечника свиней и поросят, что свидетельствует об улучшении здоровья кишечника и физиологических функций, таких как устойчивость к бактериальным токсинам, повышенная антиокислительная способность, эффективность роста и др.
Кроме того, Wang Q. et al. оценили влияние различных уровней пищевой энергии на самцов ягнят в период откорма, а Yang, Zhang, et al. оценили влияние диетической добавки с олигосахаридом маннана (MOS) на пассивный перенос иммуноглобулина G (IgG), антиокислительную способность, иммунитет и кишечную микробиоту у новорожденных козлят. Первое исследование показало, что средний, а не высокий уровень энергии в рационе может быть более подходящим в период откорма ягнят на основании изменений, наблюдаемых в ферментации рубца, гистологии желудочно-кишечного тракта и разнообразии микробиома. Во втором исследовании был сделан вывод о том, что MOS может улучшить все протестированные параметры, и поэтому предлагается добавлять его в качестве кормовой добавки для новорожденных козлят.
Еще три исследования были посвящены улучшению рациона питания домашней птицы. Liu et al. и Peng et al. изучали у уток влияние на микробиоту кишечника, показатели роста, морфологию кишечника и другие физиологические параметры феруловой кислоты или Bacillus и некрахмальной полисахаразы, соответственно.
He et al. изучали влияние включения муки из личинок черной солдатской мухи (BSFLM) в рацион кур породы Xuefeng Black-Bone на их микробиоту кишечника и морфологию кишечника. Вышеупомянутые исследования показали, что протестированные диетические вмешательства оказали положительное влияние на здоровье кишечника и продуктивность птицы.
В двух завершающих исследованиях сельскохозяйственных животных изучались организмы, связанные с аквакультурой. Wang Z. et al. проанализировали влияние добавления автохтонных кишечных бактерий в рацион на основе растений на рост, усвояемость питательных веществ и здоровье кишечника лягушек-быков (Lithobates catesbeianus).
Wang W. et al. изучали влияние диетической добавки астаксантина Phaffia rhodozyma на показатели роста, анализ каротиноидов, биохимические и иммунно-физиологические параметры, микробиоту кишечника и устойчивость к заболеваниям у гигантской тигровой креветки Penaeus monodon. Снова было зарегистрировано положительное влияние каждого из вмешательств на эти два вида животных, что может ассоциироваться с микробиомом кишечника, физиологией кишечника и показателями роста.
Следующие пять исследований были проведены на мышах или крысах в качестве модельных организмов. Wen et al. исследовали влияние теплового стресса на микробиоту кишечника и метаболомные профили у мышей. Было установлено, что тепловой стресс негативно влияет на состав микробиоты кишечника и вызывает метаболические изменения, которые могут быть связаны с воспалением и окислительным стрессом.
Zhuang et al. изучали влияние ресвератрола на показатели роста, морфологию кишечника, состав микробиоты кишечника и метаболизм у мышей.
Zhai et al. раскрыли механизмы, лежащие в основе воздействия экстракта листьев Eucommia ulmoides (EULE) на целостность эпителия толстой кишки у крыс.
Zhou D. et al. проверили применение бактерий, разлагающих фитиновую кислоту, на содержание минеральных элементов в организме мышей.
Wan et al. проверили влияние добавки кофейной кислоты на воспаление толстой кишки, окислительный стресс и микробиоту кишечника у мышей.
Ресвератрол оказал положительное влияние на все протестированные физиологические и морфологические параметры. Прием добавки EULE привел к улучшению целостности эпителия толстой кишки, что сопровождалось уменьшением воспаления и окислительного стресса. Было установлено, что действие EULE опосредовано посредством оси микробиота кишечника-желчные кислоты-TGR5. Деградация фитиновой кислоты, которая связывается с минералами и препятствует их всасыванию в кишечнике, привела к повышению их всасывания и утилизации. Этот эффект сопровождался положительными изменениями в составе микробиома кишечника. Кроме того, прием кофейной кислоты привел к снижению воспаления толстой кишки и окислительного стресса, а также к положительным изменениям в составе микробиоты кишечника. Антиоксидантный и противовоспалительный эффекты кофейной кислоты были связаны с изменениями в уровне экспрессии генов.
Наконец, в обзор включены три обзорные статьи. Первая из них посвящена потенциальному использованию экстрактов Lonicera japonica (LJE) в животноводстве с акцентом на их влияние на здоровье кишечника. В этом обзоре Tang et al. обсудили механизмы, лежащие в основе положительного влияния LJE на микробиоту кишечника, барьерную функцию кишечника и иммунную функцию. В целом, обзор показал, что LJE имеет потенциальное применение в животноводстве для укрепления здоровья кишечника, повышения продуктивности животных и снижения потребности в антибиотиках.
Во втором обзоре Yang Y. et al. представили последние исследования взаимосвязи между аллергией на белок коровьего молока (CMPA) и микробиотой кишечника у новорожденных. Авторы предположили связь между CMPA и дисбиозом кишечника, а также возможность использования пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков для профилактики и лечения CMPA.
В третьем и последнем обзоре Hu et al. обсудили потенциальное применение и функции активации профагов в кишечнике. В исследовании подчеркивается, что активация профагов может играть роль в модуляции состава и функции микробиоты кишечника, в лечении заболеваний (например, воспалительных заболеваний кишечника) и инфекций (например, Clostridioides difficile), а также в инженерии микробиома (например, производстве терапевтических соединений).
Исследования, представленные в данном обзоре, представляют собой значительный вклад различных авторов, подчеркивая многогранность связей между физиологией питания и микробиомом кишечника в здоровье животных и человека.
