Сообщества бактерий кишечника оказывают значительное влияние на здоровье человека и животных и появляется все больше доказательств в пользу критической роли микробных сообществ кишечника в раннем возрасте в развитии иммунологической компетентности и восприимчивости к заболеваниям.
Развитие технологий секвенирования позволило лучше понять бактериальные сообщества кишечника у лошади, как и у человека. Исследования позволили описать фекальные бактериальные сообщества, сопоставить их с различными отделами толстого кишечника лошадей и охарактеризовать изменения, связанные с кишечными заболеваниями. Колонизация микробиоты кишечника жеребенка в раннем возрасте описана, но ее влияние на здоровье и работоспособность в последующей жизни неизвестно.
Индустрия скаковых лошадей является второй по величине сельскохозяйственной отраслью в Великобритании (после сельхозпроизводства), если судить по экономической стоимости и количеству рабочих мест, принося более 4 миллиардов фунтов стерлингов в год. Минимизация рисков заболеваний и травм важна для благополучия лошадей, используемых для скачек; максимальное увеличение потенциала спортивных результатов является ключом к успешному разведению и тренингу скаковых лошадей.
Взаимосвязь между сообществами бактерий кишечника и спортивными результатами неясна. Исследования на мышах, крысах, собаках и лошадях свидетельствуют об изменениях в составе бактериального сообщества кишечника в ответ на физические нагрузки. Доказательств того, что структура бактериального сообщества кишечника связана с результативностью, значительно меньше.
В данном исследовании мы изучили фекальные бактериальные сообщества в раннем возрасте большой когорты жеребят, выращенных для участия в скачках, а также всесторонние данные о состоянии здоровья и спортивных результатах первых трех лет жизни, чтобы определить ассоциации между бактериальными сообществами кишечника в раннем возрасте и состоянием здоровья и спортивными результатами в последующей жизни.
Существование "критического окна" - периода в раннем возрасте, когда структура микробного сообщества кишечника накладывает отпечаток на иммунитет и будущие показатели здоровья - подтверждается экспериментальными исследованиями на животных, лонгитюдными исследованиями здоровья детей и косвенными исследованиями влияния употребления антибиотиков в раннем возрасте на показатели здоровья человека. В настоящем исследовании мы определили "критическое окно" для риска респираторных заболеваний у лошадей в возрасте около 28 дней с момента рождения.
Неясно, почему микробные сообщества кишечника в возрасте 28 дней оказывают такое влияние на здоровье дыхательных путей и спортивные результаты в будущем. Изменения в окружающей среде в это время включают в себя увеличение времени пребывания на пастбище (с соответствующей микробиотой травы и почвы) и растущую тенденцию жеребят к питанию рационом матери в дополнение к сосанию. В иммунологическом плане пассивный иммунитет жеребенка в первые недели жизни ослабевает. Иммуноглобулин G, полученный от матери, имеет период полураспада 18-32 дня; к 28-дневному возрасту пассивно полученные антитела снижаются более чем на 50%, а выработка аутогенных иммуноглобулинов не достигает пика до 90-дневного возраста. Возможно, динамика неонатального иммунологического развития играет важную роль в определении времени наступления "критического окна".
Связь между бактериальным разнообразием кишечника в возрасте одного месяца, лечением антибиотиками и респираторными заболеваниями в последующей жизни потенциально может быть скомпрометирована заболеванием, которое послужило причиной лечения антибиотиками. Однако в нашем анализе этого не произошло, поскольку ни один из жеребят, получавших антимикробные препараты в течение первого месяца жизни, не лечился от респираторного заболевания.
Влияние диеты и иммунологической модуляции на спортивные результаты изучалось ранее, но наше исследование является первым, демонстрирующим влияние микробиоты кишечника в раннем возрасте. Наши результаты дополняют развивающуюся науку спортомику - метаболическим взаимодействиям между спортивными результатами и микробиомом кишечника в режиме реального времени, в том числе у лошадей. Мы продемонстрировали, что микробное разнообразие кишечника в раннем возрасте (1 месяц) предсказывает спортивные результаты в последующей жизни.
Интересным представляется выявление связи между обилием Pseudomonadaceae в кишечнике и неблагоприятными респираторными заболеваниями. Pseudomonas aeruginosa, представитель этого семейства бактерий, часто выделяется из легких жеребят с пневмонией, но почему он так же многочислен в толстой кишке/фекальной микробиоте? Мы предполагаем, что орофарингеальная колонизация приводит к заселению Pseudomonadaceae как в легких, так и в толстой кишке.
Мы также выявили положительную ассоциацию между фекальным обилием Streptococcaceae и Moraxellaceae и риском развития заболеваний мягких тканей (например, инфицированных ран, целлюлита и абсцессов). Streptococcaceae часто выделяют из поражений мягких тканей лошадей. Возможно, совместное присутствие определенных семейств бактерий в микробиоте толстой кишки и в очаге клинической инфекции является результатом засева как кишечника, так и очага инфекции из установленного резервуара в другом месте животного, например, в ротовой полости или ротоглотке.
Полученные данные служат доказательной базой для проведения мероприятий в раннем возрасте, направленных на укрепление здоровья и улучшение спортивных результатов лошадей, выращенных для участия в скачках, включая, по возможности, отказ от антимикробной терапии. В данном исследовании впервые продемонстрирована взаимосвязь между сообществами кишечных бактерий в раннем возрасте и последующими спортивными результатами, что имеет значение для спортсменов всех видов, включая человека.
