doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.744rus
УДК 636.294:579.62:577.2
Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ для реализации научного проекта № 17-76-20026 «Микробиоценоз рубца Rangifer tarandus Арктических регионов России как фундаментальная основа получения перспективных биотехнологий для сельскохозяйственных животных».
МИКРОБИОТА РУБЦА У СЕВЕРНЫХ ОЛЕНЕЙ (Rangifer tarandus) С КЛИНИЧЕСКИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ НЕКРОБАКТЕРИОЗОВ
К.А. ЛАЙШЕВ1, Л.А. ИЛЬИНА2, Е.А. ЙЫЛДЫРЫМ2,
В.А. ФИЛИППОВА2, Т.П. ДУНЯШЕВ2, А.В. ДУБРОВИН2,
Д.В. СОБОЛЕВ2, Н.И. НОВИКОВА2, Г.Ю. ЛАПТЕВ2, А.А. ЮЖАКОВ1,
Т.М. РОМАНЕНКО3, Ю.П. ВЫЛКО3
Некробактериоз — инфекционное заболевание, поражающее многие виды домашних и диких млекопитающих, птиц, человека. Основные клинические проявления болезни связывают с развитием гнойно-некротических поражений кожи, слизистых, внутренних органов, конечностей в результате инфицирования строго анаэробными патогенными фузобактериями — Fusobacterium necrophorum. Для оленеводства некробактериоз северных оленей (Rangifer tarandus) относится к одной из наиболее серьезных проблем, поскольку он становится причиной существенных потерь в экономической и хозяйственной деятельности населения в районах Крайнего Севера. В представленном исследовании нами впервые проанализированы различия между составом микробиоты рубца у клинически здоровых северных оленей и животных с проявлениями некробактериоза. Целью исследования была характеристика микробиоты рубца северного оленя при некробактериозе с использованием молекулярных методов. Объектом исследования были северные олени ненецкой породы (здоровые и с признаками некробактериоза), в том числе телята (4-6 мес) и взрослые животные (3-6 лет). Образцы содержимого рубца отбирали в летне-осенний период в 2017 году (n = 3 для каждой возрастной группы) в Ямало-Ненецком автономном округе (п.г.т. Харп, лесотундровая природно-климатическая зона). Общее число бактерий и грибов класса Neocallimastigales анализировали методом количественной ПЦР, состав бактериального сообщества — методом Т-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism). У особей с клиническими проявлениями некробактериоза детектировано достоверно более высокое содержание фузобактерий: у взрослых оленей в 1,79 раза (p < 0,05), у телят — в 2,65 раза (p < 0,05). У больных животных обеих возрастных групп отмечали более значительное присутствие бактерий рода Staphylocoссus (p < 0,05) и семейства Pseudomonadaceae (p < 0,05), часть видов которых могут становиться причиной гнойно-некротических поражений. У 4-6-месячных телят выявлено достоверное увеличение (p < 0,05) численности кампилобактерий (семейство Сampylobacteriaceae) и энтеробактерий (семейства Enterobacteriaceae) по сравнению с клинически здоровыми животными. При этом у здоровых особей обнаружено больше целлюлозолитических бактерий класса Clostridia (в том числе представителей семейств Lachnospiraceae, Eubacteriaceae и Clostridiaceae), филума Bacteroidetes и бактерий порядка Negativicutes, ферментирующих кислоты. Отмечено, что в целом микробиом рубца телят с клиническими признаками некробактериоза характеризовался большими изменениями по сравнению со взрослыми животными. В частности, у молодняка северных оленей с симптомами некробактериоза наблюдали достоверное увеличение индекса видового разнообразия Шеннона микробиоты рубца (р < 0,05), что свидетельствует о большей неоднородности бактериального сообщества по сравнению с таковым у здоровых особей. Также в рубце животных из этой группы было выявлено снижение (р < 0,05) численности целлюлозолитических грибов-хитридиомицетов класса Neocallimastigales. На основании полученные нами результатов могут быть разработаны рекомендации для повышения эффективности мероприятий против некробактериоза северных оленей и снижения падежа животных в летне-осенний период.
Ключевые слова: Rangifer tarandus, северный олень, некробактериоз, заболевания копыт, фузобактерии, микробиом рубца, Российская Арктика, T-RFLP-анализ, количественная ПЦР.
K.A. Layshev1, L.A. Ilina2, E.A.Yildirim2, V.A. Philippova2,
T.P. Dunyashev2, A.V. Dubrovin2, D.V. Sobolev2, N.I. Novikova2,
G.Yu. Laptev2, A.A. Yuzhakov1, T.M. Romanenko3, Yu.P. Vylko3
Necrobacteriosis is an infectious disease that affects many species of domestic and wild mammals, birds, and humans. The main clinical manifestations of the disease are associated with the development of purulent-necrotic lesions of the skin, mucous membranes, internal organs, and extremities as a result of infection of the host organism by strictly anaerobic pathogenic fuzobacteria, the Fusobacterium necrophorum. For reindeer herding, the problem of necrobacteriosis among other diseases of reindeer is one of the most significant, since it brings the most significant damage to the economic activity of the population of the Russian Arctic. This paper for the first time shows the obtained results on rumen microbiota composition differences between the clinically healthy Rangifer tarandus reindeer of the Russian Arctic and reindeer with necrobacteriosis. The purpose of the study was to characterize the distinctive features of rumen microbiota in the reindeer with the clinical manifestations of necrobacteriosis. The study was carried out on calves (4-6 months) and adults (3-6 years) animals, including clinically healthy individuals and those with necrobacteriosis. Samples of the rumen content were collected during the summer-autumn period in 2017 (n = 3 from each age group) in the Yamalo-Nenets Autonomous District. The total number of bacteria and fungi of the class Neocallimastigales was analyzed by quantitative PCR, the composition of the bacterial community was analyzed by T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) method. In individuals with clinical manifestations of necrobacteriosis, a significantly higher content of fusobacteria was detected, 1.79-fold in adults (p < 0.05), and 2.65-fold in calves (p < 0.05). In sick animals of both age groups, there was a significantly higher presence of bacteria of the genus Staphylococus (p < 0.05) and the family Pseudomonadaceae (p < 0.05), some species of which may cause purulent-necrotic lesions of animals. The 4-6 month old calves showed a significant increase (p < 0.05) in the content of family Campylobacteriaceae and family Enterobacteriaceae compared to clinically healthy animals. At the same time healthy individuals showed a greater number of cellulolytic and acid-utilizing bacteria. In general, it was noted that the rumen microbiome of calves with clinical signs of necrobacteriosis is characterized by large changes compared to the adult animals. In particular, in young reindeer with necrobacteriosis, there was a significant increase in the Shannon’s diversity index of the rumen microbial community (p < 0.05), which indicates a greater heterogeneity of the bacterial community compared to healthy individuals. In addition, a significant (p < 0.05) decrease of cellulolytic chytridiomycetes of the class Neocallimastigales was detected in the rumen of this animal group. In this regard, the identified patterns may be due to the physiological features of this stage of animal development in Rangifer tarandus. The obtained results can be a basis for recommendations to improve anti-necrobacteriosis measures in reindeer and to reduce mortality during summer and autumn period.
Keywords: Rangifer tarandus, reindeer, necrobacteriosis, laminitis, Fusobacteriа, T-RFLP analysis, quantitative PCR, rumen microbiome, Russian Arctic.
1ФГБУ Северо-Западный центр междисциплинарных |
Поступила в редакцию |
