Microbiomics meets Animal Production

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Categoria: 48esimo CN2011

Odette Perez Gutierrez and Hauke Smidt

Laboratorio di Microbiologia, Università di Wageningen University, Paesi Bassi
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Poco dopo la nascita il tratto gastrointestinale umano è colonizzato da una miriade di microorganismi conosciuti sotto il nome di microbismo intestinale. Questo microbismo, caratterizzato al suo interno da un’ampia varietà di microorganismi,  gioca un ruolo molto importante nella salute e nella nutrizione umana. Il microbismo intestinale è dominato da batteri anaerobi stretti, solo una piccola parte dei quali può essere attualmente coltivata. Tradizionalmente questi batteri sono coltivati utilizzando brodi di arricchimento non selettivi, che in ultima analisi favoriscono la crescita dei batteri esigenti. Quindi, l’utilizzo di approcci mirati alla coltivazione dei batteri intestinali dominanti utilizzando condizioni di crescita simili a quelle osservate nel tratto gastrointestinale rappresenta una strategia con un grande potenziale per rendere coltivabili questi batteri storicamente ritenuti non coltivabili.

Nonostante gli sforzi che si stanno compiendo nel miglioramento delle tecniche di coltivazione dei batteri intestinali, anche l’utilizzo di tecniche indipendenti dalla coltivazione, soprattutto quelle basate sul 16S RNA ribosomiale (rRNA) ed il suo gene corrispondente, hanno favorito un rinnovato interesse nei confronti dell’ecologia del tratto gastrointestinale (Rajilić-Stojanović et al., 2007; Suau et al., 1999). Questi approcci indipendenti dalla coltivazione hanno favorito la comprensione della diversità microbica nel tempo, nello spazio e tra individui sia nel tratto gastrointestinale umano che animale (Konstantinov et al., 2006). Negli ultimi anni molti passi avanti sono stati fatti nelle metodologie di biologia molecolare e bioinformatica  per l’acquisizione e l’analisi rapida di dati nella caratterizzazione delle comunità microbiche. A questo proposito sono state descritte recentemente il “bar-coded pyrosequencing” dei geni codificanti per l’rRNA 16S ed il fingerprinting filogenetico eseguito utilizzando specifici DNA microarrays come gli Intestinal Tract Chips descritti per il tratto gastrointestinale dell’uomo, del suino e del pollo (Perez-Gutierrez, 2010; Claesson et al., 2009; Rajilić-Stojanović et al., 2009; Andersson et al., 2008; Zoetendal et al., 2008). Dal momento che numerosi campioni possono essere analizzati in dettaglio in un tempo piuttosto breve, questi approcci offrono un grande potenziale nella ricerca di correlazioni significative tra la composizione microbica del tratto intestinale e la salute dell’ospite. In aggiunta, sono stati sviluppati numerosi studi di meta–omica in grado di studiare il potenziale genetico e le proprietà funzionali del microbismo intestinale. L’applicazione di questi approcci alla comprensione delle interrelazioni tra microbismo intestinale e salute nell’animale da reddito, anche in risposta all’ambiente di produzione e agli additivi nella dieta, potrà fornire le conoscenze necessarie per lo sviluppo di strategie nutrizionali per una produzione animale più sostenibile. Verranno illustrati esempi presi dalla ricerca corrente riguardanti diversi animali da reddito, includendo i suini e verrà data una panoramica sullo stato dell’arte della ricerca microbiomica nel pollo.

 

 

Perez-Gutierrez O (2010) Unraveling piglet gut microbiota dynamics in response to feed additives. PhD thesis. Wageningen University, Wageningen, The Netherlands. Claesson MJ, o'Sullivan O, Wang Q, Nikkilä J, Marchesi JR, Smidt H, De Vos WM, Ross RP, O'Toole PW (2009) Comparative analysis of pyrosequencing and a phylogenetic microarray for exploring microbial community structures in the human distal intestine. PLoS ONE 4: e6669. Rajilić-Stojanović M, Heilig GHJ, Molenaar D, Kajander K, Surakka A, Smidt H, de Vos WM (2009) Development and application of the Human Intestinal Tract Chip (HITChip), a phylogenetic microarray: analysis of universally conserved phylotypes in the abundant microbiota of young and elderly adults. Environ Microbiol 11: 1736–51. Andersson AF, Lindberg M, Jakobsson H, Backhed F, Nyren P, Engstrand L (2008) Comparative analysis of human gut microbiota by barcoded pyrosequencing. PLoS ONE 3: e2836. Zoetendal EG, Rajilić-Stojanović M, de Vos WM (2008) High throughput diversity and functionality analysis of the gastrointestinal tract microbiota. Gut 57: 1605-15. Rajilić-Stojanović M, Smidt H, de Vos WM (2007) Diversity of the human gastrointestinal tract microbiota revisited. Environ Microbiol 9: 2125-36.Konstantinov SR, Awati AA, Williams BA, Miller BG, Jones P, Stokes CR, Akkermans ADL, Smidt H, de Vos WM (2006) Post-natal development of the porcine microbiota composition and activities. Environ Microbiol 8: 1191-9

Suau A, Bonnet R, Sutren M, Godon J-J, Gibson GR, Collins MD, Dore J (1999) Direct analysis of genes encoding 16S rRNA from complex communities reveals many novel molecular species within the human gut. Appl Environ Microbiol 65: 4799-807.

 

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