Die Rolle von Darmmikroben für die Gesundheit von Tieren
Forschung zu Darmmikroben zeigt, wie wichtig die für die Gesundheit von Tieren und Menschen sind.
Ann-Katrin Llarena, Thomas H.A. Haverkamp, Wenche Støldal Gulliksen, Kristin Herstad, Arne Holst-Jensen, Eystein Skjerve, Lisbeth Rannem, Sabrina Rodriguez-Campos, Øivind Øines
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Inhaltsverzeichnis
- Kotproben: Eine einfache Möglichkeit, Darmmikroben zu erforschen
- Die Herausforderung der Probenahme
- Die Trøndelag-Gesundheitsstudie: Ein grosses Projekt
- Den richtigen Weg finden, um DNA zu bekommen
- Zur Probenahme kommen
- Verschiedene Methoden zur DNA-Extraktion testen
- Erfolg messen
- DNASequenzierung
- Was haben sie gefunden?
- Funktionelles Potenzial der Mikroben
- Antimikrobielle Resistenz: Ein grosses Anliegen
- Aus den Ergebnissen lernen
- Die Bedeutung der Darmgesundheit
- Die Zukunft der Forschung
- Spass dabei haben
- Fazit
- Originalquelle
- Referenz Links
Darmmikroben sind winzige Lebewesen, die sowohl Menschen als auch Tieren helfen, gesund zu bleiben. Sie leben in unseren Därmen und arbeiten eng mit unserem Körper zusammen, um uns beim Verdauen von Nahrung, beim Bekämpfen von Krankheiten und sogar beim Versenden von Signalen an unser Gehirn zu helfen. Aber es gibt auch einen Nachteil: Unsere Därme können auch Heimat schädlicher Keime sein, die uns krank machen könnten. Diese bösen Keime tragen manchmal Eigenschaften, die ihnen helfen, Medikamente zu widerstehen, was für alle ein grosses Problem darstellt. Deshalb haben Wissenschaftler die Mikroben in Tierdärmen ziemlich gut untersucht.
Kotproben: Eine einfache Möglichkeit, Darmmikroben zu erforschen
Eine der einfachsten Methoden, Proben aus den Därmen zu sammeln, ist die Verwendung von Kot. Ja, du hast richtig gehört! Kot ist basically Tierkot, und es ist für Tierbesitzer ziemlich einfach, ihn zu sammeln. Kot kann schädliche Keime tragen, die von Tier zu Tier oder von Tieren zu Menschen übertragen werden. Deshalb ist es wichtig, ihn zu untersuchen! Wie wir diesen Kot sammeln, lagern und transportieren, kann die Ergebnisse der Studie beeinflussen. Idealerweise wollen wir die Proben so aufbewahren, dass die Mikroben darin nicht gestört werden.
Die Herausforderung der Probenahme
Bei der Sammlung von Kotproben wollen wir sicherstellen, dass sie intakt bleiben. Der beste Weg, die Proben sicher zu halten, ist, sie schnell einzufrieren oder spezielle Flüssigkeiten zu verwenden. Aber wenn du im Feld forschst – wie zum Beispiel im Wald – kann es schwierig sein, die Proben kalt zu halten. Aus diesem Grund haben Wissenschaftler trockene Sammlungsmethoden entwickelt, die in verschiedenen Umgebungen viel einfacher zu nutzen sind. Diese Methoden verwenden spezielle Karten, um den Kot aufzusaugen, der dann trocknen kann und lange stabil bleibt, ohne gekühlt werden zu müssen.
Die Trøndelag-Gesundheitsstudie: Ein grosses Projekt
In Norwegen gibt es eine grosse Studie namens Trøndelag-Gesundheitsstudie. Sie haben Kotproben von etwa 3.000 Tieren wie Hunden, Schafen, Pferden, Kühen und Schweinen gesammelt. Tierbesitzer wurden gebeten, die Proben ihrer Haustiere auf speziellen Karten zu entnehmen, die zum Sammeln und Bewahren der Proben entworfen wurden. Das Ziel war, die DNA in diesen Proben zu analysieren und die verschiedenen Arten von Mikroben zu verstehen.
Den richtigen Weg finden, um DNA zu bekommen
Eine der grossen Herausforderungen in dieser Studie ist es, die beste Methode zur Entnahme von DNA aus diesen Kotproben zu finden. Je mehr DNA extrahiert wird, desto besser ist die Analyse. Tatsächlich könnte es passieren, dass Forscher wichtige Details über die Darmmikroben übersehen, wenn die DNA-Werte zu niedrig sind. Während eine gute Methode wichtig ist, muss sie auch einfach zu verwenden und erschwinglich sein.
Zur Probenahme kommen
Um den Kot zu sammeln, haben die Tierbesitzer einfach den Anweisungen gefolgt, um den Kot auf spezielle Karten zu schmieren. Die Proben wurden dann getrocknet und zur Analyse ins Labor geschickt. Im Labor wurden die Proben vorsichtig aus dem Gefrierfach genommen und für die Extraktion vorbereitet. Dabei wurden kleine Kreise aus den getrockneten Proben ausgeschnitten und dann mit speziellen Perlen vermischt, um das Material für die DNA-Extraktion zu zersetzen.
Verschiedene Methoden zur DNA-Extraktion testen
Es wurden mehrere Methoden zur DNA-Extraktion mit den Proben getestet. Die Forscher wollten herausfinden, welche Methode die besten Ergebnisse über die verschiedenen Tierarten hinweg liefert. Jede Methode hatte ihre eigenen Schritte, und sie wollten herausfinden, welche am besten funktioniert, um die meiste DNA zu gewinnen.
Erfolg messen
Nachdem DNA aus den Kotproben extrahiert wurde, massen die Forscher die Konzentration und Qualität der erhaltenen DNA. Sie wollten sicherstellen, dass ihre Proben sauber und verwendbar waren. Die gewählte Methode musste in der Lage sein, Proben von allen Tieren zu verarbeiten, die in die Studie einflossen. Es war wichtig, die Dinge konsistent zu halten, um Fehler in den Ergebnissen zu vermeiden.
DNASequenzierung
Sobald die DNA extrahiert war, wurde sie zur Sequenzierung geschickt. Dieser Prozess beinhaltete einen detaillierten Blick auf die Struktur der DNA, um die Arten von Mikroben zu identifizieren, die vorhanden waren. Die Forscher mussten sicherstellen, dass sie genug DNA für die Sequenzierung hatten, die hilft, herauszufinden, wie vielfältig und gesund die mikrobielle Gemeinschaft ist.
Was haben sie gefunden?
Die DNA-Analyse offenbarte viel über die Darmmikroben in jedem Tier. Verschiedene Arten hatten einzigartige mikrobielle Gemeinschaften, die durch ihre Ernährung und Verdauung beeinflusst wurden. Zum Beispiel sind Kühe und Schafe darauf ausgelegt, Gras zu verdauen, während Hunde und Schweine eine andere Ernährung haben, die zu unterschiedlichen mikrobialen Gemeinschaften führt.
Funktionelles Potenzial der Mikroben
Neben der Identifizierung verschiedener Arten von Mikroben wollten die Forscher auch verstehen, was diese Mikroben tun können. Einige Mikroben können Nahrung zersetzen und helfen, Nährstoffe aufzunehmen, während andere Substanzen produzieren können, die möglicherweise helfen, den Wirt vor Krankheiten zu schützen. Die Forschung gab Einblicke in die verschiedenen Rollen, die Darmmikroben für die Tiergesundheit spielen.
Antimikrobielle Resistenz: Ein grosses Anliegen
Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Forschung war die Suche nach Genen für antimikrobielle Resistenzen in den Darmmikroben. Diese Gene helfen Bakterien, sich gegen Medikamente zu wehren, die dazu entwickelt wurden, sie abzutöten. Sie fanden heraus, dass die Proben eine Vielzahl von Resistenzmerkmalen enthielten. Das ist besorgniserregend, denn das bedeutet, dass Medikamente möglicherweise nicht so gut wirken, wenn Tiere krank werden.
Aus den Ergebnissen lernen
Die Ergebnisse der Trøndelag-Gesundheitsstudie könnten grosse Auswirkungen haben. Sie helfen uns zu verstehen, wie die Gesundheit von Tieren mit dem Mikrobiom des Darms verbunden ist. Zu wissen, welche Arten von Mikroben vorhanden sind und welche Funktionen sie haben, kann ein besseres Verständnis dafür schaffen, wie man Tiere gesund hält und Krankheiten managt.
Die Bedeutung der Darmgesundheit
Die Forschung hat hervorgehoben, wie wichtig die Darmgesundheit für Tiere ist. Ein ausgewogenes und funktionales Darmmikrobiom kann Verdauungsprobleme verhindern und die allgemeine Gesundheit unterstützen. Sie erinnert uns auch daran, dass die Ernährung der Tiere eine entscheidende Rolle dabei spielt, ihre mikrobielle Gemeinschaft im Darm zu formen.
Die Zukunft der Forschung
In Zukunft hoffen die Forscher, noch mehr Möglichkeiten zur Untersuchung von Darmmikrobiomen zu erforschen. Die Erkenntnisse aus dieser Studie können zu besseren Praktiken in der Tierzucht führen und den Landwirten helfen, gesündere Tiere grosszuziehen. Es könnte auch den Weg für ein besseres Verständnis der menschlichen Gesundheit ebnen, da wir viele ähnliche Darmmikroben mit Tieren teilen.
Spass dabei haben
Es scheint, dass das Studium von Kot nicht nur eine wissenschaftliche Untersuchung ist; es könnte der Schlüssel zu besserer Gesundheit für sowohl Tiere als auch Menschen sein! Das nächste Mal, wenn du einen Stock für deinen Hund wirfst, denk daran, dass sein Darm ein Schatz an mikrobialen Geheimnissen sein könnte, die Wissenschaftler gerne erkunden würden.
Fazit
Zusammenfassend sind Darmmikroben kleine, aber mächtige Akteure für die Gesundheit von Tieren und Menschen. Durch die sorgfältige Untersuchung von Kotproben lernen Forscher, wie diese Mikroben die Gesundheit beeinflussen, zur Verdauung beitragen und sogar unsere Fähigkeit, Krankheiten abzuwehren, beeinflussen. Auch wenn die Sammlung und Analyse dieser Proben mit Herausforderungen verbunden ist, sind die potenziellen Vorteile für die Tier- und menschliche Gesundheit zu gross, um sie zu ignorieren. Also, auf die Darmmikroben-mögen sie gedeihen und unsere pelzigen Freunde gesund halten!
Titel: DNA Extraction Protocols for Animal Fecal Material on Blood Spot Cards
Zusammenfassung: BackgroundCollecting fecal samples using dry preservatives is an attractive option in large epidemiological studies as they are easy to use, cheap and independent of cold chain logistics. Here, we test four DNA extraction methods with the aim of identifying an efficient procedure to extract high-quality DNA from fecal material of canine, sheep, equine, bovine, and pig collected on dry blood spot cards, with the goal of generating good quality shotgun metagenomics datasets. Further, the suitability of Illumina shotgun metagenomic sequencing at 20million PE read depth was assessed on its ability to successfully characterize the taxonomic and functional aspects of the resulting fecal microbiome. MethodsDNA was extracted from pig feces and mock communities collected on blood spot cards using four DNA extraction methods; two different methods of the QIAsymphony(R) PowerFecal(R) Pro DNA Kit, the ZymoBIOMICS DNA Miniprep Kit, and the MagNA Pure 96 DNA and Viral NA Small Volume Kit. Possible extraction bias was controlled by amplicon sequencing of mock communities. Fecal samples from canine, sheep, equine, bovine, and pig were thereafter subjected to the best performing DNA extraction method and shotgun metagenomic sequencing to determine sequencing efforts for functional and taxonomic analysis. ResultsThe four DNA extraction methods demonstrated similar community composition in the sequenced bacterial mock community. The QIAsymphony(R) PowerFecal(R) Pro DNA Kit was identified as the DNA extraction method of choice, and the resulting DNA was subjected to shotgun metagenomic sequencing with 20million PE reads. We found that higher number of reads increased the richness of observed genera between 100,000 and 5 million reads, after which higher sequencing effort did not increase the richness of the metagenomes. As for functional analysis, the number of low abundance functions in the metagenomes of the animals feces increased with sequencing depth above 20 million PE reads. ConclusionOur experiments identified several methods suitable for extracting DNA from feces collected on blood spot cards. The Qiagens Blood and Tissue kit on the QiaSymphony platform fulfilled the criteria of high yield, quality, and unbiased DNA, while maintaining high throughput for shotgun metagenomic sequencing. A sequencing depth of 20 million PE reads proved adequate for taxonomic estimations and identifying common functional pathways. Detecting rarer traits, however, requires more sequencing effort.
Autoren: Ann-Katrin Llarena, Thomas H.A. Haverkamp, Wenche Støldal Gulliksen, Kristin Herstad, Arne Holst-Jensen, Eystein Skjerve, Lisbeth Rannem, Sabrina Rodriguez-Campos, Øivind Øines
Letzte Aktualisierung: 2024-11-06 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.03.621776
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.03.621776.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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