ワクチン接種が鶏の腸の健康に与える影響
研究によると、ワクチン接種が鶏の腸内細菌の多様性に影響を与えるんだって。
― 1 分で読む
鶏も他の動物と同じように、危険な細菌から守ってくれる複雑な免疫システムを持ってるんだ。彼らの腸には、消化器系を健康に保つために重要な役割を果たすさまざまな微生物がいる。研究によると、鶏の免疫システムは病気に対抗するだけじゃなくて、腸内の微生物の種類にも影響を与えるんだ。同様に、腸内の微生物群は免疫システムの適切な発達を助ける。
もし鶏が無菌環境で育てられると、免疫システムが完全には発達しない。このせいで消化器系に問題が出ることがあるんだ。研究では、大人の鶏の腸から微生物を導入することで、若いひな鶏の免疫反応や腸の健康を改善できることが示された。一部の研究では、こうした微生物の移動がサルモネラなどの有害な細菌から鶏を守るのにも役立つことが分かっている。
哺乳類では、XCR1+という特定の免疫細胞が腸の健康にとって重要な役割を果たしているんだけど、鶏にはこの細胞が通常存在するリンパ節という構造がないんだ。代わりに、腸全体に広がっているんだよ。この細胞たちは腸内の状況を監視して免疫反応を管理していて、体が普通にある細菌に過剰反応しないようにしている。
研究によると、XCR1+細胞がいないと腸内のT細胞が減って、腸の炎症にかかりやすくなることがある。鶏にこれらの細胞がないと腸内微生物群が不均衡になる可能性があるとも言われている。これは、特にFirmicutes群の健康な細菌の数が減って、有害な細菌が増えるかもしれないってことだ。
それを探るために、研究者たちは2つのグループの鶏を比較したんだ。一つは普通のXCR1細胞を持つグループ、もう一つはそれがないグループ。そして、感染性気管支炎ウイルス(IBV)に対するワクチンが腸内微生物群に与える影響も調べた。以前の研究で、ワクチン接種や遺伝的背景が腸内の細菌を変えることが分かっていたからね。
サンプル収集
研究に使われた鶏は、厳しい動物福祉基準を守って育てられたんだ。研究に含まれたのは、XCR1遺伝子を1つ持っているヘテロ接合体の鶏と、XCR1遺伝子を欠いているホモ接合体の鶏。半分の鳥にはIBVワクチンが接種され、残りの半分には接種されなかった。
全ての鳥は最初の8週間一緒に育てられた。その時点で、ワクチン接種された鳥と接種されていない鳥は汚染を避けるために別々の場所に保管された。ワクチン接種後の特定の期間が経った後、研究者たちは鶏の腸からサンプルを集めた。
DNA抽出とシーケンシング
集めた腸のサンプルからDNAを抽出したんだ。DNAがクリーンでシーケンシングに適していることを確保するために、いろんな高度な方法が使われた。主に2つのシーケンシング法が利用された:コストパフォーマンスが高く、多くの細菌種を捕らえる短鎖シーケンシングと、より完全なゲノムデータを提供する長鎖シーケンシング。
DNAの質とシーケンシングリードを評価して、正確さを確保したんだ。これには、不要な宿主DNAを取り除いて、さらなる分析のために微生物DNAに焦点を当てる作業が含まれた。
リードの分類
研究者たちは、Kraken2という特殊なツールを使ってDNA配列に異なる種類の細菌を割り振った。このツールは配列を既知の細菌のデータベースと比較して、腸サンプルにどの種類が存在するかを特定するんだ。確認された配列の大多数は細菌に属し、ごく少数が真菌、古細菌、ウイルスに分類された。
微生物の多様性と豊富さ
分析の結果、鶏の腸内細菌は、XCR1の有無よりもワクチン接種の有無に基づいて大きく異なることがわかった。グループ内の細菌の多様性に大きな差はなかったが、豊富さ、つまり異なる種の数には差があった。興味深いことに、ワクチン接種された鳥は、接種されていない鳥と比べて腸内微生物群の異なる種が多かった。
ワクチン接種の効果
IBVに対するワクチン接種は腸内微生物群の構成に明確な影響を与えたんだ。研究者たちは、接種された鶏と接種されていない鶏の細菌の種類に大きな違いがあることを発見した。特に、Bacillota門のさまざまな細菌群がワクチン接種の有無に基づいて顕著に異なっていた。
この発見は、ワクチン接種が腸内環境を形成する上で重要な役割を果たす可能性があるってことを示唆してて、鶏の健康や免疫反応に影響を与えるかもしれないってことだ。また、ワクチン接種に関連する特定の細菌が有害な微生物感染に対抗するのを助けることも強調された。
XCR1の腸内微生物群における役割
XCR1が免疫システムで重要な役割を果たすことが知られているにもかかわらず、この研究では、健康な鶏の腸内微生物群の全体的な組成はXCR1の欠如によって大きく変わらないことが分かった。これは、以前のマウスの研究では、同様の免疫細胞が腸の健康維持に不可欠だとされていたのに対して予想外の結果だった。
健康な鶏の集団では、XCR1の影響が最小限かもしれない。ただ、ストレスや病気の時には、XCR1がないことで微生物群や免疫反応にもっと大きな変化が起こる可能性がある。さらなる研究では、この関係が病気やストレスのある鶏ではより顕著になるかを調べることができる。
まとめ
要するに、この研究では、XCR1が免疫機能に役割を果たす一方で、その欠如が健康な鶏の腸内微生物群に大きく変わらないことが明らかになった。対照的に、IBVに対するワクチン接種は腸内微生物群に強い影響を与え、ワクチン接種が腸内細菌の多様性や健康を増進させるかもしれないということが示唆された。
これらの知見は、鶏の健康や農業における管理戦略を改善する手助けになるかもしれない。鶏の免疫システムと腸内微生物群の相互作用を理解することは、特に病気予防や全体的な動物健康の観点から、今後の研究にとって重要なんだ。
タイトル: Infectious bronchitis virus vaccination, but not the presence of XCR1, is correlated with large differences in chicken caecal microbiota
概要: The chicken immune system and microbiota play vital roles in maintaining gut homeostasis and protecting against pathogens. In mammals, XCR1+ conventional dendritic cells (cDCs) are located in the gut-draining lymph nodes and play a major role in gut homeostasis. These cDCs sample antigens in the gut luminal contents and limit the inflammatory response to gut commensal microbes by generating appropriate regulatory and effector T-cell responses. We hypothesised that these cells play similar roles in sustaining gut homeostasis in chickens, and that chickens lacking XCR1 were likely to contain a dysbiotic caecal microbiota. Here we compare the caecal microbiota of chickens that were either heterozygous or homozygous XCR1 knockouts, that had or had not been vaccinated for infectious bronchitis virus (IBV). We used short-read (Illumina) and long-read (PacBio HiFi) metagenomic sequencing to reconstruct 670 high-quality, strain-level metagenome assembled genomes. We found no significant differences between alpha-diversity or the abundance of specific microbial taxa between genotypes. However, IBV vaccination was found to correlate with significant differences in the richness and beta-diversity of the microbiota, and to the abundance of forty bacterial genera. In conclusion, we found that a lack of XCR1 was not correlated with significant changes in the chicken microbiota, but IBV vaccination was. Data SummaryThe raw sequencing data for this project, as well as primary assemblies, putative genome bins and species-level MAGs, are available in the European Nucleotide Archive under project PRJEB64517. Strain-level MAGs are available through Edinburgh DataShare (https://doi.org/10.7488/ds/7678). Impact statementChickens play a vital role in global food systems, with 74 billion chickens killed for meat and 1.6 trillion chicken eggs produced in 2021 alone. The gut microbiota plays a vital role in the health and nutrition of the chicken, contributing to gut homeostasis and the production of nutrients that can be absorbed and used by the host bird. The chicken gut microbiota represents an excellent target to improve pathogen resistance and nutrition, as farmed chickens are not exposed to a maternal hen and thereby develop a low-diversity gut microbiota that negatively impacts their immune development and gut health. In order to develop such microbiota interventions, we first need to understand the fundamental biology behind immune-microbiota interactions. While it is well known that the chicken gut microbiota plays an important role in gut homeostasis, the mechanisms behind this phenomenon are poorly understood. In mammals, XCR1+ conventional dendritic cells have been shown to play a role in maintaining gut homeostasis. In this study we compare the gut microbiota of heterozygous and homozygous XCR1 knockout chickens that did or did not receive infectious bronchitis virus vaccination. We found that the gut microbiota of heterozygous and homozygous XCR1 knockout chickens did not differ significantly, but IBV vaccination did significantly correlate with differences in the microbiota composition.
著者: Laura Glendinning, Z. Wu, L. Vervelde, M. Watson, A. Balic
最終更新: 2024-05-22 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.22.595109
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.22.595109.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。