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실내 또는 목초지에서 유제품 송아지의 대변 및 구강 미생물군집에 대한 비타민 D3 보충의 영향

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실내 또는 목초지에서 유제품 송아지의 대변 및 구강 미생물군집에 대한 비타민 D3 보충의 영향

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9111(2023) 이 기사 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

비타민 D(VitD)는 대사 및 미네랄 항상성에 대한 확립된 역할 외에도 면역 조절제로 떠오르고 있습니다. 이 연구에서는 생체 내 VitD가 홀스타인-프리시안 젖소의 구강 및 대변 미생물군집을 조절하는지 확인하려고 했습니다. 실험 모델은 우유 대체제에 VitD3 6000 IU/Kg, 사료에 2000 IU/Kg을 함유한 사료를 먹인 두 개의 대조군(Ctl-In, Ctl-Out)과 두 개의 치료군(VitD-In, Ctl-Out)으로 구성되었습니다. VitD-Out)은 우유 대체제에 VitD3 10,000 IU/Kg, 사료에 4000 IU/Kg 함유되어 있습니다. 한 대조군과 한 치료군은 이유 후 약 10주령에 야외로 이동되었습니다. 보충 7개월 후에 타액 및 대변 샘플을 수집하고 16S rRNA 시퀀싱을 사용하여 미생물군집 분석을 수행했습니다. Bray-Curtis의 비유사성 분석을 통해 샘플링 장소(구강 대 대변)와 주거지(실내 대 실외) 모두 미생물군집 구성에 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었습니다. Observed, Chao1, Shannon, Simpson 및 Fisher 측정을 기반으로 하면 야외에 사육된 송아지는 실내에 사육된 송아지와 비교하여 대변 샘플에서 더 큰 미생물 다양성을 보였습니다(P < 0.05). 대변 ​​샘플에서 Oscillospira, Ruminococcus, CF231 및 Paludibacter 속의 경우 수용과 처리 사이의 중요한 상호 작용이 관찰되었습니다. 대변 ​​샘플에서 VitD 보충 후 Oscillospira 및 Dorea 속은 증가한 반면 Clostridium 및 Blautia 속은 감소했습니다(P < 0.05). VitD 보충과 수용 사이의 상호 작용은 경구 샘플에서 Actinobacillus 및 Streptococcus 속의 풍부함에서 발견되었습니다. VitD 보충은 Oscillospira, Helcococcus 속을 증가시키고 Actinobacillus, Ruminococcus, Moraxella, Clostridium, Prevotella, Succinivibrio 및 Parvimonas 속을 감소시켰습니다. 이러한 예비 데이터는 VitD 보충이 구강 및 대변 미생물군집을 모두 변화시킨다는 것을 시사합니다. 이제 동물의 건강과 성능에 대한 미생물 변화의 중요성을 확립하기 위한 추가 연구가 수행될 것입니다.

전염병은 낙농 시스템의 경제적 지속가능성에 큰 영향을 미치며, 연간 조기 사망률은 송아지의 평균 약 10%를 차지할 수 있으며, 일부 농장 기업에서는 그 비율이 훨씬 더 높습니다1. 또한, 질병은 추가 송아지가 생산 목표를 달성하고 유전적 잠재력에 도달하는 능력을 손상시킵니다. 호흡기 및 장내 세균과 바이러스(호흡기 세포융합 바이러스, BVD, 헤르페스바이러스, 대장균, 로타바이러스, 살모넬라)는 어린 송아지에게 영향을 미치는 전염병의 대부분을 차지합니다2,3. 삶의 부적응적인 시작은 소의 생산성을 계속해서 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 나중에 질병에 걸릴 가능성에 기여할 수 있습니다2. 따라서 특히 송아지의 복지 요구를 보다 적절하게 해결하고 박테리아 감염 치료제로서 항생제에 대한 의존도를 줄이기 위해서는 동물의 자연 질병 저항성과 건강을 최적으로 강화하기 위한 지속적인 노력이 필요합니다.

새끼 송아지는 출생 후 약 6개월에 면역 체계의 적응 부분이 점진적으로 성숙해지기 때문에 질병으로부터 보호하기 위해 선천적 면역 체계에 주로 의존합니다4. 최적의 적응형 면역체계 프라이밍과 항상성 발달의 핵심 기여자는 미생물군집의 확립입니다. 미생물 발달을 위한 초기 스타터 배양은 출생 직후 섭취한 초유에서 유래하는 것으로 생각되지만, 최근 연구에 따르면 자궁 내에서도 일부 노출이 발생할 수 있는 것으로 나타났습니다5. 신생아는 우유만 섭취하며 장의 군집화는 회장에서 시작되어 이후 광범위하게 발달하는 반추동물 전 기관 전체에 걸쳐 확립되는 것으로 생각됩니다6,7. 장내 미생물의 구성은 어린 송아지에서 확립되었으며, 퍼미쿠테스(Firmicutes)가 우세한 것으로 보고되었습니다. 그러나 반추위가 발달하고 조직의 항상성 조절 메커니즘이 발생함에 따라 미생물 연속에 상당한 동적 변화가 발생합니다8.

 0.05). Although the Ctl-Out group showed a tendency toward lower final weights at the end of the experiment, no significant differences in either initial weight or body weight gain was detected (P > 0.05; Supplementary Figure S1)./p> 70% on average) followed by Lachnospiraceae (15%) Clostridiaceae (3%), Peptostreptococcaceae (2%) and Rikenellaceae (1%) with the remainder of families being observed at less than 1% (Supplementary Table S1). At genus level Oscillospira (30% on average) was the dominant genera with Faecalibacterium (11%), Dorea (10%), Ruminococcus (6%), Prevotella (5%), CF231 (5%), Clostridium (3%) and Blautia (2%) being prominent (Supplementary Table S1)./p> 225 nucleotides and a read-quality score of > 27 were retained. The uclust function in Qiime was used to pick OTUs based on a sequence similarity of 97%. Singletons were removed, as only OTUs that were present at the level of at least two reads in more than one sample were retained while chimeric sequences were removed using ChimeraSlayer50,51. The GreenGenes database assigned OTUs to different taxonomic levels. A combination of the mormalized OTU table, experimental phenotypic data and the phylogenetic tree were combined to produce the phyloseq object for further analysis (http://www.r-project.org; version 3.5.0, accessed on 25 March). The dynamics of richness and diversity in the microbiota were computed with the observed, Chao1, Shannon, Simpson and Fisher indices. The Simpson and Shannon indices of diversity account for both richness and evenness parameters. The beta diversity measurements are a measure of separation of the phylogenetic structure of the OTU in one sample compared with all other samples. This was estimated by normalising the data so taxonomic feature counts were comparable across samples. Several distance metrics were considered, in order to calculate the distance matrix of the different multidimensional reduction methods. These included weighted/unweighted UniFrac distance and non-phylogenetic distance metrics (i.e., Bray–Curtis, Jensen–Shannon divergence and Euclidian) using phyloseq in R52,53. Differential abundance testing was performed on tables extracted from the phyloseq object at phylum, family and genus level. The data was analysed using the PROC Glimmix procedure within Statistical Analysis Software (SAS) 9.4 (SAS, 2013). The model assessed the main effects of treatment (Ctrl vs. VitD) and housing (Indoor vs. Outdoor) and their associated interaction with the individual calf being the experimental unit. 6 calves per treatment group were used for the statistical analysis of the relative bacterial abundances with the exception of VitD-In group in the oral samples which only contained four samples due to inadequate DNA in the swabs. Results are presented using Benjamini–Hochberg (BH) adjusted P values./p>