Состав и прогнозируемые функции эндометриального и рубцового микробиома дойных коров на фоне хронического эндометритa
Аннотация
Обоснование. Эндометрит является одной из важнейших причин яловости молочных коров, приводящей к значительным экономическим потерям в животноводстве. Состав микробиома коров оказывает прямое влияние на их репродуктивное здоровье.
Целью исследования была оценка изменений состава и прогнозируемых метаболических путей эндометриальной и рубцовой микробиоты коров при хроническом эндометрите.
Материалы и методы. Для эксперимента было сформировано две группы коров в период раздоя (n = 3): контрольная группа I - клинически здоровые, а также с хорошими показателями воспроизводства в анамнезе жизни, опытная группа II - с хроническим эндометритом. Была проведена оценка состава микробного сообщества соскобов с эндометрия и химуса рубца с помощью таргетного NGS-секвенирования. Реконструкция и прогнозирование функционального содержания семейств генов и ферментов проведены при помощи программного комплекса PICRUSt2 (v.2.3.0).
Результаты. В рубце коров опытной группы II по сравнению с контролем I было отмечено снижение численности Ruminococcus sp. и Veillonella sp. в 2,0 и 2,8 раза соответственно на фоне повышения Fusobacterium sp. и бактерий порядка Bacteroidales – родов Bacteroides и Porphyromonas в 1,7-2,6 раза (Р≤0,05). В эндометрии коров опытной группы II по сравнению с контролем I отмечено резкое (на 8,6%) увеличение численности Fusobacterium sp. (Р≤0,05). У эндометриальной микробиоты на фоне заболевания происходило полное угнетение важных путей, связанных с синтезом витаминов, таких, как менахинол-10 и биотин, а также коэнзима Q10 (убихинолов-7-10), связанного с антиоксидантной активностью по сравнению контрольной группой I (Р≤0,05).
Заключение. Полученные нами данные указывают на то, что хронический эндометрит у коров проявляется как смешанная инфекция, этиологическим началом которой, по всей вероятности, является увеличение численности микроорганизмов, присутствующих в репродуктивной системе клинически здоровых коров. Результаты нашего исследования предоставляют дополнительную информацию о механизмах развития хронического эндометрита у коров.
EDN: QWWMIL
Скачивания
Литература
Белик, С. В., Аль-Рикаби, З. Г. К., & Лободин, К. А. (2014). Эффективность применения НПВС для профилактики эмбриональной смертности у молочных коров. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии, (3), 25-26.
Belik, S. V., Al-Rikabi, Z. G. K., & Lobodin, K. A. (2014). Effektivnost primeneniya NPVS dlya profilaktiki embrional'noy smertnosti u molochnykh korov [The effectiveness of NSAIDs for preventing embryonic death in dairy cows]. Voprosy normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinariy, (3), 25-26.
Вахитов, И. И., Багманов, М. А., Шаев, Р. К., & Хасанов, А. Р. (2012). Изучение этиологии и распространения послеродовых эндометритов у коров в хозяйствах Республики Татарстан. Ученые записки КГАВМ им. Н. Э. Баумана, (3), 229-233.
Vakhitov, I. I., Bagmanov, M. A., Shaev, R. K., & Khassanov, A. R. (2012). Izucheniye etiologii i rasprostraneniya poslerodovykh endometritov u korov v khozyaistvakh Respubliki Tatarstan [Study of the etiology and spread of postpartum endometritis in cows in farms of the Republic of Tatarstan]. Uchenyye zapiski Kazanskoy gosudarstvennoy akademii veterinarnoy meditsiny imeni N.E. Bауmana, (3), 229-233.
Карташов, С. Н., Клименко, Р. В., Карташова, Е. В., & Грибов, К. П. (2010). Гормональные нарушения в этиологии хронических эндометритов у коров. Ветеринария и кормление, (4), 22-30.
Kartashov, S. N., Klimenko, R. V., Kartashova, E. V., & Gribov, K. P. (2010). Gormonal'nyye narusheniya v etiologii khronicheskikh endometritov u korov [Hormonal disorders in the etiology of chronic endometritis in cows]. Veterinariya i kormleniye, (4), 22-30.
Коба, И. С., Решетка, М. Б., & Дубовикова, М. С. (2016). Распространение острых и хронических эндометритов у коров в сельскохозяйственных организациях Краснодарского края. Вестник АГАУ, (2), 103-106.
Koba, I. S., Reshetka, M. B., & Dubovikova, M. S. (2016). Rasprostraneniye ostrykh i khronicheskikh endometritov u korov v sel'skokhozyaistvennykh organizatsiyakh Krasnodarskogo kraya [Prevalence of acute and chronic endometritis in cows at agricultural organizations in the Krasnodar region]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, (2), 103-106.
Adnane, M., & Chapwanya, A. (2022). Role of genital tract bacteria in promoting endometrial health in cattle. Microorganisms, 10(11), 2238. https://doi.org/10.3390/microorganisms10112238
Appiah, M. O., Wang, J., & Lu, W. (2020). Microflora in the reproductive tract of cattle: A review. Agriculture, 10(6), 232. https://doi.org/10.3390/agriculture10060232
Baker, J. M., Al-Nakkash, L., & Herbst-Kralovetz, M. M. (2017). Estrogen–gut microbiome axis: Physiological and clinical implications. Maturitas, 103, 45–53. https://doi.org/10.1016/j.maturitas.2017.06.025
Benner, M., Ferwerda, G., Joosten, I., & van der Molen, R. G. (2018). How uterine microbiota might be responsible for a receptive, fertile endometrium. Human Reproduction Update, 24, 393–415. https://doi.org/10.1093/humupd/dmy012
Bodelon, C., Madeleine, M. M., Johnson, L. G., Du, Q., Galloway, D. A., Malkki, M., et al. (2014). Genetic variation in the TLR and NF-kappaB pathways and cervical and vulvar cancer risk: A population-based case-control study. International Journal of Cancer, 134(2), 437–444. https://doi.org/10.1002/ijc.28364
Carneiro, L. C., Cronin, J. G., & Sheldon, I. M. (2016). Mechanisms linking bacterial infections of the bovine endometrium to disease and infertility. Reproductive Biology, 16, 1–7. https://doi.org/10.1016/j.repbio.2016.04.003
Cirilli, I., Damiani, E., Dludla, P. V., Hargreaves, I., Marcheggiani, F., Millichap, L. E., Orlando, P., Silvestri, S., & Tiano, L. (2021). Role of coenzyme Q10 in health and disease: An update on the last 10 years (2010–2020). Antioxidants, 10(8), 1325. https://doi.org/10.3390/antiox10081325
Eckel, E. F., & Ametaj, B. N. (2016). Invited review: Role of bacterial endotoxins in the etiopathogenesis of periparturient diseases of transition dairy cows. Journal of Dairy Science, 99, 5967–5990. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10727
Elad, D., Friedgut, O., Alpert, N., Stram, Y., Lahav, D., Tiomkin, D., Avramson, M., Grinberg, K., & Bernstein, M. (2004). Bovine necrotic vulvovaginitis associated with Porphyromonas levii. Emerging Infectious Diseases, 10(3), 505–507. https://doi.org/10.3201/eid1003.020592
Fu, Y., He, Y., Xiang, K., Zhao, C., He, Z., Qiu, M., Hu, X., & Zhang, N. (2022). The role of rumen microbiota and its metabolites in subacute ruminal acidosis (SARA)-induced inflammatory diseases of ruminants. Microorganisms, 10, 1495. https://doi.org/10.3390/microorganisms10081495
Galvão, K. N., Bicalho, R. C., & Jeon, S. J. (2019). Symposium review: The uterine microbiome associated with the development of uterine disease in dairy cows. Journal of Dairy Science, 102, 11786–11797. https://doi.org/10.3168/jds.2019-16654
Gholiof, M., Adamson-De Luca, E., & Wessels, J. M. (2022). The female reproductive tract microbiotas, inflammation, and gynecological conditions. Frontiers in Reproductive Health, 4, 963752. https://doi.org/10.3389/frph.2022.963752
Herath, S., Lilly, S. T., Fischer, D. P., Williams, E. J., Dobson, H., Bryant, C. E., & Sheldon, I. M. (2009). Bacterial lipopolysaccharide induces an endocrine switch from prostaglandin F2α to prostaglandin E2 in bovine endometrium. Endocrinology, 150, 1912–1920. https://doi.org/10.1210/en.2008-1510
Khafipour, E., Krause, D., & Plaizier, J. (2009). A grain-based subacute ruminal acidosis challenge causes translocation of lipopolysaccharide and triggers inflammation. Journal of Dairy Science, 92, 1060–1070. https://doi.org/10.3168/jds.2008-1389
Khan, K. N., Fujishita, A., Kitajima, M., Hiraki, K., Nakashima, M., & Masuzaki, H. (2014). Intra-uterine microbial colonization and occurrence of endometritis in women with endometriosis. Human Reproduction, 29(11), 2446–2456. https://doi.org/10.1093/humrep/deu222
Koedooder, R., Singer, M., Schoenmakers, S., Savelkoul, P. H. M., Morré, S. A., de Jonge, J. D., et al. (2019). The vaginal microbiome as a predictor for outcome of in vitro fertilization with or without intracytoplasmic sperm injection: A prospective study. Human Reproduction, 34, 1042–1054. https://doi.org/10.1093/humrep/dez065
Łaniewski, P., Ilhan, Z. E., & Herbst-Kralovetz, M. M. (2020). The microbiome and gynaecological cancer development, prevention and therapy. Nature Reviews Urology, 17(4), 232–250. https://doi.org/10.1038/s41585-020-0286-z
Miranda-CasoLuengo, R., Lu, J., Williams, E. J., Miranda-CasoLuengo, A. A., Carrington, S. D., Evans, A. C. O., & Meijer, W. G. (2019). Delayed differentiation of vaginal and uterine microbiomes in dairy cows developing postpartum endometritis. PLoS ONE, 14, e0200974. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200974
Mirmonsef, P., Gilbert, D., Zariffard, M. R., Hamaker, B. R., Kaur, A., Landay, A. L., et al. (2011). The effects of commensal bacteria on innate immune responses in the female genital tract. American Journal of Reproductive Immunology, 65(3), 190–195. https://doi.org/10.1111/j.1600-0897.2010.00943.x
Mogheiseh, A., Ahmadi, M. R., Nazifi, S., Mirzaei, A., & Fallah, E. (2020). Destination of corpus luteum in postpartum clinical endometritis cows and factors affecting self-recovery. Veterinary Animal Science, 9, 100067. https://doi.org/10.1016/j.vasci.2020.100067
Moorey, S. E., & Biase, F. H. (2020). Beef heifer fertility: Importance of management practices and technological advancements. Journal of Animal Science and Biotechnology, 11, 97. https://doi.org/10.1186/s40104-020-00503-9
Plaizier, J. C., Li, S., Tun, H. M., & Khafipour, E. (2016). Nutritional models of experimentally-induced subacute ruminal acidosis (SARA) differ in their impact on rumen and hindgut bacterial communities in dairy cows. Frontiers in Microbiology, 7, 2128. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.02128
Prunner, I., Wagener, K., Pothmann, H., Ehling-Schulz, M., & Drillich, M. (2014). Risk factors for uterine diseases on small- and medium-sized dairy farms determined by clinical, bacteriological, and cytological examinations. Theriogenology, 82, 857–865. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2014.06.015
Schoenhofen, I. C., Vinogradov, E., Whitfield, D. M., Brisson, J. R., & Logan, S. M. (2009). The CMP-legionaminic acid pathway in Campylobacter: Biosynthesis involving novel GDP-linked precursors. Glycobiology, 19(7), 715–725. https://doi.org/10.1093/glycob/cwp039
Sheldon, I. M., Lewis, G. S., LeBlanc, S., & Gilbert, R. O. (2006). Defining postpartum uterine disease in cattle. Theriogenology, 65, 1516–1530. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2005.08.021
Sommer, F., & Bäckhed, F. (2013). The gut microbiota—masters of host development and physiology. Nature Reviews Microbiology, 11(4), 227–238. https://doi.org/10.1038/nrmicro297
Swartz, J. D., Lachman, M., Westveer, K., O’Neill, T., Geary, T., Kott, R. W., Berardinelli, J. G., Hatfield, P. G., Thomson, J. M., Roberts, A., & Yeoman, C. J. (2014). Characterization of the vaginal microbiota of ewes and cows reveals a unique microbiota with low levels of lactobacilli and near-neutral pH. Frontiers in Veterinary Science, 1, 19. https://doi.org/10.3389/fvets.2014.00019
Thomson, P., Pareja, J., Nuñez, A., Santibáñez, R., & Castro, R. (2022). Characterization of microbial communities and predicted metabolic pathways in the uterus of healthy mares. Open Veterinary Journal, 12(6), 797–805. https://doi.org/10.5455/OVJ.2022.v12.i6.3
Williams, E. J., Fischer, D. P., Pfeiffer, D. U., England, G. C. W., Noakes, D. E., Dobson, H., et al. (2005). Clinical evaluation of postpartum vaginal mucus reflects uterine bacterial infection and the immune response in cattle. Theriogenology, 63, 102–117. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2004.03.017
Zangl, I., Pap, I. J., Aspöck, C., & Schüller, C. (2019). The role of Lactobacillus species in the control of Candida via biotrophic interactions. Microbial Cell, 7(1), 1–14. https://doi.org/10.15698/mic2020.01.702
Zeng, J., Lv, J., Duan, H., Yang, S., Wu, J., Yan, Z., Zhang, R., Hu, J., & Zhang, Y. (2023). Subacute ruminal acidosis as a potential factor that induces endometrium injury in sheep. International Journal of Molecular Sciences, 24(2), 1192. https://doi.org/10.3390/ijms24021192
Copyright (c) 2025 Elena A. Yildirim, Valentina A. Filippova, Larisa A. Ilina, Georgy Yu. Laptev, Andrey V. Dubrovin, Vasily A. Zaikin, Ksenia A. Kalitkina, Elena A. Korochkina, Irina A. Klyuchnikova, Ekaterina S. Ponomareva, Evgeny A. Brazhnik, Tatyana S. Smetannikova, Daria G. Tyurina
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
