Функциональные различия в микробиоме слепых отростков цыплят‑бройлеров, возникающие под влиянием глифосата и антибиотиков
Аннотация
Обоснование. Гербицид глифосат до недавнего времени считался безопасным для человека и животных, однако в последнее время большое количество исследователей склоняются к тому, что он может приводить к различным нарушениям. Это связано, в первую очередь с его широким распространением и способностью к канцерогенезу.
Цель. Целью исследования было изучить влияние совместного действия глифосата и двух видов антибиотиков на функциональные изменения микробиома слепых отростков цыплят-бройлеров при помощи метода полногеномного секвенирования.
Материалы и методы. Для проведения исследований, связанных с установлением таксономического состава метагенома содержимого слепых отростков цыплят-бройлеров, было проведено полногеномное NGS секвенирование образцов от 4 групп животных, полученных в ходе проведения опыта. На основании полученных данных проведен биоинформатический анализ.
Результаты. В результате данного исследования было показано, что глифосат с высокой вероятностью оказывает более сильное воздействие на микробиом, чем антибиотики. Но последние могут значительно усиливать негативное влияние гербицида, что выражается в более значительных функциональных изменениях, связанных с переваримостью сложных углеводов и энергетическим метаболизмом, а также с усилением развития патогенной микрофлоры вследствие нарушения баланса микробиоты с слепых отростках цыплят-бройлеров.
Заключение. Расширение знаний о микробиоме желудочно-кишечного тракта кур с помощью независимого от культуры метагеномного анализа способствует пониманию динамики микробных сообществ под влиянием таких ксенобиотиков как гербициды на основе глифосата и антибиотики, а также оценить и их роль в метаболизме и состоянии здоровья птицы. Исследования микробиоты ЖКТ необходимы для выявления вредного воздействия этих ксенобиотиков для разработки методов снижения токсической нагрузки и сохранения высокой продуктивности.
Информация о спонсорстве. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 22-16-00128-П «Изучение токсического действия глифосатов на функциональное состояние микробного сообщества кишечника птиц, их рост и развитие и разработка биопрепарата на основе штамма-деструктора глифосата».
EDN: MJOJDQ
Скачивания
Литература
Foldager, L., Winters, J. F. M., Nørskov, N. P., et al. (2021). Impact of feed glyphosate residues on broiler breeder egg production and egg hatchability. Scientific Reports, 11, 19290. https://doi.org/10.1038/s41598-021-98962. EDN: https://elibrary.ru/PRVNWN
Schönbrunn, E., Eschenburg, S., Shuttleworth, W. A., Schloss, J. V., Amrhein, N., Evans, J. N., & Kabsch, W. (2001). Interaction of the herbicide glyphosate with its target enzyme 5 enolpyruvylshikimate 3 phosphate synthase in atomic detail. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 98(4), 1376–1380. https://doi.org/10.1073/pnas.98.4.1376. EDN: https://elibrary.ru/LSWCXN
Jasper, R., Locatelli, G. O., Pilati, C., & Locatelli, C. (2012). Evaluation of biochemical, hematological and oxidative parameters in mice exposed to the herbicide glyphosate Roundup®. Interdisciplinary Toxicology, 5, 133–140. https://doi.org/10.2478/v10102-012-0022-5. EDN: https://elibrary.ru/YDSNUV
Larsen, K., Najle, R., Lifschitz, A., Maté, M. L., Lanusse, C., & Virkel, G. L. (2014). Effects of sublethal exposure to a glyphosate based herbicide formulation on metabolic activities of different xenobiotic metabolizing enzymes in rats. International Journal of Toxicology, 33, 307–318. https://doi.org/10.1177/1091581814540481
Gill, J. P. K., Sethi, N., Mohan, A., Datta, S., & Girdhar, M. (2018). Glyphosate toxicity for animals. Environmental Chemistry Letters, 16, 401–426. https://doi.org/10.1007/s10311-017-0689-0. EDN: https://elibrary.ru/DTDSLH
Cattani, D., Struyf, N., Steffensen, V., Bergquist, J., Zamoner, A., Brittebo, E., et al. (2021). Perinatal exposure to a glyphosate based herbicide causes dysregulation of dynorphins and an increase of neural precursor cells in the brain of adult male rats. Toxicology, 461, 152922. https://doi.org/10.1016/j.tox.2021.152922. EDN: https://elibrary.ru/IGTEAV
Grau, D., Grau, N., Gascuel, Q., Paroissin, C., Stratonovitch, C., & Lairon, D., et al. (2022). Quantifiable urine glyphosate levels detected in 99 % of the French population, with higher values in men, in younger people, and in farmers. Environmental Science and Pollution Research International, 29, 32882–32893. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18110-0. EDN: https://elibrary.ru/DJWFDU
Shehata, A. A., Schrodl, W., Aldin, A. A., Hafez, H. M., & Krüger, M. (2013). The effect of glyphosate on potential pathogens and beneficial members of poultry microbiota in vitro. Current Microbiology, 66, 350–358. https://doi.org/10.1007/s00284-012-0277-2. EDN: https://elibrary.ru/QOOOBU
Ruuskanen, S., Rainio, M. J., Gómez Gallego, C., Selenius, O., Salminen, S., Collado, M. C., et al. (2020). Glyphosate based herbicides influence antioxidants, reproductive hormones and gut microbiome but not reproduction: A long term experiment in an avian model. Environmental Pollution, 266, 115108. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115108. EDN: https://elibrary.ru/IDIFWL
Pereira, R., Bortoluzzi, C., Durrer, A., Fagundes, N. S., Pedroso, A. A., Rafael, J. M., de Lima Perim, J. E., Zavarize, K. C., Napty, G. S., Andreote, F. D., et al. (2019). Performance and intestinal microbiota of chickens receiving probiotic in the feed and submitted to antibiotic therapy. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 103, 72–86.
Schokker, D., de Klerk, B., Borg, R., Bossers, A., & Rebel, J. M. J. (2021). Factors influencing the succession of the fecal microbiome in broilers. Livestock Science, 247, 104486. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2021.104486. EDN: https://elibrary.ru/PDMHXO
Ocejo, M., Oporto, B., & Hurtado, A. (2019). 16S rRNA amplicon sequencing characterization of caecal microbiome composition of broilers and free range slow growing chickens throughout their productive lifespan. Scientific Reports, 9, 2506. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39323-x. EDN: https://elibrary.ru/QJDHXR
Shah, T. M., Patel, J. G., Gohil, T. P., Blake, D. P., & Joshi, C. G. (2019). Host transcriptome and microbiome interaction modulates physiology of full sibs broilers with divergent feed conversion ratio. NPJ Biofilms and Microbiomes, 5, 24. https://doi.org/10.1038/s41522-019-0096-3. EDN: https://elibrary.ru/IPDGGU
Wen, C., Yan, W., Sun, C., Ji, C., Zhou, Q., Zhang, D., et al. (2019). The gut microbiota is largely independent of host genetics in regulating fat deposition in chickens. The ISME Journal, 13, 1422–1436. https://doi.org/10.1038/s41396-019-0367-2. EDN: https://elibrary.ru/LFMXIY
El Kaoutari, A., Armougom, F., Gordon, J. I., Raoult, D., & Henrissat, B. (2013). The abundance and variety of carbohydrate active enzymes in the human gut microbiota. Nature Reviews Microbiology, 11, 497–504. https://doi.org/10.1038/nrmicro3050
Józefiak, D., Rutkowski, A., & Martin, S. A. (2004). Carbohydrate fermentation in the avian ceca: A review. Animal Feed Science and Technology, 113, 1–15. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2003.09.007
Koh, A., De Vadder, F., Kovatcheva Datchary, P., & Bäckhed, F. (2016). From dietary fiber to host physiology: Short chain fatty acids as key bacterial metabolites. Cell, 165, 1332–1345. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.041
Daruich, J., Zirulnik, F., & Gimenez, M. S. (2001). Effect of the herbicide glyphosate on enzymatic activity in pregnant rats and their fetuses. Environmental Research, 85, 226–231. https://doi.org/10.1006/enrs.2000.4229
Stanley, D., Hughes, R. J., & Moore, R. J. (2014). Microbiota of the chicken gastrointestinal tract: Influence on health, productivity and disease. Applied Microbiology and Biotechnology, 98, 4301–4310. https://doi.org/10.1007/s00253-014-5646-2. EDN: https://elibrary.ru/BLNKYW
Sergeant, M. J., Constantinidou, C., Cogan, T. A., Bedford, M. R., Penn, C. W., & Pallen, M. J. (2014). Extensive microbial and functional diversity within the chicken cecal microbiome. PLOS ONE, 9(3), e91941.
Qu, A., Brulc, J. M., Wilson, M. K., Law, B. F., Theoret, J. R., Joens, L. A., Konkel, M. E., Angly, F., Dinsdale, E. A., Edwards, R. A., Nelson, K. E., & White, B. A. (2008). Comparative metagenomics reveals host specific metavirulomes and horizontal gene transfer elements in the chicken cecum microbiome. PLOS ONE, 3(8), e2945. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0002945. EDN: https://elibrary.ru/MSJKWN
Yeoman, C. J., Chia, N., Jeraldo, P., Sipos, M., Goldenfeld, N. D., & White, B. A. (2012). The microbiome of the chicken gastrointestinal tract. Animal Health Research Reviews, 13, 89–99.
Roberfroid, M. B. (2005). Introducing inulin type fructans. British Journal of Nutrition, 93(Suppl 1), S13–S25.
Samanta, A. K., Senani, S., Kolte, A. P., Sridhar, M., Bhatta, R., & Jayapal, N. (2012). Effect of prebiotic on digestibility of total mixed ration. Indian Veterinary Journal, 89, 41–42.
Xia, Y., Miao, J., Zhang, Y., Zhang, H., Kong, L., Seviour, R., & Kong, Y. (2021). Dietary inulin supplementation modulates the composition and activities of carbohydrate metabolizing organisms in the cecal microbiota of broiler chickens. PLOS ONE, 16(10), e0258663. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258663. EDN: https://elibrary.ru/CTDAKY
FAO. (2023). The impact of pesticide residues on the gut microbiome and human health — A food safety perspective. Food Safety and Quality Series, No. 19. Rome. https://doi.org/10.4060/cc5306en
Khasheii, B., Mahmoodi, P., & Mohammadzadeh, A. (2021). Siderophores: Importance in bacterial pathogenesis and applications in medicine and industry. Microbiological Research, 250, 126790. https://doi.org/10.1016/j.micres.2021.126790. EDN: https://elibrary.ru/EXOUSH
Copyright (c) 2025 Georgy Yu. Laptev, Darya G. Turina, Vitaly Yu. Morozov, Valentina A. Filippova, Elena A. Yildirim, Larisa A. Ilina, Elena P. Gorfunkel, Ekaterina S. Ponomareva, Ksenia A. Sokolova, Vasily A. Zaikin, Irina A. Klyuchnikova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
