Di truyền vật chủ của hệ vi sinh vật đường ruột và khả năng chống chịu bệnh tật

của Chad Bierman, Tiến sĩ, Nhà di truyền học, Genesus Inc.

Khả năng sinh lời được thúc đẩy bởi nhiều thành phần khác nhau của chăn nuôi lợn. Có ý kiến ​​cho rằng số lượng heo toàn bộ giá trị được bán ra từ các cơ sở chăn nuôi heo có thể là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến lợi nhuận (Boyd, 2012).

Tỷ lệ chết của lợn là một yếu tố đóng góp lớn vào số lượng lợn bán ra, và dịch bệnh ở lợn đóng một vai trò quan trọng không chỉ trong tỷ lệ tử vong của lợn mà còn cả chất lượng lợn. Nghiên cứu bổ sung đồng ý rằng dịch bệnh trong chăn nuôi lợn tiếp tục làm giảm sản lượng và giảm lợi nhuận (VanderWaal và Deen, 2018).

Các phương pháp điều trị tốn kém và vắc xin không hiệu quả 100%. Sau đó, sẽ có lợi cho lợn nếu sở hữu giá trị di truyền cao hơn để có khả năng chống chọi với các thách thức dịch bệnh, bằng cách ít bị ảnh hưởng hơn hoặc bằng cách phục hồi nhanh hơn sau khi bị nhiễm trùng do bệnh gây ra. Tác động kinh tế của dịch bệnh là cao (Cornelison và cộng sự, 2018), và việc đưa các chỉ số đo lường khả năng phục hồi vào mục tiêu chăn nuôi lợn sẽ làm tăng lợi nhuận của người chăn nuôi.

Một cơ hội để tác động đến khả năng phục hồi bệnh tật nằm trong việc nghiên cứu cộng đồng vi sinh vật trong hệ thống đường ruột của lợn, còn được gọi là hệ vi sinh vật đường ruột của lợn. Theo đánh giá của Kamada và các đồng nghiệp (2013), một mạng lưới phức tạp các mối quan hệ có lợi tồn tại giữa hệ vi sinh vật đường ruột, bản thân lợn và môi trường ruột. Mạng lưới này chỉ mới bắt đầu được khám phá.

Các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến loại và kích thước của quần thể vi sinh vật hiện có, và những yếu tố đó có thể thay đổi thể trạng của bất kỳ một trong số chúng nếu các mối quan hệ trở nên mất cân bằng. Ví dụ, dinh dưỡng thay đổi và sử dụng thuốc kháng sinh có thể làm đảo lộn mạng lưới vi sinh vật và có thể dẫn đến sự xâm chiếm đường ruột bởi các mầm bệnh có hại trong một môi trường đã từng được cân bằng bởi các vi khuẩn có lợi. Do đó, việc hiểu thêm về cách các vi sinh vật đóng góp vào sức khỏe và hạnh phúc của lợn là hữu ích trong việc chống lại các thách thức dịch bệnh.

Một lĩnh vực quan tâm liên quan đến quần xã vi sinh là định lượng khả năng kiểm soát di truyền của vật chủ (lợn) đối với thành phần của hệ vi sinh vật và xác định mối quan hệ giữa thành phần và khả năng phục hồi bệnh tật. Các nghiên cứu trước đây đã xác định sự khác biệt giữa loại và sự phong phú của vi khuẩn hiện có:

• Estelle và các đồng nghiệp (2014) đã xác định một thành phần di truyền đối với sự phong phú của một số loại vi khuẩn nhất định giữa các cá thể, từ rất thấp (0.0) đến rất cao (0.82), tùy thuộc vào loại chi. Các ước tính hệ số di truyền khác XNUMX cho thấy gen của lợn trên thực tế đóng một vai trò nào đó trong thành phần của quần xã vi sinh vật.
• Một ước tính độc lập sau đó sẽ được báo cáo bởi Chen và các đồng nghiệp (2018), với ước tính hệ số di truyền lên tới 0.56 đối với sự phong phú của vi khuẩn.
• Hơn nữa, nhóm của Estelle đã xác định được mối tương quan di truyền mạnh mẽ giữa một số loại chi nhất định, cho thấy mối quan hệ cộng sinh giữa chúng.
• Bằng chứng bổ sung về ảnh hưởng của vi sinh vật đối với năng suất cho thấy hệ vi sinh vật âm đạo có thể có tác động lớn hơn đến năng suất sinh sản (tỷ lệ tử vong trước khi cai sữa và số lợn con cai sữa) hơn là di truyền vật chủ (Sanglard và cộng sự, 2000).

Tổng hợp lại, những phát hiện này cho thấy tầm quan trọng tiềm tàng của hệ vi sinh vật trong việc định hình kiểu hình và vai trò di truyền của vật chủ (lợn) trong thành phần quần xã vi sinh vật.

Với bằng chứng về di truyền vật chủ đóng một vai trò trong thành phần của quần thể vi sinh vật đường ruột, bước tiếp theo có liên quan là xem xét chọn lọc di truyền đối với thành phần vi sinh vật có lợi cho sức khỏe và năng suất của lợn.

Có bằng chứng ban đầu về các đặc điểm miễn dịch được đo từ thành phần máu, có tương quan di truyền với loại hệ vi sinh vật hiện có (Estelle và cộng sự, 2014).

Hệ vi sinh vật cũng có liên quan đến việc ảnh hưởng đến hiệu quả phản ứng của vắc xin. Sự biến đổi di truyền cá thể đã được ghi nhận trong quần thể người và chuột, cũng như giữa các quần thể người cách biệt nhau về mặt địa lý (Lynn và Pulendran 2017). Một ví dụ ở lợn gần đây cũng đưa ra giả thuyết về ảnh hưởng của hệ vi sinh vật đường ruột đến hiệu quả của vắc xin (Munyaka và cộng sự, 2020), nơi họ xác nhận mối quan hệ kiểu hình khi liên kết phản ứng vắc xin Mycoplasma hyopneumoniae với thành phần vi sinh vật trước khi tiêm phòng. Trong phát hiện của họ, sự phong phú của một số loại chi nhất định có thể dự đoán kết quả vắc xin tốt hơn những loại khác.

Những kết quả này, cùng với bằng chứng về ảnh hưởng di truyền của vật chủ đối với hệ vi sinh vật đường ruột của lợn, cho thấy một cơ hội thực sự để nâng cao hơn nữa khả năng chống chịu bệnh tật tự nhiên thông qua chọn lọc di truyền cho một hệ vi sinh vật đường ruột thuận lợi của lợn.

Genesus đã tham gia vào cuộc tìm kiếm này thông qua việc tham gia vào Dự án Nghiên cứu Ứng dụng Quy mô lớn Genome Canada năm 2014. Về nghiên cứu hệ vi sinh vật cho đến nay, các biện pháp hệ vi sinh vật trên heo non có thể dự đoán kết quả phản ứng với vắc xin của chúng - sau đó liên quan đến khả năng miễn dịch và khả năng mắc bệnh.

Được phân loại trong: Tin nổi bật, Công nghệ toàn cầu

Bài đăng này được viết bởi Genesus