Чад Бирман, Доктор наук, генетик, Genesus Inc.
В свиноводстве рентабельность зависит от множества различных компонентов. Есть предположение, что количество свиней, проданных по полной стоимости, может быть самым весомым фактором, влияющим на прибыльность (Boyd, 2012).
Падеж свиней является существенным фактором, определяющим число реализованных свиней, при этом болезни свиней играют важную роль не только снижая сохранность, но и в значительной степени влияют на само качество свиней. Дополнительно проведенные исследования подтверждают, что болезни свиней продолжают негативно сказываться на объемах производства и снижают рентабельность предприятий (VanderWaal and Deen, 2018).
Лечение свиней обходится очень дорого, а вакцины не гарантируют своей 100% эффективности. В этом случае очевидным представляется, что будет выгоднее, если свиньи будут обладать более высокими генетическими качествами, обеспечивающими высокую устойчивость к болезням, меньшую им подверженность или быстрее восстанавливаться после вызванной болезнью инфекции. Экономические последствия болезней свиней наносят большой ущерб (Cornelison et al., 2018), а введение признаков устойчивости свиней к болезням в качестве одной из целей в программе племенной работы увеличит прибыльность производств.
Возможность повлиять на устойчивость свиней к болезням заключается в изучении колонии бактерий кишечной системы свиней, иначе называемой микробиомом кишечника свиней. Исходя из анализа, проведенного группой ученых во главе с Камада (2013), можно заключить, что существует сложная сеть полезных взаимосвязей между кишечным микробиомом, самой свиньей и кишечной флорой. И исследования этой сети только начинаются.
Внешние факторы могут влиять на тип и размер существующей микрофлоры, и эти факторы способны изменить приспособленность любого из них, если отношения становятся несбалансированными. Например, изменение рациона кормления и введение антибиотиков могут нарушить сеть микробиома и привести к колонизации кишечника вредными патогенами в среде, которая когда-то была уравновешена полезными бактериями. Следовательно, дальнейшие шаги по пониманию того, как микроорганизмы способствуют здоровью и хорошему самочувствию свиней, будут крайне полезны в борьбе с болезнями.
Одна из представляющих наибольший интерес областей, связанных с микробиомом – это количественная оценка генетического контроля хозяина (свиньи) над составом микробиома и определение взаимосвязей между составом и сопротивляемостью болезням. Предыдущие исследования выявили различия между типом и численностью присутствующих бактерий:
* Группа ученых под руководством Эстель (2014) определила наследственный компонент численности определенных типов бактерий между отдельными особями, варьирующийся от очень низкого (0.0) до очень высокого (0.82), в зависимости от типа рода. Оценки ненулевой наследственности предполагают, что гены свиньи действительно играют роль в составе микробиома.
* Позже Чен и его коллеги (2018) представят независимую оценку с уровнями наследуемости в диапазоне от 0.56 для численности бактерий.
* Кроме того, группа Эстель определила сильные генетические корреляции между определенными типами родов, предполагая симбиотические отношения между ними.
* Дополнительные данные о влиянии микроорганизмов на продуктивные показатели предполагают, что микробиом влагалища может иметь большее влияние на репродуктивную функцию (сохранность до отъема и число отъемных поросят), чем генетика хозяина (Sanglard et al., 2000).
В совокупности эти результаты предполагают потенциальную важность микробиома в формировании фенотипов и генетическую роль хозяина (свиньи) в составе микробиома.
Имея данные о том, что генетика хозяина играет роль в составе популяций кишечных микроорганизмов, следующим важным шагом станет рассмотрение возможности проведения генетического отбора по составу микробиома, благоприятно влияющему на здоровье и продуктивность свиней.
Присутствуют ранние свидетельства того, что признаки иммунитета, измеряемые по составу крови, генетически коррелируют с типом присутствующей микробиоты (Estelle et al., 2014)
Микробиом также влияет на эффективность иммунного ответа на вакцину. Индивидуальные генетические вариации были задокументированы в популяциях людей и мышей, а также между популяциями людей, разделенными географически (Lynn and Pulendran, 2017).
Недавний пример исследования свиней также позволил выдвинуть гипотезу о влиянии микробиома кишечника на эффективность вакцины (Munyaka et al., 2020), где они подтвердили фенотипическую взаимосвязь при связывании иммунного ответа вакцины Микоплазмы гиопневмонии с составом микробиома до вакцинации. По их данным, обилие определенных генотипов может лучше предсказать результаты вакцинации, чем другие.
Эти результаты, в сочетании с доказательствами влияния генетики хозяина на микробиом кишечника свиней, предполагают реальную возможность дальнейшего повышения устойчивости к естественным заболеваниям посредством генетического отбора по признаку благоприятного микробиома кишечника свиней.
Компания Genesus присоединилась к этому исследованию, приняв участие в крупномасштабном научно-исследовательском проекте Genome Canada, начавшемся в 2014 году. Что касается исследований микробиома на сегодняшний день, уже можно сказать, что измерения микробиома молодых свиней потенциально могут предсказать результаты их реакции на вакцину, что соответственно связано с иммунитетом и потенциальной восприимчивостью к болезням.
Ссылки:
Boyd, 2012. Integrating Science into Practice and Getting it Right. Agri Stats Inc., March 2011 report.
Chen C., Huang X., Fang S., Yang H., He M., Zhao Y. and Huang L. 2018. Contribution of Host Genetics to the Variation of Microbial Composition of Cecum Lumen and Feces in Pigs. Frontiers in Microbiology. 9:2626. doi: 10.3389/fmicb.2018.02626
Cornelison A.S., Karriker L.A., Williams N.H, Haberl B.J., Stalder K.J., Schulz L.L., Patience J.F. 2018. Impact of health challenges on pig growth performance, carcass characteristics, and net returns under commercial conditions, Translational Animal Science, 2(1):50-61. https://doi.org/10.1093/tas/txx005
Estelle J., Mach N., Ramayo-Caldas Y., Levenez F., Lemonnier G., Denis C., Dore J., Larzul C., Lepage P., Rogel-Gaillard C. and the Sus_Flora consortium. 2014. The influence of host’s genetics on the gut microbiota composition in pigs and its links with immunity traits. Proceedings, 10th World Congress of Genetics Applied to Livestock Production.
Kamada, N., Chen, G., Inohara, N., Nunez G. 2013. Control of pathogens and pathobionts by the gut microbiota. Nature Immunology 14, 685–690. https://doi.org/10.1038/ni.2608
Munyaka PM, Blanc F, Estellé J, Lemonnier G, Leplat JJ, Rossignol MN, Jardet D, Plastow G, Billon Y, Willing BP, Rogel-Gaillard C. 2020. Discovery of Predictors of Mycoplasma hyopneumoniae Vaccine Response Efficiency in Pigs: 16S rRNA Gene Fecal Microbiota Analysis. Microorganisms. 8(8):1151. doi: 10.3390/microorganisms8081151.
Sanglard L.P., Schmitz‐Esser S., Gray K.A., Linhares D.C.L., Yeoman C.J., Dekkers J.C.M., Niederwerder M.C., Serao N.V.L. 2019. Investigating the relationship between vaginal microbiota and host genetics and their impact on immune response and farrowing traits in commercial gilts. Journal of Animal Breeding and Genetics. 00: 1–19. https://doi.org/10.1111/jbg.12456
VanderWaal K. and Deen J. 2018. Global trends in infectious diseases of swine. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115(45) 11495-500.
В свиноводстве рентабельность зависит от множества различных компонентов. Есть предположение, что количество свиней, проданных по полной стоимости, может быть самым весомым фактором, влияющим на прибыльность (Boyd, 2012).
Падеж свиней является существенным фактором, определяющим число реализованных свиней, при этом болезни свиней играют важную роль не только снижая сохранность, но и в значительной степени влияют на само качество свиней. Дополнительно проведенные исследования подтверждают, что болезни свиней продолжают негативно сказываться на объемах производства и снижают рентабельность предприятий (VanderWaal and Deen, 2018).
Лечение свиней обходится очень дорого, а вакцины не гарантируют своей 100% эффективности. В этом случае очевидным представляется, что будет выгоднее, если свиньи будут обладать более высокими генетическими качествами, обеспечивающими высокую устойчивость к болезням, меньшую им подверженность или быстрее восстанавливаться после вызванной болезнью инфекции. Экономические последствия болезней свиней наносят большой ущерб (Cornelison et al., 2018), а введение признаков устойчивости свиней к болезням в качестве одной из целей в программе племенной работы увеличит прибыльность производств.
Возможность повлиять на устойчивость свиней к болезням заключается в изучении колонии бактерий кишечной системы свиней, иначе называемой микробиомом кишечника свиней. Исходя из анализа, проведенного группой ученых во главе с Камада (2013), можно заключить, что существует сложная сеть полезных взаимосвязей между кишечным микробиомом, самой свиньей и кишечной флорой. И исследования этой сети только начинаются.
Внешние факторы могут влиять на тип и размер существующей микрофлоры, и эти факторы способны изменить приспособленность любого из них, если отношения становятся несбалансированными. Например, изменение рациона кормления и введение антибиотиков могут нарушить сеть микробиома и привести к колонизации кишечника вредными патогенами в среде, которая когда-то была уравновешена полезными бактериями. Следовательно, дальнейшие шаги по пониманию того, как микроорганизмы способствуют здоровью и хорошему самочувствию свиней, будут крайне полезны в борьбе с болезнями.
Одна из представляющих наибольший интерес областей, связанных с микробиомом – это количественная оценка генетического контроля хозяина (свиньи) над составом микробиома и определение взаимосвязей между составом и сопротивляемостью болезням. Предыдущие исследования выявили различия между типом и численностью присутствующих бактерий:
* Группа ученых под руководством Эстель (2014) определила наследственный компонент численности определенных типов бактерий между отдельными особями, варьирующийся от очень низкого (0.0) до очень высокого (0.82), в зависимости от типа рода. Оценки ненулевой наследственности предполагают, что гены свиньи действительно играют роль в составе микробиома.
* Позже Чен и его коллеги (2018) представят независимую оценку с уровнями наследуемости в диапазоне от 0.56 для численности бактерий.
* Кроме того, группа Эстель определила сильные генетические корреляции между определенными типами родов, предполагая симбиотические отношения между ними.
* Дополнительные данные о влиянии микроорганизмов на продуктивные показатели предполагают, что микробиом влагалища может иметь большее влияние на репродуктивную функцию (сохранность до отъема и число отъемных поросят), чем генетика хозяина (Sanglard et al., 2000).
В совокупности эти результаты предполагают потенциальную важность микробиома в формировании фенотипов и генетическую роль хозяина (свиньи) в составе микробиома.
Имея данные о том, что генетика хозяина играет роль в составе популяций кишечных микроорганизмов, следующим важным шагом станет рассмотрение возможности проведения генетического отбора по составу микробиома, благоприятно влияющему на здоровье и продуктивность свиней.
Присутствуют ранние свидетельства того, что признаки иммунитета, измеряемые по составу крови, генетически коррелируют с типом присутствующей микробиоты (Estelle et al., 2014)
Микробиом также влияет на эффективность иммунного ответа на вакцину. Индивидуальные генетические вариации были задокументированы в популяциях людей и мышей, а также между популяциями людей, разделенными географически (Lynn and Pulendran, 2017).
Недавний пример исследования свиней также позволил выдвинуть гипотезу о влиянии микробиома кишечника на эффективность вакцины (Munyaka et al., 2020), где они подтвердили фенотипическую взаимосвязь при связывании иммунного ответа вакцины Микоплазмы гиопневмонии с составом микробиома до вакцинации. По их данным, обилие определенных генотипов может лучше предсказать результаты вакцинации, чем другие.
Эти результаты, в сочетании с доказательствами влияния генетики хозяина на микробиом кишечника свиней, предполагают реальную возможность дальнейшего повышения устойчивости к естественным заболеваниям посредством генетического отбора по признаку благоприятного микробиома кишечника свиней.
Компания Genesus присоединилась к этому исследованию, приняв участие в крупномасштабном научно-исследовательском проекте Genome Canada, начавшемся в 2014 году. Что касается исследований микробиома на сегодняшний день, уже можно сказать, что измерения микробиома молодых свиней потенциально могут предсказать результаты их реакции на вакцину, что соответственно связано с иммунитетом и потенциальной восприимчивостью к болезням.
Ссылки:
Boyd, 2012. Integrating Science into Practice and Getting it Right. Agri Stats Inc., March 2011 report.
Chen C., Huang X., Fang S., Yang H., He M., Zhao Y. and Huang L. 2018. Contribution of Host Genetics to the Variation of Microbial Composition of Cecum Lumen and Feces in Pigs. Frontiers in Microbiology. 9:2626. doi: 10.3389/fmicb.2018.02626
Cornelison A.S., Karriker L.A., Williams N.H, Haberl B.J., Stalder K.J., Schulz L.L., Patience J.F. 2018. Impact of health challenges on pig growth performance, carcass characteristics, and net returns under commercial conditions, Translational Animal Science, 2(1):50-61. https://doi.org/10.1093/tas/txx005
Estelle J., Mach N., Ramayo-Caldas Y., Levenez F., Lemonnier G., Denis C., Dore J., Larzul C., Lepage P., Rogel-Gaillard C. and the Sus_Flora consortium. 2014. The influence of host’s genetics on the gut microbiota composition in pigs and its links with immunity traits. Proceedings, 10th World Congress of Genetics Applied to Livestock Production.
Kamada, N., Chen, G., Inohara, N., Nunez G. 2013. Control of pathogens and pathobionts by the gut microbiota. Nature Immunology 14, 685–690. https://doi.org/10.1038/ni.2608
Munyaka PM, Blanc F, Estellé J, Lemonnier G, Leplat JJ, Rossignol MN, Jardet D, Plastow G, Billon Y, Willing BP, Rogel-Gaillard C. 2020. Discovery of Predictors of Mycoplasma hyopneumoniae Vaccine Response Efficiency in Pigs: 16S rRNA Gene Fecal Microbiota Analysis. Microorganisms. 8(8):1151. doi: 10.3390/microorganisms8081151.
Sanglard L.P., Schmitz‐Esser S., Gray K.A., Linhares D.C.L., Yeoman C.J., Dekkers J.C.M., Niederwerder M.C., Serao N.V.L. 2019. Investigating the relationship between vaginal microbiota and host genetics and their impact on immune response and farrowing traits in commercial gilts. Journal of Animal Breeding and Genetics. 00: 1–19. https://doi.org/10.1111/jbg.12456
VanderWaal K. and Deen J. 2018. Global trends in infectious diseases of swine. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115(45) 11495-500.
