Уникальная микрофлора в рубце северного оленя
Ключевой природной зоной российского северного оленя являются арктические зоны с суровыми климатическими условиями и скудными кормовыми ресурсами, особенно в холодное зимнее время. Выживаемость северных оленей в этих условиях связана не только с генетическим потенциалом самого животного. Микрофлора кишечника также оказывает значительную помощь в адаптации животных к сложным условиям, участвуя в переваривании клетчатки и целлюлозы.
.
Пищеварение у северного оленя осуществляется специализированными консорциумами микроорганизмов. Т.Е. пробиотической флорой его кишечника. Это пробиотические бактерии, которые вырабатывают жирные кислоты (VFA), а те в свою очередь поглощаются организмом хозяина. Этот процесс создаёт дополнительный источник белков и углеводов, что может влиять на метаболизм животного, улучшая его.
.
Способность переваривать растительные волокна (включая целлюлозу, гемицеллюлозу и ксиланы), обусловлена эволюционно развитым симбиозом с микрофлорой рубца, что является уникальной метаболической особенностью жвачных животных и северного оленя в частности.
.
Лишайники и эмбриофиты потребляемые северными оленями, могут содержать значительное количество микотоксинов. В то время как анаэробные микроорганизмы рубца у северных оленей помогают эффективно выводить токсины из организма этих животных.
.
Исследования показывают, что популяция симбиотических бактерий, которые находятся в рубце Северного оленя, увеличивается в зимние периоды. Это связано с тем, что оленям приходится потреблять менее питательную пищу зимой. Как уже было сказано, кишечная флора Северного оленя играет ключевую роль в метаболизме этого животного, помогая оленям выживать в суровых условиях Арктики.
.
Совсем недавно учёные начали изучать микробиоту в рубце Северных оленей. Так, эксперименты показали, что плотность зимней популяции бактерий была на удивление высокой, а процент бактерий, переваривающих целлюлозу, увеличился с 15% летом до 35% зимой. Процент бактерий, использующих гемицеллюлозу, составлял 30% и 58% от жизнеспособной популяции бактерий летом и зимой соответственно. Это обусловлено той тяжёлой пищей, которую Северные олени могут добыть зимой, разбивая наст копытами.
.
Доминирующей целлюлозолитической бактерией в рубце была Butyrivibrio fibrisolvens, которая составляла 10% жизнеспособной популяции бактерий рубца летом и 18% зимой. Если вы внимательно прочитали название этих бактерий на латыни, то могли уже догадаться, что они продуцируют в кишечнике бутират.
.
Бутират – это короткоцепочечная жирная кислота, вырабатываемая бактериальной ферментацией клетчатки в толстой кишке и обладающая опухолесупрессивными свойствами в клеточных линиях CRC. Исследования доказывают, что это не что иное, как бактериальный, подавляющий опухоль метаболит. Да, вы не ослышались, эти бактерии ингибируют онкогенез.
.
Доминирующей целлюлозолитической бактерией слепой кишки летом была B. fibrisolvens, а зимой – Ruminococcus albus. Эти виды составляли 7% и 5% от плотности жизнеспособной бактериальной популяции в каждом сезоне, соответственно
(Mathiesen et al. y unpublished data).
Руминококки (Ruminococcus) — род грамположительных неподвижных анаэробных аспорогенных бактерий. Руминококки расщепляют целлюлозу (с образованием метана). В процессе жизнедеятельности руминококки синтезируют гем (группы белков). Организму требуется гем для производства элементов крови.
.
Таким образом, растительная пища, попадающая в слепую кишку, подвергается интенсивной микробиологической
ферментации. У северного оленя четко прослеживаются сезонные изменения в микрофлоре как рубца, так и слепой кишки. Адаптация этих микробных популяций помогает максимально эффективно использовать полученную пищу. Питательность которой зависит от сезона.
Оптимальное использование корма в зимнее время имеет решающее значение для выживания оленей, и метаболические возможности микробиома рубца играют центральную роль. Именно благодаря микрофлоре северные олени способны питаться лишайниками и использовать их в качестве важного источника энергии и питательных веществ.
.
В процессе метаболизма в лишайниках образуется усниновая кислота.
Усниновая кислота – вторичный метаболит лишайников. Название происходит от названия рода лишайников Usnea (Лесная борода)
В лишайниках также встречаются антраноровая, фумарпротоцетраровая и лобариновая кислоты.
По мнению учёных, анаэробные микроорганизмы, присутствующие в рубце оленя, в частности Eubacterium rangiferina, обеспечивают процессы детоксикации усниновой кислоты и других вторичных метаболитов, продуцируемых лишайниками родов Cladonia, Usnea, Lecanora, Ramalina, Evernia, Parmelia, Alectoria.
Это первый случай, когда бактерия из рубца способна переносить усниновую кислоту и расти в присутствии усниновой кислоты, что указывает на то, что микроорганизмы рубца этих животных адаптировали механизмы для борьбы со вторичными метаболитами лишайников, которые хорошо известны своими антимикробными и токсическими действиями.
.
На сегодняшний день микробиоценоз рубца северного оленя наименее изучен среди жвачных, хотя его анализ представляет значительный интерес в связи с оценкой адаптационно-физиологических и анатомических приспособлений организма к неблагоприятным условиям ареала и условиям питания этого вида.
.
Считается, что благодаря особенностям микробного сообщества
рубца северных оленей потребление значительного количества лишайников в зимний период (до 70 % в общем составе рациона) не оказывает токсического действия на северных оленей (в отличие от лосей или овец).
.
Здоровая кишечная микрофлора улучшает барьерную функцию кишечника. Поддержание эубиоза или оптимального состава микробиоты является ключом к предотвращению событий, которые могут инициировать рак. И, пока учёные не разработали более специфические антибиотики узкого диапазона, которые селективно воздействуют на патогены или патобионты, сохраняя при этом эубиоз, кишечная микрофлора нуждается в систематической поддержке.
.
.
ЛИТЕРАТУРА:
- Eubacterium rangiferina, a novel usnic acid-resistant bacterium from the reindeer rumen September 2008 The Science of Nature 95(8):741-9
- РОЛЬ МИКРОБИОМА В РАЗВИТИИ И ТЕРАПИИ РАКА
- СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БАКТЕРИАЛЬНОГО СООБЩЕСТВА РУБЦА У МОЛОДЫХ И ВЗРОСЛЫХ ОСОБЕЙ Rangifer tarandus ИЗ АРКТИЧЕСКИХ РЕГИОНОВ РОССИИ В ЛЕТНЕ-ОСЕННИЙ ПЕРИОД
.
