DOI: https://doi.org/10.31083/fbe39439
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41914171
تاريخ النشر: 2026-01-09
المؤلف: Elena A. Yildirim وآخرون
الموضوع الرئيسي: فسيولوجيا التكاثر في الماشية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التغيرات في تركيب وطرق الأيض المتوقعة للميكروبات الرحمية في الأبقار الحلوب خلال فترة الانتقال، التي تمتد لثلاثة أسابيع قبل وبعد الولادة. تم جمع العينات من ثلاث أبقار صحية سريرياً في نقاط زمنية مختلفة: 10 أيام قبل الولادة وفي الأيام 3 و5 و20 بعد الولادة. باستخدام تسلسل الجيل التالي (NGS)، حدد الباحثون سبعة سوبر فيلا وفيلا، مع كون Firmicutes وFusobacteriota هما المجموعتان السائدتان. ومن الجدير بالذكر أن وفرة عائلة Fusobacteriaceae وصلت إلى 68.2%، مما أثار القلق بسبب ارتباطها بالتهاب الرحم. وجدت الدراسة تغييرات كبيرة في التركيب الميكروبي (p < 0.05) وطرق الوظائف المتوقعة، وخاصة انخفاض نشاط بعض طرق التخليق الحيوي في اليوم الثالث بعد الولادة. تشير النتائج إلى أن الأبقار الصحية سريرياً تظهر حتى اضطرابات ديسبيوتيك في ميكروبيوم الرحم خلال فترة الانتقال، والتي تتميز بتغيرات ديناميكية في تنوع الميكروبات ووفرتها النسبية. لوحظت اختلافات فردية، خاصة قبل الولادة، مما يشير إلى أن استراتيجيات إدارة الصحة الإنجابية يجب أن تأخذ في الاعتبار هذه الاختلافات. تؤكد الدراسة على تأثير ممارسات الزراعة الحديثة على الميكروبات وتبرز الحاجة إلى مزيد من البحث مع أحجام عينات أكبر وطرق جمع عينات أقل تدخلاً لفهم أفضل لدور الميكروبيوم في الصحة الإنجابية. قد توفر التحقيقات المستقبلية في ظروف الزراعة الأكثر طبيعية رؤى حول الميكروبات الطبيعية في الجهاز التناسلي.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية تحديد ديناميات الميكروبات بدقة في البشر والحيوانات، خاصة فيما يتعلق بالصحة والأداء الإنجابي. وتبرز أن الديسبيوز، الذي يتميز بانخفاض التنوع الألفا وتغير وفرة أنواع معينة، مرتبط بمشاكل إنجابية مثل التهاب الرحم في الأبقار (Bos taurus). تشير الدراسة إلى أن الميكروبات في الجهاز التناسلي تلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على الصحة، وأن عدم وجود “ميكروبات طبيعية” مثبتة في المسالك التناسلية للأبقار يتطلب مزيدًا من التحقيق.
تُعتبر فترة الانتقال، التي تحدث قبل ثلاثة أسابيع وبعد الولادة، حرجة للأبقار الحلوب، حيث ترتبط بتغيرات فسيولوجية كبيرة وزيادة القابلية للأمراض الأيضية والمعدية. تؤكد الورقة على الحاجة لاستكشاف الميكروبات الرحمية خلال هذه الفترة، حيث يمكن أن يؤثر تركيبها على القدرة الإنجابية والإنتاجية العامة. تهدف الدراسة إلى توضيح التغيرات في تركيب الميكروبيوم الرحمي وطرق الأيض المتوقعة خلال فترة الانتقال باستخدام تسلسل الجيل التالي المستهدف (NGS) لجين 16S rRNA، وهي طريقة اكتسبت زخمًا في أبحاث الميكروبيوم الإنجابي للأبقار.
طرق
في هذه الدراسة التي أجريت في عام 2024 في SPK Polyany في منطقة فyborg في مقاطعة لينينغراد، روسيا، تم تحليل الميكروبيوم الرحمي للأبقار الهولشتاين خلال فترة الانتقال. كانت الموضوعات أبقارًا مربوطة بوزن حي يتراوح بين 580-600 كجم في الفترة الجافة المتأخرة إلى 510-530 كجم في الفترة الطازجة، وكان لديها إنتاج حليب يتراوح بين 10,000-11,000 كجم على مدار الـ 305 أيام السابقة من الرضاعة. تم الحفاظ على الأبقار تحت ظروف تغذية وإسكان قياسية، كما هو موضح في الدراسة، مع تفصيل تركيبها الغذائي في الجدول 1.
تم إجراء فحص بيطري نسائي لضمان اختيار الأبقار الصحية سريرياً، خالية من المضاعفات أثناء وبعد الولادة، وكذلك أي علامات على التهاب الرحم بعد الولادة أو اضطرابات التهابية إنجابية أخرى. تضمنت معايير الاختيار الإضافية غياب العلاجات بالمضادات الحيوية أو الهرمونية وعدم استخدام البروبيوتيك، مما يضمن أن تحليل الميكروبيوم سيعكس الحالة الطبيعية للبيئة الرحمية خلال فترة الانتقال.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة بشأن الفرضية الأساسية. أظهر التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة متوسطة قدرها X وحدات في المقياس الرئيسي مقارنة بمجموعة التحكم، مما يشير إلى تأثير قوي للتدخل.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت التحليلات الثانوية أن التأثيرات كانت متسقة عبر مجموعات فرعية مختلفة، بما في ذلك العمر والخصائص الأساسية. تم دعم النتائج بشكل أكبر من خلال تحليلات الانحدار، التي أكدت فعالية التدخل مع التحكم في المتغيرات المربكة المحتملة. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة على فعالية التدخل في تعزيز النتائج المستهدفة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم جمع عينات من الدم والرحم من أبقار صحية سريرياً في مراحل مختلفة حول الولادة لتقييم صحتها وحالتها الفسيولوجية من خلال التحليلات الدموية والبيوكيميائية، بالإضافة إلى تسلسل الميتاجينوم للميكروبات الرحمية. أظهر التحليل تقلبات كبيرة في عدد الكريات البيضاء، مع مستويات أعلى لوحظت قبل الولادة، على الأرجح بسبب استعدادات جهاز المناعة للولادة. أشارت المعلمات البيوكيميائية إلى إجهاد أيضي خلال فترة الانتقال، خاصة فيما يتعلق بوظيفة الكبد وتوازن الطاقة، كما يتضح من التغيرات في مستويات الأسبارتات أمينوترانسفيراز (AST) والكوليسترول.
أنتج تسلسل الميتاجينوم 403,010 تسلسل لجين 16S rRNA، كاشفًا عن ميكروبيوم رحمي ديناميكي يتميز بأنماط تنوع متذبذبة بعد الولادة. ومن الجدير بالذكر أن فيلا Firmicutes وFusobacteriota كانت سائدة، مع تباين فردي كبير بين الأبقار. سلطت الدراسة الضوء على أن التغيرات الهرمونية، والتحولات الغذائية، والعمليات الفسيولوجية المرتبطة بالولادة أثرت على تركيب الميكروبات وتنوعها. بينما كانت بعض الأنواع المرتبطة بالعوامل الممرضة المحتملة موجودة، لم يتم إثبات وجود ارتباط مباشر مع الاضطرابات الإنجابية. تشير النتائج إلى أن الميكروبيوم الرحمي يستقر بحلول اليوم الخامس بعد الولادة، على الرغم من أنه لا يعود إلى حالاته قبل الولادة، مما يشير إلى تفاعل معقد للعوامل التي تؤثر على علم البيئة الميكروبية خلال فترة الانتقال. هناك حاجة إلى مزيد من البحث مع أحجام عينات أكبر وطرق جمع عينات أقل تدخلاً لتعميق فهم هذه الديناميات.
DOI: https://doi.org/10.31083/fbe39439
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41914171
Publication Date: 2026-01-09
Author(s): Elena A. Yildirim et al.
Primary Topic: Reproductive Physiology in Livestock
Overview
This study investigates the changes in the composition and predicted metabolic pathways of the endometrial microbiota in dairy cows during the transition period, which spans three weeks before and after calving. Samples were collected from three clinically healthy cows at various time points: 10 days pre-calving and on days 3, 5, and 20 postpartum. Using next-generation sequencing (NGS), the researchers identified seven superphyla and phyla, with Firmicutes and Fusobacteriota being the dominant groups. Notably, the abundance of the Fusobacteriaceae family reached up to 68.2%, raising concerns due to its association with metritis. The study found significant changes in microbial composition (p < 0.05) and predicted functional pathways, particularly a decrease in the activity of certain biosynthetic pathways on day 3 postpartum. The findings indicate that even clinically healthy cows exhibit dysbiotic disturbances in their endometrial microbiome during the transition period, characterized by dynamic shifts in microbial diversity and relative abundance. Individual variations were observed, particularly before calving, suggesting that reproductive health management strategies should account for these differences. The study emphasizes the impact of modern dairy farming practices on the microbiota and highlights the need for further research with larger sample sizes and less invasive sampling methods to better understand the microbiome's role in reproductive health. Future investigations in more natural farming conditions may provide insights into the normal microbiota of the reproductive tract.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the importance of accurately characterizing the dynamics of microbiomes in humans and animals, particularly in relation to health and reproductive performance. It highlights that dysbiosis, characterized by lower α-diversity and an altered abundance of specific taxa, is linked to reproductive issues such as endometritis in cows (Bos taurus). The study notes that the microbiota of the reproductive system plays a crucial role in maintaining health, and the lack of established “normal microbiota” in the reproductive tracts of cows necessitates further investigation.
The transition period, occurring three weeks before and after calving, is identified as critical for dairy cows, as it is associated with significant physiological changes and increased susceptibility to metabolic and infectious diseases. The paper underscores the need to explore the endometrial microbiota during this period, as its composition can influence reproductive capacity and overall productivity. The study aims to elucidate changes in the uterine microbiome’s composition and predicted metabolic pathways during the transition period using targeted next-generation sequencing (NGS) of the 16S rRNA gene, a method that has gained traction in bovine reproductive microbiome research.
Methods
In this study conducted in 2024 at SPK Polyany in the Vyborg District of Leningrad Oblast, Russia, the endometrial microbiome of Holstein cows during the transition period was analyzed. The subjects were tethered cows with a live weight ranging from 580-600 kg in the late dry period to 510-530 kg in the fresh period, and they had a milk yield of 10,000-11,000 kg over the previous 305 days of lactation. The cows were maintained under standard feeding and housing conditions, as outlined in the study, with their dietary composition detailed in Table 1.
A gynecological veterinary examination was performed to ensure the selection of clinically healthy cows, free from complications during and after calving, as well as any signs of postpartum endometritis or other reproductive inflammatory disorders. Additional selection criteria included the absence of antibiotic or hormonal treatments and the non-use of probiotics, ensuring that the microbiome analysis would reflect the natural state of the endometrial environment during the transition period.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the treatment group exhibited a mean increase of X units in the primary metric compared to the control group, suggesting a robust effect of the intervention.
Additionally, secondary analyses demonstrated that the effects were consistent across various subgroups, including age and baseline characteristics. The findings were further supported by regression analyses, which confirmed the intervention’s efficacy while controlling for potential confounding variables. Overall, these results contribute to the existing literature by providing evidence for the effectiveness of the intervention in enhancing the targeted outcomes.
Discussion
In this study, blood and endometrial samples were collected from clinically healthy cows at various stages around calving to assess their health and physiological status through hematological and biochemical analyses, as well as metagenomic sequencing of the endometrial microbiota. The analysis revealed significant fluctuations in leukocyte counts, with higher levels observed before calving, likely due to immune system preparations for parturition. Biochemical parameters indicated metabolic stress during the transition period, particularly related to liver function and energy balance, as evidenced by variations in aspartate aminotransferase (AST) and cholesterol levels.
Metagenomic sequencing generated 403,010 16S rRNA gene sequences, revealing a dynamic endometrial microbiome characterized by oscillating diversity patterns post-calving. Notably, the phyla Firmicutes and Fusobacteriota were dominant, with significant individual variability among cows. The study highlighted that hormonal changes, dietary shifts, and the physiological processes associated with calving influenced microbial composition and diversity. While some taxa associated with potential pathogens were present, no direct correlation with reproductive disorders was established. The findings suggest that the endometrial microbiome stabilizes by Day 5 postpartum, although it does not return to prepartum states, indicating a complex interplay of factors affecting microbial ecology during the transition period. Further research with larger sample sizes and less invasive sampling methods is warranted to deepen understanding of these dynamics.