DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1334858
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38352039
تاريخ النشر: 2024-01-30
المؤلف: Bienvenido W. Tibbs‐Cortes وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير تطعيم بروسيلة أبورتوس على الميكروبيوم البرازي والمهبلي للأيائل، وهي نوع يعمل كخزان لهذا الممرض، الذي يشكل مخاطر على كل من الماشية والصحة العامة. تسلط الأبحاث الضوء على أن الأيائل تظهر استجابات مناعية مميزة مقارنة بالماشية، مما يدفع إلى استكشاف تفاعلات ميكروبيوم الأيائل مع عدوى ب. أبورتوس والتطعيم. من خلال تسلسل جين 16S rRNA على مدى فترة طويلة، تكشف الدراسة أن الميكروبيوم للأيائل يشبه ذلك الخاص بأنواع المجترات الأخرى ويتأثر بكل من توقيت أخذ العينات وحالة التطعيم.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن الميكروبيوم المهبلي للأيائل، الذي تم تحليله لأول مرة في هذا السياق، يظهر تغييرات كبيرة في هيكل المجتمع ووفرة الأنواع بين الأفراد الملقحين وغير الملقحين، حتى قبل تحدي ب. أبورتوس. من الجدير بالذكر أن بعض الأنواع المرتبطة بأمراض الجهاز التناسلي في الماشية زادت بعد الولادة، مما يشير إلى أن الولادة تعطل الميكروبيوم المهبلي وتزيد من القابلية للعدوى من الممرضات الانتهازية. تؤكد النتائج على الآثار المحتملة لتطعيم RB51 على ميكروبيوم الأيائل وصحة التكاثر الحيوانية، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة حول إدارة انتقال البروسيلات في الحياة البرية والماشية.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية الأيائل في جبال روكي (Cervus canadensis nelsoni) كخزان مهم لبروسيلة أبورتوس، البكتيريا المسؤولة عن البروسيلات البقرية، خاصة في منطقة غريتر يلوستون (GYA). مع وجود أكثر من 125,000 أيل في المنطقة، تشكل هذه الحيوانات خطرًا على الماشية المحلية، خاصة بسبب ممارسات التغذية الشتوية الإضافية التي تم ربطها بزيادة انتقال الأمراض. تسلط الورقة الضوء على الآثار الاقتصادية والصحية للبروسيلات، بما في ذلك الإجهاض المتأخر في الماشية والآثار المحتملة على البشر.
يقترح المؤلفون أن عدوى ب. أبورتوس قد تغير الميكروبيوم البرازي والمهبلي للأيائل، وهي فرضية تنبع من نتائج سابقة تشير إلى أن البروسيلات تؤثر على الميكروبيوم المعوي في أنواع أخرى. يشيرون إلى نقص الأبحاث حول الميكروبيوم المهبلي للأيائل ويؤكدون على الحاجة إلى التحقيق في كيفية تأثير كل من عدوى ب. أبورتوس ولقاح RB51 على هذه المجتمعات الميكروبية. تهدف هذه الدراسة إلى تعزيز فهم التفاعلات بين ب. أبورتوس والأيائل، خاصة فيما يتعلق ببيئة الغشاء المخاطي للمضيف وتركيب الميكروبيوم المهبلي، الذي لم يتم وصفه سابقًا في أنواع Cervus.
طرق البحث
في هذا القسم، يصف المؤلفون الطرق المستخدمة لتصنيف الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) التي لم يمكن تصنيفها إلى مستوى الجنس باستخدام mothur. لتعزيز دقة التصنيف، تم إخضاع جميع OTUs الممثلة بـ 10 قراءات أو أكثر لمزيد من التحليل باستخدام BLAST+ (v2.13.0). تم استرجاع التسلسلات التمثيلية لكل OTU باستخدام الأمر “get.oturep” في mothur، وتم تنزيل قاعدة بيانات النوكليوتيدات 16S rRNA RefSeq الكاملة، التي تتكون من 27,020 تسلسل، وتحويلها إلى قاعدة بيانات BLAST.
تم إجراء تحليل BLAST باستخدام التسلسلات التمثيلية لـ OTU كاستعلامات ضد قاعدة بيانات 16S BLAST، باستخدام خوارزمية “blastn” بحجم كلمة 6 وحد أقصى من 2 زوج من القطع عالية الدرجات (max_hsps). بالنسبة لكل استعلام، تم الاحتفاظ بأفضل 10 تطابقات بناءً على قيمة e. الأنواع التي تم مناقشتها في المخطوطة يتم الإشارة إليها بشكل أساسي وفقًا لتصنيفاتها التي تم الحصول عليها من mothur، ما لم يُذكر خلاف ذلك.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في الاستجابات المناعية للأيائل تجاه تطعيم بروسيلة أبورتوس والتحدي، مع التركيز على المجتمعات الميكروبية في الميكروبيوم البرازي والمهبلي للأيائل الملقحة وغير الملقحة RB51. تم تعيين ستة عشر أيلًا عشوائيًا إما إلى مجموعة التحكم أو مجموعة الملقحين، حيث شهدت جميع الحيوانات حالات حمل طبيعية وولادة، باستثناء حالة واحدة من عسر الولادة. على الرغم من نجاح زراعة ب. أبورتوس من معظم أنسجة الأيائل بعد التحدي، لم يتم ملاحظة أي حالات إجهاض، وهو ما يتناقض مع النتائج السابقة التي أشارت إلى معدلات إجهاض أعلى في أنواع أخرى. يشير غياب ب. أبورتوس القابل للاكتشاف في العينات المهبلية والبرازية في نقاط زمنية مختلفة إلى أن البكتيريا قد لا تكون قد تمركزت في المشيمة أو أن نافذة أخذ العينات كانت غير كافية لاكتشاف الإخراج.
استخدمت الدراسة تسلسل جين 16S rRNA لتحليل الميكروبيوم، كاشفة عن اختلافات كبيرة في التركيب الميكروبي بين العينات البرازية والمهبلية. بينما هيمنت الميكروبيوم البرازي على Firmicutes وBacteroidetes، كانت الميكروبيوم المهبلي تتكون أساسًا من Lactobacillales. من الجدير بالذكر أن التحليل حدد أنواعًا ذات وفرة متفاوتة تأثرت بحالة التطعيم والنقطة الزمنية، مما يبرز التفاعلات المعقدة بين استجابة الأيائل المناعية تجاه ب. أبورتوس وميكروبيومها. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم أفضل للأيائل كخزان لب. أبورتوس وتسلط الضوء على الحاجة إلى مزيد من البحث في الآليات الكامنة وراء استجاباتها المناعية الفريدة مقارنة بأنواع الماشية الأخرى.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1334858
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38352039
Publication Date: 2024-01-30
Author(s): Bienvenido W. Tibbs‐Cortes et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The study investigates the impact of Brucella abortus vaccination on the fecal and vaginal microbiota of elk, a species that serves as a reservoir for this pathogen, which poses risks to both cattle and public health. The research highlights that elk exhibit distinct immunological responses compared to cattle, prompting an exploration of the elk microbiome’s interactions with B. abortus infection and vaccination. Through longitudinal 16S rRNA gene amplicon sequencing, the study reveals that the elk microbiota resembles that of other ruminants and is influenced by both the timing of sampling and vaccination status.
Key findings indicate that the vaginal microbiota of elk, for the first time analyzed in this context, shows significant shifts in community structure and taxa abundance between vaccinated and unvaccinated individuals, even prior to B. abortus challenge. Notably, certain taxa associated with reproductive tract diseases in cattle increased postpartum, suggesting that parturition disrupts the vaginal microbiome and heightens susceptibility to opportunistic pathogens. The results underscore the potential implications of RB51 vaccination on elk microbiota and animal reproductive health, contributing valuable insights into the management of brucellosis transmission in wildlife and livestock.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the Rocky Mountain elk (Cervus canadensis nelsoni) as a significant reservoir for Brucella abortus, the bacterium responsible for bovine brucellosis, particularly in the Greater Yellowstone Area (GYA). With over 125,000 elk in the region, these animals pose a risk to domestic cattle, especially due to supplemental winter feeding practices that have been linked to increased disease transmission. The paper highlights the economic and health impacts of brucellosis, including late-term abortions in cattle and potential zoonotic effects on humans.
The authors propose that B. abortus infection may alter the fecal and vaginal microbiota of elk, a hypothesis stemming from previous findings that brucellosis affects gut microbiota in other species. They note the lack of research on the vaginal microbiota of elk and emphasize the need to investigate how both B. abortus infection and the RB51 vaccine influence these microbial communities. This study aims to enhance understanding of the interactions between B. abortus and elk, particularly regarding the host’s mucosal environment and the composition of the vaginal microbiota, which has not been previously characterized in Cervus species.
Methods
In this section, the authors describe the methods employed for the taxonomic classification of operational taxonomic units (OTUs) that could not be classified to the genus level using mothur. To enhance classification accuracy, all OTUs represented by 10 or more reads were subjected to further analysis using BLAST+ (v2.13.0). The representative sequences for each OTU were retrieved using the “get.oturep” command in mothur, and the entire 16S rRNA RefSeq nucleotide database, comprising 27,020 sequences, was downloaded and converted into a BLAST database.
The BLAST analysis was conducted with the OTU representative sequences as queries against the 16S BLAST database, utilizing the “blastn” algorithm with a word size of 6 and a maximum of 2 high-scoring segment pairs (max_hsps). For each query, the top 10 matches based on e-value were retained. The taxa discussed in the manuscript are primarily referenced according to their classifications obtained from mothur, unless otherwise noted.
Discussion
In this study, the immune responses of elk to Brucella abortus vaccination and challenge were investigated, focusing on the microbial communities in the fecal and vaginal microbiota of RB51-vaccinated and non-vaccinated elk. Sixteen elk hinds were randomly assigned to either a control group or a vaccinated group, with all animals experiencing normal pregnancies and giving birth, except for one case of dystocia. Despite successful culture of B. abortus from most elk tissues post-challenge, no abortions were observed, which contrasts with previous findings that indicated higher abortion rates in other species. The absence of detectable B. abortus in vaginal and fecal samples at various timepoints suggests that the bacteria may not have localized to the placenta or that the sampling window was insufficient for detecting shedding.
The study employed 16S rRNA gene amplicon sequencing to analyze the microbiota, revealing significant differences in microbial composition between the fecal and vaginal samples. While the fecal microbiota was dominated by Firmicutes and Bacteroidetes, the vaginal microbiota was primarily composed of Lactobacillales. Notably, the analysis identified differentially abundant taxa influenced by vaccination status and timepoint, underscoring the complex interactions between the elk’s immune response to B. abortus and its microbiota. Overall, these findings contribute to a better understanding of elk as a reservoir for B. abortus and highlight the need for further research into the mechanisms underlying their unique immune responses compared to other livestock species.