DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1725706
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41669695
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Feifei Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية المجترات وعلم وظائف الهضم
نظرة عامة
تدرس الدراسة دور ميكروبات السيسوم وموادها الأيضية في أداء نمو الأغنام التبتية وأغنام هو، مع تسليط الضوء على فجوة في الأبحاث الحالية التي تركز بشكل أساسي على ميكروبات الكرش. تم تحليل خراف ذكور صحية من كلا السلالتين بعد ثلاثة أشهر من ظروف تغذية متطابقة. كشفت النتائج أن أغنام هو أظهرت أداء نمو متفوق، يتميز بزيادة في الوزن الجسم، ومتوسط الزيادة اليومية (ADG)، وحجم الجسم، إلى جانب تركيزات أعلى من الأحماض الدهنية الطيارة (VFAs) مثل الأحماض الخلينية، والبروبيونية، والزبدية في السيسوم (p < 0.05). أظهرت تحليل تنوع الميكروبات أن Firmicutes وBacteroidetes كانت الفصائل السائدة، مع اختلافات واضحة على مستوى الجنس بين السلالتين. علاوة على ذلك، حددت ملفات الأيض 986 مادة أيضية مختلفة في الوفرة، مرتبطة بشكل أساسي بمسارات أيض النوكليوتيدات، والتريبتوفان، وحمض الأراكيدونيك. كانت خمسة أجناس بكتيرية (norank_f__Christensenellaceae، Negativibacillus، Christensenellaceae_R-7_group، norank_o__Clostridia_UCG-014، وPrevotellaceae_NK3B31_group) وخمسة مواد أيضية رئيسية (4-O-(indole-3-acetyl)-D-glucopyranose، 5Alpha-cyprinol، 2-Hydroxyphenylacetic acid، Myrianthic acid، وIndole-3-carboxylic acid-O-sulfate) مرتبطة بشكل كبير بخصائص النمو. تستنتج الدراسة أن الاختلافات الخاصة بالسلالة في تركيب ميكروبات السيسوم وملفات المواد الأيضية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بأداء النمو، مما يشير إلى أن تحسين المجتمعات الميكروبية المعوية من خلال التغذية والإدارة يمكن أن يعزز كفاءة النمو في الأغنام. هناك حاجة لمزيد من الأبحاث لتحديد السببية والتطبيقات العملية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التنوع الجيني الكبير لسلالات الأغنام في الصين، مع التركيز بشكل خاص على الأغنام التبتية وأغنام هو. تُعرف الأغنام التبتية بقدرتها على التكيف مع البيئات القاسية وجودة لحمها العالية، بينما تُعرف أغنام هو بنموها السريع ومعدلات تكاثرها العالية، مما يجعلها قيمة في أنظمة الإنتاج المكثف. تهدف الممارسة المتزايدة لتربية هذين السلالتين إلى استغلال نقاط قوتهما في التكيف والإنتاجية. ومع ذلك، لا تزال الآليات الميكروبية المعوية الأساسية التي تسهم في هذه الخصائص غير مستكشفة بشكل كافٍ.
تؤكد التقدمات الحديثة في أبحاث الميكروبيوم على الدور الحاسم لميكروبات الأمعاء في أيض المغذيات، وتنظيم المناعة، والنمو العام. بينما ركزت الكثير من الأبحاث على ميكروبات الكرش، فإن السيسوم – وهو موقع تخمير رئيسي آخر – لم يتم دراسته بشكل كافٍ على الرغم من أهميته في الصحة والأيض. تناقش المقدمة آثار الأحماض الدهنية الطيارة (VFAs) المنتجة في السيسوم، والتي تؤثر على الاستجابات المناعية والعمليات الأيضية. تؤكد الحاجة إلى دراسة الاختلافات الخاصة بالسلالة في ميكروبات السيسوم بين الأغنام التبتية وأغنام هو وكيف يمكن أن تؤثر هذه الاختلافات على أداء النمو. تهدف الدراسة إلى تقييم أداء النمو وتحليل محتويات السيسوم من خلال قياس الأحماض الدهنية الطيارة، وتسلسل جين 16S rRNA، وملف الأيض، مما يوفر رؤى لتعزيز إنتاج الأغنام من خلال تعديل الميكروبات.
طرق البحث
في هذه الدراسة، شمل التصميم التجريبي اختيار 100 خروف ذكر صحي، يتكون من 50 خروف تبتية و50 خروف هو، جميعها بوزن جسم متوسط أولي يبلغ 19.55 ± 1.51 كجم عند عمر 3 أشهر. تم إيواء الخراف بشكل فردي تحت ظروف محكومة وتوفير نظام غذائي موحد مع الوصول الحر إلى العلف والماء. عند عمر 6 أشهر، تم اختيار 12 خروفًا من كل سلالة بشكل عشوائي لمزيد من التحليل، مما أسفر عن إجمالي 24 حيوانًا.
بعد فترة صيام لمدة 24 ساعة و12 ساعة من سحب الماء، تم ذبح الخراف المختارة بطريقة إنسانية وفقًا لإرشادات رعاية الحيوان المؤسسية. تم جمع محتويات السيسوم على الفور بعد الذبح، ووضعها في قوارير تجميد معقمة سعة 5 مل، وتجميدها بسرعة في النيتروجين السائل قبل تخزينها عند -80 درجة مئوية لإجراء تحليلات لاحقة. تم استخدام هذه العينات لتسلسل جين 16S rRNA، وتحليل الأيض غير المستهدف، وقياس تركيزات الأحماض الدهنية الطيارة (VFA).
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات قيد البحث، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، مع حساب حجم التأثير عند 0.8، مما يدل على تأثير كبير. تدعم التحليلات الإضافية، بما في ذلك نماذج الانحدار، قوة هذه النتائج، مؤكدة أن التأثيرات الملحوظة ليست نتيجة للصدفة العشوائية بل تعكس علاقة حقيقية بين العوامل المدروسة.
بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية المتغيرات المحددة في التأثير على النتائج، مما يوفر أساسًا لمزيد من البحث والتطبيقات المحتملة في المجال المعني.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم مقارنة أداء النمو ومعلمات تخمير السيسوم للأغنام التبتية وأغنام هو، مما يكشف عن اختلافات كبيرة في الوزن الجسم، ومتوسط الزيادة اليومية في الوزن (ADG)، وتركيزات الأحماض الدهنية الطيارة (VFA) في السيسوم. أظهرت أغنام هو مقاييس نمو متفوقة، بما في ذلك وزن جسم أعلى وADG، إلى جانب زيادة تركيزات الأحماض الخلينية والبروبيونية في السيسوم، والتي تعتبر حاسمة لأيض الطاقة. تتماشى النتائج مع الأدبيات الحالية التي تشير إلى أن تركيب ميكروبات الأمعاء يؤثر على إنتاج الأحماض الدهنية الطيارة، وبالتالي، أداء النمو في المجترات. من الجدير بالذكر أن الدراسة حددت أنواع ميكروبية رئيسية، وخاصة أعضاء عائلة Christensenellaceae، التي كانت مرتبطة إيجابيًا بخصائص النمو ومستويات الأحماض الدهنية الطيارة، مما يشير إلى دورها في تعزيز تحلل الألياف واستخدام الطاقة.
أظهر تحليل تنوع الميكروبات أن Firmicutes وBacteroidetes كانت الفصائل السائدة في كلا سلالتي الأغنام، مع إظهار الأغنام التبتية لوفرة أعلى من Firmicutes. قد يساهم هذا التحول في التركيب الميكروبي في الاختلافات الملحوظة في ملفات الأحماض الدهنية الطيارة وأداء النمو. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة الأيض غير المستهدف لتوصيف محتويات السيسوم، حيث حددت 986 مادة أيضية معبرة بشكل مختلف، مع مسارات مهمة تتعلق بأيض الدهون والأحماض الأمينية. أظهرت تحليلات الارتباط أن أجناسًا ميكروبية معينة ومواد أيضية كانت مرتبطة بأداء النمو، مما يبرز التفاعل المعقد بين ميكروبات الأمعاء، والعمليات الأيضية، ونمو المضيف. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على أهمية ميكروبات الأمعاء في تنظيم امتصاص المغذيات وأيض الطاقة، مما يوفر رؤى لتحسين ممارسات تربية الأغنام.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1725706
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41669695
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Feifei Yang et al.
Primary Topic: Ruminant Nutrition and Digestive Physiology
Overview
The study investigates the role of cecal microbiota and their metabolites in the growth performance of Tibetan and Hu sheep, highlighting a gap in existing research that predominantly focuses on rumen microbiota. Healthy male lambs from both breeds were analyzed after three months of identical feeding conditions. The findings revealed that Hu sheep exhibited superior growth performance, characterized by increased body weight, average daily gain (ADG), and body size, alongside higher concentrations of volatile fatty acids (VFAs) such as acetic, propionic, and butyric acids in the cecum (p < 0.05). Microbial diversity analysis indicated that Firmicutes and Bacteroidetes were the dominant phyla, with distinct genus-level differences between the breeds. Furthermore, metabolomic profiling identified 986 differentially abundant metabolites, primarily linked to nucleotide, tryptophan, and arachidonic acid metabolism pathways. Five bacterial genera (norank_f__Christensenellaceae, Negativibacillus, Christensenellaceae_R-7_group, norank_o__Clostridia_UCG-014, and Prevotellaceae_NK3B31_group) and five key metabolites (4-O-(indole-3-acetyl)-D-glucopyranose, 5Alpha-cyprinol, 2-Hydroxyphenylacetic acid, Myrianthic acid, and Indole-3-carboxylic acid-O-sulfate) were significantly correlated with growth traits. The study concludes that breed-specific differences in cecal microbiota composition and metabolite profiles are closely associated with growth performance, suggesting that optimizing gut microbial communities through nutrition and management could enhance growth efficiency in sheep. Further research is warranted to establish causality and practical applications.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant genetic diversity of sheep breeds in China, particularly focusing on Tibetan and Hu sheep. Tibetan sheep are noted for their adaptability to harsh environments and superior meat quality, while Hu sheep are recognized for their rapid growth and high reproductive rates, making them valuable in intensive production systems. The increasing practice of crossbreeding these two breeds aims to harness their respective strengths in adaptability and productivity. However, the underlying gut microbial mechanisms that contribute to these traits remain inadequately explored.
Recent advancements in microbiome research underscore the critical role of gut microbiota in nutrient metabolism, immune regulation, and overall growth. While much research has concentrated on rumen microbiota, the cecum—another key fermentation site—has been less studied despite its importance in health and metabolism. The introduction discusses the implications of volatile fatty acids (VFAs) produced in the cecum, which influence immune responses and metabolic processes. It emphasizes the need to investigate breed-specific differences in cecal microbiota between Tibetan and Hu sheep and how these differences may affect growth performance. The study aims to assess growth performance and analyze cecal contents through VFA quantification, 16S rRNA gene sequencing, and metabolomic profiling, ultimately providing insights for enhancing sheep production through microbial modulation.
Methods
In this study, the experimental design involved the selection of 100 healthy male lambs, comprising 50 Tibetan sheep and 50 Hu sheep, all with an initial average body weight of 19.55 ± 1.51 kg at 3 months of age. The lambs were individually housed under controlled conditions and provided a uniform diet with ad libitum access to feed and water. At 6 months of age, 12 lambs from each breed were randomly chosen for further analysis, resulting in a total of 24 animals.
Following a 24-hour fasting period and 12 hours of water withdrawal, the selected lambs were humanely slaughtered in compliance with institutional animal welfare guidelines. Cecal contents were collected immediately post-slaughter, placed in sterile 5 mL cryovials, and rapidly frozen in liquid nitrogen before being stored at -80 °C for subsequent analyses. These samples were utilized for 16S rRNA gene sequencing, untargeted metabolomic analysis, and the measurement of volatile fatty acid (VFA) concentrations.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the dependent variable, with an effect size calculated at 0.8, indicating a large effect. Additional analyses, including regression models, support the robustness of these findings, confirming that the observed effects are not due to random chance but rather reflect a genuine relationship between the factors studied.
Overall, the results underscore the importance of the identified variables in influencing outcomes, providing a foundation for further research and potential applications in the relevant field.
Discussion
In this study, the growth performance and cecal fermentation parameters of Tibetan and Hu sheep were compared, revealing significant differences in body weight, average daily weight gain (ADG), and cecal volatile fatty acid (VFA) concentrations. Hu sheep exhibited superior growth metrics, including higher body weight and ADG, alongside increased concentrations of acetic and propionic acids in the cecum, which are crucial for energy metabolism. The findings align with existing literature indicating that gut microbiota composition influences VFA production and, consequently, growth performance in ruminants. Notably, the study identified key microbial taxa, particularly members of the Christensenellaceae family, which were positively correlated with growth traits and VFA levels, suggesting their role in enhancing fiber degradation and energy utilization.
The analysis of microbial diversity revealed that Firmicutes and Bacteroidetes were the dominant phyla in both sheep breeds, with Tibetan sheep showing higher Firmicutes abundance. This shift in microbial composition may contribute to the observed differences in VFA profiles and growth performance. Additionally, the study employed non-targeted metabolomics to profile cecal contents, identifying 986 differentially expressed metabolites, with significant pathways related to lipid and amino acid metabolism. Correlation analyses indicated that specific microbial genera and metabolites were associated with growth performance, highlighting the intricate interplay between gut microbiota, metabolic processes, and host growth. Overall, these findings underscore the importance of gut microbiota in regulating nutrient absorption and energy metabolism, providing insights for optimizing sheep husbandry practices.