veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2021-1-36-68-71veterinary-546Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫGENERAL ISSUESОбзор: ключевые моменты в процессе становления микробиома млекопитающихReview article: key aspects of mammal microbiome developmenthttps://orcid.org/0000-0002-7456-0647СеменоваЕ. В.SemenovaE. V.

Семенова Елена Вячеславовна, младший научный сотрудник лаборатории диагностики инфекционных и инвазионных болезней НИЦ

г. Воронеж

Elena V. Semenova, Junior Researcher, Laboratory for the Diagnosis of Infectious and Invasive Diseases of the Scientific and Testing Center

Voronezh

elenasemenova1992@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0147-8965МанжуринаО. А.ManzhurinaO. A.

Манжурина Ольга Алексеевна, кандидат ветеринарных наук, доцент, заведующий лабораторией диагностики инфекционных и инвазионных болезней НИЦ

г. Воронеж

Olga A. Manzhurina, Candidate of Science (Veterinary Medicine), Associate Professor, Head of the Laboratory for the Diagnosis of Infectious and Invasive Diseases of the Scientific and Testing Center

Voronezh

manol65@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1460-5022ПархоменкоЮ. С.ParkhomenkoYu. S.

Пархоменко Юлия Сергеевна, младший научный сотрудник лаборатории диагностики инфекционных и инвазионных болезней НИЦ

г. Воронеж

Yuliya S. Parkhomenko, Junior Researcher, Laboratory for the Diagnosis of Infectious and Invasive Diseases of the Scientific and Testing Center

Voronezh

yuliyasp21@mail.ruФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии» (ФГБНУ «ВНИВИПФиТ»)РоссияFSBSI “All-Russian Veterinary Research Institute of Pathology, Pharmacology and Therapy” (FSBSI “ARVRIPP&T”)Russian Federation202129032021116871Copyright © Семенова Е.В., Манжурина О.А., Пархоменко Ю.С., 20212021Семенова Е.В., Манжурина О.А., Пархоменко Ю.С.Semenova E.V., Manzhurina O.A., Parkhomenko Y.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/546

Данный обзор направлен на обобщение современного понимания становления микробиоты новорожденных млекопитающих на основе результатов современных исследований в экспериментах с животными в трех аспектах, включая начальную колонизацию, влияние микробиоты на иммунную функцию кишечника развивающегося новорожденного и воздействие внешних факторов на формирование микробиома в ювенильный период. Результаты представленных в статье исследований подтверждают, что коррекция микробного пейзажа – важнейший фактор улучшения здоровья животного с учетом того, что именно здоровая микрофлора способствует снижению частоты и интенсивности кишечных инфекций, а это, в свою очередь, минимизирует использование антибиотиков. Известно, что микробиом влияет на развитие иммунной системы, метаболические процессы и даже на этологию, в связи с чем нетипичная микробная популяция способна вызвать нарушения как иммунитета, так и метаболизма организма. Активный процесс взаимодействия микроорганизмов и организма хозяина начинается уже при рождении. Даже различные способы родов – кесарево или вагинальное родоразрешение – могут определять начальную колонизацию новорожденного. Кроме того, на формирование микробиоты кишечника влияют генетика особи, питание и окружающая среда. В связи с этим актуально изучение пробиотиков – понимание их эффективности при профилактике и лечении диареи, использование как альтернативы антибиотикам, а также для повышения устойчивости животных к стрессовым факторам.

This review article summarizes current understanding of the microbiota development in neonatal mammals based on the results of modern experimental studies in animals focusing on three aspects: initial colonization, microbiota effect on the immune function of the developing newborn animal intestine and external factors influencing the microbiome shaping during the juvenile period. The presented study results confirm that the microbial landscape correction is the most important factor for animal health improvement since healthy microflora contributes to the intestinal infection frequency and intensity reduction, and this, in turn, minimizes the use of antibiotics. The microbiome is known to have an impact on the immune system development, metabolic processes and even on the ethology, so an atypical microbial population can cause immune and metabolic disorders. The active interaction between microorganisms and the host organism begins already at birth. Even different modes of delivery (caesarean or vaginal delivery) may determine the initial colonization of the newborn. The animal genetics, nutrition and environment also influence the intestinal microbiota development. In this regard, further studies of probiotics are important to understand their efficacy for diarrhea prevention and treatment, their use as an alternative to antibiotics as well as for enhancement of the animal resistance to stress factors.

Микробиом кишечникаколонизациямлекопитающиемолодняксельскохозяйственные животныеIntestinal microbiomecolonizationmammalsyoung animalslivestock animalsReferencesAbe F., Ishibashi N., Shimamura S. Effects of administration of bifidobacteria and lactic acid bacteria to newborn calves and piglets. J. Dairy Sci. 1995; 78 (12): 2838–2846. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(95)76914-4.Abe F., Ishibashi N., Shimamura S. Effects of administration of bifidobacteria and lactic acid bacteria to newborn calves and piglets. J. Dairy Sci. 1995; 78 (12): 2838–2846. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(95)76914-4.Шахов А. Г., Сашнина Л. Ю., Лебедев М. И., Лебедева Е. В. Исследование резистентности бактериальных возбудителей желудочно-кишечных и респираторных болезней поросят к антимикробным препаратам. Доклады Российской академии сельскохозяйственной наук. 2011; 2: 53–55. eLIBRARY ID:15594622.Shakhov A. G., Sashnina L. Yu., Lebedev M. I., Lebedeva Ye. V. Study of resistance of bacterial exciters of gastro-intestinal and respiratory diseases in piglets to antimicrobial preparations. Russian Agricultural Sciences. 2011; 2: 53–55. eLIBRARY ID: 15594622. (in Russian)Манжурина О. А., Скогорева А. М., Ромашов Б. В., Ромашова Н. Б. Современные тенденции антибиотикорезистентности микробиоты домашних и диких животных. Вестник Воронежского ГАУ. 2017; 1 (52): 41–45. DOI: 10.17238/issn2071-2243.2017.1.41.Manzhurina O. A., Skogoreva A. M., Romashov B. V., Romashova N. B. Modern trends in antibiotic resistance of the microbiota of domestic and wild animals. Vestnik VSAU. 2017; 1 (52): 41–45. DOI: 10.17238/issn2071-2243.2017.1.41. (in Russian)Субботин В. В. Становление нормального микробиоценоза в постнатальном периоде у домашних животных. Материалы Перво- го съезда ветеринарных фармакологов России. 2007; 571–576. Режим доступа: http://zoovet.info/vet-knigi/123-farmakologiya/veterinarnayafarm/6716-stanovlenie-normalnogo-mikrobiotsenoza-v-postnatalnomperiode-u-domashnikh-zhivotnykh.Subbotin V. V. Study of the development of intestinal microbial population of weaned animals. Proceedings of the 1st Congress of Russian Veterinary Pharmacologists [Materialy Pervogo s”ezda veterinarnyh farmakologov Rossii]. 2007; 570-575. Available at: http://zoovet.info/vet-knigi/123-farmakologiya/veterinarnaya-farm/6716-stanovlenie-normalnogo-mikrobiotsenoza-v-postnatalnom-periode-u-domashnikh-zhivotnykh. (in Russian)Sokol H., Pigneur B., Watterlot L., Lakhdari O., Bermudez-Humaran L. G., Gratadoux J. J., et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc.Natl. Acad. Sci. 2008; 105 (43): 16731–16736. DOI: 10.1073/pnas.0804812105.Sokol H., Pigneur B., Watterlot L., Lakhdari O., Bermudez-Humaran L. G., Gratadoux J. J., et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc.Natl. Acad. Sci. 2008; 105 (43): 16731–16736. DOI: 10.1073/pnas.0804812105.Mazmanian S. K., Liu C. H., Tzianabos A. O., Kasper D. L. An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell. 2005; 122 (1): 107–118. DOI: 10.1016/j.cell.2005.05.007.Mazmanian S. K., Liu C. H., Tzianabos A. O., Kasper D. L. An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell. 2005; 122 (1): 107–118. DOI: 10.1016/j.cell.2005.05.007.Sjögren Y. M., Tomicic S., Lundberg A., Böttcher M. F., Björkstén B., Sverremark-Ekström E., Jenmalm M. C. Influence of early gut microbiota on the maturation of childhood mucosal and systemic immune responses. Clin. Exp. Allergy. 2009; 39 (12): 1842–1851. DOI: 10.1111/j.1365-2222.2009.03326.x.Sjögren Y. M., Tomicic S., Lundberg A., Böttcher M. F., Björkstén B., Sverremark-Ekström E., Jenmalm M. C. Influence of early gut microbiota on the maturation of childhood mucosal and systemic immune responses. Clin. Exp. Allergy. 2009; 39 (12): 1842–1851. DOI: 10.1111/j.1365-2222.2009.03326.x.Macpherson A. J., Harris N. L. Interactions between commensal intestinal bacteria and the immune system. Nat. Rev. Immunol. 2004; 4 (6): 478–485. DOI: 10.1038/nri1373.Macpherson A. J., Harris N. L. Interactions between commensal intestinal bacteria and the immune system. Nat. Rev. Immunol. 2004; 4 (6): 478–485. DOI: 10.1038/nri1373.Ismail I. H., Oppedisano F., Joseph S. J., Boyle R. J., Licciardi P. V., Robins-Browne R. M., Tang M. L. Reduced gut microbial diversity in early life is associated with later development of eczema but not atopy in high-risk infants. Pediatr. Allergy Immunol. 2012; 23 (7): 674–681. DOI: 10.1111/j.1399-3038.2012.01328.x.Ismail I. H., Oppedisano F., Joseph S. J., Boyle R. J., Licciardi P. V., Robins-Browne R. M., Tang M. L. Reduced gut microbial diversity in early life is associated with later development of eczema but not atopy in high-risk infants. Pediatr. Allergy Immunol. 2012; 23 (7): 674–681. DOI: 10.1111/j.1399-3038.2012.01328.x.Rutayisire E., Huang K., Liu Y., Tao F. The mode of delivery affects the diversity and colonization pattern of the gut microbiota during the first year of infants’ life: a systematic review. BMC Gastroenterol. 2016; 16 (1):86. DOI: 10.1186/s12876-016-0498-0.Rutayisire E., Huang K., Liu Y., Tao F. The mode of delivery affects the diversity and colonization pattern of the gut microbiota during the first year of infants’ life: a systematic review. BMC Gastroenterol. 2016; 16 (1):86. DOI: 10.1186/s12876-016-0498-0.Шахов А. Г., Сашнина Л. Ю., Федосов Д. В., Ерина Т. Е., Алехин Ю. Н. Формирование кишечного микробиоценоза у телят с синдромом гипотрофии в молочный период. Сельскохозяйственная биология. 2014; 49 (2): 105–111. DOI: 10.15389/agrobiology.2014.2.105rus.Shakhov A. G., Sashina L. Yu., Fedosov D. V., Erina T. E., Alekhin Yu. N. Intestinal microbiosis in hypotrophic milk-fed calves. Agricultural Biology [Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya]. 2014; 49 (2): 105–111. DOI: 10.15389/agrobiology.2014.2.105eng. (in Russian)Моторыгин А. В., Ленченко Е. М. Определение качественного и количественного состава микроорганизмов при дисбактериозе ки- шечника у телят. Сельскохозяйственная биология. 2011; 46 (2): 103–107. eLIBRARY ID: 16220466.Motorygin A. V., Lenchenko E. M. Methods of determination of qualitative and quantitative composition of microorganisms during intestine dysbacteriosis in calves. Agricultural Biology [Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya]. 2011; 46 (2): 103–107. eLIBRARY ID: 16220466. (in Russian)Laursen M. F., Andersen L. B., Michaelsen K. F., Mølgaard C., Trolle E., Bahl M. I., Licht T. R. Infant gut microbiota development is driven by transition to family foods independent of maternal obesity. mSphere. 2016; 1 (1):e00069-15. DOI: 10.1128/mSphere.00069-15.Laursen M. F., Andersen L. B., Michaelsen K. F., Mølgaard C., Trolle E., Bahl M. I., Licht T. R. Infant gut microbiota development is driven by transition to family foods independent of maternal obesity. mSphere. 2016; 1 (1):e00069-15. DOI: 10.1128/mSphere.00069-15.Khachatryan Z. A., Ktsoyan Z. A., Manukyan G. P., Kelly D., Ghazaryan K. A., Aminov R. I. Predominant role of host genetics in controlling the composition of gut microbiota. PLoS One. 2008; 3 (8):e3064. DOI: 10.1371/journal.pone.0003064.Khachatryan Z. A., Ktsoyan Z. A., Manukyan G. P., Kelly D., Ghazaryan K. A., Aminov R. I. Predominant role of host genetics in controlling the composition of gut microbiota. PLoS One. 2008; 3 (8):e3064. DOI: 10.1371/journal.pone.0003064.Zhou D., Zhang H., Bai Z., Zhang A., Bai F., Luo X., et al. Exposure to soil, house dust and decaying plants increases gut microbial diversity and decreases serum immunoglobulin E levels in BALB/c mice. Environ Microbiol. 2016; 18 (5): 1326–1337. DOI: 10.1111/1462-2920.12895.Zhou D., Zhang H., Bai Z., Zhang A., Bai F., Luo X., et al. Exposure to soil, house dust and decaying plants increases gut microbial diversity and decreases serum immunoglobulin E levels in BALB/c mice. Environ Microbiol. 2016; 18 (5): 1326–1337. DOI: 10.1111/1462-2920.12895.Sudo N., Chida Y., Aiba Y., Sonoda J., Oyama N., Yu X. N., Kubo C., Koga Y. Postnatal microbial colonization programs the hypothalamicpituitary- adrenal system for stress response in mice. J. Physiol. 2004; 558 (Pt 1): 263–275. DOI: 10.1113/jphysiol.2004.063388.Sudo N., Chida Y., Aiba Y., Sonoda J., Oyama N., Yu X. N., Kubo C., Koga Y. Postnatal microbial colonization programs the hypothalamicpituitary- adrenal system for stress response in mice. J. Physiol. 2004; 558 (Pt 1): 263–275. DOI: 10.1113/jphysiol.2004.063388.Bercik P., Denou E., Collins J., Jackson W., Lu J., Jury J., et al. The intestinal microbiota affect central levels of brain-derived neurotropic factor and behavior in mice. Gastroenterology. 2011; 141 (2): 599–609. DOI: 10.1053/j.gastro.2011.04.052.Bercik P., Denou E., Collins J., Jackson W., Lu J., Jury J., et al. The intestinal microbiota affect central levels of brain-derived neurotropic factor and behavior in mice. Gastroenterology. 2011; 141 (2): 599–609. DOI: 10.1053/j.gastro.2011.04.052.Vijay-Kumar M., Aitken J. D., Carvalho F. A., Cullender T. C., Mwangi S., Srinivasan S., et al. Metabolic syndrome and altered gut microbiota in mice lacking Toll-like receptor 5. Science. 2010; 328 (5975): 228–231. DOI: 10.1126/science.1179721.Vijay-Kumar M., Aitken J. D., Carvalho F. A., Cullender T. C., Mwangi S., Srinivasan S., et al. Metabolic syndrome and altered gut microbiota in mice lacking Toll-like receptor 5. Science. 2010; 328 (5975): 228–231. DOI: 10.1126/science.1179721.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.