Dr.ssa Giorgia BorrielloDipartimento Sanità AnimaleIstituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno
Palermo, 28 ottobre 2016
“EFFETTI DEL REGIME ALIMENTARE SUL MICROBIOTA INTESTINALE NELLA BUFALA
MEDITERRANEA”
«METAGENOMICAESANITA’PUBBLICAVETERINARIA»
BANDO“SPORTELLO DELL’INNOVAZIONE”:ProgettidiTrasferimentoTecnologicoCooperativiedi Prima
IndustrializzazioneperleImpreseInnovativeadAltoPotenziale
BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE
PROGETTO“TR.I.S. – TRasferimento tecnologicoediprimaIndustrializzazioneperleproduzionidi
pomodoroerecuperodeirelativiScartidiproduzione”
TR.I.S.:OPPORTUNITÀPROGETTUALI
DiverselineediricercaconcentratesullaCATENADELPOMODORO,consvariatepossibilitàapplicative:
• estrarreLICOPENE perprodurresemilavoratiopreparatialimentari
• creareMANGIMIBIOLOGICIutilizzandogliscartidilavorazione
BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE– ProgettoTR.I.S.
Scopo dello studio
BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE– ProgettoTR.I.S.
§ Caratterizzazione delMICROBIOTAdeltratto gastrointestinale TGI dibufale mediterranee
§ Valutazione della variazione dellacomunità microbica delTGIinbufalealimentate conmangime addizionatodi buccette esemidi pomodoroinsilate
Ilmicrobiota nell’uomo
Microbiotainsieme delle speciemicrobiche presenti inuna determinatamatrice/organo
Nel tratto gastro-intestinale dell’uomo albergano da 30 a 400 trilioni di cellulemicrobiche (in un adulto di 70 kg. il microbiota pesa 3,5 Kg!), mentre il corpoumano è costituito complessivamente da 30-40 trilioni di cellule
Il 90% cellule di uomo eanimali sono in realtà diorigine microbica
Solo l’1% del DNA presentenell’organismo è umano oanimale, il rimanente 99%appartiene al microbioma
Ilmicrobiota nell’uomo
Microbiota
dieta
stiledi vita
antibiotici
SALUTE
allergie,asma
obesità
infezioni
rispostainfiammatoria
integrità delle mucose
etc….umore,stati depressivi
ambiente
Statofisiologico
età
Ilmicrobiota neglianimali
Microbiota Animale§ Lo stato di salute§ Ilbenessere§ Lafisiologia§ pHruminale§ L’accrescimento§ Lacomposizione dellatte(tenore ingrasso,inlattosio eproteine)§ laqualità della carne
influenza
Next Generation Technology - 16S rRNA sequencing
Flussooperativodellostudio
feciEstrazione
DNASequenziamento
Analisi tassonomica
CaratterizzazionecomunitàmicrobicaPhylum– classe– ordine–famiglia– genere– specie
DefinizionediOTUs(Operational Taxonomic
Units)
Campionamento
Study design
Duegruppi di bufale (n=10)omogeneiperproduzione, età,distanza dal parto
TRATTATI15kginsilato buccette15kgtrebbie di birre4kgfarinaccio2kgfieno erba medica4kgfieno di loietto
CONTROLLI17kginsilato mais6kginsilato triticale5.5kgmangime3kgfieno1.6kgsoia120gcarbonato calcio50gfertiplus40gsale1:3
Provedidigeribilitàinvivoein
vitro
Digeribilitàottimale
Buon apportodi fibra,grassieproteine
3settimane adattamento+
3settimane dieta
NGS – alpha diversity
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
7˙560˙618sequenze di alta qualitàOTUsrilevate nei tratti delTGI
Regione OTUs Chao1 Shannon
rumine 721.7± 80 1099.7± 110 8.0± 0.6
grossointestino 553.1± 178 928.4± 275 6.8± 1.6
feci 632.4± 102 1052.8± 173 7.5± 0.7
***
a diversity:diversità di OTUsrinvenute all’interno delcampione
ricchezza eabbondanza diOTUsdiverse
variabilità efrequenza diOTUsdiverse
NGS – alpha diversity
** **
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - PCoARUMINE INTESTINO
FECI
b diversity:diversità diOTUsrinvenute tra icampioni
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - PCoA
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
Heat Map - intestino
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
Heat Map - rumine
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
Heat Map - feci
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - Phyla
TenericutesVerrucomicrobia
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - Phyla
TRATTATI Pvalue
↓ CHLAMYDIAE 0.016
↓ FIRMICUTES 0.047
↓ TM7 0.045
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - Phyla
Nodifferenzesignificative
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - famiglie
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - generi
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
NGS – beta diversity - generiTRATTATI Pvalue
RUMINE ↑ PREVOTELLA↑EUBACTERIUM↑ RUMINOCOCCUS↓ BUTYRIVIBRIO
0.00690.02390.01400.00023
INTESTINO 44GENERI(freq.>2%) <0.05
INTESTINO ↓ PREVOTELLA↓TURICIBACTER↓ CLOSTRIDIUM
0.00870.01880.0077
FECI 22GENERI(freq >2%) <0.05
FECI ↓ VEILLONELLACEAE 0.0133
VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino
Complessità del microbiota
Conclusioni
§ Lecomunità batteriche delTGIbufalino appaiono costituite da un“coremicrobiota”
§ L’alimentazione influenzal’abbondanza elatipologia delle OTUsche costituiscono ilmicrobiota delTGI
Essenziale perlafisiologia animale
Complessità del microbiota
Conclusioni
§ Ilrapporto Firmicutes:Bacteroidetes èstatocorrelato all’obesità nell’uomo ealtenore ingrassi dellatteinbovini
Complessità del microbiota
Conclusioni
§ Ruminococcaceae,Lachnospiraceae eClostridiaceae contribuiscono allafermentazione delmangime anche nel grossointestino§ Prevotella haun’azione benefica perlafunzionalità delrumine;correlata allaproduzione ealla %grassi nel latte;puòinfluenzare sull’attecchimento di probiotici(Lactobacillus eBifidobacterium)
Complessità del microbiota§ Faecalibacterium èstatodirettamente collegatoall’accrescimento ponderale eallaprotezione da patogeni§ Butyrivibrio ePseudobutyrivibrioimportanti perlaproduzione dibutirrato (mucose,rispostainfiammatoria,azioneanticancerogena,assimilazionenutrienti)
Conclusioni
ConclusioniGli studi sul microbiota sono incontinuoaumento epossono rappresentare utilistrumenti applicativi perladefinizione diprotocolli nutrizionali ingrado di influenzarelostato di salute,di benessere elaproduttività degli animali da reddito
Conclusioni
Grazie per l’attenzione