メタゲノム解析により、プロバイオティクスが下痢症の犬の腸内細菌叢の組成と機能を改善する有益な効果があることが明らかになった

Metagenomic analysis revealed beneficial effects of probiotics in improving the composition and function of the gut microbiota in dogs with diarrhoea.

抄録

本研究の目的は、下痢症の犬における腸内細菌叢の組成と機能に対するプロバイオティクスの効果を評価することであった。40匹の下痢症の犬を治療群と対照群に無作為に割り付けた。Lactobacillus casei Zhang、Lactobacillus plantarum P-8、Bifidobacterium animalis subsp. lactis V9を含むプロバイオティクスを20匹の治療犬に60日間与えただけであった。全イヌの0日目と60日目の糞便サンプルをメタゲノム法で解析した。その結果、処理群では微生物の多様性が有意に高く、腸内細菌叢の構造が明らかに変化していることが分かりました。また、異なる年齢の犬において、Lactobacillus johnsonii (P < 0.05), Lactobacillus reuteri (P < 0.01), Lactobacillus acidophilus (P < 0. 05)など、いくつかの有益細菌の存在量が増加した。05）、Butyricicoccus pullicaecorum（P < 0.05）、そしてClostridium perfringens（P < 0.05）やStenotrophomonas maltophilia（P < 0.05）といった多くの日和見病原細菌の現存量がプロバイオティクス補給により減少していることが示された。興味深いことに、いくつかの病原性細菌間の相関ネットワークは、プロバイオティクスを投与した後に減少した。さらに、メタゲノム解析により、アミノ酸の代謝および二次代謝産物の生合成に関わる経路のアップレギュレーションと、病原性細菌の病原性と細胞シグナルに関わる経路のダウンレギュレーションが明らかになり、プロバイオティクスが腸内細菌叢の制御を通じて下痢症の犬の健康を改善することが示唆された。本研究は、動物およびヒトの下痢症の治療に関連する新しい情報を提供するものです。

The aim of the present study was to evaluate the effects of probiotics on the composition and function of the gut microbiota in dogs with diarrhoea. Forty dogs with diarrhoea were randomly allocated to the treatment group or control group. Probiotics, containing Lactobacillus casei Zhang, Lactobacillus plantarum P-8, and Bifidobacterium animalis subsp. lactis V9, were only fed to 20 treated dogs for 60 days. The faecal samples of all dogs at day 0 and day 60 were analyzed using a metagenomic approach. The results showed a significantly higher microbial diversity and an obvious change in the structure of the gut microbiota in the treatment group. There was also an increase in the abundance of some beneficial bacteria in differently aged dogs, such as Lactobacillus johnsonii (P < 0.05), Lactobacillus reuteri (P < 0.01), Lactobacillus acidophilus (P < 0.05) and Butyricicoccus pullicaecorum (P < 0.05), and a reduction in the abundance of many opportunistic pathogenic bacteria such as Clostridium perfringens (P < 0.05) and Stenotrophomonas maltophilia (P < 0.05) with the supplementation of probiotics. Intriguingly, the correlated networks among some pathogenic bacteria decreased following the administration of probiotics. Additionally, metagenomic analysis revealed the upregulation of pathways involved in the metabolism of amino acids and biosynthesis of secondary metabolites, accompanied by the downregulation of pathways associated with virulence of pathogenic bacteria and cell signaling, suggesting that probiotics could improve the health of dogs with diarrhoea through regulation of the gut microbiota. Our research provides new information relevant to the treatment of diarrhoea in animals and humans.