感染前の腸内細菌叢の組成がニワトリのサルモネラのスーパー型およびローシェダー型の表現型を決定する

Gut microbiota composition before infection determines the Salmonella super- and low-shedder phenotypes in chicken.

• Florent Kempf
• Pierrette Menanteau
• Ivan Rychlik
• Tereza Kubasová
• Jérôme Trotereau
• Isabelle Virlogeux-Payant
• Samantha Schaeffer
• Catherine Schouler
• Rosanna Drumo
• Edouard Guitton
• Philippe Velge

抄録

感染の不均一性と極端な脱落パターンは、動物感染症の共通の特徴です。スーパーシェッダーである個々の宿主は、制御戦略の重要なターゲットである。それにもかかわらず、スーパーシェッダーの出現に関連するメカニズムはほとんど不明のままです。ニワトリのサルモネラ症では、動物間の交差汚染や再感染が少なくなると、感染の不均一性が高くなる。我々は、スーパーシェッダーとは異なり、低シェッダーは異なる腸内細菌叢のおかげでサルモネラ菌の最初のコロニー化をブロックできるのではないかと仮説を立てた。本研究では、(i) 軸性および抗生物質処理されたヒナはスーパーシェッダーになりやすいこと、(ii) スーパーシェッダーまたはローシェッダーの表現型は、微生物相転移によって獲得できること、(iii) 特定の腸内細菌叢の分類学的特徴が、サルモネラ菌感染後にヒナがローシェッダーまたはスーパーシェッダーの表現型を獲得するかどうかを決定すること、(iv) サルモネラ菌感染前に 4 種類の常在菌を接種することで部分的な保護が可能であること、を実証しました。この研究は、感染の異質性において腸内細菌叢の組成が重要な役割を果たしていることを示し、予測バイオマーカーや保護プロバイオティクスの開発への道を開くものである。

Heterogeneity of infection and extreme shedding patterns are common features of animal infectious diseases. Individual hosts that are super-shedders are key targets for control strategies. Nevertheless, the mechanisms associated with the emergence of super-shedders remain largely unknown. During chicken salmonellosis, a high heterogeneity of infection is observed when animal-to-animal cross-contaminations and reinfections are reduced. We hypothesized that unlike super-shedders, low-shedders would be able to block the first Salmonella colonization thanks to a different gut microbiota. The present study demonstrates that (i) axenic and antibiotic-treated chicks are more prone to become super-shedders; (ii) super or low-shedder phenotypes can be acquired through microbiota transfer; (iii) specific gut microbiota taxonomic features determine whether the chicks develop a low- and super-shedder phenotype after Salmonella infection in isolator; (iv) partial protection can be conferred by inoculation of four commensal bacteria prior to Salmonella infection. This study demonstrates the key role plays by gut microbiota composition in the heterogeneity of infection and pave the way for developing predictive biomarkers and protective probiotics.

© 2020 The Authors. Microbial Biotechnology published by Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd.