Ξεκινά το έργο για την εντερική χλωρίδα στο στομάχι αγελάδων
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Hohenheim εργάζονται με υψηλής τεχνολογίας και τεχνητά στομάχια αγελάδων / τα ευρήματα επιτρέπουν πιο στοχευμένη σίτιση για πιο υγιή ζώα. Κατά μέσο όρο, μια αγελάδα καταναλώνει 18 κιλά τροφής την ημέρα. Αλλά για να μπορέσει να απορροφήσει τα θρεπτικά συστατικά αυτής της ποσότητας τροφής, το ζώο χρειάζεται τη βοήθεια εκατομμυρίων διαφορετικών, εξαιρετικά εξειδικευμένων βακτηρίων που αποικίζουν το στομάχι και το πεπτικό σύστημα. Μια ερευνητική συνεργασία μεταξύ επιστημόνων από τη διατροφή των ζώων και τη μικροβιολογία στο Πανεπιστήμιο του Hohenheim στη Στουτγάρδη διερευνά πώς τα βακτήρια καταφέρνουν να εξάγουν πολύτιμα θρεπτικά συστατικά από την ανθεκτική φυτική ύλη. Η μελέτη επικεντρώνεται στο βακτήριο Prevotella spp., το οποίο αντιπροσωπεύει έως και το 40 τοις εκατό των βακτηρίων της μεγάλης κοιλίας. Το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών DFG χρηματοδοτεί ολόκληρο το έργο με συνολικό ποσό 450.000 ευρώ. Αυτό το καθιστά ένα από τα βαρέα ερευνητικά στο Πανεπιστήμιο του Hohenheim.
Τα μηρυκαστικά όπως τα βοοειδή πρέπει να λαμβάνουν άμυλο, πρωτεΐνες, βιταμίνες και μέταλλα από φυτικές τροφές. Για να μπορέσουν να το κάνουν αυτό, πολύ εξειδικευμένα βακτήρια λειτουργούν με πλήρη ταχύτητα στην κοιλιά, το μεγαλύτερο από τα στομάχια της αγελάδας. «Η ειδική απόδοση της αγελάδας είναι να αποκτά πρωτεΐνη από αποκλειστικά φυτικά τρόφιμα», εξηγεί ο μικροβιολόγος και ειδικός στη διατροφή των ζώων Jun.-Prof. Δρ Jana Seifert.
Κάνοντας αυτό, ο Jun.-Prof. Δρ Η Seifert και η συνάδελφός της καθ. Dr. Julia Fritz-Steuber, το βακτήριο Prevotella παίζει σημαντικό ρόλο. «Δεδομένου ότι το Prevotella αποτελεί μεγάλο ποσοστό των βακτηρίων στην μεγάλη κοιλία, υποθέτουμε ότι παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη μετατροπή της τροφής. Μέχρι στιγμής, όμως, δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς η Prevotella παίρνει την ενέργειά της από το φαγητό», συνοψίζει ο καθηγητής Δρ. Ο Fritz-Steuber συνοψίζει τον στόχο του έργου.
Στο έργο μεταξύ σχολών, οι δύο μικροβιολόγοι διερευνούν από κοινού ποιες ουσίες διασπά το βακτήριο και ποιες πρωτεϊνικές ουσίες σχηματίζει από αυτές. «Για να γίνει αυτό, προσφέρουμε στο βακτήριο διάφορες ουσίες και βλέπουμε ποιες απορροφά», λέει ο καθηγητής Δρ. Fritz Steuber.
Διατροφικό τεστ για το βακτήριο
Η προσέγγιση ακούγεται εκπληκτικά απλή, αλλά απαιτεί περίπλοκη μικροβιολογική μηχανική. Ως εκ τούτου, οι δύο επιστήμονες χώρισαν το έργο. Καθ. Δρ. Ο Fritz-Steuber, ειδικός στη μικροβιολογία σε κυτταρικό επίπεδο, αναπτύσσει τα βακτήρια Prevotella στο εργαστήριο και στη συνέχεια τους προσφέρει τα διάφορα θρεπτικά συστατικά που βρίσκονται στις τροφές αγελάδων. Μόλις το βακτήριο απομονωθεί από το συνηθισμένο του περιβάλλον, ο επιστήμονας μπορεί να καταλάβει ακριβώς ποιες ουσίες χρησιμοποιεί το Prevotella. «Γνωρίζουμε από μελέτες του γονιδιώματος Prevotella ότι το βακτήριο είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει μια σειρά από θρεπτικά συστατικά. Μέχρι στιγμής, ωστόσο, δεν έχουμε καταφέρει να καταλάβουμε ποιες τελικά το χρησιμοποιούν και ποιες όχι».
Από το μεμονωμένο δομικό στοιχείο μέχρι ολόκληρη την αλυσίδα ανακύκλωσης
Τα ευρήματα από τον Καθ. Δρ. Τα πειράματα του Fritz-Steuber αναπτύχθηκαν Jun.-Prof. Δρ Συνεχίστε να σαπουνίζετε. Ωστόσο, αφήνει το βακτήριο Prevotella στον χυμό της μεγάλης κοιλίας. "Τέλος, θέλουμε επίσης να εξετάσουμε την επίδραση των άλλων συστατικών του χυμού της μεγάλης κοιλίας στη δραστηριότητα της Prevotella."
Σε ένα περαιτέρω βήμα, ο Jun.-Prof. Δρ Καταργεί την πραγματικότητα στο στομάχι της αγελάδας ακόμη περισσότερο: επαναλαμβάνει το τεστ φαγητού σε ένα μηχανικό μοντέλο της μεγάλης κοιλίας. Το μοντέλο προσομοιώνει τις κινήσεις της μεγάλης κοιλίας, γεγονός που διασφαλίζει ότι το περιεχόμενό της αναμιγνύεται συνεχώς τεντώνοντας τακτικά διαφορετικούς μύες.
«Διαλέγουμε μια λεπτομέρεια από την αλυσίδα χρήσης στο στομάχι των βοοειδών, τη μεγεθύνουμε και την εξετάζουμε και επανατοποθετούμε τις πληροφορίες που λαμβάνονται στη συνολική εικόνα», λέει ο Jun.-Prof. Δρ Seifert.
Η νέα βασική εγκατάσταση παρέχει πρόσβαση στην τελευταία λέξη της τεχνολογίας
Καθ. Δρ. Ο Fritz-Steuber τονίζει πόσο σημαντικές είναι οι συσκευές ανάλυσης για τη δουλειά τους. «Θέλουμε να κάνουμε ζουμ στην κοιλιά και χάρη στις σύγχρονες συσκευές, τα γυαλιά γίνονται όλο και πιο λεπτά».
Μεταξύ άλλων, οι μικροβιολόγοι εργάζονται εκεί με το νέο φασματόμετρο μάζας: Τους δίνει τη δυνατότητα να αναλύουν πρωτεΐνες και άλλες ουσίες που παράγουν οι μικροοργανισμοί στο στομάχι της αγελάδας κατά την πέψη. «Αυτό το είδος έρευνας βασίζεται εξαιρετικά στην τεχνολογία και δεν θα ήταν δυνατό χωρίς τέτοιο εξοπλισμό μεγάλης κλίμακας», λέει ο καθηγητής Δρ. Fritz Steuber.
Καλύτερη κατανόηση ενός πιο υγιούς στομάχου αγελάδας
Το επόμενο υψηλότερο επίπεδο μεγέθυνσης, ολόκληρη η αγελάδα, δεν φωτίζεται πλέον στο πείραμα. «Κάνουμε βασική έρευνα. Για να χρησιμοποιηθούν τα αποτελέσματά μας στη διατροφή των ζώων, πρέπει πρώτα να αναπτυχθούν περαιτέρω σε δοκιμές διατροφής», λέει ο Jun.-Prof. Δρ Seifert.
Μια τέτοια περαιτέρω εξέλιξη θα μπορούσε να είναι η τόνωση της δραστηριότητας και της ποσότητας των βακτηρίων Prevotella ή ο σχηματισμός ορισμένων ουσιών που προάγουν την υγεία από τα βακτήρια μέσω στοχευμένης διατροφής ορισμένων ουσιών. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι αυτό θα μπορούσε να προωθήσει την υγεία της μεγάλης κοιλίας και να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματική χρήση της τροφής.
Δείγματα από την κοιλιά χάρη στην πρόσβαση στο συρίγγιο
Χάρη στις συρριχτές αγελάδες από το Πανεπιστήμιο του Hohenheim, είναι εύκολο για τους επιστήμονες να πάρουν τον χυμό της μεγάλης κοιλίας που χρειάζονται: Το συρίγγιο, μια τεχνητή πρόσβαση στην κοιλιά, μπορεί να ξεβιδωθεί για να ληφθούν δείγματα από αυτό. Πέντε αγελάδες Τζέρσεϊ στον αχυρώνα του πανεπιστημίου είναι εξοπλισμένες με μια τέτοια είσοδο από πλαστικό με επένδυση.
Σε αντίθεση με άλλες μεθόδους δειγματοληψίας, αυτό δεν προκαλεί πόνο ή άγχος στις αγελάδες και αποφεύγει τη σφαγή ζώων για αξιολόγηση του γαστρικού περιεχομένου.
Ιστορικό: "Αλληλεπίδραση μεταξύ της ζυμωτικής και της αναπνευστικής διατήρησης ενέργειας στο βακτήριο της μεγάλης κοιλίας Prevotella spp."
Οι σχολές Γεωργικών και Φυσικών Επιστημών συνεργάζονται στενά για το έργο «Αλληλεπίδραση μεταξύ ζυμωτικής και αναπνευστικής διατήρησης ενέργειας στο βακτήριο της μεγάλης κοιλίας Prevotella spp». Το Τμήμα Κυτταρικής Μικροβιολογίας του Καθ. Δρ. Ο Fritz-Steuber και ο κατώτερος προικισμένος καθηγητής «Feed-Gut Microbiota Interaction» του Jun.-Prof. Δρ Για αυτό, ο Seifert έλαβε 225.000 ευρώ από το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών. Το έργο θα ξεκινήσει τον Σεπτέμβριο του 2017 και θα διαρκέσει 3 χρόνια.
Ιστορικό: Έρευνα βαρέων βαρών
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Hohenheim απέκτησαν 29,5 εκατομμύρια ευρώ σε χρηματοδότηση τρίτων το 2016 για έρευνα και διδασκαλία. Σε χαλαρή διαδοχή, η σειρά «Heavyweights in Research» παρουσιάζει εξαιρετικά ερευνητικά έργα με οικονομικό όγκο τουλάχιστον 250.000 ευρώ για έρευνα με χρήση εξοπλισμού ή 125.000 ευρώ για έρευνα μη εξοπλισμού.
