Projekt dotyczący flory jelitowej rozpoczyna się od obornika
Naukowcy z Uniwersytetu Hohenheim pracują nad zaawansowanymi technologicznie i sztucznymi żołądkami krów / odkrycia umożliwiają bardziej ukierunkowane karmienie zdrowszych zwierząt. Krowa zjada średnio 18 kilogramów paszy dziennie. Aby jednak móc wchłonąć składniki odżywcze z takiej ilości pożywienia, zwierzę potrzebuje pomocy milionów różnych, wysoce wyspecjalizowanych bakterii, które kolonizują żołądki i przewód pokarmowy. Współpraca badawcza między naukowcami zajmującymi się żywieniem zwierząt i mikrobiologią z Uniwersytetu Hohenheim w Stuttgarcie ma na celu zbadanie, w jaki sposób bakterie skutecznie uwalniają cenne składniki odżywcze z odpornej masy roślinnej. Przedmiotem badań jest bakteria Prevotella spp., Która stanowi do 40% bakterii w żwaczu. Niemiecka Fundacja ds. Badań DFG finansuje cały projekt kwotą 450.000 XNUMX euro. To sprawia, że jest to jeden z największych badaczy na Uniwersytecie w Hohenheim.
Przeżuwacze, takie jak bydło, muszą pozyskiwać skrobię, białko, witaminy i minerały z pożywienia roślinnego. Aby im to umożliwić, wysoce wyspecjalizowane bakterie pracują z pełną prędkością w żwaczu, największym z żołądków krów. „Szczególnym osiągnięciem krowy jest pozyskiwanie białka wyłącznie z pożywienia roślinnego”, wyjaśnia mikrobiolog i ekspert ds. Żywienia zwierząt, Jun.-Prof. Dr. Jana Seifert.
Według Jun.-Prof. Dr. Seifert i jej kolega prof. Julia Fritz-Steuber, bakteria Prevotella odgrywa ważną rolę. „Ponieważ Prevotella stanowi dużą część bakterii w żwaczu, zakładamy, że odgrywa również ważną rolę w utylizacji pożywienia. Jak dotąd nie wiemy jednak, skąd dokładnie Prevotella czerpie energię z pożywienia ”- podsumowuje prof. Fritz-Steuber podsumował cel projektu.
W ramach projektu międzywydziałowego dwaj mikrobiolodzy wspólnie badają, które substancje są rozkładane przez bakterię i jakie substancje białkowe z nich wytwarza. „W tym celu podajemy bakterii różne substancje i sprawdzamy, które z nich wchłania” - mówi prof. Fritz-Steuber.
Test jedzenia dla bakterii
Podejście to brzmi niezwykle prosto, ale wymaga skomplikowanej technologii mikrobiologicznej. Dlatego obaj naukowcy podzielili pracę. Prof. Dr. Fritz-Steuber, ekspert w dziedzinie mikrobiologii na poziomie komórkowym, hoduje bakterie Prevotella w laboratorium, a następnie oferuje im różne składniki odżywcze znajdujące się w paszy dla krów. Po wyizolowaniu bakterii z jej normalnego środowiska naukowiec może dokładnie zrozumieć, jakich substancji używa Prevotella. „Z badań nad genetyką Prevotella wiemy, że bakteria jest zdolna do wykorzystywania wielu składników odżywczych. Jak dotąd nie byliśmy w stanie zrozumieć, których ostatecznie używa, a których nie ”.
Od pojedynczego elementu konstrukcyjnego po cały łańcuch recyklingu
Ustalenia prof. Dr hab. Eksperymenty Fritza-Steubersa opracowały Jun.-Prof. Dr. Seifert on. Jednak pozostawia bakterię Prevotella w soku żwacza. „Ostatecznie chcemy również zastanowić się, jaki wpływ mają inne składniki soku ze żwacza na działanie preparatu Prevotella”.
W kolejnym kroku Jun.-Prof. Dr. Jeszcze dokładniej widzi rzeczywistość w żołądku krowy: powtarza test jedzenia na mechanicznym modelu żwacza. Model symuluje ruchy żwacza, który poprzez regularne napinanie różnych mięśni zapewnia ciągłe mieszanie jego zawartości.
„Wybieramy szczegół z łańcucha utylizacji w żołądku bydła, powiększamy go i badamy, a następnie wprowadzamy uzyskane informacje z powrotem do ogólnego obrazu” - mówi prof. Dr. Seifert.
Nowy podstawowy obiekt umożliwia dostęp do najnowszych technologii
Prof. Dr. Fritz-Steuber podkreśla, jak ważne w ich pracy są urządzenia do analizy o wysokiej wydajności. „Chcemy przybliżyć żwacz, a dzięki nowoczesnym urządzeniom okulary stają się coraz cieńsze”. Urządzenia te są dostępne w nowej głównej placówce Uniwersytetu w Hohenheim od początku roku i są używane przez pracowników z wielu dziedzin specjalistycznych.
Tam mikrobiolodzy pracują między innymi z nowym spektrometrem mas: umożliwia im analizę białek i innych substancji, które mikroorganizmy w żołądku krowy wytwarzają podczas trawienia. „Ten rodzaj badań jest niezwykle oparty na technologii i nie byłby możliwy bez sprzętu na tak dużą skalę” - mówi prof. Fritz-Steuber.
Lepsze zrozumienie zdrowszego żołądka krowy
Następny wyższy poziom powiększenia, cała krowa, nie jest już oświetlany w eksperymencie. „Prowadzimy podstawowe badania. Aby móc wykorzystać nasze wyniki w żywieniu zwierząt, należy je najpierw dalej rozwijać w eksperymentach żywieniowych ”- mówi Jun.-Prof. Dr. Seifert.
Jednym z takich dalszych osiągnięć mogłoby być stymulowanie aktywności i ilości bakterii Prevotella lub tworzenia przez bakterie pewnych prozdrowotnych substancji poprzez ukierunkowane żywienie. Naukowcy mają nadzieję, że może to poprawić zdrowie żwacza i zwiększyć wydajność paszy.
Próbki ze żwacza dzięki dostępowi do przetoki
Dzięki krowom z przetoką na Uniwersytecie w Hohenheim naukowcy mogą łatwo uzyskać sok ze żwacza, którego potrzebują: przetokę, sztuczny dostęp do żwacza, można odkręcić w celu pobrania próbek. Pięć krów rasy Jersey w stajniach uniwersyteckich jest wyposażonych w ten rodzaj wyściełanego plastiku.
W przeciwieństwie do innych metod pobierania próbek, nie powoduje to bólu ani stresu dla krów i zapobiega konieczności uboju zwierząt w celu analizy zawartości żołądka.
Wstęp: "Interakcja między zachowaniem energii fermentacyjnej i oddechowej u bakterii żwacza Prevotella spp."
W projekcie „Interakcja między zachowaniem energii fermentacyjnej i oddechowej u bakterii żwacza Prevotella spp.” Wydziały nauk rolniczych i przyrodniczych ściśle ze sobą współpracują. Zakład Mikrobiologii Komórkowej prof. Fritz-Steuber i młodszy profesor otrzymali tytuł profesora „Interakcja mikrobioty pokarmowej z jelitami” od Jun.-Prof. Dr. Seifert otrzyma 225.000 2017 euro od Niemieckiej Fundacji ds. Badań. Projekt rozpocznie się we wrześniu 3 roku i będzie trwał XNUMX lata.
Tło: ciężkie badania
29,5 mln euro w funduszach stron trzecich pozyskał naukowców z Uniwersytetu Hohenheim 2016 na badania i nauczanie. Z kolei seria "heavyweights of research" prezentuje wybitne projekty badawcze o wolumenie finansowym co najmniej 250.000 Euro na badania wspomagające i 125.000 Euro na badania niefunkcjonalne.
