Strategien zur Verbesserung der Kultivierung anaerober Bakterien aus dem Magen-Darm-Trakt von Hühnern

Zusammenfassung

Das Protokoll stellt zwei Methoden vor, um die Isolierung von anaeroben Darmbakterien zu verbessern. Die erste konzentriert sich auf die Isolierung einer Vielzahl von Bakterien mit unterschiedlichen Nährmedien. Die zweite konzentriert sich auf die Kultivierungsschritte einer bestimmten mikrobiellen Gruppe, die möglicherweise Myo-Inositol assimiliert, um ihre ökologische Bedeutung vollständig zu verstehen.

Zusammenfassung

Der Magen-Darm-Trakt (GIT) von Hühnern ist ein komplexes Ökosystem, das Billionen von Mikroben beherbergt, die eine entscheidende Rolle für die Physiologie des Wirts, die Verdauung, die Nährstoffaufnahme, die Reifung des Immunsystems und die Verhinderung des Eindringens von Krankheitserregern spielen. Für eine optimale Tiergesundheit und Produktivität ist es unerlässlich, diese Mikroorganismen zu charakterisieren und ihre Rolle zu verstehen. Während der GIT von Geflügel ein Reservoir an Mikroorganismen mit potenziellen probiotischen Anwendungen enthält, ist der größte Teil der Vielfalt noch unerforscht. Um unser Verständnis der unkultivierten mikrobiellen Vielfalt zu verbessern, sind konzertierte Anstrengungen erforderlich, um diese Mikroorganismen in Kultur zu bringen. Die Isolierung und Kultivierung von GIT-besiedelnden Mikroorganismen liefert reproduzierbares Material, einschließlich Zellen, DNA und Metaboliten, das neue Einblicke in Stoffwechselprozesse in der Umwelt bietet. Ohne Kultivierung bleibt die Rolle dieser Organismen in ihrer natürlichen Umgebung unklar und auf eine deskriptive Ebene beschränkt. Unser Ziel ist es, Kultivierungsstrategien zu implementieren, die darauf abzielen, die Isolierung einer Vielzahl von anaeroben Mikroben aus dem GIT des Huhns zu verbessern, indem wir multidisziplinäres Wissen aus der Tierphysiologie, Tierernährung, Metagenomik, Futtermittelbiochemie und modernen Kultivierungsstrategien nutzen. Darüber hinaus sind wir bestrebt, die Anwendung geeigneter Praktiken für die Probenahme, den Transport und die Medienvorbereitung zu implementieren, von denen bekannt ist, dass sie den Erfolg der Isolierung beeinflussen. Geeignete Methoden sollten eine gleichbleibend sauerstofffreie Umgebung, optimale atmosphärische Bedingungen, eine angemessene Inkubationstemperatur des Wirts und Vorkehrungen für spezifische Ernährungsbedürfnisse in Übereinstimmung mit ihren besonderen Bedürfnissen gewährleisten. Durch die Befolgung dieser Methoden wird die Kultivierung nicht nur reproduzierbare Ergebnisse für die Isolierung liefern, sondern auch die Isolierungsverfahren erleichtern und so ein umfassendes Verständnis des komplizierten mikrobiellen Ökosystems innerhalb des GIT des Huhns fördern.

Einleitung

Das Wiederaufleben der Kultivierung bei der Untersuchung von Mikroorganismen hat Erkenntnisse aus metagenomischen Studien ergänzt, indem es Material zum Testen von metabolischen Hypothesen lieferte, die zuvor nur teilweise beschrieben und quantifiziert wurden. Die Kultivierung von Darmbakterien liefert Material, um die zukünftige Forschung zu mikrobiellen Wirt-Interaktionen zu unterstützen, gezielte Besiedlungsstudien zu erleichtern und molekulare Interaktionsstudien zu verbessern ^1,2,3. Die gewonnenen Erkenntnisse über gastrointestinale Mikr....

Protokoll

Das Protokoll gliedert sich in vier Teile: Probenahme, Isolierung der Bakterien, Identifizierung und Konservierung der gewonnenen Mikroorganismen. Die genehmigten Erlaubnisse für die Verwendung von Tieren wurden von der Ethikkommission des Regierungspräsidiums Tübingen mit den Zulassungsnummern HOH50/17 TE und HOH67-21TE erteilt.

1. Gewinnung von Proben für die Kultivierung von anaeroben Bakterien

1. Haltung von Tieren
   1. Haltung der Tiere auf ad libitum kommerziellem Maisfutter (Legehennen/ Junghennenfutter; siehe Materialtabelle) und Unterbringung in d....

Diskussion

Der Zweck dieser Methodik besteht darin, die Kultivierung anaerober Darmbakterien zu verbessern, indem die Qualität der Probenahmebedingungen, der Probenverarbeitung sowie der Medienformulierung und -vorbereitung verbessert wird. Bei der Formulierung der Nährmedien müssen die physikalisch-chemischen Bedingungen der Proben (pH-Wert, Verfügbarkeit von Kohlenstoff, Stickstoff und Cofaktoren) berücksichtigt werden. Im Vergleich zu Bakterienkultursammlungen von Schweinen, Menschen oder M.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetic acid	VWR	20104.334
Agar	VWR	97064-332
Ammonium chloride	Carl Roth	P726.1
Anaerobic station	Don Whitley Scientific	A35 HEPA
Butyric acid	Merck	8.0045.1000
Calcium chloride dihydrate	VWR	97061-904
Centrifuge	Eppendorf	5424R
Chicken lysozyme (Muramidase)	VWR	1.05281.0010
Cysteine	VWR	97061-204
Dextrose	VWR	90000-908
Di-potassium hydrogen phosphate	Carl Roth	P749.1
EDTA	Carl Roth	8043.2
Legehennen/ Junghennenfutter	Deutsche Tiernahrung Cremer GmbH & Co. KG, Düsseldorf, Germany	-
MagAttract HMW DNA Kit	Qiagen	67563
Magnesium chloride	Carl Roth	2189.1
Mixed gas (80% N2 (quality level 5.0), 15% CO2 (quality level 3.0) and 5% H2 (quality level 5.0))	Westfalen Gase GmbH, Germany	-
Mutanolysin, recombinant (lyophilisate)	A&A Biotechnology	1017-10L
Myo-inositol	Carl Roth	4191.2
PBS 1X	ChemSolute	8418.01
Potassium dihydrogen phosphate	Carl Roth	3904.2
Propionic acid	Carl Roth	6026.1
QuantiFluor dsDNA System	Promega	E2671
RNAse A	QIAGEN Ribonuclease A (RNase A)	19101
Sodium chloride	VWR	27800.291
Sodium resazurin	VWR	85019-296
Sodium thioglycolate	Sigma-Aldrich	102933
Soy Peptone, GMO-Free, Animal-Free	VWR	97064-186
Thermocycler	Bio-Rad	T100
Tryptone	Carl Roth	8952.1
Tween80	Carl Roth	9139.2
Vitamin mix (supplement)	VWR	968290NL
Vortex	Star Lab	07127/92930
Yeast Extract	Carl Roth	9257.05
β-D-Fructose	VWR	53188-23-1