The role of gut microbiota in meeting different host energy requirements early in life
1.67 MB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset10
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Animals can cope with fluctuating food availability via phenotypic plasticity. Food restriction may have particularly strong or lasting phenotypic effects when encountered in early life (via maternal undernutrition) or by individuals with high intrinsic energy needs (fast metabolism).The gut microbiota can potentially mediate reversible plasticity by interacting with host metabolism, e.g., via short-chained fatty acids (SCFAs). I examined the gut microbiota’s role in shaping early-life nutrition-dependent plasticity in individuals with inherently different energy requirements by analysing data from a diet manipulation experiment in experimentally evolved fast-metabolism (A) and control (C) lines of the bank vole (Myodes glareolus). Dams were fed standard diet (SD) or restricted diet (CR) during gestation and lactation. Weaned offspring were fed SD for a recovery period to study lasting phenotypic effects. Litter size, growth, gut microbiota, and cecal SCFA concentrations of the offspring were examined. The response to maternal CR was mostly reversible and similar in both selection directions: the A-lines were bigger at birth and weaning, with a temporary CR-induced decrease at weaning in both selection directions. Beta (but not alpha) diversity metrics suggested a weak, persistent, selection-dependent response to CR. However, differentially abundant genera were only identified in response to CR. Out of the quantified SCFAs, only butyrate was elevated after recovery in both selection directions. These results suggest that the A-lines can adapt to maternal CR with similar success as the C-lines, with partial evidence for lasting impact on microbial metabolism and a distinct response in microbiota community, which may signal microbiota-modulated adaptation.
Eläimet voivat selviytyä vaihtelevista ravinto-olosuhteita fenotyyppisen plastisuuden avulla. Ravinnon niukkuudella saattaa olla pysyvämpiä tai voimakkaampia vaikutuksia varhaiselämässä (äidin aliravitsemuksen välityksellä) tai yksilöillä, joilla on synnynnäisesti korkeammat energiatarpeet (nopea aineenvaihdunta). Suolistomikrobisto saattaa toimia palautuvan fenotyyppisen plastisuuden välittäjänä osallistumalla isännän energiametaboliaan esim. lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) välityksellä. Tässä tutkielmassa tarkastelen suolistomikrobiston osuutta varhaiskehityksen ravitsemusperäisen plastisuuden säätelijänä yksilöillä, joilla on synnynnäisesti erilaiset energiatarpeet. Analysoin aineistoa ravintomanipulaatiokokeesta metsämyyrän (Myodes glareolus) korkean aineenvaihdunnan kokeellisilla valintalinjoilla (A) sekä niiden kontrollilinjoilla (C). Tiineys- ja imetysaikana emoille syötettiin joko vakioruokaa (SD) tai kalorirajoitettua ruokaa (CR). Vieroitusiän jälkeen kaikki poikaset saivat vakioruokaa palautumisjakson ajan, ja poikuekokoa, poikasten kasvua, suolistomikrobistoa, sekä umpisuolen (cecum) SCFA-konsentraatiota tarkasteltiin. Vaste CR-käsittelyyn oli pääsääntöisesti palautuva ja samansuuruinen kummassakin selektiosuunnassa. A-linjan jälkeläiset olivat suurikokoisempia syntymässä sekä vieroitusiässä. CR-käsittelyssä vieroitusikäiset poikaset olivat pienempiä kummassakin selektiosuunnassa. Betadiversiteetissä (muttei alfadiversiteetissä) havaittiin viitteitä CR-käsittelyn lievästä, selektioriippuvaisesta vaikutuksesta suolistomikrobistoon. Merkitsevästi runsaussuhteissaan muuttuneita bakteerisukuja havaittiin kuitenkin vain vasteena CR-käsittelyyn. Kvantifioiduista SCFA:ista vain butyraatti oli koholla palautumisjakson lopussa kummassakin selektiosuunnassa. Tulokset viittaavat siihen, että A-linjat pystyvät sopeutumaan kehitysaikaiseen kalorirajoitteeseen yhtä hyvin kuin C-linjat, ja osittaisia viitteitä havaittiin pysyvistä muutoksista suolistomikrobiston metaboliittituotannossa CR-käsittelyssä sekä selektioriippuvaisesta suolistobakteeriyhteisön vasteesta CR-käsittelyyn, mikä saattaa viitata suolistomikrobiston moduloimaan adaptaatioon.