Dr.ssa Giorgia BorrielloDipartimento Sanità AnimaleIstituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno

Palermo, 28 ottobre 2016

“EFFETTI DEL REGIME ALIMENTARE SUL MICROBIOTA INTESTINALE NELLA BUFALA

MEDITERRANEA”

«METAGENOMICAESANITA’PUBBLICAVETERINARIA»

BANDO“SPORTELLO DELL’INNOVAZIONE”:ProgettidiTrasferimentoTecnologicoCooperativiedi Prima

IndustrializzazioneperleImpreseInnovativeadAltoPotenziale

BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE

PROGETTO“TR.I.S. – TRasferimento tecnologicoediprimaIndustrializzazioneperleproduzionidi

pomodoroerecuperodeirelativiScartidiproduzione”

TR.I.S.:OPPORTUNITÀPROGETTUALI

DiverselineediricercaconcentratesullaCATENADELPOMODORO,consvariatepossibilitàapplicative:

• estrarreLICOPENE perprodurresemilavoratiopreparatialimentari

• creareMANGIMIBIOLOGICIutilizzandogliscartidilavorazione

BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE– ProgettoTR.I.S.

Scopo dello studio

BANDOSPORTELLODELL’INNOVAZIONE– ProgettoTR.I.S.

§ Caratterizzazione delMICROBIOTAdeltratto gastrointestinale TGI dibufale mediterranee

§ Valutazione della variazione dellacomunità microbica delTGIinbufalealimentate conmangime addizionatodi buccette esemidi pomodoroinsilate

Ilmicrobiota nell’uomo

Microbiotainsieme delle speciemicrobiche presenti inuna determinatamatrice/organo

Nel tratto gastro-intestinale dell’uomo albergano da 30 a 400 trilioni di cellulemicrobiche (in un adulto di 70 kg. il microbiota pesa 3,5 Kg!), mentre il corpoumano è costituito complessivamente da 30-40 trilioni di cellule

Il 90% cellule di uomo eanimali sono in realtà diorigine microbica

Solo l’1% del DNA presentenell’organismo è umano oanimale, il rimanente 99%appartiene al microbioma

Ilmicrobiota nell’uomo

Microbiota

dieta

stiledi vita

antibiotici

SALUTE

allergie,asma

obesità

infezioni

rispostainfiammatoria

integrità delle mucose

etc….umore,stati depressivi

ambiente

Statofisiologico

età

Ilmicrobiota neglianimali

Microbiota Animale§ Lo stato di salute§ Ilbenessere§ Lafisiologia§ pHruminale§ L’accrescimento§ Lacomposizione dellatte(tenore ingrasso,inlattosio eproteine)§ laqualità della carne

influenza

Next Generation Technology - 16S rRNA sequencing

Flussooperativodellostudio

feciEstrazione

DNASequenziamento

Analisi tassonomica

CaratterizzazionecomunitàmicrobicaPhylum– classe– ordine–famiglia– genere– specie

DefinizionediOTUs(Operational Taxonomic

Units)

Campionamento

Study design

Duegruppi di bufale (n=10)omogeneiperproduzione, età,distanza dal parto

TRATTATI15kginsilato buccette15kgtrebbie di birre4kgfarinaccio2kgfieno erba medica4kgfieno di loietto

CONTROLLI17kginsilato mais6kginsilato triticale5.5kgmangime3kgfieno1.6kgsoia120gcarbonato calcio50gfertiplus40gsale1:3

Provedidigeribilitàinvivoein

vitro

Digeribilitàottimale

Buon apportodi fibra,grassieproteine

3settimane adattamento+

3settimane dieta

NGS – alpha diversity

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

7˙560˙618sequenze di alta qualitàOTUsrilevate nei tratti delTGI

Regione OTUs Chao1 Shannon

rumine 721.7± 80 1099.7± 110 8.0± 0.6

grossointestino 553.1± 178 928.4± 275 6.8± 1.6

feci 632.4± 102 1052.8± 173 7.5± 0.7

***

a diversity:diversità di OTUsrinvenute all’interno delcampione

ricchezza eabbondanza diOTUsdiverse

variabilità efrequenza diOTUsdiverse

NGS – alpha diversity

** **

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - PCoARUMINE INTESTINO

FECI

b diversity:diversità diOTUsrinvenute tra icampioni

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - PCoA

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

Heat Map - intestino

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

Heat Map - rumine

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

Heat Map - feci

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - Phyla

TenericutesVerrucomicrobia

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - Phyla

TRATTATI Pvalue

↓ CHLAMYDIAE 0.016

↓ FIRMICUTES 0.047

↓ TM7 0.045

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - Phyla

Nodifferenzesignificative

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - famiglie

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - generi

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

NGS – beta diversity - generiTRATTATI Pvalue

RUMINE ↑ PREVOTELLA↑EUBACTERIUM↑ RUMINOCOCCUS↓ BUTYRIVIBRIO

0.00690.02390.01400.00023

INTESTINO 44GENERI(freq.>2%) <0.05

INTESTINO ↓ PREVOTELLA↓TURICIBACTER↓ CLOSTRIDIUM

0.00870.01880.0077

FECI 22GENERI(freq >2%) <0.05

FECI ↓ VEILLONELLACEAE 0.0133

VariabilitàeabbondanzadellespeciemicrobichenelTGIbufalino

Complessità del microbiota

Conclusioni

§ Lecomunità batteriche delTGIbufalino appaiono costituite da un“coremicrobiota”

§ L’alimentazione influenzal’abbondanza elatipologia delle OTUsche costituiscono ilmicrobiota delTGI

Essenziale perlafisiologia animale

Complessità del microbiota

Conclusioni

§ Ilrapporto Firmicutes:Bacteroidetes èstatocorrelato all’obesità nell’uomo ealtenore ingrassi dellatteinbovini

Complessità del microbiota

Conclusioni

§ Ruminococcaceae,Lachnospiraceae eClostridiaceae contribuiscono allafermentazione delmangime anche nel grossointestino§ Prevotella haun’azione benefica perlafunzionalità delrumine;correlata allaproduzione ealla %grassi nel latte;puòinfluenzare sull’attecchimento di probiotici(Lactobacillus eBifidobacterium)

Complessità del microbiota§ Faecalibacterium èstatodirettamente collegatoall’accrescimento ponderale eallaprotezione da patogeni§ Butyrivibrio ePseudobutyrivibrioimportanti perlaproduzione dibutirrato (mucose,rispostainfiammatoria,azioneanticancerogena,assimilazionenutrienti)

Conclusioni

ConclusioniGli studi sul microbiota sono incontinuoaumento epossono rappresentare utilistrumenti applicativi perladefinizione diprotocolli nutrizionali ingrado di influenzarelostato di salute,di benessere elaproduttività degli animali da reddito

Conclusioni

Grazie per l’attenzione