Секвенирование метагенома методом дробного секвенирования всего генома выявляет специфические особенности кишечного микробиома у тучных кошек

Избыточная масса тела и ожирение у домашних кошек становятся все более значимой проблемой для здоровья, повышая риск инсулинорезистентности, нарушений липидного обмена, неоплазий, сердечно-сосудистых заболеваний и сокращая продолжительность жизни. Характеристика ожирения на уровне полногеномного метагенома кишечной микробиоты кошек до настоящего времени не изучалась. Мы провели полногеномное shotgun-секвенирование метагенома в образцах кала восьми кошек с избыточной массой тела/ожирением и восьми кошек с нормальной массой тела, содержавшихся в одинаковых исследовательских условиях. Было получено 271 Гбп последовательностей и сформирована сборка контигов объемом 961 Мб, с аннотированием 1,14 млн микробных генов. В микробиоме тучных кошек выявлено значимое снижение микробного разнообразия (0,01) и относительной численности Firmicutes (0,005), а также уменьшение соотношения Firmicutes/Bacteroidetes (0,02), что противоположно картине, описанной при ожирении у людей и мышей. Линейный дискриминантный анализ и валидация методом количественной ПЦР (qPCR) выявили значимое повышение представленности Bifidobacterium, Olsenella provencensis, Dialister sp. CAG:486, Erysipelotrichaceae bacterium и Campylobacter upsaliensis как характерных признаков микробиоты при ожирении среди 400 обогащенных видов, тогда как у 1525 бактериальных видов в микробиоме тучных кошек относительная численность была снижена. Phascolarctobacterium succinatutens и неидентифицированный вид, высоко представленные (>0,05%) в нормальном кишечнике, у тучных кошек были деплетированы более чем в 400 раз. Пути, связанные с синтезом жирных кислот, были значительно гиперпредставлены в микробиоме тучных кошек по сравнению с микробиомом кошек с нормальной массой тела. Таким образом, мы выявили резко сниженное микробное разнообразие кишечной микробиоты у тучных кошек, что указывает на возможный дисбиоз. Панель из семи существенно измененных, высоко представленных видов может служить микробиомным маркером ожирения. Полученные данные о составе, численности и функциональном потенциале микробиома тучных кошек дают новое представление об ожирении у кошек. Ожирением страдают около 45% домашних кошек, а лицензированные препараты для лечения ожирения у кошек отсутствуют. Для снижения массы тела обычно используют физическую нагрузку и ограничение калорийности, однако их эффективность ограничена. На основании комплексного анализа кишечной бактериальной флоры нормальных и тучных кошек мы выявили выраженные изменения микробиома кишечника при ожирении, включая значимое обогащение четырьмя бактериальными видами и снижение двух видов у тучных кошек. Выявленные в исследовании ключевые изменения бактериального сообщества и функционального потенциала могут помочь в разработке новых стратегий контроля массы тела у тучных кошек, включая оценку конкретных рационов, изменяющих состав микробиома, а также создание пребиотиков и пробиотиков, способствующих увеличению численности полезных видов и уменьшению видов, ассоциированных с ожирением. Интересно, что бактерии, выявленные в нашем исследовании, также, как сообщалось, влияют на успех снижения массы тела у людей, что указывает на трансляционный потенциал в отношении ожирения у человека.