Terveen suoliston mikrobisto eli mikrobiomi hoitaa hevosella monia elintärkeitä tehtäviä kuten ravinnon hajotusta sekä vitamiini- ja aminohapposynteesiä (Arnold ym. 2023). Hevosen suolisto on melko yksinkertainen moniin muihin lajeihin verrattuna (Share ym. 2022). Kuitupitoisen ruuan sulatus energiaksi tapahtuu takasuolistossa, joka on tilavuudeltaan erityisen suuri. Täällä suoliston takaosassa (paksu- ja peräsuolessa) symbioottiset mikrobit hajottavat kuitupitoista ravintoa sellaiseen muotoon, jonka hevonen voi käyttää energiaksi.
Terveellä hevosella on monimuotoinen suolistomikrobiomi. Tällöin tutkijat sanovat, että mikrobiomin alfadiversiteetti on korkea. Suolistomikrobiomin epätasapainotilan eli dysbioosin seurauksena yksilön suolistomikrobiomin lajikirjo kapenee eli alfadiversiteetti laskee. Kun hevosten mikrobiomin koostumus muuttuu epätyypilliseksi toisiin hevosiin verrattuna, puhutaan beetadiversiteetin eli hevosyksilöiden välisen diversiteetin kasvamisesta. Näin voi tapahtua esimerkiksi silloin, kun hevoselle annetaan antibiootteja. Esimerkiksi Arnold ym. (2023) havaitsivat viiden hevosen otoksella, että kolmen päivän antibioottihoidon jälkeen hevosten alfadiversiteetti laski merkittävästi, mutta toipui ennalleen kahden viikon kuluttua.
Mikrobiomin epätasapaino eli dysbioosi on myös keskeinen tekijä, kun hevonen sairastuu suolistotulehdukseen (IBD, inflammatory bowel disease). Suolistotulehduksen tyyppejä ja syntymekanismeja on monia, mutta aihetta on tutkittu vielä hevosella suhteellisen vähän verrattuna esimerkiksi ihmiseen. Havainnoimalla alfa- ja beetadiversiteettiä sekä tiettyjen mikrobien yleistymistä tai harvinaistumista voidaan vertailla mikrobiomin koostumusta ja toimintaa terveellä ja sairaalla eläimellä.
Mikrobiomista voidaan myös laskennallisin keinoin laatia hevoskohtaisia profiileja, jolloin tutkittavan hevosryhmän mikrobiomille voidaan ikään kuin laskea koordinaatit ryhmän sisällä. Kuvassa 1 on esitetty uudelleenanalysoimamme aineisto Arnoldin ja kollegoiden (2021a) tekemästä tutkimuksesta, joka on ehkä tämän hetken laajin mikrobiomin profiilia hahmotteleva suolistotulehdustutkimus. Tutkimuksen aineisto koostuu 80 tiettävästi terveestä ja 26 akuuttia paksusuolentulehdusta (eng. colitis) sairastavasta amerikkalaisesta hevosesta, joista osa oli sairastunut tulehdukseen antibioottihoidon ja osa salmonellatartunnan seurauksena. Terveet kontrollinäytteet kerättiin eläinlääkärien toimesta rutiinitutkimusten yhteydessä yli yksivuotiaista terveiksi arvioiduista hevosista, joita ei ollut lääkitty (antibiootti tai tulehduskipulääke) ja joilla ei lisäksi ollut havaittu paksusuolen tulehduksen oireita tai ripulia puoleen vuoteen. Sairaat hevoset olivat kehittäneet akuutin paksusuolentulehduksen oireet antibioottikuurin seurauksena tai niillä oli todettu salmonellatartunta. Tutkimuksessa huomioitiin myös muita muuttujia kuin terveydentila, kuten hevosten ikä, rotu, tallin maantieteellinen sijainti ja hevosten syömä rehu. Kuvassa 1 on hevosten mikrobiomiprofiilit laskettu pääkoordinaattianalyysiä hyödyntäen.
Kuva 1. Pääkoordinaattianalyysissä terveiden hevosten (harmaat pisteet) suolistomikrobiomiprofiili erottuu selvästi paksusuolentulehdusta sairastavien hevosten (punaiset ja keltaiset pisteet) profiileista. Punaiset pisteet kuvaavat antibioottien käytöstä aiheutunutta tulehdusta ja keltaiset pisteet salmonellatartunnan aiheuttamaa.
Tutkimuksen päätulos on, että paksusuolen tulehdustila on pääasiallisin tekijä, joka jakaa hevosten mikrobiomiprofiilit selkeästi kahteen eri ryhmään. Salmonella- ja antibioottitulehdushevoset eroavat myös jonkun verran toisistaan. Kuvasta näemme, että terveiden ja sairaiden hevosten välinen eroavaisuus (pisteiden välinen etäisyys kuvassa) eli beetadiversiteetti on suuri. Suolistotulehdushevosilla havaittiin tutkimuksessa lisäksi dysbioosille tunnusomaisesti merkittävästi alentunut alfadiversiteetti eli yksilön mikrobilajirunsaus. Nykyisin tiedetään, että alentunut alfadiversiteetti on muidenkin hevosen suolistosairauksien, kuten ähkyn, riskitekijä (Arnold ym. 2023).
Muista tekijöistä lähinnä ruokinta vaikutti mikrobiomiin siten, että terveillä hevosilla, jotka saivat heinäruokinnan lisäksi suuren määrän lisärehua, mikrobiomit olivat samankaltaisia keskenään. Näillä lisärehulla ruokituilla hevosilla oli vähemmän Aktinobakteereita ja enemmän Bacteroidetes- ja Eremiobacteraeota -tyyppejä kuin muilla hevosilla. Mielenkiintoista on, että näiden hevosten suolistomikrobiomit olivat myös enemmän samankaltaisia IBD-hevosten mikrobiomin kanssa, kun kaikkia hevosia vertailtiin keskenään. Huomattavaa myöskin on, että nämä lisärehulla syötetyt hevoset olivat myös intensiivisessä kilpailukäytössä. Ei siis voida päätellä, johtuiko suolistomikrobiomin näille hevosille tyypillinen profiili ruokinnasta, liikunnasta vai noille hevosille yhteisistä ympäristöolosuhteista. Suolistomikrobiomin koostumus on hyvin dynaaminen, ja tutkimusta vaikeuttaakin usein se, että niin monet eri tekijät voivat samanaikaisesti muuttaa mikrobiomia.
Tutkimuksessa tunnistettiin ja kuvattiin myös useita eri mikrobiryhmiä, joiden runsaus liittyi salmonellan liittyvään tulehdustilaan tai antibioottien aiheuttamaan häiriötilaan. Kuitenkin yksittäisiä mikrobiryhmiä analysoimalla ei yleensä voida ennustaa hevosen terveydentilaa. Mm. mikrobiomiprofiiliin perustuva luokittelu ja mikrobiomin toiminnallinen analyysi voisivatkin olla hyödyllisempiä mittareita terveydentilan ennustamisessa (esim. Arnold ym. 2021b; Bauermeister ym. 2021).
Viitteet
Arnold CE ym. (2021a) The effects of signalment, diet, geographic location, season, and colitis associated with antimicrobial use or Salmonella infection on the fecal microbiome of horses. Journal of Veterinary Internal Medicine 35: 2437-2448. https://doi.org/10.1111/jvim.16206
Arnold CE ym. (2021b) Alterations in the fecal microbiome and metabolome of horses with antimicrobial-associated diarrhea compared to antibiotic-treated and non-treated healthy case controls. Animals 11: 1807. https://doi.org/10.3390/ani11061807
Arnold CE ym. (2023) What is the microbiota and what is its role in colic? Veterinary Clinics: Equine Practice. doi: https://doi.org/10.1016/j.cveq.2023.03.004
Bauermeister A ym. (2021) Mass spectrometry-based metabolomics in microbiome investigations. Nature Reviews Microbiology 20: 143-160. https://doi.org/10.1038/s41579-021-00621-9
Share E ym. (2022) The gastrointestinal tract of the horse. Agriculture and Natural Resources https://ohioline.osu.edu/factsheet/1022
Comments