Dieta ex situ influențează comunitatea bacteriană asociată cu pielea broaștelor cu ochi roșii

Afiliație Facultatea de Științe ale Vieții, Universitatea din Manchester, Manchester, Regatul Unit

Afiliații Facultatea de Științe ale Vieții, Universitatea din Manchester, Manchester, Regatul Unit, Departamentul de Științe Ecologice, Vrije Universiteit Amsterdam, Amsterdam, Olanda

Afiliații Facultatea de Științe ale Vieții, Universitatea din Manchester, Manchester, Regatul Unit, FrogLife, Peterborough, Regatul Unit

Afiliere Chester Zoo, Chester, Regatul Unit

Afiliație Facultatea de Științe ale Vieții, Universitatea din Manchester, Manchester, Regatul Unit

Rachael E. Antwis,
Rachel L. Haworth,
Daniel J. P. Engelmoer,
Victoria Ogilvy,
Andrea L. Fidgett,
Richard F. Preziosi

Cifre

Abstract

Citare: Antwis RE, Haworth RL, Engelmoer DJP, Ogilvy V, Fidgett AL, Preziosi RF (2014) Dieta ex situ influențează comunitatea bacteriană asociată cu pielea broaștelor cu ochi roșii (Agalychnis callidryas). PLoS ONE 9 (1): e85563. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085563

Editor: Gabriele Berg, Universitatea de Tehnologie din Graz (TU Graz), Austria

Primit: 7 octombrie 2013; Admis: 3 decembrie 2013; Publicat: 9 ianuarie 2014

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de un studiu al Consiliului de Cercetare în Biotehnologie și Științe Biologice la REA Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Comunitățile bacteriene simbiotice se găsesc frecvent în asociere atât cu animale, cât și cu plante. Adesea comunitatea bacteriană oferă un anumit avantaj gazdei în schimbul unui beneficiu reciproc, cum ar fi nutrienții și un microhabitat adecvat în care să trăiască și să se reproducă [1], [2]. Diversitatea bacteriilor joacă un rol important în determinarea stabilității și rezilienței comunității la perturbarea intrinsecă sau extrinsecă, cum ar fi stresul, schimbarea mediului sau invazia de către agenți patogeni [3] - [6]. De exemplu, Dillon și colab. [6] a demonstrat o relație inversă semnificativă între bogăția de specii a intestinului de lăcuste (Schistocerca gregaria) și creșterea bacteriilor patogene (Serratia marcescens), precum și o scădere semnificativă a numărului de indivizi infectați cu o creștere a comunității bacteriene diversitate.

Există un număr tot mai mare de cercetări care arată că comunitatea bacteriană asociată cu pielea amfibienilor poate influența susceptibilitatea gazdei la o serie de boli infecțioase (de exemplu, ref. [1], [2], [7] - [12]). Bacteriile asociate cu pielea amfibienilor pot proteja gazda de infecția patogenă prin; a) creșterea concurenței pentru spațiu și resurse; b) modificarea microambientului pielii amfibiene pentru a preveni colonizarea agenților patogeni și c) producerea de anti-microbieni care omoară sau inhibă creșterea agenților patogeni [1], [11], [13]. De exemplu, Woodhams și colab. [9] a constatat că o populație de Rana sierra persistând cu Batrochochytrium dendrobatidis (Bd; ciuperca amfibiană chytrid) din Parcul Național Yosemite (SUA) avea în mod semnificativ mai mulți indivizi cu cel puțin o tulpină bacteriană anti-Bd asociată cu pielea lor decât o populație din apropiere. de Rana muscosa care a fost naiv pentru ciuperca chytrid și ulterior a dispărut când Bd s-a răspândit în zonă. Lam și colab. [12] au comparat aceeași populație de R. sierrae cu o altă populație naivă de Bd de R. muscosa din zonă și au găsit proporții similare de indivizi în fiecare populație care găzduia cel puțin o tulpină bacteriană anti-Bd, iar această populație de R. muscosa a reușit să persiste când ciuperca chytrid a sosit un an mai târziu.

Utilizarea bacteriilor anti-Bd ca potențială apărare probiotică împotriva ciupercii chytridice este în prezent investigată [14]. S-a arătat că bacteriile probiotice potențiale se pot stabili cu succes pe pielea amfibienilor, atât direct, cât și prin transfer din mediu, cu creșteri ulterioare ale metaboliților anti-Bd pe piele și creșterea semnificativă a creșterii și supraviețuirii la expunerea la zoospori Bd [ 15] - [17]. În plus, o serie de bacterii producătoare de acid lactic care apar în mod natural pe broaștele de taur americane (Lithobates catesbeianus) au fost izolate, iar studiile in vitro sugerează că inocularea populațiilor captive cu aceste bacterii are potențialul de a preveni și/sau trata septicemia bacteriană, fie individual, fie ca probiotic cu mai multe tulpini [18] - [21]. Prin urmare, prezența asamblării corecte a bacteriilor pe pielea amfibienilor este probabil importantă pentru protejarea acestora de bolile infecțioase.

Amfibienii în sălbăticie au o expunere relativ mare la bacterii prin transmiterea mediului înconjurător (de exemplu, plante, sol, apă) și prin interacțiuni atât cu specificații (de exemplu, transferul matern sau patern și transferul în timpul împerecherii), cât și cu alte specii [2], [22] - [24]. În contrast, amfibienii captivi interacționează aproape sigur cu mai puțini indivizi, precum și se confruntă cu un mediu mai puțin divers și eterogen prin care să câștige bacterii. Ca rezultat, amfibienii captivi sunt susceptibili de a primi o expunere mai mică la o varietate de bacterii și, prin urmare, susțin o structură comunitară bacteriană cutanată mai simplă în comparație cu omologii sălbatici, făcându-i mai puțin rezistenți la boli la reintroducerea în sălbăticie. Din cunoștințele autorului, în prezent nu există studii publicate care să compare microflora nativă a populațiilor captive și sălbatice ale aceleiași specii.

Diferite condiții de creștere în captivitate (dietă, substrat, îmbogățire etc.) sunt, de asemenea, susceptibile să influențeze comunitatea microbiană. Meyer și colab. [25] au constatat că temperaturile mai reci (10-20 ° C) au dus la creșterea frecvenței de sloughing a pielii la broaștele de trestie (Rhinella marina) în comparație cu temperaturile mai calde (20-30 ° C) și că sloughing-ul pielii a dus la o abundență scăzută de bacterii pe piele. Acest lucru indică faptul că condițiile din captivitate pot influența indirect comunitatea bacteriană, deși efectele directe ale diferitelor practici de creștere sunt încă de investigat. Pentru ca tratamentele probiotice să fie eficiente, este necesară o mai bună cunoaștere a influenței potențiale a condițiilor captive ale comunităților bacteriene cutanate.

Starea nutrițională a gazdei poate influența comunitatea bacteriană prezentă din două motive; a) este probabil ca bacteriile să utilizeze substanțele nutritive din mucusul pielii amfibienilor; și b) există dovezi care sugerează că intestinul unui amfibian acționează ca un rezervor pentru bacteriile pielii [2], [26], [27]. Multe specii de amfibieni își ingerează pielea la vărsare, ingerând astfel și bacteriile cutanate, care pot fi apoi re-inoculate pe piele prin cloacă [27]. S-a demonstrat că dieta influențează comunitatea bacteriană asociată cu intestinul multor specii de insecte, precum și a altor organisme gazdă, inclusiv păstrăv curcubeu (Oncorhynchus mykiss), iguane Galapagos (Amblyrhynchus cristatus, Conolophus subscristatus și Conolophus pallidus) și oameni [28] - [32]. Dieta amfibienilor este, de asemenea, susceptibilă să influențeze supraviețuirea bacteriilor din tractul intestinal și, prin urmare, să influențeze comunitatea care este re-inoculată pe piele. Acest lucru poate modifica succesul tratamentelor probiotice, precum și potențialul de a face amfibieni în captivitate și a celor eliberați înapoi în sălbăticie mai vulnerabili sau rezistenți la infecția cu agenți patogeni.