Vztah mezi střevní mikrobiotou, imunologickou aktivitou a chováním u papoušků
Papoušci patří mezi nejinteligentnější živočichy na naší planetě, přičemž relativně ke své velikosti převyšují svými mentálními schopnostmi většinu savců. Jak prokázal nedávný výzkum týmu Dr. Pavla Němce z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, mají mozky papoušků dvakrát hustší neuronovou síť než mozky primátů (více informací v češtině, původní článek v angličtině), což jim dává velikou kognitivní kapacitu navzdory malé velikosti. Kvůli své inteligenci však papoušci také trpí podobnými poruchami chování jako lidé, včetně sklonu k depresi u některých druhů. Deprese jsou u papoušků (podobně jako u lidí) multifaktoriální a odhalení jejich příčin není snadné. Současné výsledky neuroimunologických studií na hlodavcích naznačují, že by tyto poruchy chování mohly mít souvislost se zápasem imunitního systému zvířat s bakteriemi, které osidlují jejich trávicí trakt, tedy s tzv. mikrobiotou.
Určují mikrobiální komunity osidlující ptačí organismus imunitní funkci, zdraví a chování svých hostitelů?
Ačkoliv papoušci představují nejběžnější ptačí mazlíčky v lidských domácnostech, v porovnání se savci je jim v mikrobiologickém, fyziologickém a imunologickém výzkumu věnováno překvapivě málo pozornosti. Tento náš projekt si proto klade za cíl pochopit vztahy mezi složením mikrobioty, prozánětlivou aktivitou imunitního systému a fyziologickými znaky indikujícími zdravotní stav u papoušků. Za použití interdisciplinárního přístupu popisujeme mezidruhovou a vnitrodruhovou diverzitu ve složení mikrobioty, ukazujeme variabilitu v imunitních genech, zkoumáme regulaci imunity u papoušků a vztahy mezi těmito znaky a chováním papoušků. Využíváme přitom nejmodernější výzkumné přístupy, vč. analýzy transkriptomu, proteomu, neurohistologie a metodik měřících schopnost ptáků řešit úkoly indikující náladu a učenlivost.
Věříme, že náš mezioborový výzkum poskytne vhled do vztahu mezi ptačími hostiteli a jejich mikrobiotou a také vědecký základ pro řešení praktických terapeutických otázek, např. spojených s cíleným podáváním probiotik. Tento projekt byl doposud podpořen granty PRIMUS/17/SCI/12 a P502/19-20152Y (trvání: 2018-2022). Náš výzkum však není možný bez laskavé pomoci chovatelů papoušků.
Odběr vzorků
Náš projekt je závislý na odběru dvou typů genetických vzorků 1) hostitele a 2) mikrobioty, ze kterých je následně izolována kyselina deoxyribonukleová (DNA). Jako zdroj DNA vzorků hostitele používáme nejčastěji malé množství krve (obvykle cca 200 μl), kterou odebíráme z křídelní nebo krční žíly. V některých případech lze jako zdroj DNA použít také rostoucí pera, která však neposkytují tak kvalitní materiál. Jako zdroj mikrobiálních vzorků nám pak slouží čerstvý trus. Součástí sběru vzorků je také vyplnění dotazníku, na jehož základě vyhodnocujeme mnohá potenciálně cenná data o životě a potravě zkoumaných papoušků. Při odběru vzorků v případě ptáků trpících nějakým onemocněním spolupracujeme s veterinárními lékaři specializovanými na ptáky.
Všem chovatelům, kteří nám již pomohli, mnohokrát děkujeme!
Zaujal Vás tento projekt? Pro bližší informace kontaktujte Doc. Michala Vinklera
Imunogenetická variabilita kura domácího
Kur domácí je základním modelem biologického výzkumu ptáků a také druhem s velkým hospodářským významem. Podle Světové organizace pro výživu a zemědělství (FAO) je na Zemi v každém okamižiku chováno skoro 20 miliard jedinců tohoto druhu drůbeže. Celková světová produkce masa činí 80 milionů tun ročně, v případě vajec je to 60 milionů tun. Jen v České republice samotné žije přibližně 25 milionů jedinců kura domácího, kteří ročně vyprodukují 270 tisíc tun masa a dvě miliardy vajec. Globální, ale i lokální zemědělský význam tohoto domácího zvířete je tedy nepopiratelný. Není proto divu, že je šlechtění kura domácího věnováno značné úsilí jak drobnými chovateli, tak i velkými zemědělskými společnostmi. V mnoha zemích, včetně České republiky, přispívá na vybrané šlechtitelské programy stát a soukromé subjekty. Snaha o zkvalitnění vybraných vlastností šlechtěním však může být úspěšná pouze, pokud jsou nové výhodné genetické vlastnosti (alely) začleněny do genetické výbavy (genofondu) populace za současného udržení již přítomných požadovaných genetických znaků. To umožňuje udržení preferovaných vlastností daného plemene kura za jeho současného obohacení znaky novými. Toho lze ale dosáhnout jen při dostatečné znalosti rozložení funkční genetické variability u volně žijících populací kura a jeho domácích plemen. Naše znalosti o genetické variabilitě plemen kura domácího jsou ovšem v současnosti jen velmi omezené nebo zcela chybí. To se týká také genů, které se podílejí na fungování imunitního systému a zodpovídají tak za odolnost jedinců vůči nejrůznějším chorobám.
Domestikace kura domácího proběhla již před mnoha tisíci lety a od té doby byla vyšlechtěna celá řada plemen této drůbeže. Ta nejstarší z nich vznikala na několika různých místech starého světa z geneticky odlišných domestikovaných populací slepic, které alespoň částečně podléhaly přírodnímu výběru odpovídajícímu daným lokálním podmínkám. To se patrně týkalo také vlivu nejrůznějších parazitů způsobujících choroby drůbeže. Je pravděpodobné, že geny imunitního systému těchto původních slepic byly dobře adaptované na parazity své domoviny. Tento stav vydržel až do konce 19. století, kdy byla plemena jednak zakonzervována standardizací šlechtění a jednak došlo k postupnému úbytku původních selských slepic, které byly nahrazeny vysokoprodukčními plemeny a jejich hybridy. Mnohá nově vyšlechtěná plemena však postrádají odolnost svých předků a často trpí nejrůznějšími nemocemi. V současnosti chovaná stará plemena slepic mohou ovšem představovat unikátní zdroj genetického materiálu pro zvýšení odolnosti vůči chorobám. Musíme ovšem vědět, která a ve kterých genech (neexistuje jeden znak odolnosti, ale velmi mnoho genů s dílčím účinkem).
Stará plemena vypovídají o adaptaci hostitele na nejrůznější parazitární nákazy v době již dávno minulé. V našem projektu si proto klademe za cíl prozkoumat diversitu genů pro receptory vrozené imunity u těchto plemen slepic. Zjištěné rozdíly pak chceme vztáhnout k funkčním odlišnostem imunitní odpovědi na vybrané parazitární struktury u jednotlivých plemen. To může mít zásadní význam pro naše pochopení vzniku a průběhu nejrůznějších chorob drůbeže. Náš výzkum však není možný bez laskavé pomoci chovatelů čistých plemen slepic.
Shrnující informace k našemu projektu
Název projektu: Alelická variabilita vybraných receptorů vrozené imunity u plemen kura domácího
Název projektu v angličtině: Pattern recognition receptor allelic diversity in domestic chicken breeds
Poskytovatel: Grantová agentura České republiky, registrační číslo: P502/12/P179
Hlavní řešitel: RNDr. Michal Vinkler, Ph.D.
Nositel grantu: Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Albertov 6, 12843 Praha
Trvání grantu: 2012-2014
Zařazení projektu do číselníku CEP:
GI: Šlechtění a plemenářství hospodářských zvířat
EC: Imunologie
EB: Genetika a molekulární biologie