The canine vaginal microbiome during heat and fertility in healthy breeding dogs

저자: Leps AS; Packeiser EM; Schwens C; Stoelcker B; Doric S; Wirkner M; Walter B; Wehrend A
출처: - (2025)
DOI/링크: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0321683
연구 계열: Topics/Animal Health
투고일: 2025-01-14

TL;DR

건강한 번식견 80마리를 대상으로 발정기 질 미생물군집과 번식 성공률의 관계를 차세대 염기서열 분석으로 조사한 결과, 임신 여부에 따른 미생물군집의 유의미한 차이를 발견하지 못했다. 이는 건강한 번식견에서 질 미생물군집 구성이 번식 성공의 주요 결정 요인이 아닐 수 있음을 시사한다.

1. 연구 배경 및 동기

다루는 문제: 건강하고 균형잡힌 질 미생물군집이 성공적인 번식과 건강한 새끼 낳기의 중요한 전제 조건으로 여겨져 왔다. 기존 연구들은 주로 호기성 배양에 의존했으나, 최근 차세대 염기서열 분석(NGS) 같은 배양 독립적 방법이 보편화되면서 미생물군집 전체를 분석할 수 있게 되었다.
기존의 공백 / 왜 필요한가: 개의 질 미생물군집과 번식력의 관계를 NGS 데이터와 실제 번식 결과를 연계하여 조사한 연구가 부재했다.

2. 관련 연구

기존 연구 흐름: 기존 연구들은 주로 호기성 배양 기반의 미생물 분석에 의존했으며, 최근 NGS 기술의 발전으로 미생물군집 전체 분석이 가능해졌다.
이 논문의 위치: 이 연구는 건강한 번식견에서 발정기 질 미생물군집을 NGS로 분석하고 임신 여부, 분만, 새끼 수 등의 번식 결과와 직접 연계한 첫 번째 연구이다.

3. 핵심 기여

건강한 번식견 80마리의 발정기 질 미생물군집을 NGS로 분석하고 번식 성공률과의 관계 규명
임신 그룹과 비임신 그룹 간 미생물군집의 다양성 지수 및 종 수준의 차이 비교
호기성 배양과 NGS 결과의 통합 분석을 통한 질 미생물군집 특성 파악
건강한 번식견에서 질 미생물군집이 번식 성공의 주요 결정 요인이 아닐 가능성 제시

4. 제안 방법론

전체 접근 논리: 건강한 번식견을 발정기 초기에 샘플링하여 질 미생물 샘플을 NGS와 호기성/혐기성 배양으로 동시에 분석하고, 혈액 샘플(프로게스테론, 혈액 화학, T4)을 수집한 후 임신 여부 및 새끼 수 등의 번식 결과와 연계하여 통계 분석을 수행했다.
단계:
- 2022년 3월~2023년 10월 기간 중 번식 전 검진을 위해 내원한 건강한 암컷견 96마리 모집
- 발정기 초기에 질 면봉 샘플 채취(NGS 분석용, 호기성/혐기성 배양용) 및 혈액 샘플 채취
- 16S rRNA 유전자 V3-V4 영역 표적 NGS 분석(Illumina MiSeq), 프로게스테론 모니터링, 혈액 검사 수행
- 배란 후 자연 교배 또는 인공 수정 실시, 초음파로 임신 진단, 전화 추적 조사로 분만 여부 및 새끼 수 확인
- R 프로그래밍 환경과 Bioconductor 패키지를 이용한 통계 및 생정보학 분석(limma, phyloseq 등)

5. 실험 설정

항목	내용
대상/재료	건강한 번식견 80마리(최종 분석 대상: 임신군 61마리, 비임신군 19마리), 37개 견종 및 잡종 1마리, 평균 나이 4.0±1.7세, 평균 체중 30.1±14.2 kg
처리 조건	발정기 초기 질 샘플 채취, 배란 후 자연 교배(82%) 또는 인공 수정(18%), 샘플링 후 항생제 치료 여부 기록(임신군 7%, 비임신군 26%)
대조군	양성 대조: ZymoBIOMICS Microbial Community DNA Standard II, 음성 대조: DNA/RNA shield 배지
측정 방법	NGS 기반 질 미생물군집 분석(16S rRNA, 종 수준), 알파 다양성 지수(Observed, Chao1, ACE, Shannon, Simpson, Fisher), 호기성/혐기성 배양, 질 세포학, 혈액 프로게스테론, 혈액 화학 분석, T4 측정, 임신 여부, 분만 여부, 새끼 수

6. 실험 결과 분석

지표	변화(Δ)	조건 · 유의성
임신 여부에 따른 질 미생물군집 차이	유의미한 차이 없음	NGS 생정보학 및 통계 분석 결과, 임신군과 비임신군 간 미생물군집의 큰 차이를 나타내는 증거 없음
알파 다양성	임신군과 비임신군 간 유의미한 차이 없음	Wilcoxon rank sum test, α=5%
미생물군집 구성	모든 샘플에서 다양한 미생물군집 확인	NGS 분석 결과
항생제 치료	임신군 7% vs 비임신군 26%	p=0.03, 통계적으로 유의미한 차이
나이	임신군 3.8±1.6세 vs 비임신군 4.9±1.7세	p=0.01, 통계적으로 유의미한 차이
새끼 수	1~15마리, 평균 6.9±3.0마리	61마리 임신견에서 총 419마리 새끼 출산

7. 비판적 평가

강점

건강한 번식견에서 발정기 질 미생물군집과 번식 성공률을 NGS로 직접 연계한 첫 번째 연구
다중 기관(3개 대학 동물병원)에서 96마리의 충분한 표본 수 확보
NGS와 호기성/혐기성 배양, 혈액 검사를 포함한 포괄적인 미생물 및 생리학적 분석

한계 · 의문

최종 분석 대상 80마리 중 비임신군이 19마리로 상대적으로 적어 통계적 검정력 제한 가능
건강한 번식견만 대상으로 하여 번식 실패 또는 질환이 있는 견에서의 미생물군집 특성 미파악
단일 시점(발정기 초기) 샘플링으로 발정 주기 전체에 걸친 미생물군집 변화 미추적

8. 향후 연구 방향

번식 실패 또는 질환이 있는 견과 건강한 견의 질 미생물군집 비교 연구
발정 주기 전체에 걸친 종단적 미생물군집 변화 추적
특정 병원성 미생물(예: Mycoplasma)과 번식 성공률의 관계에 대한 심화 연구

9. 결론

이 연구는 건강한 번식견에서 발정기 질 미생물군집과 번식 성공률 간의 유의미한 연관성을 발견하지 못했다. 이는 건강한 번식견에서 질 미생물군집 구성이 번식 성공의 주요 결정 요인이 아닐 수 있음을 시사하며, 향후 번식 실패 견이나 특정 병원성 미생물에 초점을 맞춘 연구가 필요함을 제시한다.

Keywords

canine vaginal microbiome, next-generation sequencing, 16S rRNA, fertility, breeding dogs, reproductive success, microbial diversity, heat cycle

원문 그림

Fig 1. Prevalence of Mycoplasma in the vagina of pregnant (n =61) and non-pregnant (n=19) healthy breeding bitches. The samples were exam

Fig 2. Comparison of clinically relevant and common Mycoplasma and Ureaplasma in the vagina of pregnant (n =61) and non-pregnant (n=19)

Fig 3. Comparison of α-diversity within the vaginal microbiome of pregnant (N=61) and non-pregnant (N=19) healthy breeding bitches by

Fig 4. Principal Component Analysis on the level of genera, phyla, and Mycoplasma in vaginal samples of healthy breeding bitches. All sam

Fig 5. Clustered heatmap of vaginal samples from healthy breeding bitches. The genera are represented in rows, and animals getting pregnant

Fig 6. Volcano plot with the –log10 transformed unadjusted p-values versus the log fold change from the differential abundance analysis on

원문 그림 · 라이선스: cc-by