Gut microbiome dysbiosis is associated with host genetics in the Norwegian Lundehund

저자: Melis C; Billing AM; Wold PA; Ludington WB
출처: - (2023)
DOI/링크: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1209158
연구 계열: Topics/Animal Health
투고일: 2023-04-20

TL;DR

근친도가 매우 높은 노르웨이 룬데훈트와 이를 다른 견종과 교배한 F1·F2 세대의 분변 미생물군을 비교한 결과, 순종 룬데훈트에서 Firmicutes 대 Bacteroidetes 비율 상승과 Streptococcus bovis/Streptococcus equinus 복합체 증가를 포함한 불균형(dysbiosis)이 관찰되었다. 식이, 고양이 동거, 농장 생활, 프로바이오틱스 사용은 미생물군 조성에 영향을 주지 않는 것으로 나타나 숙주 유전과 장내 미생물군의 연관이 시사된다.

1. 연구 배경 및 동기

다루는 문제: 여러 질환이 장내 세균 조성이 비정상이 되는 미생물군 불균형과 연관된다. 룬데훈트는 유효 집단 크기가 13마리인 극도로 근친도가 높은 견종이며 소장 단백질 소실성 장질환(룬데훈트 증후군) 발생률이 높아 수명과 삶의 질에 악영향을 준다.
기존의 공백 / 왜 필요한가: 숙주 유전적 배경이 장내 미생물군 조성과 연관되는지, 그리고 룬데훈트 증후군이 장내 불균형과 연관되는지 확인이 필요하다.

2. 관련 연구

기존 연구 흐름: 장내 미생물군은 식이, 출생 후 세균 노출, 생활 방식, 질병 상태의 영향을 받으며, 숙주 유전이 조성에 영향을 줄 수 있다는 연구가 있다.
이 논문의 위치: 유전적 다양성을 회복하기 위한 교배 프로젝트(Buhund, Norrbottenspets, Icelandic sheepdog 활용) 세대를 이용해 숙주 유전과 미생물군의 연관을 평가했다.

3. 핵심 기여

순종 룬데훈트와 교배 세대 간 미생물군 조성의 유의한 차이를 보고
순종 개체의 불균형 양상(변이가 큰 조성, 높은 Firmicutes/Bacteroidetes 비율, S. bovis/equinus 복합체 증가)을 기술
식이, 고양이 동거, 농장 생활, 프로바이오틱스의 영향이 확인되지 않았음을 보고

4. 제안 방법론

전체 접근 논리: 룬데훈트(P), 룬데훈트와 Buhund의 교배(F1), F1과 룬데훈트의 교배(F2) 세대의 분변 16S rRNA 유전자 시퀀싱을 비교해 숙주 유전적 배경과 미생물군 조성의 연관을 평가했다.
단계:
- 2021년 4-8월 P(n=50), F1(n=8), F2(n=22)의 분변 시료 수집 및 보호자 설문(식이, 룬데훈트 증후군 병력, 항생제·프로바이오틱스, 고양이 동거, 농장 여부)
- ZymoBIOMICS 서비스로 16S rRNA V3-V4 영역 Illumina MiSeq 시퀀싱, DADA2로 ASV 추정
- 9세 초과 순종 5마리와 투약 중이던 F2 2마리를 제외하고 73마리, 세균 306종으로 분석
- Shannon 지수, PCA/RDA(Bray-Curtis), PERMANOVA, Dirichlet-multinomial 검정(HMP), Maaslin2(Benjamini-Hochberg 보정)로 비교

5. 실험 설정

항목	내용
대상/재료	노르웨이 룬데훈트 및 교배 세대 분석 대상 개 73마리(순종 45, F1 8, F2 20)
처리 조건	순종(P), F1(룬데훈트 x Buhund), F2(F1 x 룬데훈트); F1과 F2는 일부 분석에서 합침
대조군	순종 룬데훈트 세대와 교배 세대의 비교
측정 방법	분변 16S rRNA(V3-V4) 시퀀싱, 알파다양성(Shannon), 베타다양성(PCA/RDA), F/B 비율, 문·속 상대풍부도, PERMANOVA, 설문 기반 환경 변수

6. 실험 결과 분석

지표	변화(Δ)	조건 · 유의성
미생물군 조성	순종 룬데훈트 세대와 교배 후손 사이에 유의한 변이	세대 간 비교
Firmicutes 대 Bacteroidetes 비율	순종 룬데훈트에서 상승	순종 대 교배 세대
Streptococcus bovis/equinus 복합체	순종에서 유병률 증가	순종 대 교배 세대
식이, 고양이 동거, 농장 생활, 프로바이오틱스	조성과 알파다양성에 대한 영향의 증거 없음	설문 기반 환경 요인