مقاله ضرورت بررسی و کشف میکروبهای شکمبه با روشهای جدید تشخیصی چون PCR

بخشی از مقاله

چکیده:

ساکنین اکوسیستم میکروبی شکمبه، یک تشکیلات پیچیده از گروههای مختلف میکروبی است که یک ارتباط همزیستی با میزبان دارد، این ارتباط همزیستی برای تبدیل غذا های لیگنو سلولزی به اسیدهای چرب فرار است. این اسید های چرب فرار منبع انرژی حیوان می باشند. اکوسیستم شکمبه اختصاصی شده و در یک دامنه محدود PH عمل می کند، این دامنهPH به حیوان کمک می کند تا بتواند یک اکوسیستم پایدار را نگهداری کند به طوری که، ورود میکروب های آلوده به شکمبه از طریق مصرف آب و خوراک اختلالی در فعالیت آنها ایجاد نکند. استفاده از تکنیک های زیست شناسی مولکولی چون pcr برای تشخیص و توصیف میکروب های شکمبه الزامی است، که در این بررسی به آن تاکید شده است.

مقدمه:

در کشورهای جهان، نشخوار کنندگان با محصولات فرعی کشاورزی لیگنو سلولزی مانند، کاه غلات، علوفه، باگاس نیشکر، شاخ و برگ درختان و دانه های روغنی مانند بادام زمینی، کتان، و خردل تغذیه می شوند. بازدهی حیوانات نشخوار کننده در استفاده از این دامنه وسیع مواد خوراکی به علت تنوع بالای اکوسیستم میکروب های شکمبه است که شامل باکتریها - ،50 جنس - ، پروتوزا مژه دار - 25جنس - ، قارچ های بی هوازی - از 5 جنس - و باکترخوار ها می باشد.

بیشتر این تعداد قابل تغییر است. خاصیت سینرژیستی و آنتاگونیسمی در میان گروههای مختلف میکروب ها و حتی در میان جنس های مختلف از یک گروه یکسان وجود دارد - . - 1 بنابراین تعیین نقش هر یک از میکروب های موجود در شکمبه پیچیده و مشکل است. نتیجه نهایی واکنش های انجام شده در شکمبه، تبدیل زیستی خوراکی به منبع انرژی - اسیدهای چرب فرار زنجیر کوتاه - است که برای حیوان قابل استفاده می باشد، این میکروب ها در شکمبه تحت تاثیر محدودیت های مختلف زنده می مانند که این محدودیت ها ممکن است طبیعی یا مرتبط با خوراک باشند . طوریکه بعضی از خوراک دارای مقادیر قابل توجهی مواد ضد تغذیه ای هستند، که این فاکتور ها رشد برخی از میکروب های طبیعی شکمبه را محدود می کنند.

متن اصلی:

اکوسیستم میکروبی شکمبه در عین حال پویاو پایدار می باشد. زمانی که اکوسیستم پایدار در شکمبه بر قرار شود , عمل تبدیل زیستی خوراک ها به اسیدهای چرب فرار به خوبی انجام می شود. در یک نشخوار کننده سالم با وجود اینکه میلیون ها میکروب هر روز شکمبه را به واسطه غذا، نوشیدن آب و هوا مورد حمله قرار می دهند آلودگی اکوسیستم اتفاق نمی افتد. اکوسیستم پویا است و حیوان جمعیت میکروب ها را به طور قابل ملاحظه ای بر اثر تغییرات جیره تغییر می دهد، به این دلیل که با اجزاء جدید خوراک سازگاری ایجاد گردد.

این امر اتفاق می افتد، تا میکروب های شکمبه با یک سری از محدودیت های شایع در شکمبه و هر جسم آلوده کننده ای سازگاری پیدا کنند، در غیر این صورت این محدودیت ها باعث حذف آنها می شود. محدودیت های اصلی محیطی زیاد هستند، از جمله آن ها می توان به شرایط بی هوازی، ظرفیت بافری بالا و فشار اسمزی و رقابت saprophytic در میان میکروب ها برای بقایشان اشاره کرد. بی هوازی بودن محیط شکمبه یک محدودیت بزرگ در اکوسیستم شکمبه است، که به تبدیل انرژی و استفاده از آن توسط حیوان میزبان کمک می کند. میزان انرژی آزاد شده توسط فرآیند انتقال الکترون به گیرنده نهایی الکترون یستگی دارد.

در میکروب های هوازی، آخرین گیرنده ی الکترون اکسیژن است و انرژی آزاد شده به شکل ATP می باشد و در مقایسه با انرژی آزاد شده در باکتریهای غیر هوازی که گیرنده ی نهایی الکترون یک ترکیب آلی است انرژی آزاد شده در باکتریهای غیر بسیار بیشتر می باشد. شرایط بی هوازی در شکمبه بوسیله گازهای تولید شده در طی تخمیر، به صورت دی اکسید کربن، متان و مقدار ناچیز هیدروژن حفظ می شود.مقداری از اکسیژن که از طریق مصرف خوراک وارد شکمبه می شود بوسیله میکروبهای غیر هوازی اختیاری در شکمبه مورد استفاده قرار می گیرند بنابراین شرایط بی هوازی کامل تولید و نگهداری می شود. به هر حال، میکروب هایی که قادر به تحمل چنین پتانسیل احیاء پایینی هستند - - 350 میلی وات - قادر به زندگی در شکمبه هستند و بقیه از شکمبه حذف می شوند.

ظرفیت بافری بالا و فشار اسمزی نیز رشد و حمله میکروب ها را محدود می کنند. تعدادی از میکروب های شکمبه یکسری ترکیبات ضد میکروبی تولید می کنند که موجب کاهش رشد دیگر میکروب های حاضر در اکوسیستم شکمبه می شوند. نشخوارکنندگان عمدتا با محصولات فرعی کشاورزی- صنعتی تغذیه می شوند،این محصولات حاوی فاکتورهای ضد تغذیه ای زیادی هستند و می توانند بعنوان مهارکننده برای تعدادی از میکروب های شکمبه عمل کنند. ترکیبات ضد تغذیه ای مانند تانن ها، لیگنین ها، ساپونین ها، میموزین ها و غیره در گیاهان سنتز می شود تا اینکه آنها را در برابر حمله میکروبها حفظ کنند. به هر حال این ترکیبات دارای فعالیت ضد میکروبی هستند. زمانی که این گیاهان توسط حیوانات مصرف می شوند، این ترکیبات, رشد انواع مختلف میکروب ها - مفید و نامطلوب - در شکمبه را محدود می کنند. - 2 -

تکنیک های مولکولی برای شناسایی میکروب های شکمبه :

همان گونه که در بالا بحث شد، اکوسیستم میکروب های شکمبه پیچیده است و مسوول تبدیل زیستی خوراک های لیگنو سلولزی به اسیدهای چرب فرار می باشد، به هر حال وظیفه ویژه هر یک از میکروب های اختصاصی شکمبه مهم است همان طوری که رقابت در بین میکروب های اکوسیستم برای بقا مهم است. تعیین تعداد گونه ی خاص از باکتری ها در اکوسیستم - برای تعیین نقش آنها در تخمیر شکمبه ای - با تکنیک ها معمول و سنتی مشکل است چون تعداد زیاد تست های بیو شیمیایی انجام می گیرد و حتی در مورد بعضی از میکروب های غالب موجود در اکوسیستم شکمبه دقت کافی وجود ندارد.

این ممکن است به دلیل فشار انتخاب محیط کشت استفاده شده برای شمارش میکروب ها باشد چون تعداد نسبی این میکروب ها زمانی که در یک پتری دیش کشت داده می شوند در مقایسه با فعالیت متابولیکی در اکوسیستم تغییر خواهد کرد. علاوه بر این، بخش خیلی زیادی از میکروب های شکمبه غیر قابل کشت می باشند، اما در تخمیر شکمبه ای فعال هستند. به هر حال، برای تحقیق به تعدادی تکنیک بهتر به منظور تشخیص کمیت میکروب های ویژه در این اکوسیستم ضروری است،که بتواند اشکالات نامبرده شده از تکنیک های معمول و سنتی مطالعه ی اکولوژی میکروبی شکمبه را رفع کند.

تعداد زیادی از باکتری هایی که در شکمبه حضور دارند غیر قابل کشت هستند به طوری که تعداد کل باکتری های زنده بر روی یک محیط کشت خاص نسبت به شمارش میکروسکوپی باکتری ها به میزان زیادی کمتر است. یک محیط کشت واحد قابل دسترس وجود ندارد که بتواند رشد تمام باکتریهای قابل کشت شکمبه را حمایت کند. به هر حال، اطلاعات موجود در مورد باکتر یهای قابل کشت شکمبه کامل نیست.

طبقه بندی باکتری های شکمبه بر پایه ویژگی های فنوتیپی و تست های بیوشیمیایی برای مطالعه ی تنوع میان ارگانیسم های زنده قابل کشت کافی نمی باشد. مطالعات روی بیولوژی مولکولی جنس های شناخته شده باکتری های شکمبه نشان می دهد که Prevotella ruminicola ، Butyribirio fibrisolvens و Ruminococus بیان کننده تکامل نژادی گروههای مختلف باکتری ها می باشند، علی رغم این حقیقت که گونه های از این جنس ها از نظر فنوتیپی و بیوشیمیایی شبیه هستند.

مطالعه معمول و سنتی جداسازی و توصیف میکروب های قابل کشت شکمبه مشکل است چون با تغییر جیره تنوع زیادی در گروههای مختلف میکروب های شکمبه ایجاد می گردد. - - 3به هر حال،    یک چنین    تنوعی در تعداد باکتری های شکمبه می تواند    با بکارگیری پروب های DNAالیگونوکلئوتیدی مختلف،    هومولوگ    برای برخی از 16S rRNA باکتریها مطالعه شود.  پروب کلی می تواند برای تخمین کل توده میکروبی بکار گرفته شود و یک پروب مخصوص گونه می تواند به منظور تخمین سهم نسبی کل rRNA از یک گونه باکتری های خاص استفاده شود . همان طور که نسبت 16S rRNA به کل RNA سلولی برروی منحنی رشد تغییر نمی کند، 16S rRNA می تواند به عنوان یک معیار جمعیت کل باکتریایی در شکمبه استفاده شود.