Metabolome Analysis of Japanese Rock Ptarmigan Feces by LC/MS/MS: Application to the Establishment of Breeding Technology for Endangered Species

Význam tématu

Analýza metabolomů výkalů ohroženého druhu horského sněžného bažanta poskytuje neinvazivní pohled na funkci střevního mikrobiomu a nutriční stav ptáků. Tyto poznatky jsou klíčové pro vývoj úspěšných chovatelských postupů a návrat druhů do volné přírody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie byla aplikace LC/MS/MS metodiky k identifikaci a kvantifikaci hydrosolubilních metabolitů ve výkalech volně žijících a uměle odchovávaných jedinců. Studie usilovala o odhalení rozdílů v profilu aminokyselin, nukleotidů a organických kyselin, které by mohly reflektovat stav mikrobiomu a kvalitu krmiva.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: okamžité zmrazení při −80 °C, extrakce 100 mg výkalů v PBS, centrifugace, ultrafiltrace a 10× ředění ultrapure vodou.
• Chromatografie: LCMS-8060 s Nexera X2, reverzně fázová kolona, mobilní fáze 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě a aketonitrilu, gradientní eluce, průtok 0,25 mL/min, injekce 3 μL.
• Hmotnostní spektrometrie: ESI v pozitivním i negativním módu, MRM, optimalizované plyny a teploty (DL 250 °C, blok 400 °C, interface 300 °C).

Hlavní výsledky a diskuse

• Průměrně bylo detekováno 56 metabolitů u volně žijících a 60 u uměle odchovaných ptáků.
• PCA a t-test odhalily klaru separaci skupin. Uměle odchovávaní jedinci prokazovali vyšší koncentrace volných aminokyselin (fenylalanin, leucin, isoleucin, valin), což naznačuje nadbytek bílkovin ve stravě.
• Volně žijící jedinci měli vyšší podíl nukleotidů (uridin, adenín, cytidin), což poukazuje na aktivní metabolismus vedlejších produktů nukleových kyselin v trávicím traktu.
• Nadměrný příjem proteinu u uměle odchovávaných ptáků může vést k zdravotním problémům (infekce, poruchy vývoje).

Přínosy a praktické využití metody

Metabolomová analýza umožňuje non-invazivní monitorování stavu střevního mikrobiomu a nutriční rovnováhy. Data lze využít k dolaďování složení krmiva, prevenci metabolických poruch a zajištění úspěšného přechodu odchovaných ptáků do přirozeného prostředí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace metabolomických dat s genomikou a metagenomikou ke komplexnímu pochopení mikrobiálního ekosystému.
• Vývoj on-line senzorových systémů pro kontinuální sledování nutričního stavu a mikrobiomu ve voliérách.
• Rozšíření přístupu na další ohrožené druhy a různá biotopy.

Závěr

LC/MS/MS analýza exkrementů horského sněžného bažanta efektivně odlišila metabolické profily volně žijících a uměle odchovaných jedinců. Výsledky podporují úpravu krmiva a přispívají k rozvoji udržitelných odchovných technik umožňujících návrat druhu do volné přírody.

Reference

1. Hattori T. Metabolome Analysis of Japanese Rock Ptarmigan Feces by LC/MS/MS. Shimadzu Application News No. C201, Oct 2019.
2. Ushida K. osobní sdělení, Chubu University Academy of Emerging Sciences.