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Please log in!"}]},{"@type":"bf:Summary","skos:prefLabel":[{"@language":"eng","@value":"Feeding easily fermentable carbohydrates to dairy cattle is a common dietary management practice to meet the energy requirements during milk production. The diet impacts primarily the ruminal microbiota, that adapts its composition and activity to optimize the utilization of substrates. When a diet is not slowly introduced, or cows consume large amounts of easily fermentable carbohydrates, greater amounts of volatile fatty acids are produced than the rumen can absorb or buffer. As a result, such acids can accumulate in the rumen, causing a drop in pH that in turn triggers a series of consequences resulting in a metabolic syndrome known as subacute ruminal acidosis (SARA). There are many dietary feed additives that have been tested to help reduce and prevent SARA, some of the most promising have been the use of phytochemicals for rumen microbial modulation. However, the mode of action of many of these products remains unknown. The main aim of this thesis was to elucidate the mechanisms of adaptation that the rumen and its microbiota undergo when facing such challenging dietary conditions, by combining next generation sequencing (NGS), metabolomics, gene expression, and immunohistochemical analyses that allow a whole-system view of the interaction between the rumen microbiota and the bovine host during periods of adaptation to dietary changes. An additional aim was to elucidate the extent by which supplementing the diet with a blend of phytogenic compounds modulates the interactions between the host and its rumen microbiota. To accomplish these aims, the first step was to summarize the state of the art knowledge regarding the characterization of a core epimural microbiota of the rumen through the meta-analysis of the sequences published in 11 international studies that investigated the composition of the rumen wall microbiota. This study allowed for not only the description of the core epimural microbiota, but also confirmed that the main driver of change for the ruminal microorganisms is represented by the diet. Therefore, the second step of this thesis was to execute an experimental setup in order to be able to assess 1) the rapid changes of the gastrointestinal microbiota due to rapid increments of grains in the diet and 2) the consequences of prolonged high-grain feeding on the ruminal environment. These studies revealed an incredible plasticity of the microbiota, that is capable of adjusting its activity by the second day of introduction to a new diet. As a rule of thumb, we found that the critical concentration of grains included in the diet that caused ruminal dysbiosis was 50%. After this breaking point, however, the rumen continued to adapt its functions to the prolonged high-grain feeding. The ruminal microbiota reached the lowest diversity indices between the second and the third week of high-grain feeding, which coincided with the disruption of the epithelial barrier, and the highest expression of epithelial inflammatory markers. By the fourth week of experiment, the host and microbiota started showing signs of adaptation and stabilization, demonstrating a high resilience potential. The phytogenic supplementation demonstrated to help the ruminal adaptation process by altering microbial diversity and activity as well as gene expression. Finally, the last part of this thesis project attempted to unveil the mechanism that regulates the interaction between the host and the microbiota. We demonstrated for the first time the presence of microRNAs (miRNAs) in the rumen fluid, and we hypothesized that these nucleic acids could mediate the cross-talk in the rumen. The correlations between the microbiota and the miRNAs expression, and mostly of their predicted activity, allowed us to speculate that the communication in the rumen is bi-directional, with the host influencing the growth of specific bacterial strains and the microbiota regulating the host gene expression. Taken together, our results contribute to increasing general knowledge of the effects of high-grain feeding on the ruminal environment, providing a novel perspective on the host-microbiota cross-talk with importance for rumen and systemic health in the bovine."}]},{"@type":"bf:Note","skos:prefLabel":[{"@language":"deu","@value":"PhD Arbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2022\n\nAus rechtlichen Gründen sind nicht alle Teile dieser Arbeit frei zugänglich. Der Zugriff auf den elektronischen Volltext ist auf Angehörige der Veterinärmedizinischen Universität Wien beschränkt. Bitte einloggen!"}]},{"@type":"bf:Summary","skos:prefLabel":[{"@language":"deu","@value":"Die Verfütterung leicht fermentierbarer Kohlenhydrate an Milchkühe ist eine gängige Praxis in der praktischen Milchviehfütterung um den Energiebedarf während der Laktation sicher zu stellen. Die Fütterung beeinflusst in erster Linie das Pansenmikrobiom, die ihre Zusammensetzung und Aktivität anpasst um die Verarbeitung der Nährstoffe zu optimieren. Wenn eine neue Futterformulierung nicht langsam eingeführt wird oder die Kühe große Mengen leicht fermentierbarer Kohlenhydrate aufnehmen, werden größere Mengen an flüchtigen Fettsäuren im Pansen gebildet, die der Pansen nicht absorbieren oder neutralisieren kann. Infolgedessen können sich diese Säuren im Pansen akkumulieren, was zu einem Abfall des pH im Pansen führt und die damit einhergehenden Konsequenzen können zu einem metabolischen Syndrom führen, das als subakute Pansenazidose (SARA) bekannt ist. Die vielversprechendsten Futtermittelzusatzstoffe, die getesteten wurden um das Auftreten von SARA zu reduzieren oder zu verhindern, waren sekundäre Pflanzenstoffe (Phytochemikalien), die das Pansenmikrobiom modulieren. Allerdings ist die Wirkungsweise vieler dieser Produkte nach wie vor unbekannt. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Aufklärung der Anpassungsmechanismen, die der Pansen und sein Mikrobiom durchlaufen, wenn sie mit solch herausfordernden Ernährungsbedingungen konfrontiert werden. Die Kombination von Next- Generation Sequencing (NGS), Metabolomik, Genexpression und immunohistochemische Analysen ermöglicht einen Blick auf das gesamte System der Interaktion zwischen dem Pansenmikrobiom und dem Wirtstier Rind während der Anpassungsphasen an die veränderte Ernährung. Ein weiteres Ziel war es, herauszufinden, inwieweit die Ergänzung des Futters mit einer Mischung phytogener Verbindungen die Interaktionen zwischen dem Wirt und seiner Pansenmikrobiota moduliert. Um diese Ziele zu erreichen, wurde in einem ersten Schritt der Stand des Wissens über die Charakterisierung der epithelialen Kernmikrobiota des Pansens durch eine Metaanalyse der in 11 internationalen Studien veröffentlichten Sequenzen, die die Zusammensetzung der epimuralen Mikrobiota untersuchten, zusammengefasst. Diese Studie ermöglichte nicht nur die Beschreibung der epimuralen Kernmikrobiota, sondern bestätigte auch, dass der Hauptfaktor für die Veränderung der Mikroorganismen im Pansen die Ernährung ist. Daher bestand der zweite Schritt dieser Arbeit in der Durchführung eines Versuchsaufbaus, um 1) die schnellen Veränderungen der gastrointestinalen Mikrobiota aufgrund einer raschen Erhöhung des Getreideanteils in der Nahrung und 2) die Folgen einer längeren Fütterung mit hohem Getreideanteil auf das Pansenmilieu bewerten zu können. Diese Studien zeigten eine unglaubliche Plastizität der Mikrobiota, die in der Lage ist, ihre Aktivität bereits am zweiten Tag nach der Umstellung auf eine neue Ernährung anzupassen. Als Faustregel haben wir festgestellt, dass die kritische Konzentration von Getreide in der Nahrung, die eine Dysbiose im Pansen verursacht, bei 50 % liegt. Nach diesem Grenzwert passte der Pansen seine Funktionen jedoch weiterhin an die anhaltende Fütterung mit hohem Getreideanteil an. Die Pansenmikrobiota erreichte die niedrigsten Diversitätsindizes zwischen der zweiten und dritten Woche der Fütterung mit hohem Getreideanteil, was mit der Störung der Epithelbarriere und der höchsten Expression von Epithelentzündungsmarkern zusammenfiel. In der vierten Versuchswoche zeigten der Wirt und die Mikrobiota Anzeichen einer Erholung, was auf ein hohes Anpassungspotenzial hindeutet. Es zeigte sich, dass die Supplementierung von phytogenen Verbindungen den Erholungsprozess im Pansen durch Veränderung der mikrobiellen Vielfalt und Aktivität sowie der Genexpression unterstützte. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde schließlich versucht, die Mechanismen, welche die Interaktion zwischen Wirt und Mikrobiota steuern, zu entschlüsseln. Wir wiesen zum ersten Mal das Vorhandensein von microRNAs (miRNAs) in der Pansenflüssigkeit nach und stellten die Hypothese auf, dass diese Nukleinsäuren den Cross-Talk im Pansen vermitteln könnten. Die Korrelationen zwischen der Mikrobiota und der Expression der miRNAs und vor allem ihrer vorhergesagten Aktivität erlaubten die Vermutung, dass die Kommunikation im Pansen bidirektional ist, wobei der Wirt das Wachstum bestimmter Bakterienstämme beeinflusst und die Mikrobiota die Genexpression des Wirts reguliert. Insgesamt tragen unsere Ergebnisse dazu bei, das allgemeine Wissen über die Auswirkungen der Fütterung mit hohem Getreideanteil auf das Pansenmilieu zu erweitern, und bieten eine neue Perspektive auf die Interaktion zwischen Wirt und Mikrobiota mit großer Relevanz für die Gesundheit insbesondere der Pansengesundheit des Rindes."}]}],"dce:title":[{"@type":"bf:Title","bf:mainTitle":[{"@language":"eng","@value":"Elucidating the cross-talk mechanisms between rumen microbiota and the bovine host as affected by dietary interventions"}]}],"dcterms:issued":["2022"],"dcterms:language":["eng"],"dcterms:type":[{"@type":"skos:Concept","skos:exactMatch":["https:\/\/pid.phaidra.org\/vocabulary\/69ZZ-2KGX"],"skos:prefLabel":[{"@language":"eng","@value":"Text"},{"@language":"deu","@value":"Text"},{"@language":"ita","@value":"Testo"}]}],"ebucore:filename":["ac16855860.pdf"],"ebucore:hasMimeType":["application\/pdf"],"edm:hasType":[{"@type":"skos:Concept","skos:exactMatch":["https:\/\/pid.phaidra.org\/vocabulary\/1PHE-7VMS"],"skos:prefLabel":[{"@language":"eng","@value":"Dissertation"},{"@language":"deu","@value":"Dissertation"},{"@language":"ita","@value":"Tesi di dottorato"}]}],"edm:rights":["http:\/\/rightsstatements.org\/vocab\/InC\/1.0\/"],"rdam:P30004":[{"@type":"phaidra:acnumber","@value":"AC16855860"},{"@type":"ids:doi","@value":"10.34876\/zrxt-3v38"}],"role:assessor":[{"@type":"schema:Person","schema:familyName":[{"@value":"Camarinha Silva"}],"schema:givenName":[{"@value":"Amélia"}]}],"role:aut":[{"@type":"schema:Person","schema:familyName":[{"@value":"Ricci"}],"schema:givenName":[{"@value":"Sara"}],"skos:exactMatch":[{"@type":"ids:orcid","@value":"0000-0002-0117-9407"}]}],"role:dgs":[{"@type":"schema:Person","schema:familyName":[{"@value":"Zebeli"}],"schema:givenName":[{"@value":"Qendrim"}]},{"@type":"schema:Person","schema:familyName":[{"@value":"Wagner"}],"schema:givenName":[{"@value":"Martin"}]},{"@type":"schema:Person","schema:familyName":[{"@value":"Petri"}],"schema:givenName":[{"@value":"Renée M"}]}],"schema:numberOfPages":["198"]}