Gut metabolites are key actors in host-microbiota crosstalk with effect on health. The study of the gut metabolome is an emerging topic in livestock, which can help understand its effect on key traits such as animal resilience and welfare. Animal resilience has now become a major trait of interest because of the high demand for more sustainable production. Composition of the gut microbiome can reveal mechanisms that underlie animal resilience because of its influence on host immunity. Environmental variance (VE), specifically the residual variance, is one measure of resilience. The aim of this study was to identify gut metabolites that underlie differences in the resilience potential of animals originating from a divergent selection for VE of litter size (LS). We performed an untargeted gut metabolome analysis in two divergent rabbit populations for low (n = 13) and high (n = 13) VE of LS. Partial least square-discriminant analysis was undertaken, and Bayesian statistics were computed to determine dissimilarities in the gut metabolites between these two rabbit populations. We identified 15 metabolites that discriminate rabbits from the divergent populations with a prediction performance of 99.2% and 90.4% for the resilient and non-resilient populations, respectively. These metabolites were suggested to be biomarkers of animal resilience as they were the most reliable. Among these, five that derived from the microbiota metabolism (3-(4-hydroxyphenyl)lactate, 5-aminovalerate, and equol, N6-acetyllysine, and serine), were suggested to be indicators of dissimilarities in the microbiome composition between the rabbit populations. The abundances of acylcarnitines and metabolites derived from the phenylalanine, tyrosine, and tryptophan metabolism were low in the resilient population and these pathways can, therefore impact the inflammatory response and health status of animals. This is the first study to identify gut metabolites that could act as potential resilience biomarkers. The results support differences in resilience between the two studied rabbit populations that were generated by selection for VE of LS. Furthermore, selection for VE of LS modified the gut metabolome, which could be another factor that modulates animal resilience. Further studies are needed to determine the causal role of these metabolites in health and disease.

中文翻译：

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基于环境差异的弹性选择对兔肠道代谢组的影响

肠道代谢物是影响健康的宿主-微生物群串扰中的关键因素。肠道代谢组研究是家畜领域的新兴课题，有助于了解其对动物恢复力和福利等关键性状的影响。由于对更可持续生产的高需求，动物的适应力现已成为人们关注的主要特征。肠道微生物组的组成可以揭示动物恢复力的基础机制，因为它会影响宿主免疫力。环境方差 (VE)，特别是残差方差，是衡量弹性的一种方法。本研究的目的是确定肠道代谢物，这些代谢物是动物弹性潜力差异的基础，这些差异源于对窝产仔数 (LS) VE 的不同选择。我们在两个不同的兔群中针对 LS 的低 (n = 13) 和高 (n = 13) VE 进行了非靶向肠道代谢组分析。进行了偏最小二乘判别分析，并计算了贝叶斯统计数据以确定这两个兔子种群之间肠道代谢物的差异。我们确定了 15 种代谢物，可将兔子与不同种群区分开来，对弹性种群和非弹性种群的预测性能分别为 99.2% 和 90.4%。这些代谢物被认为是动物恢复力的生物标志物，因为它们是最可靠的。其中，五种来源于微生物群代谢（3-（4-羟基苯基）乳酸、5-氨基戊酸和牛尿酚、N6-乙酰赖氨酸和丝氨酸），被认为是兔子种群之间微生物组组成差异的指标。来自苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢的酰基肉碱和代谢物的丰度在有弹性的种群中很低，因此这些途径可以影响动物的炎症反应和健康状况。这是第一项确定可作为潜在弹性生物标志物的肠道代谢物的研究。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。来自苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢的酰基肉碱和代谢物的丰度在有弹性的种群中很低，因此这些途径可以影响动物的炎症反应和健康状况。这是第一项确定可作为潜在弹性生物标志物的肠道代谢物的研究。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。来自苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢的酰基肉碱和代谢物的丰度在有弹性的种群中很低，因此这些途径可以影响动物的炎症反应和健康状况。这是第一项确定可作为潜在弹性生物标志物的肠道代谢物的研究。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。和色氨酸代谢在有弹性的种群中很低，因此这些途径可以影响动物的炎症反应和健康状况。这是第一项确定可作为潜在弹性生物标志物的肠道代谢物的研究。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。和色氨酸代谢在有弹性的种群中很低，因此这些途径可以影响动物的炎症反应和健康状况。这是第一项确定可作为潜在弹性生物标志物的肠道代谢物的研究。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。结果支持通过选择 LS 的 VE 产生的两个研究兔子种群之间的恢复力差异。此外，选择 LS 的 VE 改变了肠道代谢组，这可能是调节动物恢复力的另一个因素。需要进一步的研究来确定这些代谢物在健康和疾病中的因果作用。