A mikrobiom tagjai (vírusok, gombák, baktériumok) az egész szervezetet benépesítik, megtalálhatók a felső légutakban, bőrön és a GIT-ben. Alapvetően a legtöbb mikroba a gazdaszervezettel szimbiotikus kapcsolatban él, megvédik a szervezetet a patogén mikroorganizmusok behatolásától, ezenkívül számos más a gazdaszervezet szempontjából hasznos funkciót is betöltenek. A bél-mikrobióta egyensúlya a gazdaszervezet számára számos előnnyel jár, míg egyensúlyának megbomlása számos anyagcserével és immunrendszerrel összefüggő betegség kialakulásához vezet. Noha a bél-mikrobiom funkciója, összetétele alaposan tanulmányozott, az eddigi eredmények csupán részben fedik le e hatalmas területet, számtalan kérdés megválaszolatlan maradt. A bél-mikrobiom működésének a gazdaszervezetre kifejtett hatásának pontos megismeréséhez kiemelkedő fontosságú összetételének alapos ismerete. Napjainkban az új-generációs szekvenáláson alapuló technikák (NGS) alkalmazása egyre nagyobb teret hódítanak a mikrobiális összetétel vizsgálatok során. NGS használatával lehetőségünk nyílik arra, hogy információt kapjunk a klasszikus mikrobiológiával, tenyésztéses módszerrel nem vizsgálható mikroorganizmusokról és azok tulajdonságairól. Azonban a kapott eredményt számos egymást követő módszer összessége határozza meg. Munkám egyik célja volt, hogy meghatározzam a különböző technikai torzító tényezők hatásait a 16 S rRNS gén amplikon szekvenálás eredményére. Két mintahomogenizáló módszert vizsgáltunk a direkt lízist (DL) és a bakteriális sejtszúszpenziót (BS). Kimutattuk, hogy a DL alkalmazásával nagyobb DNS kihozatal érhető el, azonban ezzel a módszerrel gyengébb minőségű DNS-t kaptunk, mint a BS esetében. Megállapítottuk, hogy a BS nagyobb alfa diverzitási és szekvenálási mutató értékeket eredményezett. A DL alkalmazásával nagyobb mennyiségben nyerhetők ki a Gram-pozitív baktériumok, míg a BS esetében kiegyensúlyozott Gram profilokat kaptunk. Összehasonlítottuk a különböző sejtfeltáró és DNS izoláló módszereket. Kimutattuk, hogy a mechanikai és kémiai lízisek kombinációjával érhető el a legnagyobb alfa diverzitási mutató. Eredményeink alapján elmondható továbbá, hogy a kit alapú DNS izolálási módszerek eredményezték a legkonzisztensebb eredményt. A MagNa Pure 24 automatizált platform alkalmazásával nagy mennyiségű és jó minőségű DNS nyerhető ki, standardizálható eljárás, jól alkalmazható mikrobiom összetételben bekövetkező változások nyomon követésére. A konvencionális DNS izolálási eljárással nyertük ki a legnagyobb mennyiségű, azonban legrosszabb minőségű DNS-t. Mindazonáltal ez a módszer kiemelkedőnek bizonyult a mikrobióta közösségek mélyreható elemzésére. Ezzel a módszerrel érhető el a legnagyobb bakteriális diverzitás. Jelenleg a tudományos érdeklődés középpontjában olyan terápiás stratégiák kidolgozása áll, amelyek az állati és emberi bél-mikrobiomot alkotó egyes mikrobákat célozzák meg, ami által az egyensúlyi mikrobiom helyreállítható, illetve fentarthat. Munkám másik fő célja, a különböző bioaktív komponensekben gazdag nutraceutikumok (karotinoidok, fruktooligoszacharidok, szimbiotikumok, antocianinok) és a bél-mikrobióta közötti kölcsönhatások vizsgálata volt broiler csirkében. Megállapítottuk, hogy az állomány fejlődése során lényegesen változott a bél-mikrobiom összetétele. A nutraceutikumok alkalmazása pozitív hatást fejtett ki az állatok bél-mikrobiom diverzitására. Továbbá a nutraceutikumokkal történő kezelés serkentette számos jótékony SCFA termelő baktérium (Bifidobacteriaceae, Subdoligranulum, Faecalibacterium, Akkermansia, Butyricicoccus, Blautia, Ruminococcus) mennyiségét a csirkék bél-mikrobiomjában. Munkánk során számos pozitív és negatív korrelációt sikerült feltárnunk a mikrobiális összetétel és súlygyarapodás között. Kimutattuk, hogy a patogén Campylobacteriaceae, Helicobacteriaceae és Enterobacteriaceae mennyisége csökkent a nutraceutikum kezelést kapott állatok bél-mikrobiomjában. Eredményeink alapján úgy gondoljuk, hogy a nutraceutikum kezelés ígéretes megoldás lehet bizonyos bélbaktériumok túlszaporodásával kapcsolatos egészségügyi problémák leküzdésére és potenciálisan alternatív kezelési stratégiák lehetnek az antibiotikumok alkalmazásának helyettesítésére, csökkentésére. A jövőben a mikrobiom kutatások izgalmas perspektívákat kínálnak mind az állattenyésztési alkalmazások mind a különböző humán patológiás folyamatok (például cukorbetegség, magasvérnyomás, gyulladásos bélbetegség) kezelésének kifejlesztésével szemben.

Microbes are present everywhere. Countless symbiotic, pathogenic, and commensal microbes colonize human, animal, and plant organisms, which together constitute the microbiome. The widespread use of next-generation sequencing (NGS) technologies has led to an explosion of interest in understanding the microbiome. With the advent of NGS technologies, it has become possible to comprehensively map the individual members of a given microbiome and to investigate how microbial communities function and influence host-pathogen interactions. The various NGS methods have their own technical pitfalls, which can affect the obtained sequencing results. In the first part of our experiments, we aimed to investigate the effects of various technical distortion factors on the results of 16 S rRNA gene amplicon sequencing. Two sample homogenization methods were investigated direct direct lysis (DL) and indirect bacterial cell suspension (BS). We have shown that a higher DNA yield can be obtained by using DL, however with this method we obtained lower quality DNA than in the case of BS. We found that BS resulted in higher alpha diversity and sequencing index values. Gram-positive bacteria can be recovered in larger amount using DL, while balanced Gram profiles were obtained in the case of BS. We compared different cell lyses and DNA isolation methods. We have revealed that the combination of mechanical and chemical lysis achieves the highest alpha diversity index. We observed that the Kit-based DNA isolation methods produced the most consistent results. Using the MagNa Pure 24 automated platform, a large amount and high-quality DNA can be extracted, and well suited for monitoring changes in microbiome composition. We obtained the largest amount, but the worst quality DNA, using the conventional DNA isolation protocol. Nevertheless, this method has proven to be prominent for the in-depth analysis of microbiota communities. The greatest bacterial diversity is achieved with this method. Another goal of our research was to investigate the interactions between nutraceuticals rich in various bioactive components (carotenoids, fructooligosaccharides, symbiotics, anthocyanins) and the intestinal microbiota in broiler chickens. We concluded that the development of the animal exerted a great influence on the chicken microbial community structure. The use of nutraceuticals had a positive effect on the gut microbiome diversity of animals. Furthermore, treatment with nutraceuticals stimulated the growth of many beneficial SCFA-producing bacteria (Bifidobacteriaceae, Subdoligranulum, Faecalibacterium, Akkermansia, Butyricicoccus, Blautia, Ruminococcus) in the gut microbiome of chickens. We managed to reveal several positive and negative correlations between the microbial composition and weight gain. We showed that the amount of pathogenic Campylobacteriaceae, Helicobacteriaceae and Enterobacteriaceae decreased in the intestinal microbiome of animals treated with bioactive compound enriched nutraceuticals. Based on our results, we believe that nutraceutical treatment can be a promising solution to overcome health problems related to the overgrowth of intestinal bacteria and can potentially be alternative treatment strategies to replace and reduce the use of antibiotics.