Abstract The urinary microbiota is the collection of microbes present in urine that play a role in host health. Studies of urine microbiota have traditionally relied upon culturing methods aimed at identifying pathogens. However, recent culture-free sequencing studies of the urine microbiota have determined that a diverse array of microbes are present in health and disease. To study these microbes and their potential role in diseases like bladder cancer or interstitial cystitis, consistent extraction and detection of microbial DNA from urine is critical. However, urine is a low biomass substrate, requiring sensitive methods to capture DNA and making the risk of contamination high. To address this challenge, we collected urine samples from ten healthy dogs and extracted DNA from each sample using five different commercially available extraction methods. Extraction methods were compared based on total and bacterial DNA concentrations and microbial community composition and diversity assessed through 16S rRNA gene sequencing. Significant differences in the urinary microbiota were observed by dog and sex but not extraction method. The Bacteremia kit yielded the highest total DNA concentrations (Kruskal-Wallis, p = 0.165, not significant) and the highest bacterial DNA concentrations (Kruskal-Wallis, p = 0.044). Bacteremia also extracted bacterial DNA from the greatest number of samples. Taken together, these results suggest that the Bacteremia kit is an effective option for studying the urine microbiota. This work lays the foundation to study the urine microbiome in a wide range of urogenital diseases in dogs and other species. Highlights Canine urine microbiota differed by sex and dog but not extraction method. Qiagen Bacteremia kit yielded the highest bacterial DNA concentrations from urine. The Bacteremia kit extracted bacterial DNA from the greatest number of samples. Absolute abundance of Sphingomonas species increased in female dog urine. Pasteurellaceae bacterium canine oral taxon 272 increased in male dog urine.

Abstract Maternal stress during pregnancy is widespread and stress-induced fetal neuroinflammation is thought to derive from a disruption in intrauterine immune homeostasis, though the exact origins are incompletely defined. We aimed to identify divergent immune and microbial metagenome profiles of stressed gestating mice that may underlie detrimental inflammatory signaling at the maternal-fetal interface. In response to stress, maternal glucocorticoid circuit activation corresponded with diminished spleen mass and IL-1β production, reflecting systemic immunosuppression. At the maternal-fetal interface, density of placental mononuclear leukocytes decreased with stress. Yet maternal whole blood leukocyte analysis indicated monocytosis and classical M1 phenotypic shifts. Genome-resolved microbial metagenomic analyses revealed reductions in genes, microbial strains, and metabolic pathways in stressed dams that are primarily associated with pro-inflammatory function. Overall, these data indicate that stress disrupts maternal immunological and microbial regulation during pregnancy, characterized by concurrent anti- and pro-inflammatory signatures, which may displace immune equilibrium at the maternal-fetal interface.

Abstract Introduction Urothelial carcinoma (UC) is the tenth most diagnosed cancer in humans worldwide. Dogs are a robust model for invasive UC as tumor development and progression is similar in humans and dogs. Recent studies on urine microbiota in humans revealed alterations in microbial diversity and composition in individuals with UC; however, the potential role of microbiota in UC has yet to be elucidated. Dogs could be valuable models for this research, but microbial alterations in dogs with UC have not been evaluated. Objective The objective of this this pilot study was to compare the urine and fecal microbiota of dogs with UC (n = 7) and age-, sex-, and breed-matched healthy controls (n = 7). Methods DNA was extracted from mid-stream free-catch urine and fecal samples using Qiagen Bacteremia and PowerFecal kits, respectively. 16S rRNA gene sequencing was performed followed by sequence processing and analyses (QIIME 2 and R). Results Canine urine and fecal samples were dominated by taxa similar to those found in humans. Significantly decreased microbial diversity (Kruskal-Wallis: Shannon, p = 0.048) and altered bacterial composition were observed in the urine but not feces of dogs with UC (PERMANOVA: Unweighted UniFrac, p = 0.011). The relative abundances of Fusobacterium was also increased, although not significantly, in the urine and feces of dogs with UC. Conclusion This study characterizes urine and fecal microbiota in dogs with UC, and it provides a foundation for future work exploring host-microbe dynamics in UC carcinogenesis, prognosis, and treatment.

Abstract Chronic wasting disease (CWD) is a fatal, contagious, neurodegenerative prion disease affecting both free-ranging and captive cervid species. CWD is spread via direct or indirect contact or oral ingestion of prions. In the gastrointestinal tract, prions enter the body through microfold cells (M-cells), and the abundance of these cells can be influenced by the gut microbiota. To explore potential links between the gut microbiota and CWD, we collected fecal samples from farmed and free-ranging white-tailed deer ( Odocoileus virginianus ) around the Midwest. Farmed deer orignated from farms that were depopulated due to CWD. Free-ranging deer were sampled during annual deer harvests. All farmed deer were tested for CWD via ELISA and IHC, and we used 16S rRNA gene sequencing to characterize the gut microbiota. We report significant differences in gut microbiota by provenance (Farm 1, Farm 2, Free-ranging), sex, and CWD status. CWD-positive deer from Farm 1 and 2 had increased abundances of Akkermansia , Lachnospireacea UCG-010, and RF39 taxa. Overall, differences by provenance and sex appear to be driven by diet, while differences by CWD status may be linked to CWD pathogenesis.

Abstract Background Enteritis is a common cause of morbidity and mortality in lorikeets that can be challenging to diagnose and treat. In this study, we examine gut microbiota in two lorikeet flocks with enteritis (Columbus Zoo and Aquarium – CZA; Denver Zoo - DZ). Since 2012, the CZA flock has experienced repeated outbreaks of enteritis despite extensive diet, husbandry, and clinical modifications. In 2018, both CZA and DZ observed a spike in enteritis. Recent research has revealed that the gut microbiota can influence susceptibility to enteropathogens. We hypothesized that a dysbiosis, or alteration in the gut microbial community, was making some lorikeets more susceptible to enteritis, and our goal was to characterize this dysbiosis and determine the features that predicted susceptibility. Results We employed 16S rRNA sequencing to characterize the cloacal microbiota in lorikeets (CZA n = 67, DZ n = 24) over time. We compared the microbiota of healthy lorikeets, to lorikeets with enteritis, and lorikeets susceptible to enteritis, with “susceptible” being defined as healthy birds that subsequently developed enteritis. Based on sequencing data, culture, and toxin gene detection in intestinal contents, we identified Clostridium perfringens type A (CZA and DZ) and C. colinum (CZA only) at increased relative abundances in birds with enteritis. Histopathology and immunohistochemistry further identified the presence of gram-positive bacilli and C. perfringens, respectively, in the necrotizing intestinal lesions. Finally, using Random Forests and LASSO models, we identified several features (young age and the presence of Rhodococcus fascians and Pseudomonas umsongensis ) associated with susceptibility to clostridial enteritis. Conclusions We identified C. perfringens type A and C. colinum associated with lorikeet necrohemorrhagic enteritis at CZA and DZ. Susceptibility testing of isolates lead to an updated clinical treatment plan which ultimately resolved the outbreaks at both institutions. This work provides a foundation for understanding gut microbiota features that are permissive to clostridial colonization and host factors (e.g. age, prior infection) that shape responses to infection.