新生犊牛的健康问题是奶牛养殖行业关注的热点。据统计,北美奶牛行业犊牛的死亡率达10%,疾病率为38.5%,总经济损失高达7.4亿美元,且其中消化道疾病造成的经济损失占1.25亿美元[1-2]。在我国,规模化牧场哺乳犊牛的发病率在2019年达到32.8%。犊牛的死亡和疾病不仅导致严重的经济损失,还会影响其成年后的健康、繁殖及泌乳等多方面性能。对新生犊牛而言,肠道疾病是导致其死亡的主要因素之一,占50%左右[3]。肠道健康与否主要通过以下几个方面进行衡量,包括有效的消化吸收能力、正常的免疫状态、无肠道相关疾病及稳定的肠道微生物定植[4]。因此,采取有效的饲养管理措施以促进幼龄犊牛的肠道健康,提高动物的生产性能并改善犊牛的腹泻状况,对于推动健康的畜牧业发展具有重要意义。
1 幼龄反刍动物的肠道微生态特点与健康
1.1 幼龄反刍动物的肠道微生态特点
幼龄犊牛出生后,其肠道微生物群落经历着动态的变化和定植过程。近期有研究表明,幼龄反刍动物在胚胎时期,通过高通量测序可以检测到胎儿肠道中的微生物[7⇓⇓-10]。但也有研究提出质疑,胎儿时期肠道微生物的存在是否是由于环境、试验操作或DNA试剂盒的污染还未可知[11]。犊牛出生后,肠道菌群迅速定植,首先,兼性厌氧菌大肠杆菌(Escherichia coli)、链球菌属(Streptococcus)和柠檬酸杆菌属(Citrobacter)等在肠道中定植,为肠道创造厌氧环境[12];接下来,厌氧菌如拟杆菌属(Bacteroides)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)和梭菌属(Clostridium)等逐渐在肠道中定植;在犊牛出生后48 h左右,肠道基本呈厌氧环境,之后,厌氧菌如拟杆菌属、乳杆菌属(Lactobacillus)等会在犊牛断奶前阶段在肠道中逐渐成为主导菌群[13]。
1.2 幼龄犊牛肠道微生物定植的影响因素
犊牛幼龄时期是肠道微生物调控的关键阶段,其微生物定植受到母体因素、饲粮因素、环境因素及遗传、粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)和抗生素等多种因素影响(表1)。母体因素包括母体环境、健康状况和初乳饲喂方式等[10]。母胎细菌DNA在犊牛胎儿时期可传递,但数量较少[7,10]。新生犊牛通过产道获取母源微生物,但通过初乳获取的微生物相对有限[14]。初乳的管理,如饲喂时间、饲喂量及巴氏杀菌处理,影响有益菌如双歧杆菌和乳酸菌的定植[15⇓-17]。延迟初乳饲喂不仅影响微生物定植,还抑制犊牛肠道免疫系统的发育[18]。因此,优化母体因素对新生犊牛肠道微生物群的建立和健康发育至关重要。
表1 影响犊牛肠道微生物定植的因素Table 1 Factors affecting intestinal microbial colonization of calves |
| 影响因素 Influencing factors | 试验处理 Experimental treatments | 试验方法 Experimental methods | 结论 Conclusion | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|
| 母体因素 Maternal factors | 33头妊娠第83天安格斯杂交牛胎儿 羊水和尿囊液以及肠道和胎盘组织 | 16S rRNA基因测序(V4区域) | 牛在胎儿时期,微生物群开始定植;妊娠期 母体的营养状况会影响早期胎儿微生物组 | [7] |
| 比利时蓝牛足月份 胎儿胎粪和羊水 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 胎儿时期,母体可将DNA传递给犊牛, 但细菌DNA的量很低,活菌很少 | [10] | |
| 荷斯母牛产后阴道样品,犊牛出生后 0.5、6、12、24和48 h的粪便样品 | 16S rRNA基因测序 (V3~V5区域) | 母牛的阴道和犊牛的粪便 微生物群相似度很高 | [14] | |
| 32头荷斯坦犊牛,16头在出生后6 h 屠宰,处理如下:不饲喂初乳(NC,n=4), 饲喂2 L新鲜初乳(FC,n=6),饲喂2 L巴氏 杀菌初乳(HC,n=6);另外16头在出生后12 h屠宰, 处理如下:NC(n=4)、FC(n=6)和 HC(n=6),屠宰后,采集犊牛结肠食糜和组织样品 | 16S rRNA基因测序 (V1~V3区域) | 犊牛出生后立即饲喂新鲜初乳有利于新生犊牛结肠 双歧杆菌数量增加,减少条件致病性大肠杆菌-志贺氏 杆菌属,并且饲喂巴氏杀菌乳会强化这种效果 | [15] | |
| 试验设计同Song等[15],屠宰后,采集犊牛十二 指肠、空肠、回肠食糜和组织样品 | Real-time PCR | 犊牛出生后立即饲喂新鲜初乳增加新生犊牛小肠 双歧杆菌数量,减少大肠杆菌定植,并且 饲喂巴氏杀菌乳会增强这种效果 | [16] | |
| 荷斯坦犊牛出生后在不同时间点饲喂 初乳,分别为出生后45 min (n=7)、出生后 6 h (n=8)和出生后12 h(n=7) | 全基因组测序 | 新生犊牛微生物组成个体差异很大,肠球菌属 (Enterococcus)相对丰度以及京都基因与基因组 百科全书(KEGG)功能牛磺酸和次牛磺酸代谢通路 在犊牛出生后12 h饲喂初乳组显著高于其他2组 | [17] | |
| 饲粮因素 Diet factors | 试验分为对照组(n=6)和废弃奶组 (n=6),犊牛出生后前2周,分别每天 饲喂2 L对应的乳 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 饲喂抗生素残留的乳损害肠道健康,抑制肠道 有益菌,增加潜在病原菌的定植,影响犊牛生长, 增加犊牛腹泻的风险 | [19] |
| 荷斯坦犊牛出生后2~13周采集6次粪便 样品,犊牛在第8周断奶 | 16S rRNA基因测序 (V1~V2区域) | 犊牛断奶前,肠道微生物不断变化;断奶时,肠道 微生物趋向于稳定,与成年牛微生物组成相似 | [20] | |
| 犊牛断奶前,分别在不同时间点屠宰,分别为 出生后(n=6)、第7天(n=6)、第21天(n=6)和 第42天(n=6),屠宰后,收集肠道组织和食糜 | 16S rRNA基因测序 (V1~V3区域) | 犊牛断奶前,肠道微生物组成不断变化,饲粮 转换是引起肠道菌群变化的重要因素 | [21] | |
| 30日龄牦牛犊牛分为4组(代乳粉组、代乳粉 与苜蓿干草组、代乳粉与犊牛颗粒料组以及 犊牛颗粒料、代乳粉与苜蓿干草组);120日龄 屠宰,收集盲肠食糜样品 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 颗粒料饲喂促进犊牛淀粉分解菌的定植, 提高盲肠中乙酸和丙酸含量 | [22] | |
| 荷斯坦犊牛分为犊牛颗粒料组、玉米青贮组 以及玉米青贮和犊牛颗粒料混合(75∶25)组 | 16S rRNA基因测序 (V4区域) | 犊牛早期微生物群落建立主要受饲粮影响,成年后 微生物群落比较相似,且与生产性能密切相关 | [23] | |
| 益生菌和益生元 Probiotics and prebiotics | 犊牛分为对照组和3个多种益生菌(MSP) 添加组(T1组添加0.5 g/d MSP,T2组添加1.0 g/d MSP,T3组添加2.0 g/d MSP) | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 添加益生菌提高生长性能,降低腹泻率, 肠道微生物趋于稳态,血清免疫水平提高 | [27] |
| 犊牛分成2组,分别为对照组和代乳粉 (富含半乳寡糖)组 | 16S rRNA基因测序 (V1~V3区域) | 代乳粉犊牛肠道乳杆菌属和双歧杆菌属相对 丰度更高,肠道发育更好,粪便评分也更高 | [30] | |
| 其他因素 Other factors | 犊牛分成3组,分别为对照组、混合低浓度 抗生素组和单一低浓度抗生素组 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 代乳品中添加抗生素会引起肠道微生物在 不同分类水平的变化 | [36] |
| 犊牛分成2组,分别为对照组和 粪菌移植组 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 粪菌移植提高犊牛成年后生长性能, 降低犊牛断奶前腹泻率,改善肠道菌群组成 | [37] | |
| 犊牛分成5组,分别为阴性对照组、 对照组(生理盐水)、低浓度粪菌移植组、 高浓度粪菌移植组和无菌粪菌移植组 | 16S rRNA基因测序 (V3~V4区域) | 粪菌移植显著提高了布劳特氏菌属(Blautia)、乳杆菌 属等有益菌相对丰度,降低腹泻率,且低浓度 粪菌移植组效果更明显 | [38] |
犊牛的饲粮对其肠道微生物组成有显著影响,主要包括常乳、开食料、粗饲料、益生菌和益生元等。研究显示,饲喂含有抗生素残留的废弃乳可能抑制肠道有益菌的定植,增加潜在病原菌的风险[19],从而导致腹泻。此外,酸化乳可刺激有益菌如粪杆菌的早期定植。犊牛在断奶前从液体转为固体饲料的过程对肠道微生物也有显著影响[20-21]。在粗饲料方面,添加苜蓿草和青贮饲料有助于改善犊牛的肠道菌群。研究表明,给30~120日龄的牦牛添加开食料和苜蓿草可增加纤维素降解菌数量,提高盲肠短链脂肪酸含量,并支持免疫系统的健康[22]。在2周龄犊牛饲粮中添加青贮,其微生物群落与成年牛的相似度显著提高[23],但单独饲喂青贮可能损伤肠道形态[24]。
益生菌和益生元的添加能促进肠道微生物群的定植与健康。益生菌如乳酸菌和双歧杆菌能够维持肠道菌群平衡,抑制有害菌生长,促进消化吸收[25]。约41%的犊牛在断奶前会接受益生菌,诸如嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),能够有效促进有益菌的定植,减少腹泻发生[26⇓-28]。益生元则通过促进肠道益生菌生长来改善动物健康[29]。研究表明,给荷斯坦犊牛添加富含低聚半乳糖的代乳粉可显著提高结肠中乳杆菌属和双歧杆菌属的相对丰度[30],抑制病原菌的定植[31]。此外,新生犊牛的成长环境和与健康母牛或同伴的接触也会影响肠道微生物群的形成,增强微生物的多样性和稳定性[32],并提高精料采食次数[33]。因此,提供良好的成长环境和促进同伴互动对于维持新生犊牛肠道微生物群的平衡与健康至关重要。
新生犊牛的肠道微生物组成还受遗传、抗生素和FMT等因素影响。不同品系犊牛(如西门塔尔与荷斯坦)之间的微生物组成存在显著差异,遗传因素被认为是影响微生物多样性和稳定性的主要因素[21,34]。抗生素常用于治疗犊牛腹泻,调查显示欧洲52.5%以上的饲养员和兽医使用抗生素[35]。尽管我国相关统计不足,但抗生素可能对新生犊牛的肠道微生物造成不利影响。有研究显示,哺乳犊牛乳中添加抗生素会改变肠道细菌组成,饲喂含抗生素的废弃乳会导致有益菌粪杆菌属(Faecalibacterium)相对丰度下降,且腹泻率明显升高[19,36]。此外,FMT可有效维持肠道菌群稳定,并在犊牛腹泻治疗中显示有效性[37-38]。因此,合理使用抗生素、关注遗传因素及考虑FMT有助于维持新生犊牛的肠道微生物群健康与平衡。
1.3 幼龄犊牛肠道微生物与宿主肠道发育及健康的关系
微生物的稳定定植是衡量肠道健康的关键指标,尤其在幼龄犊牛中。早期的肠道微生物对宿主的肠道屏障功能、免疫系统和神经系统的发育及营养代谢具有重要影响。
研究表明,某些益生菌与宿主的物理屏障相关基因表达及免疫调节密切相关。Song等[39]研究显示,在不同初乳饲喂时间下,回肠黏膜中普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和双歧杆菌的定植与宿主肠道屏障的细胞连接存在相关性。肠道微生物不仅影响免疫系统发育,也能够增强肠道黏膜的屏障功能,防止有害物质侵入。例如,饲喂罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)L81可显著提高犊牛断奶时小肠紧密连接蛋白-1(ZO-1)、封闭蛋白-1(claudin-1)及闭合蛋白(occludin)的表达[40];此外,添加罗伊氏乳杆菌L81和约氏乳杆菌L29(Lactobacillus johnsonii L29)能够影响血清细胞因子,调节免疫系统对肠道感染的反应[40]。Hromádková等[41]报道,活性乳酸杆菌和大肠杆菌的相关丰度与结肠中5-羟色胺受体2B(HTR2B)和5-羟色胺受体4(HTR4)基因表达量呈正相关,表明饲喂管理可能影响犊牛肠道微生物群与内分泌功能及肠-脑轴的相互作用。营养代谢是肠道微生物的重要功能,2日龄犊牛结肠微生物涉及碳水化合物、氨基酸及维生素代谢[42]。同时,肠道中粪球菌属1(Coprococcus 1)、布劳特氏菌属(Blautia)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)NC2004等微生物的黏附与短链脂肪酸含量显著相关[21]。肠道健康还与潜在病原菌的定植有关,过度定植的大肠杆菌和沙门氏菌可导致肠道炎症和犊牛腹泻[43⇓-45]。添加益生菌和酵母菌的混合制剂能降低犊牛出生后1个月内腹泻的风险[27]。综上所述,幼龄犊牛的肠道微生物对其发育与健康至关重要,通过维持菌群平衡、调节免疫系统和促进营养代谢等方式发挥作用。因此,保持肠道微生物的平衡和多样性对犊牛健康非常重要。
2 FMT的原理及机制
犊牛腹泻给犊牛的生产带来了显著影响,尤其是对幼龄犊牛的健康损害更为严重。腹泻不仅会导致犊牛营养吸收不良,降低生长发育速度,还可能引发肠道健康问题。幼龄犊牛肠道微生物紊乱与腹泻密切相关,因此在犊牛幼龄时期,微生物调控的关键窗口期内,有效改善肠道微生物的定植尤为重要。FMT技术作为一种新兴的干预手段,在调节微生物生态平衡方面展现出良好前景。通过恢复和增强肠道内有益菌群,FMT有助于改善犊牛的健康状况,提升其整体生产性能,因而具有重要的应用价值和现实意义。
2.1 FMT的定义
2.2 FMT对宿主肠道微生态的影响机制
FMT通过引入健康供体的肠道微生物群来恢复受体肠道内微生物的多样性和功能,能显著改变宿主的肠道微生态[50]。具体来说,FMT的影响机制主要体现在几个关键领域。第一,FMT有助于恢复微生物多样性。肠道微生物的多样性对于维持肠道健康至关重要,然而,许多因素(如抗生素治疗、饮食改变和环境因素)都可能导致肠道微生物群失衡。经过抗生素治疗后,受体肠道往往会出现微生物群的紊乱,这种情况下,FMT能够通过引入健康供体的粪便,帮助恢复肠道内的微生物多样性,从而重建健康的微生物群[50]。第二,FMT能促进有益微生物的再植。通过引入健康供体的粪便菌群,FMT可以显著增加肠道内益生菌的数量,如乳酸菌和双歧杆菌等。这些益生菌能够抑制病原微生物的生长,增加肠道的稳定性和抵抗力,从而减少因病原菌引起的疾病风险[51]。第三,FMT可改善宿主的代谢和免疫功能。随着肠道微生物的变化,代谢产物的生成也随之改变。例如,短链脂肪酸是一类重要的代谢物,能够通过调节肠道健康和免疫功能,发挥积极作用。FMT通过促进短链脂肪酸的产生,帮助改善宿主的代谢状况及免疫反应,从而对宿主健康产生积极影响[52-53]。此外,FMT还可能通过调节宿主的肠道屏障功能,改善肠道对食物和病原体的通透性。健康的微生物群能够增强肠道屏障,防止有害物质和病原体的侵入,这是促进整体健康的重要因素之一。综上所述,FMT通过多种机制对宿主肠道微生态产生积极影响,这些机制包括调节菌群平衡、增强免疫系统功能、促进代谢功能以及增加肠道微生物多样性等。FMT的这些益处使其成为一种治疗肠道相关疾病的新兴方式,对于改善宿主健康状态亦具有重要意义。随着科学研究的不断深入,FMT的应用前景及其具体机制将更加清晰,为未来的临床实践提供坚实的基础。
3 FMT在犊牛生产上的应用
近年来,随着对肠道微生物组研究的深入,越来越多的研究关注FMT技术在犊牛生产中的应用。FMT的主要目的在于通过恢复和改善肠道微生物菌群的平衡,提升幼龄犊牛的生长性能、消化吸收能力和抗病能力,同时减少对抗生素的依赖。这一策略在当前全球抗生素滥用引起的健康隐患日益严重的背景下,显得尤为重要。然而,与人类和小鼠模型上相关研究的迅速发展相比,FMT在犊牛及其他大型反刍动物中的应用研究仍处于起步阶段,亟需进一步的探索和验证(表2)。
表2 FMT在犊牛生产上的应用Table 2 Application of FMT in calf production |
| 序号 No. | 供体动物 Donor animals | 受体动物 Recipient animals | 试验处理 Experimental treatments | 结论 Conclusion | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 幼龄韩国黄牛 | 韩国黄牛 (5~50日龄) | 对照组与试验组犊牛连续5次口服等 渗盐水与5 g粪便悬液 | 肠道微生物组成发生变化,腹泻率降低, 犊牛成年后生长性能提高 | [37] |
| 2 | 中国荷斯坦犊牛 | 中国荷斯坦犊牛 (50~60日龄) | 对照组犊牛乳中无添加,试验组犊牛 乳中分别添加犊牛粪便提取的罗伊氏 乳杆菌L81(2 g/d)、约氏乳杆菌L29 (2 g/d)以及罗伊氏乳杆菌L81和约氏 乳杆菌L29混合物(2 g/d) | 试验组犊牛断奶后平均日增重显著提高,腹泻率 显著降低,血清免疫球蛋白含量显著提高;并且 罗伊氏乳杆菌L81添加组犊牛肠道绒毛高度与 隐窝深度比值显著提高,空肠和回肠黏膜紧密连接 蛋白-1(ZO-1)、封闭蛋白-1(claudin-1)和闭合蛋白 (occludin)的基因表达上调,血清中炎症因子含量降低 | [40] |
| 3 | 幼龄荷斯坦牛、 娟姗牛、 荷斯坦×娟姗牛 | 荷斯坦牛、娟姗牛、 荷斯坦×娟姗牛 (4~12日龄) | 对照组不处理,试验组犊牛每天口服 1次粪菌胶囊(约36 g),连续3 d | 微生物多样性增加,乳杆菌属和罗伊氏乳杆菌 相对丰度显著升高,腹泻犊牛头数增加 | [54] |
| 4 | 日本犊牛 (健康) | 日本犊牛 (腹泻) | 腹泻犊牛直肠转移健康犊牛 粪菌悬液(约100 g粪便) | 20例腹泻犊牛通过粪菌移植进行治疗,治愈率达到70%, Sporobacter可以作为选择供体牛的标志物,并且肠道中 3-磷酸甘油、磷酸二羟丙酮和异戊胺等代谢物在 供体和受体牛肠道中浓度低,有助于粪菌移植的成功 | [56] |
| 5 | 荷斯坦犊牛 | 3周龄无特定病原 C57BL/6J小鼠 | 试验分3组,对照组口服200 μL/d 磷酸盐缓冲液,试验组分别口服200 μL/d 双歧杆菌为主导菌群的犊牛粪菌悬液 以及200 μL/d双歧杆菌不是主导菌群的 犊牛粪菌悬液,饲喂2周 | 促进小鼠生长发育,促进后肠发育 | [57] |
3.1 FMT改变肠道菌群组成和多样性
在预防和治疗犊牛腹泻过程中,研究人员开始探索使用FMT作为一种有效的手段。这种疗法的基本原理是通过移植健康犊牛的粪便菌群,来改变受体的肠道微生物群落的组成,从而提升其健康状态,降低疾病发生率。Slanzon等[54]研究发现,在将同一牧场健康犊牛的粪便菌群移植到腹泻犊牛体内后,经过3 d的治疗,受治疗犊牛的肠道菌群α多样性显著提高;在治疗后的第10天,乳杆菌属和罗伊氏乳杆菌的相对丰度也显著提高,这表明FMT对受体肠道微生物群落的有效重塑。
3.2 FMT降低犊牛腹泻
FMT可以增加肠道幼龄犊牛肠道微生物群的多样性,提高微生物群的稳定性和抗干扰能力,有助于改善犊牛肠道健康。研究表明,FMT能够有效增加犊牛肠道微生物群的多样性,增强微生物群的稳定性和抗干扰能力,这些变化有助于改善犊牛的整体肠道健康状况。具体而言,FMT通过引入健康供体的肠道微生物,促进幼龄犊牛肠道菌群的重塑。特别是在腹泻的幼龄犊牛中,实施FMT能够提高紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)的定植率,并改善肠道内的微生物组合,这对于恢复肠道的正常功能至关重要;通过降低粪便氨基酸的含量,FMT可以进一步减少犊牛腹泻的症状[37]。相关研究指出,FMT在对腹泻犊牛的治疗中具有显著的积极效果,经过为期24个月的追踪调查,结果显示FMT不仅能有效减轻腹泻,甚至可能提升犊牛成年后的生产性能[37]。研究还发现,口服罗伊氏乳杆菌和约氏乳杆菌可以有效降低犊牛腹泻的发生率[55]。因此,有理由推测FMT可能通过改进肠道微生态的方式来治疗腹泻。然而,在Slanzon等[54]的试验中,出现了意想不到的结果:接受FMT的犊牛死亡数反而增加,这与FMT成功应用的案例相比,显得格外令人关注;出现这种情况的一个可能原因是供体的粪便采集自4~12日龄的幼龄犊牛,其肠道微生物尚处于不稳定的状态,未能有效地提供所需的健康微生物群落。因此,制定犊牛FMT的标准化流程对FMT的成功应用至关重要。这些流程包括供体的选择、粪便的采集和储存、移植施行的时间安排以及后续监测等环节。在这些过程中,确保供体动物的健康状态和肠道微生物的稳定性是成功实施FMT的首要条件。此外,FMT在牦牛及其他反刍动物的应用中还需考虑到种群生态的复杂性与多样性,不同品种之间的微生物组表现可能存在显著差异。因此,未来的研究需要关注以下几个关键问题:首先,如何在不同养殖环境下评价供体的健康状况和肠道微生物的组成;其次,在粪便处理过程中,如何最大限度地保留健康菌群的活性及其功能;最后,如何对接受移植的犊牛进行有效的监测和评估,以确保FMT的效果和安全性。
其他研究表明,通过FMT对20例腹泻犊牛进行治疗,成功率达到70%[56],这一成功率表明,FMT在处理犊牛腹泻方面的有效性,引发了越来越多的关注。此外,该研究还发现Sporobacter作为潜在的供体选择标志物,这为未来选择健康供体提供了重要依据;进一步分析表明,在进行FMT时,某些代谢物的浓度在供体和受体的肠道中均较低,这些代谢物包括3-磷酸甘油、磷酸二羟丙酮以及异戊胺等,研究认为调控这些代谢物的浓度可能有助于提高FMT的成功率;当肠道微生物的代谢环境更加理想时,FMT的效果更为显著,因此在选择供体和实施FMT时,需对这些代谢物进行认真评估和选择[56]。此外,FMT的效果也与犊牛的整体健康状况密切相关。在选择供体时,需要确保供体牛的健康状态良好,且其肠道微生物群落是稳定且富有多样性的。健康的供体不仅能提供丰富的有效微生物,还有助于确保在移植过程中所需的微生物能够在受体肠道中成功定植,从而发挥积极作用。
3.3 FMT提高生长性能和肠道屏障功能
近期研究表明,通过FMT将健康犊牛肠道整体菌群或粪便提取的益生菌饲喂给犊牛,可以提高犊牛的生长性能、肠道免疫及屏障功能[40]。Zhuang等[57]的研究揭示了双歧杆菌和颤螺菌科UCG-005(Oscillospiraceae_UCG-005)是哺乳犊牛的核心益生菌群,并探讨了其在肠道健康中的重要作用;研究人员还通过FMT将犊牛粪便中富含的双歧杆菌移植到小鼠体内进行验证,结果发现,这些益生菌对小鼠的早期生长发育有显著的促进作用,这表明FMT不仅可以改善犊牛的肠道微生物群构成,还有可能对整个动物的生长发育产生积极影响。此外,Li等[40]的研究进一步证实了通过FMT改善犊牛生长性能的效果,在该研究中,研究人员将从犊牛粪便中分离培养的罗伊氏乳杆菌L81和约氏乳杆菌L29进行饲喂,结果显示在犊牛61日龄断奶时,益生菌添加组犊牛平均日增重显著提高,同时腹泻率也显著降低;此外,益生菌添加组血清免疫球蛋白含量显著提高,这表明犊牛的免疫系统得到了强化;更值得注意的是,罗伊氏乳杆菌添加组的犊牛肠道绒毛高度与隐窝深度的比值显著提高,表明肠道吸收能力得到了改善;在进行肠道结构方面的研究时,研究人员发现空肠和回肠中黏膜紧密连接蛋白(如ZO-1、claudin-1和occludin)的基因表达水平上调,这些紧密连接蛋白在维持肠道屏障功能方面发挥着重要作用,良好的肠道屏障有助于防止病原体及有害物质的侵入,从而降低腹泻及其他肠道疾病的发生风险;与此同时,益生菌添加组血清中炎症因子的含量明显下降,这可能进一步减轻了犊牛在断奶期间因压力造成的炎症反应和氧化应激损伤,这些都为提高犊牛的健康水平提供了有力支持。
不过,尽管FMT在幼龄犊牛的生产研究中已获得一些积极的结果,但目前相关研究仍相对较少,且多集中于短期效果评价。因此,亟需开展更多深入的研究来评估FMT的安全性和有效性,以及其对犊牛生长及健康的长期影响。这些研究不仅有助于阐明FMT在提升犊牛生产性能方面的具体机制,还能为其在畜牧业上的应用提供科学依据。未来,针对FMT在犊牛生产中的应用,还需重点关注以下几个方面:首先,需要进行更大规模的临床试验,以全面评估FMT的效果和安全性;其次,分子生物学技术的应用将在解析FMT对肠道微生态及免疫应答的具体影响方面提供新的思路;最后,需要探索如何标准化FMT的实施流程,以确保在不同养殖环境中均能达到预期效果。
4 小结
幼龄犊牛的肠道菌群是其整体健康的重要组成部分,处于一个动态变化的状态。这一阶段的运作及其发展不仅影响犊牛的消化吸收效率,还有助于免疫系统的成熟和对环境病原体的抵御能力。因此,研究和调控幼龄犊牛的肠道菌群,对提升其健康水平及生产性能具有重要意义。在传统的养殖管理中,抗生素广泛应用于防治疾病,保障牲畜的健康。然而,抗生素的频繁使用逐渐导致了抗药性问题的加剧以及肠道微生物多样性的丧失,给牲畜健康带来了新的隐患。因此,寻找替代抗生素的新方法变得愈发重要。在这方面,FMT技术展现出较大的潜力。通过将健康供体的肠道菌群移植到健康或生病的犊牛体内,FMT能够帮助恢复其肠道微生物的平衡、增强肠道屏障功能,并进一步提升其整体健康水平。这一技术不仅为改善幼龄犊牛的健康提供了新的手段,也为养殖业主减少经济损失、提高生产效率提供了新的机遇。此外,通过合适的粪菌供体选择和技术优化,FMT的效果可以得到进一步提升,许多研究结果均表明,健康的供体所提供的肠道菌群能够更好地促进接收犊牛的生长与发育。
不过,尽管FMT在幼龄犊牛的应用显示出正面影响,但当前针对其具体应用的研究仍显不足。为了使这一技术在实践中更有效地推广和应用,还需进一步深入研究以下几个方面:首先,供体的选择至关重要。不同供体的菌群构成差异可能导致移植效果的不同,因此如何选择具备稳定健康肠道菌群的供体将直接影响移植的成功率。其次,FMT程序的优化也十分重要。优化移植的具体过程,包括捡取、储存及移植的操作规范,可以有助于提高FMT的成功率及其后续效果。此外,对FMT的长期效果进行评估亦是一个不可忽视的研究方向。虽然短期的效果已经得到了一定的验证,但其对幼龄犊牛长期健康、免疫力及生产性能的影响仍需大量长期跟踪研究。通过综合评估FMT的短期与长期效果,能够更全面地理解其对犊牛健康的影响,从而为其在畜牧业中的推广应用提供更为扎实的依据。
总而言之,FMT作为一种新兴的生物治疗手段,在改善幼龄犊牛的健康状况及生产性能方面展现出良好的应用前景。通过进一步的研究和探索,FMT有望成为一种有效的替代抗生素策略,为畜牧业的发展带来积极的变革。在未来的研究中,加大对FMT的投入,不仅可以为犊牛的健康与成长提供支持,同时也能为更广泛的养殖业带来更高的生产效益和可持续发展。
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