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研究人员为解决亚急性瘤胃酸中毒（SARA）诊断难题，开展瘤胃 - 口腔微生物研究，发现口腔微生物可诊断 SARA，意义重大。
在反刍动物的养殖世界里，有一种 “隐藏的杀手” 时刻威胁着它们的健康和生产性能，那就是亚急性瘤胃酸中毒（Subacute rumen acidosis，SARA）。这是一种常见的代谢紊乱疾病，当反刍动物食用高能量饲料时，就容易被它盯上。SARA 通常表现为瘤胃 pH 值低于 5.6 或 5.8，且持续时间超过 180 分钟 / 天。可别小看这个变化，它会严重破坏瘤胃微生物群落的平衡，进而影响动物的健康，降低它们的泌乳性能。
然而，诊断 SARA 却像是一场艰难的 “寻宝游戏”。因为它的临床症状十分隐匿，往往在发病后一段时间才会显现，这就导致很难及时发现。以往研究表明，瘤胃微生物群落的变化与 SARA 的发生密切相关，有望成为潜在的生物标志物。比如，当反刍动物患上 SARA 时，瘤胃中革兰氏阴性菌和纤维素分解菌的数量会减少，这会使得纤维降解能力下降，挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids，VFAs）产生量降低，动物采食量也随之减少。但在实际的商业生产环境中，要评估瘤胃微生物群落困难重重，采集瘤胃液的方法，像瘤胃穿刺和口腔胃管法，不仅具有侵入性，还会给动物带来压力。而且，不同动物对 SARA 的个体易感性存在差异，这也让寻找新的 SARA 诊断方法变得更加迫切。
为了攻克这一难题，西北农林科技大学动物研究与技术中心的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》上，为 SARA 的诊断带来了新的曙光。
研究人员在本次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先，通过对 47 只装有瘤胃瘘管的健康多胎非泌乳期奶山羊进行分组饲养实验，构建不同 SARA 发病和耐受模型，为研究提供样本来源；其次，利用 16S rRNA 基因扩增子测序技术分析瘤胃和口腔微生物群落组成及多样性；然后，进行转录组测序研究瘤胃上皮基因表达变化；最后，开展瘤胃微生物移植（Ruminal microbiota transplantation，RMT）实验验证微生物在 SARA 中的作用。
下面来看看具体的研究结果：
- SARA 奶山羊瘤胃发酵改变与上皮炎症发生：通过持续监测瘤胃液 pH 值发现，SARA 易感组奶山羊瘤胃 pH 值低于 5.8 的时间超 6 小时，而耐受组和对照组时间较短。SARA 组瘤胃中丙酸、异丁酸、异戊酸和总 VFAs 浓度更高，且瘤胃上皮转录组分析显示，LRDSS 组与炎症相关的通路基因表达显著上调。
- SARA 发生过程中瘤胃微生物群落改变及其与瘤胃 pH 和发酵变化的关联：α 多样性分析表明，HRDST 组瘤胃微生物多样性高于 HRDSS 组；β 多样性分析显示，LRDSS 和 HRDSS 组瘤胃微生物群落与对照组明显不同。此外，还鉴定出多个差异丰度的瘤胃微生物属，这些属的变化与瘤胃 pH 值和发酵产物存在显著相关性。
- SARA 发生过程中口腔微生物群落改变及其与瘤胃 pH 和发酵变化的关联：α 多样性分析发现，LRDSS 组颊部微生物 Chao1 指数低于 HRDST 组；β 多样性分析表明，HRDSS 组与对照组、HRDST 组的颊部微生物群落存在显著差异。同时，研究还发现多个颊部微生物属的丰度在不同组间存在显著变化，且瘤胃 pH 值对颊部微生物群落变化的解释度最大。
- 瘤胃和口腔 Prevotellaceae_UCG-003 可作为 SARA 的潜在判别标记：支持向量机（Support vector machine，SVM）和随机森林（Random forest，RF）分类分析表明，瘤胃和口腔中的 Prevotellaceae_UCG-003 在区分 SARA 易感组和健康组时表现出色，其受试者工作特征曲线下面积（Area under the curve，AUC）分别达到 0.807 和 0.779。
- 预测性口腔细菌标记与瘤胃细菌 - 组织相互作用的关系：相关性分析发现，颊部 Prevotellaceae_UCG-003 与瘤胃中多个细菌属的变化显著相关，且瘤胃上皮炎症相关基因的表达与细菌丰度也存在显著关联。
- 奶山羊瘤胃与口腔微生物的交流及其与 SARA 的关系：研究发现瘤胃和口腔微生物群落存在明显差异，但又相互关联。源追踪分析表明，SARA 易感组中瘤胃与颊部微生物之间的传播比例明显降低，微生物网络分析显示，SARA 状态下瘤胃和颊部微生物间的连接减少。
- 瘤胃微生物移植验证口腔和瘤胃微生物在 SARA 中的作用：RMT 实验表明，移植 SARA 奶山羊瘤胃内容物后，受体山羊瘤胃 pH 值显著下降，炎症相关基因表达上调，瘤胃与颊部微生物之间的传播减少，且口腔和瘤胃中的 Prevotellaceae_UCG-003 在区分受体山羊是否患有 SARA 时具有一定准确性。
综合研究结论和讨论部分，本次研究揭示了 SARA 对瘤胃和口腔微生物群落的双重影响，发现口腔微生物群落的变化，尤其是 Prevotellaceae_UCG-003 丰度的降低，能够反映瘤胃的变化，并且受到瘤胃和口腔微生物之间相互传输的影响。这为 SARA 的诊断提供了一种非侵入性的新方法，具有重要的理论和实践意义。不过，研究也存在一些局限性，如样本量较小，且由于测序方法限制，难以完全反映微生物组和微生物功能的实际变化。但鉴于反刍动物的反刍和瘤胃功能基本原理相似，该研究成果为未来在更大规模的反刍动物研究中进一步验证和完善 SARA 的诊断方法奠定了基础，有望推动反刍动物健康养殖领域的发展。
