奶牛子宫内膜炎与肠道微生物群的神秘关联：开启生殖健康新认知

《BMC Veterinary Research》：Changes in fecal microbiota of dairy cows with and without endometritis

为探究奶牛子宫内膜炎与肠道微生物群的关系，研究人员对患子宫内膜炎和健康奶牛进行 16S rRNA 测序，发现二者肠道菌群有差异，为防治产科疾病提供依据。

　　

奶牛子宫内膜炎与肠道微生物群关系的研究解读

在奶牛养殖的广阔世界里，子宫内膜炎犹如一颗暗藏的 “定时炸弹”，给全球乳业带来了沉重打击。它会使奶牛产奶量下降、受孕率降低，养殖户不得不提前淘汰患病奶牛，治疗时还需大量使用抗生素，这些都大大增加了养殖成本。据统计，欧洲每年因奶牛子宫感染造成的经济损失高达 14 亿美元，美国也有 6.5 亿美元 。长期以来，人们都知道产后子宫腔的细菌污染是引发子宫内膜炎的主要原因，多种病原体如大肠杆菌、化脓隐秘杆菌等也已被陆续发现，但对于肠道微生物群在奶牛子宫内膜炎中扮演的角色，却知之甚少。

为了揭开这一神秘面纱，河南省农业科学院畜牧兽医研究所的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《BMC Veterinary Research》杂志上，为奶牛生殖健康领域带来了新的曙光。

研究人员采用了一系列先进的技术方法来深入探索。首先是样本采集，他们选取了产后 15 天的荷斯坦奶牛，根据严格的临床标准，将奶牛分为患子宫内膜炎组（10 头）和健康组（9 头），并采集了这些奶牛的粪便样本。接着进行 DNA 提取，利用 QIAamp Microbiome Kit 试剂盒提取粪便样本中的 DNA，并通过 NanoDrop 2000 分光光度计和 1% 琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的浓度和质量。随后，对 16S rRNA 基因的 V3 和 V4 区域进行 PCR 扩增，构建 DNA 文库，借助 Illumina MiSeq 平台进行测序。最后，运用多种生物信息学分析软件，如 FLASH、Trimmomatic、QIIME、Uparse 等对测序数据进行处理和分析，还使用 PICRUSt2 软件对肠道细菌群落的功能进行预测。

下面来看看具体的研究结果。

1. 序列信息：研究人员对 19 个样本的 16S rRNA 基因进行测序，共获得 2,685,560 条原始序列，经过过滤后得到 2,562,823 条高质量的清洁标签，数据质量达 95.54%。通过聚类分析得到 2,620 个操作分类单元（OTU），其中 2,174 个 OTU 在患病和健康奶牛组中是共有的，还有一些 OTU 是两组特有的，并且鉴定出了 311 个核心 OTU。
2. 粪便细菌群落结构和组成：通过 α 多样性分析发现，患子宫内膜炎奶牛的观察物种数、Chao1 和 Shannon 指数较低，这意味着其肠道细菌丰富度较低，但两组的 Simpson 指数没有差异，说明物种多样性相当。β 多样性分析表明，患病奶牛和健康奶牛的肠道细菌聚类明显不同。在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）等是主要菌群，其中厚壁菌门占比最大。在属水平上，瘤胃球菌科_UCG - 005（Ruminococcaceae_UCG - 005）是两组中的优势属，同时患病奶牛中奥尔森菌属（Olsenella）、琥珀酸弧菌属（Succinivibrio）等的相对丰度增加，健康奶牛中则有一些属的丰度更高。
3. 细菌属的共发生：研究鉴定出了三个主要的细菌共生群（COGs），这些共生群由厚壁菌门和拟杆菌门的属组成。不同的共生群包含不同的细菌属，它们之间可能存在相互作用，在调节免疫反应、菌群失调和炎症反应等方面发挥潜在作用。
4. 肠道细菌群落的功能预测：利用 PICRUSt2 软件对细菌基因功能进行预测，发现患病和健康奶牛中最丰富的一级 KEGG 通路是代谢和人类疾病相关通路。进一步分析发现，在信号转导、复制和修复、排泄系统等通路的基因相对丰度上，两组存在显著差异，其中碳水化合物代谢和排泄系统通路在两组间显著富集。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义非凡。它首次揭示了奶牛患子宫内膜炎时肠道微生物群组成的变化，发现了患病奶牛中优势属的变化以及共生菌群的潜在作用，还表明与排泄系统通路相关的功能基因可能与子宫内膜炎存在潜在关联。这些发现为深入理解奶牛子宫内膜炎的发病机制提供了新视角，有助于开发更有效的预防和治疗产科疾病的策略，对提升动物生殖健康水平具有重要的推动作用。不过，研究也存在一定局限性，如肠道微生物群与子宫内膜炎之间的因果关系尚不明确，还需要进一步深入研究。但无论如何，这项研究都为奶牛生殖健康领域的发展奠定了坚实基础，指引着后续研究的方向。