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热应激（HS）严重影响反刍动物生产性能，冷却能否改变内毒素分布尚不清楚。湖南农业大学研究人员开展冷却对热应激肉牛影响的研究，发现冷却可重新分配内毒素，涉及瘤胃微生物群和代谢组改变，为缓解热应激提供依据。
在全球气候变暖的大背景下，反刍动物养殖业正面临着前所未有的挑战。炎热的天气带来的热应激（HS），就像一个隐藏在暗处的 “杀手”，时刻威胁着牛羊等反刍动物的健康和生产性能。当环境温度、相对湿度、热辐射和空气流动等多种因素恶化时，反刍动物极易受到热应激的侵害。热应激不仅会降低它们的生产性能，比如减少肉类和奶类的产量，还会影响繁殖能力，给养殖户带来巨大的经济损失。
更让人担忧的是，热应激还会损伤反刍动物胃肠道的屏障完整性，使得细菌脂多糖（LPS）内毒素更容易进入体内。这些内毒素就像一群 “捣乱分子”，会引发炎症反应，影响动物的健康。虽然之前有研究发现，冷却和一些营养干预措施可以改变内毒素浓度，减轻炎症反应，但针对肉牛热应激缓解策略的研究还比较缺乏。而且，群体感应（QS）作为细菌间的一种 “通讯方式”，在调节内毒素产生方面可能起着重要作用，但目前还不清楚冷却等策略是否会影响瘤胃细菌群体中的 QS。
为了揭开这些谜团，湖南农业大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们以 32 头健康的西门塔尔公牛为研究对象，将这些公牛随机分为对照组（CON）和机械通风与喷水（MVWS）处理组。在炎热的 2022 年 7 - 8 月，研究人员在湖南怀化的一个肉牛场展开了实验。整个实验过程就像一场精心策划的 “科学战役”，包括 15 天的调整期和 30 天的数据与样本收集期。
研究人员通过一系列复杂而严谨的实验，得出了许多重要结论。冷却显著降低了温度 - 湿度指数（THI），就像是给热应激的公牛们送来了一场 “及时雨”。同时，冷却还降低了瘤胃内毒素、尿液内毒素浓度和排泄量，但却提高了血液内毒素水平。这一升一降之间，蕴含着怎样的奥秘呢？研究发现，冷却改变了瘤胃微生物群落的结构。一些细菌家族和属在两组之间的丰度存在显著差异，比如 Prevotellaceae 在对照组中更为丰富，而 Rikenellaceae 在 MVWS 组中显著增加。这些细菌的变化可能与肉牛的生长性能改变有关。
此外，冷却还影响了瘤胃的代谢谱。通过代谢组学分析，研究人员发现一些代谢途径被下调，如赖氨酸降解、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成以及泛醌和其他萜类醌生物合成。这些代谢途径的改变，就像一条条 “生产线” 的调整，影响着肉牛体内的各种生理过程。研究人员还发现，差异细菌和代谢物与内毒素和 QS 分子之间存在显著相关性，这表明冷却对内毒素分布的影响可能涉及到 QS 的参与。
这项研究的意义重大，它揭示了冷却可以通过重塑瘤胃微生物群和代谢组，重新分配热应激肉牛体内的内毒素，这为缓解热应激对肉牛的危害提供了新的理论依据和实践指导。研究成果发表在《Animal Microbiome》杂志上，为该领域的研究开辟了新的方向。
研究人员在开展研究时，用到了几个主要关键的技术方法。首先是全长度 16S rRNA 基因测序分析，通过提取瘤胃液中的基因组 DNA，扩增 16S rRNA 基因并测序，来分析瘤胃细菌群落结构。其次是代谢组学分析，对瘤胃液样本进行代谢物分离、UHPLC - MS 分析等一系列操作，研究瘤胃代谢谱的变化。另外，还运用了多种数据分析方法，如 SPSS 统计分析、线性判别分析效应量（LEfSe）分析等，来揭示不同处理组之间的差异和相关性。
下面来看具体的研究结果。在 THI、内毒素和 QS 信号方面，冷却显著降低了 MVWS 组的 THI 值，同时降低了瘤胃和尿液中的内毒素水平，增加了血液内毒素水平，但两组的 QS 信号分子 3 - OX - C6 - HSL 和 AI - 2 浓度没有显著差异。在瘤胃细菌群落方面，冷却虽然没有影响瘤胃细菌群落的 Alpha 多样性，但改变了一些细菌分类群的丰度，Tax4Fun2 预测显示 MVWS 组中 QS 等功能上调。在瘤胃代谢组方面，代谢组学分析表明冷却重塑了瘤胃代谢模式，发现了 31 种显著差异的代谢物，涉及 10 条差异代谢途径，如赖氨酸降解、苯丙氨酸等生物合成途径被下调，胆汁分泌等途径被上调。
研究结论和讨论部分进一步强调了研究的重要意义。冷却不仅降低了热应激程度，还通过重新分配内毒素减轻了热应激的危害。尽管 QS 信号分子水平未变，但瘤胃微生物群和代谢组的改变与内毒素和 QS 相关，表明 QS 可能在内毒素的产生、转运和排泄中起调节作用。不过，这些潜在的机制还需要未来更多的研究去深入探索和验证。这项研究为肉牛热应激的防治提供了新的思路和方向，有望帮助养殖户减少热应激带来的损失，推动反刍动物养殖业的健康发展。
