综述：瘤胃菌群失调诱导的乳腺炎：乳腺炎发病机制的新见解

《Journal of Animal Science and Biotechnology》：Ruminal dysbiosis-induced mastitis: new insight into the pathogenesis of mastitis

本综述系统阐述了瘤胃菌群失调通过"瘤胃-乳腺轴"诱发乳腺炎的新机制，揭示了高精料饮食导致瘤胃菌群失衡后，脂多糖(LPS)和胞壁酰二肽(MDP)等病原相关分子模式通过激活Toll样受体4(TLR4)/核苷酸结合寡聚化结构域包含蛋白2(NOD2)信号通路，破坏血乳屏障功能，并促进条件致病菌(如嗜麦芽窄食单胞菌)易位至乳腺的创新理论，为靶向调控瘤胃微生态防治乳腺炎提供了重要理论依据。

　　

健康瘤胃中的微生物组与代谢稳态

作为反刍动物特有的消化中枢，瘤胃微生物组通过发酵膳食纤维产生挥发性脂肪酸(VFA)，为乳成分合成提供关键前体物质。其中^{拟杆菌门和厚壁菌门作为优势菌群，通过碳水化合物活性酶(CAZymes)将纤维素分解为丙酮酸，进而转化为乙酸、丙酸和丁酸等VFA。丙酸作为肝糖异生的主要底物，与乳糖合成密切相关，而乙酸和丁酸则是乳腺脂肪酸合成的重要原料。此外，瘤胃微生物还承担着B族维生素和维生素K₂的生物合成功能，普雷沃菌属被证实是维生素合成的核心菌属。}

围产期瘤胃菌群演替与代谢紊乱

奶牛围产期经历从妊娠到泌乳的剧烈生理变化，伴随干物质采食量(DMI)下降和负能量平衡(NEB)，导致瘤胃微生物组成发生显著改变。高精料日粮的饲喂使淀粉分解菌（如牛链球菌）丰度上升，而纤维素分解菌（如黄化瘤胃球菌）数量减少，引发亚急性瘤胃酸中毒(SARA)。持续低pH环境促使革兰氏阴性菌裂解释放LPS，并积累乳酸、组胺等有害代谢物。酮病奶牛瘤胃中丁酸产生菌（如克里斯滕森菌科）的富集，与血液β-羟基丁酸(BHBA)水平升高呈正相关，同时丙酸产生菌^{普雷沃菌属的减少进一步加剧代谢紊乱。}

瘤胃菌群失调诱导乳腺炎的机制图谱

最新研究表明，乳腺炎奶牛瘤胃微生物α多样性显著降低，^变形菌门和^{莫拉克斯菌属等条件致病菌丰度上升。通过瘤胃菌群移植(RMT)实验证实，将乳腺炎奶牛瘤胃内容物移植至小鼠可诱发乳腺炎症，且不依赖乳腺病原菌感染。其核心机制包括：}

系统性炎症风暴的启动

瘤胃菌群失调导致LPS和MDP等炎症介质通过受损的胃肠屏障进入循环系统。LPS通过激活TLR4信号通路上调神经氨酸酶(Neu3)表达，抑制碱性磷酸酶(ALP)的解毒功能，进而触发cGAS-STING-NF-κB/NLRP3炎症通路。MDP则通过NOD2-RIP2信号级联放大炎症反应，两者协同促进肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)等促炎因子释放，形成"细胞因子风暴"。

屏障功能的双重瓦解

瘤胃上皮紧密连接蛋白（如闭合蛋白、咬合蛋白）表达下调，伴随黏液素-2分泌减少，导致胃肠屏障完整性受损。同时，炎症因子通过IRF1-caspase-3介导的细胞焦亡途径破坏乳腺上皮细胞间连接，血乳屏障通透性增加使得血液中的炎症介质和微生物代谢产物更易浸润乳腺组织。

微生物的肠-乳腺迁徙

荧光标记实验证实，瘤胃源^{嗜麦芽窄食单胞菌可经钙-ROS-AMPK-mTOR自噬通路迁移至乳腺组织。16S rRNA测序显示乳腺炎奶牛粪便和乳汁中埃希菌属/志贺菌属和梭菌属同步富集，提示存在"肠-乳腺轴"的细菌易位现象。循环白细胞可能作为微生物载体，通过派尔集合淋巴结-乳腺途径完成菌群迁徙。}

代谢紊乱的推波助澜

瘤胃中唾液酸（Neu5Gc/Neu5Ac）和琥珀酸水平异常升高，为条件致病菌提供增殖底物。而具有抗炎作用的代谢物如丁酸盐、脱氧胆酸(DCA)和5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)显著减少。丁酸盐可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)维持肠道厌氧环境；DCA通过TGR5-cAMP-PKA通路抑制NF-κB活化；5-HIAA则通过芳香烃受体(AhR)信号调节炎症反应。

靶向瘤胃微生态的干预策略

瘤胃菌群移植(RMT)能重塑SARA奶牛瘤胃菌群结构，提高普雷沃菌科等有益菌丰度，恢复VFA正常代谢谱。益生菌干预方面，^{产丁酸梭菌可通过组蛋白去乙酰化酶3(HDAC3)增强巨噬细胞抗菌功能；罗伊氏乳杆菌通过AhR信号通路改善屏障功能；罗斯氏菌则通过竞争性抑制肠杆菌科定植。膳食纤维和柑橘类黄酮等益生元能促进短链脂肪酸(SCFA)产生，降低瘤胃LPS水平，并调节鞘脂代谢发挥抗炎作用。}

展望与挑战

目前研究仍存在瘤胃病毒、真菌等微生物功能研究不足，细胞特异性转录调控机制不明，以及缺乏大规模RMT临床验证等局限。未来需建立标准化的菌群移植流程，深入解析瘤胃微生物与宿主免疫系统的对话机制，为开发微生态制剂防治乳腺炎提供新靶点。