产前瘤胃微生物群落结构差异与围产期奶牛产奶量及血清代谢轨迹的关联

《BMC Microbiology》：Longitudinal analysis reveals associations of rumen microbial fermentation and serum metabolic indices with milk-yield variation in periparturient Holstein cows

　　

摘要

背景

围产期奶牛面临分娩、泌乳启动和负能量平衡的综合性代谢挑战。瘤胃微生物组通过产生挥发性脂肪酸（VFA）维持能量稳态，然而大多数研究仅比较了健康与患病动物，健康奶牛之间的产奶量差异在很大程度上仍未得到解释。因此，我们比较了健康的高产与低产围产期奶牛之间的瘤胃微生物、发酵和代谢特征。

结果

80头临床健康的荷斯坦牛根据产后第3至21天的平均产奶量进行分层。产奶量位于前25%和后25%的奶牛分别被划分为高产组（HY）和低产组（LY）（n = 20），产奶量作为描述性分组变量。在分娩前后第?21、1、3、7、14和21天分别采集血液、瘤胃食糜和产后乳汁样本。高产组奶牛的乳乳糖浓度较高，而产后瘤胃挥发性脂肪酸浓度在两组间无显著差异（q = 0.85–0.93）。产前高产组奶牛显示出较高的瘤胃微生物α多样性和较高的拟杆菌门（Bacteroidota）及普雷沃氏菌属（Prevotella）相对丰度，但这些差异在多重检验校正后变得边缘性（q = 0.059和q = 0.21–0.94）；产前挥发性脂肪酸浓度在两组间相当。瘤胃微生物群落结构在分娩前即存在差异。经Benjamini–Hochberg校正后保留的微生物-代谢物关联数量从产前的280对中的2对增至产后的280对中的32对，在对采样天数进一步调整后仍有280对中的10对关联得以保留；后续解释均基于这些保留的关联进行。在所有实验动物中，较高的产前Shannon多样性和较高的F082相对丰度与后续较高的产奶量相关（q分别为0.007和0.045）。产后非酯化脂肪酸（NEFA）和β-羟丁酸（BHBA）呈组别特异性的时间动态变化，这些动力学曲线以描述性方式呈现。

结论

产前瘤胃群落结构的差异与后续血清代谢轨迹的差异及所选定的产奶量表型相关，而实测的挥发性脂肪酸浓度则无显著差异。我们假设这些产前微生物差异对观察到的产后模式有所贡献，但在进行任何因果或管理解释之前，需要在独立队列中进行验证。

背景

围产期奶牛面临分娩、泌乳启动和负能量平衡的综合性代谢挑战。瘤胃微生物组通过产生挥发性脂肪酸（VFA）维持能量稳态，然而大多数研究仅比较了健康与患病动物，健康奶牛之间的产奶量差异在很大程度上仍未得到解释。因此，我们比较了健康的高产与低产围产期奶牛之间的瘤胃微生物、发酵和代谢特征。

结果

80头临床健康的荷斯坦牛根据产后第3至21天的平均产奶量进行分层。产奶量位于前25%和后25%的奶牛分别被划分为高产组（HY）和低产组（LY）（n = 20），产奶量作为描述性分组变量。在分娩前后第?21、1、3、7、14和21天分别采集血液、瘤胃食糜和产后乳汁样本。高产组奶牛的乳乳糖浓度较高，而产后瘤胃挥发性脂肪酸浓度在两组间无显著差异（q = 0.85–0.93）。产前高产组奶牛显示出较高的瘤胃微生物α多样性及较高的拟杆菌门（Bacteroidota）和普雷沃氏菌属（Prevotella）相对丰度，但这些差异在多重检验校正后变得边缘性（q = 0.059和q = 0.21–0.94）；产前挥发性脂肪酸浓度在两组间相当。瘤胃微生物群落结构在分娩前即存在差异。经Benjamini–Hochberg校正后保留的微生物-代谢物关联数量从产前的280对中的2对增至产后的280对中的32对，在对采样天数进一步调整后仍有280对中的10对关联得以保留；后续解释均基于这些保留的关联进行。在所有实验动物中，较高的产前Shannon多样性和较高的F082相对丰度与后续较高的产奶量相关（q分别为0.007和0.045）。产后非酯化脂肪酸（NEFA）和β-羟丁酸（BHBA）呈组别特异性的时间动态变化，这些动力学曲线以描述性方式呈现。

结论

产前瘤胃群落结构的差异与后续血清代谢轨迹的差异及所选定的产奶量表型相关，而实测的挥发性脂肪酸浓度则无显著差异。我们假设这些产前微生物差异对观察到的产后模式有所贡献，但在进行任何因果或管理解释之前，需要在独立队列中进行验证。