每日熱聞!活酵母對(duì)圍產(chǎn)期奶牛的影響
發(fā)布時(shí)間：2023-06-26 22:38:05
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該階段是新陳代謝、生理和荷爾蒙發(fā)生巨大變化的時(shí)期，因?yàn)槟膛姆敲谌?
前言
奶牛的圍產(chǎn)期為產(chǎn)犢前3周和產(chǎn)犢后3—4周。該階段是新陳代謝、生理和荷爾蒙發(fā)生巨大變化的時(shí)期，因?yàn)槟膛姆敲谌闋顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊谌闋顟B(tài)，并經(jīng)歷分娩的應(yīng)激。圍產(chǎn)牛的主要變化和挑戰(zhàn)是: ● 消化：從富含粗料的日糧過(guò)渡到富含精料的泌乳日糧，對(duì)奶牛的消化系統(tǒng)構(gòu)成了挑戰(zhàn)。在瘤胃中，通過(guò)率增加，微生物菌群、瘤胃pH和瘤胃壁也受到影響(圖1)。 圖1：將日糧轉(zhuǎn)變與瘤胃健康受損聯(lián)系起來(lái)的一系列事件以及涉及到瘤胃微生物群的變化
【資料圖】
● 能量負(fù)平衡，營(yíng)養(yǎng)需求上升，采食量下降。 ● 氧化應(yīng)激增加，可導(dǎo)致免疫力下降和疾病發(fā)生率升高。 如果管理不當(dāng)，圍產(chǎn)期可能導(dǎo)致代謝紊亂、產(chǎn)奶量不足、生產(chǎn)力下降和奶牛體況的下降。這將會(huì)長(zhǎng)期影響奶牛健康、繁殖和壽命(圖2)。此外，泌乳期間，犢牛生長(zhǎng)性能可能表現(xiàn)不佳，這對(duì)其生產(chǎn)周期也會(huì)產(chǎn)生持久的影響(Bach 2012)。 圖2:產(chǎn)犢后臨床疾病(如代謝紊亂、乳腺炎等)的發(fā)生與未來(lái)生產(chǎn)性能的關(guān)系 (From Carvahlo et al., 2019)
1-圍產(chǎn)期: 從不可見(jiàn)到可見(jiàn)圍產(chǎn)期的挑戰(zhàn)，特別是日糧的變化，以不同的水平在奶牛的瘤胃中得以反映。因此，原料奶生產(chǎn)的強(qiáng)大的引擎瘤胃，它的功能和功效將受到影響(圖1)。 這種級(jí)聯(lián)效應(yīng)包括瘤胃微生物群、瘤胃環(huán)境(pH)和瘤胃壁完整性。1.1.瘤胃微生物: 營(yíng)養(yǎng)最大消化率與最佳利用率的關(guān)鍵纖維消化菌群屬于一個(gè)能夠降解碳水化合物的功能家族，包括琥珀酸纖維桿菌、瘤胃球菌和溶纖維丁酸弧菌，它們對(duì)低pH值環(huán)境特別敏感。因此，在轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰咳占Z后，它們的數(shù)量會(huì)減少。另一方面，快速發(fā)酵碳水化合物的存在導(dǎo)致乳酸生成菌數(shù)量增加，如牛鏈球菌(乳酸產(chǎn)生菌)、埃氏巨型球菌和反芻新月單胞菌(乳酸利用菌)。近年來(lái)，宏基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展使研究人員對(duì)瘤胃微生物有了更深入的了解。最近在奶牛科學(xué)雜志發(fā)表的研究 (Bach et al., 2018 and 2019) ，由西班牙農(nóng)業(yè)食品技術(shù)研究所研究(IRTA)，利用顯微鏡在瘤胃中取樣并識(shí)別瘤胃微生物。該實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為21頭圍產(chǎn)期奶牛，試驗(yàn)期從產(chǎn)前21天到產(chǎn)后21天。日糧從分娩前28%的精料比例(51.2% NDF、 30.0% NFC) 到分娩后64%的精料占比（34.8% NDF、41.4% NFC、15.2%CP）。這個(gè)創(chuàng)新研究允許研究者在體內(nèi)直接取樣來(lái)研究圍產(chǎn)期對(duì)瘤胃微生物的影響。 該研究能讓研究者去識(shí)別上百種不同種的細(xì)菌。為了更加明了的闡述一些數(shù)據(jù)，不考慮細(xì)菌本身的特性，根據(jù)其作用功能可以分為2大類(lèi)：第一類(lèi)細(xì)菌是可以降解結(jié)構(gòu)性碳水化合物，如纖維；第二類(lèi)細(xì)菌是能夠降解快速發(fā)酵碳水化合物，如淀粉（圖3）。 圖3：瘤胃中碳水化合物分解菌關(guān)鍵菌群比例的變化(From Bach et al., 2019)
分娩前，纖維分解菌的占比相對(duì)快速發(fā)酵碳水化合物分解菌要高。分娩后，兩種菌的比例發(fā)生了快速的反轉(zhuǎn)，這種變化完全符合日糧的改變所帶來(lái)的菌群改變。圍產(chǎn)牛日糧的改變導(dǎo)致了奶牛分娩前后瘤胃pH的降低，據(jù)Penner et al. (2007)研究表明， 瘤胃pH值從6.3降到了5.9，而最低值從5.7降到了5.4。在24小時(shí)內(nèi)當(dāng)瘤胃pH值低于5.8的時(shí)間累計(jì)到3小時(shí)或更長(zhǎng)，那么奶牛處于酸中毒高風(fēng)險(xiǎn)和其他健康問(wèn)題狀態(tài)中。(Bramley et al., 2008).Steele et al. (2015)分析了分娩前奶牛的瘤胃壁組織結(jié)構(gòu)，當(dāng)日糧改變---NFC增加---改變發(fā)生在分娩前3周到分娩后6周。研究者觀(guān)察到上皮層之間典型的剝離、脫落和分層減少。這些組織學(xué)變化會(huì)在產(chǎn)犢后很快發(fā)生，并持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間 (在該研究中顯示持續(xù)6周) (圖 4)。圖4：分娩前后瘤胃壁結(jié)構(gòu)評(píng)估：顯微鏡觀(guān)察到瘤胃壁過(guò)量脫落和分層降低 (Steele et al., 2015)能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的在瘤胃中的吸收與瘤胃乳頭的表面積有關(guān)。表面積是由乳頭的長(zhǎng)度和數(shù)量或密度決定的。在干奶牛中，瘤胃乳頭的長(zhǎng)度和密度可減少50%。(Plaizier et al., 2008)。泌乳期早期，瘤胃需要吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加，需要清除的酸性物質(zhì)也增加，對(duì)瘤胃表面積的要求也增加。產(chǎn)后，富含精料的日糧會(huì)導(dǎo)致乳頭大小和表面的增加。然而，乳頭的生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，在分娩后需要數(shù)周時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2-圍產(chǎn)期可見(jiàn)的挑戰(zhàn)與早期檢測(cè)在動(dòng)物水平上，已經(jīng)確定了各種可測(cè)量的瘤胃挑戰(zhàn)指標(biāo)，這些指標(biāo)可用于幫助評(píng)估瘤胃的應(yīng)激程度。●BCS: 這是農(nóng)場(chǎng)主最容易發(fā)現(xiàn)的指標(biāo)（圖5），在1-5的范圍內(nèi)，目標(biāo)值是3.25 到3.75。圖 5: 如何進(jìn)行奶牛體況評(píng)分
●產(chǎn)奶效益：是反應(yīng)瘤胃有效性的最佳指標(biāo)，泌乳早期一般為1.8—2。但要注意，如果飼料效益太高，可能會(huì)出現(xiàn)體況損失。●瘤胃 pH: 瘤胃實(shí)時(shí)探針的利用可以獲取到該類(lèi)信息，尤其是在大型牧場(chǎng)。 ●繁殖: 第一胎次期間體況過(guò)度損失會(huì)損害將來(lái)的繁殖性能。 3-營(yíng)養(yǎng)管理:分娩后活酵母的使用能阻止酸中毒最大化能量效益 釀酒酵母CNCM I-1077 是一種瘤胃改善添加劑，經(jīng)過(guò)特異性篩選，能夠改善瘤胃功效的菌株。它的作用模式在圖7中被很好的描述。對(duì)圍產(chǎn)期奶牛有主要兩個(gè)重要的作用：●刺激纖維菌的繁殖和活性，提高纖維消化率和飼料利用率。 圖7：釀酒酵母CNCM I-1077在瘤胃中的作用模式，改善了瘤胃pH的提高與纖維消化率的增加 大量的國(guó)際試驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了在圍產(chǎn)期間飼喂釀酒酵母 CNCM I-1077的益處。作為每天日糧中的一部分，在產(chǎn)犢前30天飼喂，活酵母在泌乳早期提供了高能量水平的日糧。連續(xù)飼喂的效果是，額外增加1.1公斤牛奶(約3%)(De Ordnanza等人，2010)，對(duì)產(chǎn)犢后的平均效果如下: ●干物質(zhì)采食量每天增加1.5公斤(DMI), 在圍產(chǎn)期這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期限制了能量赤字。當(dāng)轉(zhuǎn)化為能量校正乳時(shí)，在圍產(chǎn)期間，活酵母可以額外提供的能量達(dá)到3.71 Mcal/天（圖8)。圖 8：不同實(shí)驗(yàn)中在分娩前后飼喂釀酒酵母 CNCM I-1077對(duì)泌乳性能與體況損失的影響 (Lallemand Animal Nutrition, internal data)。
除了動(dòng)物生產(chǎn)性能外，這些試驗(yàn)還提供了在各種繁殖和福利指標(biāo)方面取得積極成果的證據(jù)，例如:據(jù)報(bào)道，日糧中補(bǔ)充釀酒酵母CNCM I-1077瘤胃pH值增加了0.5(Bach et al., 2007)。此外，pH值低于5.6的時(shí)間也明顯降低，表明處于酸中毒狀態(tài)的時(shí)間縮短 (Thrune et al., 2009) (圖 10)。圖9: 薈萃實(shí)驗(yàn)分析，顯示了活酵母對(duì)瘤胃pH的影響。當(dāng)奶牛遇到挑戰(zhàn)時(shí)，瘤胃pH值穩(wěn)定顯得更為重要，如在圍產(chǎn)期間日糧從高纖維日糧改變?yōu)楦叩矸廴占Z，或者動(dòng)物遭受熱應(yīng)激期間。
Bach et al. (2018) 觀(guān)察了活酵母對(duì)瘤胃壁影響的作用機(jī)制。之前提到的內(nèi)窺鏡研究旨在評(píng)估釀酒酵母CNCM I-1077對(duì)圍產(chǎn)期奶牛瘤胃壁完整性和炎癥狀態(tài)的影響。結(jié)果表明，產(chǎn)犢前飼喂釀酒酵母CNCM I-1077有助于瘤胃壁更好地應(yīng)對(duì)產(chǎn)犢前后遇到的兩個(gè)方面的應(yīng)激:瘤胃壁屏障完整性更好地應(yīng)對(duì)圍產(chǎn)期日糧的應(yīng)激。產(chǎn)犢前，活酵母增加了編碼occludin基因的表達(dá)，occludin是一種跨膜蛋白，在瘤胃上皮內(nèi)的緊密連接穩(wěn)定性和屏障功能中起關(guān)鍵作用(圖10)。通過(guò)加強(qiáng)緊密連接，釀酒酵母CNCM I-1077可以提高奶牛瘤胃壁的完整性。產(chǎn)犢前，活酵母組瘤胃壁的TLR4 (toll樣受體)基因表達(dá)較高，因此瘤胃壁對(duì)LPS和日糧變化導(dǎo)致的炎癥挑戰(zhàn)更具抵抗力和耐受力。TLR4能夠識(shí)別脂多糖，炎癥系統(tǒng)對(duì)炎癥挑戰(zhàn)已經(jīng)做出了準(zhǔn)備。 產(chǎn)犢后Il-10基因表達(dá)下調(diào)表明，飼喂活酵母的奶牛與未飼喂活酵母的奶牛相比炎癥應(yīng)激較輕。圖10: 活酵母對(duì)產(chǎn)前奶牛瘤胃壁中occludin 基因表達(dá)與細(xì)胞壁完整性的影響，該基因?qū)o密連接的穩(wěn)定性與屏障功能起到了重要的作用。同一試驗(yàn)還表明，瘤胃屏障功能的改善對(duì)奶牛的生產(chǎn)性能有明顯的影響。產(chǎn)犢后頭3周，添加活酵母后干物質(zhì)采食量增加(平均18.2 Kg/d vs 15.7 Kg/d, p<0.05)，提高了產(chǎn)奶量。 最后，本研究的第二部分(Bach et al.， 2019)，宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)使研究人員能夠研究瘤胃微生物種群的變化，也表明活酵母在微生物群水平上具有保護(hù)作用: 產(chǎn)前，纖維消化菌相關(guān)菌群顯著增加(P<0.05)。產(chǎn)后，活酵母組別顯示了較高的干物質(zhì)采食量，每天多攝入1.21千克非纖維碳水化合物。這可能會(huì)對(duì)瘤胃pH值和微生物群平衡產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致快速碳水化合物降解物的比例更高。然而，這與攝入較少可發(fā)酵碳水化合物的對(duì)照組沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。研究人員假設(shè)，盡管理論上酸中毒風(fēng)險(xiǎn)增加，但活酵母通過(guò)維持較高的瘤胃pH值來(lái)限制快速發(fā)酵碳水化合物的集中爆發(fā)，進(jìn)一步證實(shí)了活酵母抵御圍產(chǎn)期奶牛酸中毒風(fēng)險(xiǎn)的能力。丨來(lái)源：乳業(yè)時(shí)報(bào)采編中心丨校讀：董仙鶴
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