每日熱聞!活酵母對圍產期奶牛的影響
發布時間：2023-06-26 22:38:05
文章來源：互聯網
該階段是新陳代謝、生理和荷爾蒙發生巨大變化的時期，因為奶牛從非泌乳
前言
奶牛的圍產期為產犢前3周和產犢后3—4周。該階段是新陳代謝、生理和荷爾蒙發生巨大變化的時期，因為奶牛從非泌乳狀態轉變為泌乳狀態，并經歷分娩的應激。● 消化：從富含粗料的日糧過渡到富含精料的泌乳日糧，對奶牛的消化系統構成了挑戰。在瘤胃中，通過率增加，微生物菌群、瘤胃pH和瘤胃壁也受到影響(圖1)。 圖1：將日糧轉變與瘤胃健康受損聯系起來的一系列事件以及涉及到瘤胃微生物群的變化
【資料圖】
● 氧化應激增加，可導致免疫力下降和疾病發生率升高。 如果管理不當，圍產期可能導致代謝紊亂、產奶量不足、生產力下降和奶牛體況的下降。這將會長期影響奶牛健康、繁殖和壽命(圖2)。此外，泌乳期間，犢牛生長性能可能表現不佳，這對其生產周期也會產生持久的影響(Bach 2012)。 圖2:產犢后臨床疾病(如代謝紊亂、乳腺炎等)的發生與未來生產性能的關系 (From Carvahlo et al., 2019)
圍產期的挑戰，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，原料奶生產的強大的引擎瘤胃，它的功能和功效將受到影響(圖1)。 這種級聯效應包括瘤胃微生物群、瘤胃環境(pH)和瘤胃壁完整性。1.1.瘤胃微生物: 營養最大消化率與最佳利用率的關鍵纖維消化菌群屬于一個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，它們對低pH值環境特別敏感。因此，在轉變為高能量日糧后，它們的數量會減少。另一方面，快速發酵碳水化合物的存在導致乳酸生成菌數量增加，如牛鏈球菌(乳酸產生菌)、埃氏巨型球菌和反芻新月單胞菌(乳酸利用菌)。近年來，宏基因組學技術的發展使研究人員對瘤胃微生物有了更深入的了解。最近在奶牛科學雜志發表的研究 (Bach et al., 2018 and 2019) ，由西班牙農業食品技術研究所研究(IRTA)，利用顯微鏡在瘤胃中取樣并識別瘤胃微生物。該實驗研究對象為21頭圍產期奶牛，試驗期從產前21天到產后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）。這個創新研究允許研究者在體內直接取樣來研究圍產期對瘤胃微生物的影響。 該研究能讓研究者去識別上百種不同種的細菌。為了更加明了的闡述一些數據，不考慮細菌本身的特性，根據其作用功能可以分為2大類：第一類細菌是可以降解結構性碳水化合物，如纖維；第二類細菌是能夠降解快速發酵碳水化合物，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快速發酵碳水化合物分解菌要高。分娩后，兩種菌的比例發生了快速的反轉，這種變化完全符合日糧的改變所帶來的菌群改變。圍產牛日糧的改變導致了奶牛分娩前后瘤胃pH的降低，據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小時內當瘤胃pH值低于5.8的時間累計到3小時或更長，那么奶牛處于酸中毒高風險和其他健康問題狀態中。(Bramley et al., 2008).Steele et al. (2015)分析了分娩前奶牛的瘤胃壁組織結構，當日糧改變---NFC增加---改變發生在分娩前3周到分娩后6周。研究者觀察到上皮層之間典型的剝離、脫落和分層減少。這些組織學變化會在產犢后很快發生，并持續很長一段時間 (在該研究中顯示持續6周) (圖 4)。圖4：分娩前后瘤胃壁結構評估：顯微鏡觀察到瘤胃壁過量脫落和分層降低 (Steele et al., 2015)能量和營養物質的在瘤胃中的吸收與瘤胃乳頭的表面積有關。表面積是由乳頭的長度和數量或密度決定的。在干奶牛中，瘤胃乳頭的長度和密度可減少50%。(Plaizier et al., 2008)。泌乳期早期，瘤胃需要吸收的營養物質增加，需要清除的酸性物質也增加，對瘤胃表面積的要求也增加。產后，富含精料的日糧會導致乳頭大小和表面的增加。然而，乳頭的生長速度相對較慢，在分娩后需要數周時間才能達到穩定狀態。在動物水平上，已經確定了各種可測量的瘤胃挑戰指標，這些指標可用于幫助評估瘤胃的應激程度。●BCS: 這是農場主最容易發現的指標（圖5），在1-5的范圍內，目標值是3.25 到3.75。圖 5: 如何進行奶牛體況評分
●產奶效益：是反應瘤胃有效性的最佳指標，泌乳早期一般為1.8—2。但要注意，如果飼料效益太高，可能會出現體況損失。●瘤胃 pH: 瘤胃實時探針的利用可以獲取到該類信息，尤其是在大型牧場。 ●繁殖: 第一胎次期間體況過度損失會損害將來的繁殖性能。 3-營養管理: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，經過特異性篩選，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。對圍產期奶牛有主要兩個重要的作用：●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 大量的國際試驗已經驗證了在圍產期間飼喂釀酒酵母 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。連續飼喂的效果是，額外增加1.1公斤牛奶(約3%)(De Ordnanza等人，2010)，對產犢后的平均效果如下: ●干物質采食量每天增加1.5公斤(DMI), 在圍產期這個關鍵時期限制了能量赤字。當轉化為能量校正乳時，在圍產期間，活酵母可以額外提供的能量達到3.71 Mcal/天（圖8)。圖 8：不同實驗中在分娩前后飼喂釀酒酵母 CNCM I-1077對泌乳性能與體況損失的影響 (Lallemand Animal Nutrition, internal data)。
除了動物生產性能外，這些試驗還提供了在各種繁殖和福利指標方面取得積極成果的證據，例如:據報道，日糧中補充釀酒酵母CNCM I-1077瘤胃pH值增加了0.5(Bach et al., 2007)。此外，pH值低于5.6的時間也明顯降低，表明處于酸中毒狀態的時間縮短 (Thrune et al., 2009) (圖 10)。圖9: 薈萃實驗分析，顯示了活酵母對瘤胃pH的影響。當奶牛遇到挑戰時，瘤胃pH值穩定顯得更為重要，如在圍產期間日糧從高纖維日糧改變為高淀粉日糧，或者動物遭受熱應激期間。
Bach et al. (2018) 觀察了活酵母對瘤胃壁影響的作用機制。之前提到的內窺鏡研究旨在評估釀酒酵母CNCM I-1077對圍產期奶牛瘤胃壁完整性和炎癥狀態的影響。結果表明，產犢前飼喂釀酒酵母CNCM I-1077有助于瘤胃壁更好地應對產犢前后遇到的兩個方面的應激:瘤胃壁屏障完整性更好地應對圍產期日糧的應激。產犢前，活酵母增加了編碼occludin基因的表達，occludin是一種跨膜蛋白，在瘤胃上皮內的緊密連接穩定性和屏障功能中起關鍵作用(圖10)。通過加強緊密連接，釀酒酵母CNCM I-1077可以提高奶牛瘤胃壁的完整性。產犢前，活酵母組瘤胃壁的TLR4 (toll樣受體)基因表達較高，因此瘤胃壁對LPS和日糧變化導致的炎癥挑戰更具抵抗力和耐受力。TLR4能夠識別脂多糖，炎癥系統對炎癥挑戰已經做出了準備。 產犢后Il-10基因表達下調表明，飼喂活酵母的奶牛與未飼喂活酵母的奶牛相比炎癥應激較輕。圖10: 活酵母對產前奶牛瘤胃壁中occludin 基因表達與細胞壁完整性的影響，該基因對緊密連接的穩定性與屏障功能起到了重要的作用。同一試驗還表明，瘤胃屏障功能的改善對奶牛的生產性能有明顯的影響。產犢后頭3周，添加活酵母后干物質采食量增加(平均18.2 Kg/d vs 15.7 Kg/d, p<0.05)，提高了產奶量。 最后，本研究的第二部分(Bach et al.， 2019)，宏基因組學數據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作用: 產前，纖維消化菌相關菌群顯著增加(P<0.05)。產后，活酵母組別顯示了較高的干物質采食量，每天多攝入1.21千克非纖維碳水化合物。這可能會對瘤胃pH值和微生物群平衡產生負面影響，導致快速碳水化合物降解物的比例更高。然而，這與攝入較少可發酵碳水化合物的對照組沒有統計學差異。研究人員假設，盡管理論上酸中毒風險增加，但活酵母通過維持較高的瘤胃pH值來限制快速發酵碳水化合物的集中爆發，進一步證實了活酵母抵御圍產期奶牛酸中毒風險的能力。丨校讀：董仙鶴
丨監制：張耀
丨總監制：趙敏
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