补充益生菌鼠李糖乳杆菌GG降低断奶前犊牛腹泻发生率通过调节肠道菌群和相关代谢物

Supplementation of the probiotic Lactobacillus rhamnosus GG to pre-weaning calves decreases diarrhea incidence by modulating gut bacteria and associated metabolites.

作者信息Haoqi Han, Kaizhen Liu, Yao Wang, Mingming Song, Hongxia Lian, Tengyun Gao, Liyang Zhang, Tong Fu
PMID40487096
期刊Anim Nutr
发布时间2025-04-11
DOI10.1016/j.aninu.2025.02.005

实验完整度

包含动物实验(18头犊牛随机分组)、16S rRNA基因测序、非靶向代谢组学及VFA检测,但缺乏功能验证或机制验证,如敲除或体外实验。

主要模型

断奶前荷斯坦犊牛

重点核对

LGG补充剂量每日1×10¹⁰ CFU/头 犊牛年龄8±3天,初始体重42.48±1.04 kg 试验周期6周 对照组纯奶,LGG组每日添加LGG 粪便评分和腹泻发生率计算 统计显著性P<0.05

摘要

本研究的目的是调查鼠李糖乳杆菌GG是否可以作为促进犊牛生长性能的有效策略,并进一步研究其对减少腹泻的影响。共18头健康荷斯坦犊牛(年龄8±3天,体重42.48±1.04公斤)集中饲养以最小化差异,然后分为两组:一组接受LGG补充(每头犊牛每天1×10¹⁰ CFU),另一组作为对照组(CON)。每组9个重复,每个重复1头犊牛。试验期持续6周。试验结果显示,与CON组相比,LGG组的平均日增重有增加趋势(P = 0.094),腹泻发生率显著降低(P = 0.001)。LGG的补充导致肠道内源性有益菌丰度增加,包括Lysinbacillus(P = 0.012)和Rikenellaceae_RC9_gut_group(P = 0.041),同时降低了病原菌Escherichia-Shigella的水平(P = 0.066)。这些特定类群可作为犊牛腹泻和肠道健康的生物标志菌。代谢物产生和代谢途径的改变也与犊牛肠道微生物组中细菌组成的变化密切相关,其中包括不饱和脂肪酸生物合成、α-亚麻酸和类固醇生物合成的富集。总体而言,LGG给药通过调节断奶前犊牛的肠道菌群和代谢物,对改善肠道稳态、缓解腹泻和增强生长性能产生了积极影响。因此,LGG可能成为预防性抗生素治疗的潜在替代品,降低相关成本,并为预防和治疗犊牛腹泻提供新的见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
鼠李糖乳杆菌GG能否通过调节肠道菌群和相关代谢物来减少断奶前犊牛的腹泻并改善生长性能。
核心机制
LGG通过增加有益菌如Lysinbacillus和Rikenellaceae_RC9_gut_group,减少病原菌如Escherichia-Shigella,并富集不饱和脂肪酸生物合成、α-亚麻酸和类固醇生物合成等代谢途径,从而改善肠道健康,降低腹泻率。
主要证据
16头荷斯坦犊牛随机分为LGG组和对照组,每组9头,补充LGG 6周;16S rRNA基因测序发现菌群差异;非靶向代谢组学发现差异代谢物和通路;VFA检测显示乙酸、丙酸和丁酸升高。
研究意义
LGG可作为预防性抗生素的潜在替代品,用于预防和治疗犊牛腹泻,降低相关成本。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物饲养与分组

建立LGG补充和对照组,评估LGG对断奶前犊牛腹泻和生长的影响。

18头荷斯坦犊牛随机分为两组,每组9头,LGG组每日补充1×10¹⁰ CFU LGG,对照不给,喂养6周。

2

生长性能和腹泻监测

评估LGG补充对犊牛生长和腹泻发生率的影响。

每两周称重,每日记录采食量和粪便评分,计算腹泻发生率。

3

肠道菌群分析

比较LGG组和对照组犊牛肠道菌群组成和多样性差异。

提取粪便DNA,扩增16S rRNA基因V3-V4区,进行Illumina测序,分析菌群组成、多样性和差异菌属。

4

肠道代谢物分析

比较LGG组和对照组犊牛粪便代谢物谱差异,并关联菌群变化。

采用UPLC-Q-TOF-MS/MS非靶向代谢组学检测粪便代谢物,筛选差异代谢物并进行KEGG通路富集。

5

相关性与网络分析

验证菌群变化与代谢物、VFA及腹泻发生率之间的关联。

进行Spearman相关分析,构建菌群共现网络,揭示细菌与代谢物等之间的关系。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
MRS肉汤Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.20220105
SPH-103B摇床Shanghai Shiping Test Equipment Co., Ltd.--
Heraeus Fresco17离心机Thermo Fisher Scientific--
磷酸盐缓冲液Procell Life Science Technology Co., Ltd.PB180327
HiPure土壤DNA提取试剂盒Guangzhou Magen BiotechnologyD3144
AxyPrep DNA凝胶回收试剂盒Axygen BiosciencesAP-GX-250
ABI StepOnePlus实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
NovaSeq X测序仪Illumina--
甲醇Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.2021102
2-氯苯丙氨酸Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.20220201
Ultimate 3000系统Thermo Fisher Scientific--
Acquity UPLC HSS T3色谱柱Waters--
Sykam S-150离子色谱仪Sykam GmbH--
偏磷酸Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.20220125
凯氏定氮仪FOSS Analytical AB--
索氏提取器FOSS Analytical A/S--
ANKOM 2000纤维分析仪Ankom Technology Corp.--
SPSS 26.0IBM--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物实验
LGG剂量、犊牛年龄、试验周期、分组方法
阅读提示:Materials and methods, 2.3 Animals and experimental design
腹泻监测
粪便评分标准、腹泻发生率计算
阅读提示:Materials and methods, 2.4 Health monitoring and growth measurement
菌群分析
DNA提取试剂盒、16S扩增区域、测序平台、生物信息学参数
阅读提示:Materials and methods, 2.7 Gut bacterial community analysis
代谢组学
样品前处理、色谱条件、质谱参数、差异筛选标准
阅读提示:Materials and methods, 2.8 Gut metabolite profiling analysis
VFA检测
样品制备、色谱条件
阅读提示:Materials and methods, 2.6 Determination of fecal VFA levels