呼吸道病牛鼻咽微生物群的研究情況

閆華穎

（山東省榮成市大疃鎮畜牧獸醫站 264302）

牛呼吸道疾病(BRD) 大多是因為牛喉咽部多種致病菌或病毒入侵呼吸道黏膜感染引起的，且多為混合感染，沒有特征性病癥，廣譜抗生素治療也不是很理想。造成該病的主要原因包括微生物病原體、宿主免疫力受損、環境因素和牛舍條件不足等。該病會導致飼養場牛的發病率和死亡率升高。BRD 仍然是世界范圍內飼養牛發病和死亡的最常見原因，由于該病治療成本高，飼料利用率和動物產品質量的降低，導致飼養場和養牛戶重大的經濟損失。目前，患BRD 的牛主要治療方法是注射抗生素。另外，許多原因如飼養場環境(如飼養密度、溫度和氣候)、與病毒的共同感染及與牛的運輸和混合應激等都會導致BRD 的發生發展。但最主要的原因還是牛鼻咽部位的微生物群紊亂，導致致病菌占上風而引起牛呼吸道疾病。牛鼻咽部位微生物群(Nasopharyngeal microbiota group,NMp) 作為動物機體抵抗外來入侵菌的微生態系統的第一道防線，在維持牛呼吸道菌群平衡和健康中發揮重要作用。當呼吸道微生物群與機體的平衡被打破時，會導致呼吸道感染。因此，養牛行業應重視發生牛呼吸道疾病時鼻咽部位的微生物群組成和比例，從細菌和病原體方向來預防和治療大范圍的牛呼吸道疾病。

1 牛呼吸道疾病常見的菌群組成

牛呼吸道疾病相關的病原體主要包括多殺性巴氏桿菌、棒狀桿菌、化膿性真球菌、溶血曼氏桿菌、化膿隱秘桿菌、睡眠嗜組織菌、棒狀桿菌、牛支原體、葡萄球菌、牛冠狀病毒、牛地疹病毒1 型、牛呼吸道合胞體病毒、牛副流感病毒3 型、牛病毒性腹瀉病毒。這些菌或病毒被認為是機會性致病菌，主要存在于健康牛的鼻、咽、喉上呼吸道中，是構成鼻咽部位微生物組群的一部分，但當病毒感染和應激的神經體液效應損害全身和局部宿主免疫防御時，會成為機會病原體。其中，牛呼吸道合胞體病毒、牛副流感病毒3 型、牛病毒性腹瀉病毒等原發性病毒感染后可能會使牛呼吸道上皮更容易受到細菌定植的影響。病毒感染可通過破壞宿主細胞功能和/或殺死受感染的上皮細胞來損害呼吸道黏膜上皮層，從而暴露呼吸道基底膜。此外，病毒可能會損害纖毛宿主細胞，導致黏液纖毛速度降低（細菌清除率降低），從而導致宿主對繼發性細菌感染的免疫反應受損。因此，研究牛鼻咽部位微生物群的結構組成及相對含量對預防和治療牛呼吸道疾病具有重要意義。一般認為，應激或病毒感染會抑制宿主免疫系統，導致這些細菌在上呼吸道快速生長，在下呼吸道減少，從而引發發病。雖然宿主免疫在控制病原體方面很重要，但很多研究表明，細菌群落的組成部分可以調節呼吸道中的微生物種群。如從牛上呼吸道分離出的需氧細菌在體外可以抑制和促進溶血支原體、多殺性支原體和睡眠嗜血桿菌的生長，此外，對鼻孔和口咽細菌的分析顯示，條件致病菌與共生致病菌數量呈負相關[1]。

2 牛呼吸道疾病主要病原菌的特征

溶血性曼氏桿菌感染可致使牛全身性急性敗血癥和嚴重肺炎，發病率為10%～45%，病死率為20%～55%。溶血性曼氏桿菌感染嚴重時會導致牛血性肺炎，全身發熱和呼吸加快、咳嗽鼻涕等呼吸系統綜合癥，甚至引起死亡。牛呼吸道多殺巴氏桿菌病，不分季節發病，散發病例較多，地方流行性也常見。發病原因是各種應激，如發生換料、變天、勞逸、營養不良等情況時，并且常常引發并發癥。分為急性敗血、浮腫和肺炎3 種。化膿性隱秘桿菌是牛和羊體內常見的條件致病菌，和多殺性巴氏桿菌一樣遇到環境應激時易感，最大的特點是全身多處化膿性感染。昏睡敗血桿菌感染牛呼吸道后可引起牛黏膜炎癥和敗血癥，如腦膜炎、滑膜炎、肺炎、胸膜炎等。牛冠狀病毒屬于線狀單股正鏈RNA 病毒。犢牛感染易引起腹瀉，成年牛冬季易感染形成血痢。牛呼吸道合胞體病毒，單鏈的負股RNA 病毒，有囊膜，是反芻類動物常見的呼吸道急性感染性病毒，感染后機體不產生抗體，會產生多次持續性感染，且此病毒抗性較強，附著在器具上長途運輸也不會破壞病毒的感染性。

3 牛呼吸道疾病與牛鼻咽微生物

針對鼻咽癌微生物表型(微生物群) 和基因型(微生物) 對呼吸道健康的重要作用，了解正常的微生物群落結構，及其在疾病狀態下的變動，可以為呼吸道傳染病的發病機理提供關鍵的見解，也可以通過開發新的牛群日常管理方法來優化牛呼吸道健康發展的飼養制度。健康狀態下，鼻咽部微生物菌群與宿主之間保持著動態平衡。鼻咽部環境為微生物生長繁殖提供物質和生存的條件。另外，微生物菌群間也存在競爭、拮抗及免疫等作用。機會性致病菌并不能定殖于所有牛呼吸道中，普通牛群比細菌性支氣管肺炎牛流行率低。除病原微生物外，牛鼻咽部內的共生菌可以改變鼻咽部的物理、化學環境，從而直接影響病原微生物的生長繁殖。如枯草芽孢桿菌可增強機體免疫功能。乳桿菌科和芽胞桿菌科的微生物對牛呼吸道疾病有一定保護作用。

目前，對牛呼吸道微生物群落的了解在很大程度上依賴于傳統的培養方法，側重于識別主要病原體的存在，而不是微生物群落的整體結構，利用非培養技術研究飼養場牛上呼吸道總微生物群的研究還很有限。因此，陸續有研究通過對16S rRNA 基因高變區(V1-V3) 的擴增和分析，表征商品飼育區犢牛鼻咽微生物群落結構的動態變化。比較了4 個牛群體的鼻咽微生物群；進行致病處理后探索牛呼吸道疾病的菌群結構。進入處理后一個月內出現BRD 的犢牛、進入處理后仍然健康的犢牛和原本就健康的犢牛鼻咽微生物比對后發現，在BRD事件發生前后采集樣本，細菌種群的差異與未來的BRD 感染有關[2]。也有研究表明，牛鼻咽微生物細菌門以變形菌門、厚壁菌門和放線菌門為主。主要屬為莫拉菌屬、支原體屬和不動桿菌屬。線性判別分析(LDA) 效應大小(LEfSe) 顯示，健康犢牛和BRD 犢牛的細菌類群存在顯著差異。判據分析表明，飼場犢牛和BRD 病犢牛的鼻咽微生物群與圍欄匹配的健康犢牛不同。雖然相關工作沒有研究這一變化的時間動態，但可能是在犢牛進入飼育場后的第一個月，觀察到的黏膜微生物群變化與犢牛對BRD 敏感性的增加有關。需要更多的研究來檢查從進入到疾病發作的鼻咽部微生物群的變化軌跡，并探索其他因素，如飲食轉變、混合、接種和居住環境對生長牛鼻咽部微生物群的影響[3]。

4 小結

微生物群落與宿主之間的合作互利作用已被人們認識。人們普遍認為，黏膜細菌群體不僅是潛在病原體宿主，而且通過與上皮細胞、局部免疫系統和黏膜神經通路的復雜交叉作用來調節局部和系統免疫穩態。宿主-微生物群關系的許多原理都來源于胃腸道研究。最近，越來越多的人認識到呼吸道是一個獨特的生態系統，承載著許多不同的微生物種群，它們相互作用并影響宿主的免疫反應。在圈養牛中，鼻咽部微生物群的組成在決定呼吸道健康方面起重要作用。了解影響鼻咽部微生物群進入后生長繁殖的內在和外在因素，對決定在這個重要和決定性的生產階段是否可以使用管理策略來維持呼吸道微生物生態是很重要的。