呼吸道病牛鼻咽微生物群的研究情况

闫华颖

（山东省荣成市大疃镇畜牧兽医站 264302）

牛呼吸道疾病(BRD) 大多是因为牛喉咽部多种致病菌或病毒入侵呼吸道黏膜感染引起的，且多为混合感染，没有特征性病症，广谱抗生素治疗也不是很理想。造成该病的主要原因包括微生物病原体、宿主免疫力受损、环境因素和牛舍条件不足等。该病会导致饲养场牛的发病率和死亡率升高。BRD 仍然是世界范围内饲养牛发病和死亡的最常见原因，由于该病治疗成本高，饲料利用率和动物产品质量的降低，导致饲养场和养牛户重大的经济损失。目前，患BRD 的牛主要治疗方法是注射抗生素。另外，许多原因如饲养场环境(如饲养密度、温度和气候)、与病毒的共同感染及与牛的运输和混合应激等都会导致BRD 的发生发展。但最主要的原因还是牛鼻咽部位的微生物群紊乱，导致致病菌占上风而引起牛呼吸道疾病。牛鼻咽部位微生物群(Nasopharyngeal microbiota group,NMp) 作为动物机体抵抗外来入侵菌的微生态系统的第一道防线，在维持牛呼吸道菌群平衡和健康中发挥重要作用。当呼吸道微生物群与机体的平衡被打破时，会导致呼吸道感染。因此，养牛行业应重视发生牛呼吸道疾病时鼻咽部位的微生物群组成和比例，从细菌和病原体方向来预防和治疗大范围的牛呼吸道疾病。

1 牛呼吸道疾病常见的菌群组成

牛呼吸道疾病相关的病原体主要包括多杀性巴氏杆菌、棒状杆菌、化脓性真球菌、溶血曼氏杆菌、化脓隐秘杆菌、睡眠嗜组织菌、棒状杆菌、牛支原体、葡萄球菌、牛冠状病毒、牛地疹病毒1 型、牛呼吸道合胞体病毒、牛副流感病毒3 型、牛病毒性腹泻病毒。这些菌或病毒被认为是机会性致病菌，主要存在于健康牛的鼻、咽、喉上呼吸道中，是构成鼻咽部位微生物组群的一部分，但当病毒感染和应激的神经体液效应损害全身和局部宿主免疫防御时，会成为机会病原体。其中，牛呼吸道合胞体病毒、牛副流感病毒3 型、牛病毒性腹泻病毒等原发性病毒感染后可能会使牛呼吸道上皮更容易受到细菌定植的影响。病毒感染可通过破坏宿主细胞功能和/或杀死受感染的上皮细胞来损害呼吸道黏膜上皮层，从而暴露呼吸道基底膜。此外，病毒可能会损害纤毛宿主细胞，导致黏液纤毛速度降低（细菌清除率降低），从而导致宿主对继发性细菌感染的免疫反应受损。因此，研究牛鼻咽部位微生物群的结构组成及相对含量对预防和治疗牛呼吸道疾病具有重要意义。一般认为，应激或病毒感染会抑制宿主免疫系统，导致这些细菌在上呼吸道快速生长，在下呼吸道减少，从而引发发病。虽然宿主免疫在控制病原体方面很重要，但很多研究表明，细菌群落的组成部分可以调节呼吸道中的微生物种群。如从牛上呼吸道分离出的需氧细菌在体外可以抑制和促进溶血支原体、多杀性支原体和睡眠嗜血杆菌的生长，此外，对鼻孔和口咽细菌的分析显示，条件致病菌与共生致病菌数量呈负相关[1]。

2 牛呼吸道疾病主要病原菌的特征

溶血性曼氏杆菌感染可致使牛全身性急性败血症和严重肺炎，发病率为10%～45%，病死率为20%～55%。溶血性曼氏杆菌感染严重时会导致牛血性肺炎，全身发热和呼吸加快、咳嗽鼻涕等呼吸系统综合症，甚至引起死亡。牛呼吸道多杀巴氏杆菌病，不分季节发病，散发病例较多，地方流行性也常见。发病原因是各种应激，如发生换料、变天、劳逸、营养不良等情况时，并且常常引发并发症。分为急性败血、浮肿和肺炎3 种。化脓性隐秘杆菌是牛和羊体内常见的条件致病菌，和多杀性巴氏杆菌一样遇到环境应激时易感，最大的特点是全身多处化脓性感染。昏睡败血杆菌感染牛呼吸道后可引起牛黏膜炎症和败血症，如脑膜炎、滑膜炎、肺炎、胸膜炎等。牛冠状病毒属于线状单股正链RNA 病毒。犊牛感染易引起腹泻，成年牛冬季易感染形成血痢。牛呼吸道合胞体病毒，单链的负股RNA 病毒，有囊膜，是反刍类动物常见的呼吸道急性感染性病毒，感染后机体不产生抗体，会产生多次持续性感染，且此病毒抗性较强，附着在器具上长途运输也不会破坏病毒的感染性。

3 牛呼吸道疾病与牛鼻咽微生物

针对鼻咽癌微生物表型(微生物群) 和基因型(微生物) 对呼吸道健康的重要作用，了解正常的微生物群落结构，及其在疾病状态下的变动，可以为呼吸道传染病的发病机理提供关键的见解，也可以通过开发新的牛群日常管理方法来优化牛呼吸道健康发展的饲养制度。健康状态下，鼻咽部微生物菌群与宿主之间保持着动态平衡。鼻咽部环境为微生物生长繁殖提供物质和生存的条件。另外，微生物菌群间也存在竞争、拮抗及免疫等作用。机会性致病菌并不能定殖于所有牛呼吸道中，普通牛群比细菌性支气管肺炎牛流行率低。除病原微生物外，牛鼻咽部内的共生菌可以改变鼻咽部的物理、化学环境，从而直接影响病原微生物的生长繁殖。如枯草芽孢杆菌可增强机体免疫功能。乳杆菌科和芽胞杆菌科的微生物对牛呼吸道疾病有一定保护作用。

目前，对牛呼吸道微生物群落的了解在很大程度上依赖于传统的培养方法，侧重于识别主要病原体的存在，而不是微生物群落的整体结构，利用非培养技术研究饲养场牛上呼吸道总微生物群的研究还很有限。因此，陆续有研究通过对16S rRNA 基因高变区(V1-V3) 的扩增和分析，表征商品饲育区犊牛鼻咽微生物群落结构的动态变化。比较了4 个牛群体的鼻咽微生物群；进行致病处理后探索牛呼吸道疾病的菌群结构。进入处理后一个月内出现BRD 的犊牛、进入处理后仍然健康的犊牛和原本就健康的犊牛鼻咽微生物比对后发现，在BRD事件发生前后采集样本，细菌种群的差异与未来的BRD 感染有关[2]。也有研究表明，牛鼻咽微生物细菌门以变形菌门、厚壁菌门和放线菌门为主。主要属为莫拉菌属、支原体属和不动杆菌属。线性判别分析(LDA) 效应大小(LEfSe) 显示，健康犊牛和BRD 犊牛的细菌类群存在显著差异。判据分析表明，饲场犊牛和BRD 病犊牛的鼻咽微生物群与围栏匹配的健康犊牛不同。虽然相关工作没有研究这一变化的时间动态，但可能是在犊牛进入饲育场后的第一个月，观察到的黏膜微生物群变化与犊牛对BRD 敏感性的增加有关。需要更多的研究来检查从进入到疾病发作的鼻咽部微生物群的变化轨迹，并探索其他因素，如饮食转变、混合、接种和居住环境对生长牛鼻咽部微生物群的影响[3]。

4 小结

微生物群落与宿主之间的合作互利作用已被人们认识。人们普遍认为，黏膜细菌群体不仅是潜在病原体宿主，而且通过与上皮细胞、局部免疫系统和黏膜神经通路的复杂交叉作用来调节局部和系统免疫稳态。宿主-微生物群关系的许多原理都来源于胃肠道研究。最近，越来越多的人认识到呼吸道是一个独特的生态系统，承载着许多不同的微生物种群，它们相互作用并影响宿主的免疫反应。在圈养牛中，鼻咽部微生物群的组成在决定呼吸道健康方面起重要作用。了解影响鼻咽部微生物群进入后生长繁殖的内在和外在因素，对决定在这个重要和决定性的生产阶段是否可以使用管理策略来维持呼吸道微生物生态是很重要的。