11月16日，我院临床兽医学系、国家肉牛牦牛产业技术体系岗位专家左之才教授团队在肉牛运输应激研究领域取得了重要进展，相关研究成果以“Multi‑omics investigation into long‑distance road transportation effects on respiratory health and immunometabolic responses in calves”为题发表在Microbiome上。Microbiome是微生物领域的国际权威期刊，最新IF=13.8（N1.2b），五年IF=17.9，被SCI（中科院大类和小类双一区）数据库收录。

该研究采用临床观察（临床评分系统）结合多组学（鼻咽拭子16S rRNA基因微生物组学、全血转录组学、血清代谢组学）联合分析的方法，揭示了肉牛犊牛在公路运输前后应激期间的呼吸道微生物状况以及机体的免疫代谢情况。研究发现，3000公里的公路运输显著改变了犊牛循环血液白细胞的组成和影响基因表达，影响了机体代谢过程，引起鼻咽微生物群紊乱，并引起持续的呼吸道症状。这些症状在到场后的60天内逐渐减轻，微生物群也逐渐恢复平衡。本研究阐明了公路运输对犊牛机体的全身性影响，为优化预防运输后犊牛的饲养管理策略提供有力依据，对促进我国肉牛养殖产业的健康发展具有重要意义。

图1 试验设计

研究背景：长距离道路运输在牛肉产业中十分普遍，但这种运输方式常常导致牛呼吸道疾病（BRD）和生长性能的下降。据统计，长途运输引发的BRD每年造成约23亿元的直接经济损失，严重阻碍了我国肉牛产业的发展。近年来，关于运输应激引发BRD的机制研究及其预防措施，已成为国内外的重要研究课题。已有研究主要关注长途运输对犊牛到场健康的短期影响或部分组学研究，但在临床表现、生理状况、鼻咽微生物群和多组学结合等研究方面仍显不足。

随着高通量测序技术的快速发展及其成本的降低，多组学分析在研究牛的生理和病理变化中变得日益重要。例如，通过基因组学、转录组学和代谢组学的多组学分析，可以更深入地了解BRD感染的遗传背景。然而，目前的研究主要集中在运输后第一个月的短期影响，且所检测与观察的指标较为有限。为了弥补这些研究不足，本研究旨在评估了长距离道路运输对犊牛在到达后60天内的多方面影响。这些方面包括临床症状评估、血液常规指标检测、鼻咽微生物组变化、全血转录组和血清小分子代谢组变化。深入分析犊牛在运输前后的机体免疫、代谢、呼吸道微生物组成以及临床症状之间的关系，将有助于制定更加精准和完善的长途运输以及饲养管理措施，尽量减少或控制BRD的发生和病情发展。

研究结果：长途公路运输对犊牛的生理和健康会产生显著影响。运输过程中，犊牛的循环血液细胞的组成和基因表达谱发生了明显变化，代谢过程受到严重干扰，鼻咽微生物群失衡，并呼吸症状表现可持续至60天以上。随着时间的推移，这些症状逐渐减轻，鼻咽微生物群的平衡逐步恢复，BRD相关病原体的丰度逐渐减少；循环系统中的白细胞计数回升，压力应激相关基因的表达水平下降。同时，犊牛的代谢过程从分解代谢转向合成代谢，表现为合成代谢相关代谢物和酶活性的浓度增加。呼吸评分、嗜酸性粒细胞水平、IL-6、葡萄糖浓度和丙酮酸激酶活性等指标可以作为评估犊牛呼吸健康的标志物。

研究结果表明，运输压力（如恐惧、饥饿和脱水）显著改变了犊牛的循环血液白细胞的组成和基因表达谱，以及血清代谢物的谱。这些变化对犊牛的健康和生理活动产生了不利影响，并导致鼻咽微生物群失衡。到场接触陌生个体和新环境进一步加剧了这种失衡，不仅影响白细胞的组成和基因表达谱，还改变了血清代谢物的谱，最终导致犊牛生理活动下降。

科学有效的管理措施在减轻这些影响方面至关重要。给予初乳和电解质水补充剂可以增强犊牛的免疫功能，改善临床症状并恢复鼻咽微生物群的平衡。使用抗生素和益生菌补充剂也有助于维持微生物群的平衡。这些措施减少了运输压力对白细胞和血清代谢物的负面影响，从而改善了犊牛的表现。这些发现揭示了长途公路运输对肉牛呼吸健康的深远影响，增进了我们对BRD发病机制的理解，并为制定有效的预防和控制策略提供了科学依据。

图2 运输后犊牛机体应激的作用关系

运输前、后的操作（驱赶、混群、注射等），以及运输过程中的颠簸和噪音等刺激，会引发犊牛分泌大量激素，进而影响循环血液中的白细胞、红细胞的组分以及功能发生改变和代谢物变化。这些变化会削弱呼吸道的局部免疫功能，导致呼吸道微生物群失衡，使得来自陌生个体和环境的病原微生物更容易侵入呼吸道上皮层，引发呼吸道感染。为了尽可能避免BRD的发生，一是尽量减少犊应激，例如运输前后的驱赶、混群、注射等过程尽量避免粗暴，运输过程确保车辆平稳行驶，避免急刹车、按喇叭等；二是在运输前后适当补充电解质、能量物质以及增强免疫功能的药物等缓解机体脱水、电解质紊乱以及代谢紊乱；三是尽量减少犊牛接触病原微生物的机会，例如隔离圈舍的清洁消毒，运输前车辆彻底消毒，运输过程保持良好通风，对疑似病牛采取及时隔离观察治疗措施。以上研究揭示了肉牛异地育肥肉牛的健康与运输前后的科学饲养管理以及运输过程管控密切关联。

该论文四川农业大学方静教授和左之才教授共同通讯作者，博士研究生漆建成、黄方园、甘霖莉为并列第一作者。本研究由国家重点研发项目（2022YFD1601600）和国家肉牛牦牛产业技术体系项目（Beef Cattle/Yak，CARS-37）资助。

论文链接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-024-01962-2