酵母益生菌能够保护山羊幼崽的肠道微生物群多样性及代谢能力，防止隐孢子虫病引发的紊乱

《Veterinary Microbiology》：Yeast probiotic protects gut microbiota diversity and metabolic potential against Cryptosporidiosis-induced disruption in goat kids

本研究通过给感染隐孢子虫的山羊羔补充酵母益生菌Sc47，发现其能显著减少卵囊排泄（降幅超84%），维持有益菌群（如Butyricicoccus）和SCFA合成功能，稳定微生物网络结构，证实该益生菌可作为增强肠道菌群韧性的有效策略。

　　

穆罕默德·马梅里（Mohamed Mammeri）|达西尔·奥布雷贡（Dasiel Obregon）|奥蕾莉·谢维洛（Aurélie Chevillot）|莉安内特·阿布因-丹尼斯（Lianet Abuin-Denis）|斯特凡妮娅·斯基奇科娃（?tefánia Ski?ková）|米里亚姆·克拉图（Myriam Kratou）|亚历杭德拉·吴-庄（Alejandra Wu-Chuang）|阿波琳·梅特雷（Apolline Maitre）|朱利安·克里斯汀（Julien Christine）|布鲁诺·波拉克（Bruno Polack）|亚历杭德罗·卡贝萨斯-克鲁兹（Alejandro Cabezas-Cruz）|卡里姆·塔里克·阿朱（Karim Tarik Adjou）

安塞斯（Anses），法国国家农业食品与环境研究院（INRAE），阿尔福国家兽医学院（Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort），UMR BIPAR，动物健康实验室（Laboratoire de Santé Animale），Maisons-Alfort，F-94700，法国

摘要

由Cryptosporidium parvum引起的隐孢子虫病是新生儿反刍动物肠道疾病和肠道微生物群紊乱的主要原因。它可能导致生长受阻、对病原体的易感性增加以及长期的肠道功能障碍。在这项研究中，我们探讨了添加活性酵母益生菌（Saccharomyces cerevisiae Sc47）是否有助于在山羊幼崽实验性C. parvum感染期间保护肠道微生物群的恢复力和功能平衡。30只雄性法国阿尔卑斯山羊幼崽被分为三组：未感染的对照组（健康组）、感染组以及添加了酵母的感染组。通过纵向16S rRNA基因测序、网络分析和功能宏基因组预测来评估微生物多样性、群落组成、共现模式和代谢潜力，重点关注短链脂肪酸（SCFA）的生物合成。感染导致了明显的菌群失调，表现为微生物丰富度显著下降以及产生SCFA的共生菌和代谢功能的广泛丧失。相比之下，添加酵母显著减少了84%以上的卵囊排泄，减弱了病原体引起的群落变化，并维持了有益菌属如Butyricicoccus和Oscillospiraceae家族的存活。此外，网络分析显示，益生菌治疗保持了微生物之间的关联结构并减少了群落破碎化。与这些发现一致，功能分析表明碳水化合物代谢、氨基酸生物合成和SCFA生产的途径得到了保留，表明微生物群的恢复力得到了增强。这些结果表明，S. cerevisiae的补充可以通过控制病原体的过度生长来减轻感染相关的菌群失调，同时维持共生细菌的稳定性和功能能力。这突显了其作为针对新生儿反刍动物肠道健康微生物群策略的潜力。

引言

如今，肠道微生物群被广泛认为是新生儿反刍动物健康的关键决定因素，不仅因为它支持消化和代谢过程，还因为它影响免疫系统的发育和对病原体的抵抗力（Yá?ez-Ruiz等人，2015年）。在这种情况下，微生物群的恢复力指的是微生物群在受到干扰后抵抗破坏并恢复其分类结构和功能潜力的能力。生命早期建立多样且平衡的微生物群与更好的生长表现和更强的疾病抵抗力相关（O’Hara等人，2020年）。相反，这种生态系统的紊乱，通常称为菌群失调，与感染易感性增加、生长不良和慢性炎症有关（Malmuthuge等人，2015年；Santín，2013年）。在幼年反刍动物的肠道健康威胁中，由Cryptosporidium parvum引起的隐孢子虫病因其全球影响而尤为突出。最近的流行病学调查显示，山羊幼崽和小牛的感染率超过50%，导致显著的发病率和死亡率，以及由于治疗成本和动物表现下降而造成的重大经济损失（Chen等人，2023年；Del Río等人，2025年；Rafiq等人，2024年）。尽管该疾病通常以其急性症状（如腹泻、脱水和生长迟缓）为特征，但其对肠道生态系统的更广泛影响才刚刚开始被理解（Checkley等人，2015年；Jacobson等人，2018年）。

宏基因组学的最新进展表明，C. parvum感染会破坏山羊的肠道微生物群（Lee等人，2024年），降低整体多样性以及关键共生菌（尤其是产生丁酸的细菌，如Ruminococcaceae和Lachnospiraceae家族）的丰度。同时，兼性厌氧菌（包括Enterobacteriaceae）的数量往往会增加，这可能进一步损害肠道健康（Hurle等人，2023年；Piazzesi等人，2023年；Veshkini等人，2024年）。由此导致的短链脂肪酸（SCFAs）的丧失，尤其是丁酸的缺乏（Mammeri等人，2020年），具有功能性后果，包括上皮屏障完整性的受损和局部免疫反应向更具炎症性的状态转变，因为SCFAs参与抗炎信号传导。这些变化可能为进一步的病原体入侵奠定基础，并导致慢性功能障碍的循环（Kelly等人，2015年；Peng等人，2009年）。重要的是，新生儿菌群失调的后果可能在急性感染解决后持续很长时间（Ali等人，2025年）。在犊牛中的研究表明，隐孢子虫病后的菌群失调可能导致营养吸收长期受损、免疫系统发育改变以及对后续肠道病原体的易感性增加（Shaw等人，2020年）。尽管迫切需要有效的干预措施，但针对牲畜隐孢子虫病的预防和控制策略仍然有限且往往不足。一种新的疫苗（BOVILIS? Cryptium）已在欧洲获得批准并可用（Reijnders等人，2025年；Timmermans等人，2024年），但在实际条件下的有效性数据仍然缺乏。此外，抗寄生虫药物的使用受到成本、疗效有限和耐药性问题的限制（Thomson等人，2017年）。这引发了人们对针对微生物群的策略的浓厚兴趣，特别是使用益生菌来增强宿主的恢复力和促进感染后的恢复（Abecia等人，2017年；Chaucheyras-Durand和Durand，2010年）。在这些新兴的针对微生物群的方法中，益生菌作为改善牲畜肠道健康和疾病恢复力的有希望的工具而受到越来越多的关注。益生菌被定义为能够为宿主带来健康益处的活微生物，已成为动物生产系统研究的主要焦点（FAO，2016年）。多项荟萃分析和对照试验表明，添加特定菌株的Lactobacillus、Bifidobacterium和酵母（如Saccharomyces cerevisiae）可以促进生长、调节免疫反应并影响反刍动物的肠道微生物群（Ogbuewu和Mbajiorgu，2023年；Raabis等人，2019年；Sachdeva等人，2025年）。特别是基于酵母的益生菌因其对瘤胃功能和微生物稳定性的影响而受到重视。它们在动物生产中得到广泛应用，因为它们能够稳定瘤胃发酵、促进纤维消化微生物的生长并减少氧化应激（Chaucheyras-Durand和Durand，2010年；Nalla等人，2022年）。一些研究表明，酵母补充可以促进有益厌氧菌的丰度，帮助维持肠道屏障的完整性，并通过促进更具有恢复力的微生物环境来抑制病原体（Wang等人，2023年）。然而，大多数关于反刍动物益生菌补充的研究集中在健康或轻度应激的动物上，而只有少数研究评估了它们在严重胃肠道感染（如隐孢子虫病）期间的有效性（Oliveira和Widmer，2018年；Sanad等人，2015年）。更少有研究系统地评估了益生菌对肠道微生物群结构和功能恢复的长期影响，特别是在急性菌群失调后SCFA生产和有益微生物类群的重建方面（Fraga等人，2014年；Galosi等人，2021年；Sizmaz等人，2020年）。关于益生菌补充如何影响特定代谢途径或支持感染后的长期恢复力和代谢功能恢复的机制见解仍然有限（Abd El-Tawab等人，2016年；Adjei-Fremah等人，2018年；Kassa，2016年）。

尽管有越来越多的证据表明Cryptosporidium parvum感染会导致新生儿肠道微生物群的深刻且可能持久的改变，但在积极支持感染后微生物群恢复力和功能恢复的策略方面仍存在关键的知识空白。特别是，关于益生菌干预是否可以减轻急性隐孢子虫病期间的菌群失调并促进关键微生物功能的恢复的实验证据有限。因此，益生菌在严重肠道挑战条件下维持微生物群恢复力的能力仍不明确。因此，本研究测试了基于酵母的益生菌补充可以通过保护微生物多样性、维持有益菌类和关键代谢功能（特别是SCFA生产）来减轻感染引起的肠道微生物群失调的假设。本研究的目的是评估益生菌补充对实验性感染C. parvum的山羊幼崽的肠道微生物群结构、组成和预测功能能力的长期影响，从而提供关于益生菌作为针对微生物群的策略以增强新生儿隐孢子虫病期间肠道恢复力的机制见解。

实验设计

30只1天大的雄性法国阿尔卑斯山羊幼崽来自一个没有隐孢子虫病和其他健康问题的群体，出生时被分开喂养经过热处理的初乳以防止山羊关节炎脑炎病毒（CAEV）感染，然后随机选择转移到法国Nouzilly的INRAE的Plateforme d’Infectiologie Expérimentale（UE-1277-PFIE）的生物安全等级3设施。

山羊幼崽被随机分配到三组（每组n = 10只）：未感染的对照组（健康组）、感染组和添加了酵母的感染组。

感染动态和粪便稠度

与感染组相比，添加酵母益生菌显著延迟了C. parvum卵囊排泄的开始时间，降低了排泄强度，并显著缩短了总排泄时间（p < 0.05）。在添加了酵母的组中，卵囊排泄开始时间比感染组晚一天（在D4天），并且在感染高峰期（D4-7天）显著较低（p < 0.001）（图2）。这些发现得到了qPCR分析的证实，该分析显示

讨论

隐孢子虫病仍然是新生儿反刍动物肠道疾病的主要原因（Shaw等人，2020年），到目前为止，尚无完全有效的治疗方法。益生菌作为一种替代方案出现，因为它们可以通过维持肠道微生物群的平衡和增强宿主免疫力来发挥保护作用（Chandrasekaran等人，2024年）。

本研究表明，口服添加Saccharomyces cerevisiae Sc47（Actisaf?）可以有效缓解

结论

本研究表明，添加Saccharomyces cerevisiae Sc47可以通过减少寄生虫排泄、保护有益菌类和限制病原体相关过度生长来缓解新生儿山羊幼崽中由Cryptosporidium parvum引起的肠道微生物群失调。益生菌治疗通过维持核心代谢功能（特别是短链脂肪酸的生物合成）和增强微生物网络稳定性来支持微生物群的恢复力。这些发现突显了酵母益生菌的作用

伦理声明

所有实验均按照欧洲议会和理事会指令2010/63/UE的指南进行，在法国Nouzilly的INRAE Val de Loire中心的Plate-Forme d’Infectiologie Expérimentale（PFIE，UE-1277）的设施中进行。所有实验程序均获得了Loire Valley伦理审查委员会（CEEA VdL，委员会编号19）的批准。为了维护动物福利，提供了丰富的材料供山羊使用。

未引用参考文献

(GraphPad软件，无日期；O’Hara等人，2020年)

CRediT作者贡献声明

亚历杭德罗·卡贝萨斯-克鲁兹（Alejandro Cabezas-Cruz）：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、软件、资源、项目管理、方法学、正式分析。穆罕默德·马梅里（Mohamed Mammeri）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、资源、方法学、调查、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。卡里姆·塔里克·阿朱（Karim Tarik Adjou）：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法学

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢法国Nouzilly的INRA Val de Loire中心Plate-Forme d’Infectiologie Expérimentale（PFIE，UE-1277）的科学和动物工作人员。