《Veterinary Microbiology》：Yeast probiotic protects gut microbiota diversity and metabolic potential against
Cryptosporidiosis-induced disruption in goat kids
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本研究通過給感染隱孢子蟲的山羊羔補充酵母益生菌Sc47，發現其能顯著減少卵囊排泄（降幅超84%），維持有益菌群（如Butyricicoccus）和SCFA合成功能，穩定微生物網絡結構，證實該益生菌可作為增強腸道菌群韌性的有效策略。
穆罕默德·馬梅里（Mohamed Mammeri）|達西爾·奧布雷貢（Dasiel Obregon）|奧蕾莉·謝維洛（Aurélie Chevillot）|莉安內特·阿布因-丹尼斯（Lianet Abuin-Denis）|斯特凡妮婭·斯基奇科娃（?tefánia Ski?ková）|米里亞姆·克拉圖（Myriam Kratou）|亞歷杭德拉·吳-莊（Alejandra Wu-Chuang）|阿波琳·梅特雷（Apolline Maitre）|朱利安·克里斯汀（Julien Christine）|布魯諾·波拉克（Bruno Polack）|亞歷杭德羅·卡貝薩斯-克魯茲（Alejandro Cabezas-Cruz）|卡里姆·塔里克·阿朱（Karim Tarik Adjou）
安塞斯（Anses），法國國家農業食品與環境研究院（INRAE），阿爾福國家獸醫學院（Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort），UMR BIPAR，動物健康實驗室（Laboratoire de Santé Animale），Maisons-Alfort，F-94700，法國
摘要
由Cryptosporidium parvum引起的隱孢子蟲病是新生兒反芻動物腸道疾病和腸道微生物群紊亂的主要原因。它可能導致生長受阻、對病原體的易感性增加以及長期的腸道功能障礙。在這項研究中，我們探討了添加活性酵母益生菌（Saccharomyces cerevisiae Sc47）是否有助于在山羊幼崽實驗性C. parvum感染期間保護腸道微生物群的恢復力和功能平衡。30只雄性法國阿爾卑斯山羊幼崽被分為三組：未感染的對照組（健康組）、感染組以及添加了酵母的感染組。通過縱向16S rRNA基因測序、網絡分析和功能宏基因組預測來評估微生物多樣性、群落組成、共現模式和代謝潛力，重點關注短鏈脂肪酸（SCFA）的生物合成。感染導致了明顯的菌群失調，表現為微生物豐富度顯著下降以及產生SCFA的共生菌和代謝功能的廣泛喪失。相比之下，添加酵母顯著減少了84%以上的卵囊排泄，減弱了病原體引起的群落變化，并維持了有益菌屬如Butyricicoccus和Oscillospiraceae家族的存活。此外，網絡分析顯示，益生菌治療保持了微生物之間的關聯結構并減少了群落破碎化。與這些發現一致，功能分析表明碳水化合物代謝、氨基酸生物合成和SCFA生產的途徑得到了保留，表明微生物群的恢復力得到了增強。這些結果表明，S. cerevisiae的補充可以通過控制病原體的過度生長來減輕感染相關的菌群失調，同時維持共生細菌的穩定性和功能能力。這突顯了其作為針對新生兒反芻動物腸道健康微生物群策略的潛力。
引言
如今，腸道微生物群被廣泛認為是新生兒反芻動物健康的關鍵決定因素，不僅因為它支持消化和代謝過程，還因為它影響免疫系統的發育和對病原體的抵抗力（Yá?ez-Ruiz等人，2015年）。在這種情況下，微生物群的恢復力指的是微生物群在受到干擾后抵抗破壞并恢復其分類結構和功能潛力的能力。生命早期建立多樣且平衡的微生物群與更好的生長表現和更強的疾病抵抗力相關（O’Hara等人，2020年）。相反，這種生態系統的紊亂，通常稱為菌群失調，與感染易感性增加、生長不良和慢性炎癥有關（Malmuthuge等人，2015年；Santín，2013年）。在幼年反芻動物的腸道健康威脅中，由Cryptosporidium parvum引起的隱孢子蟲病因其全球影響而尤為突出。最近的流行病學調查顯示，山羊幼崽和小牛的感染率超過50%，導致顯著的發病率和死亡率，以及由于治療成本和動物表現下降而造成的重大經濟損失（Chen等人，2023年；Del Río等人，2025年；Rafiq等人，2024年）。盡管該疾病通常以其急性癥狀（如腹瀉、脫水和生長遲緩）為特征，但其對腸道生態系統的更廣泛影響才剛剛開始被理解（Checkley等人，2015年；Jacobson等人，2018年）。
宏基因組學的最新進展表明，C. parvum感染會破壞山羊的腸道微生物群（Lee等人，2024年），降低整體多樣性以及關鍵共生菌（尤其是產生丁酸的細菌，如Ruminococcaceae和Lachnospiraceae家族）的豐度。同時，兼性厭氧菌（包括Enterobacteriaceae）的數量往往會增加，這可能進一步損害腸道健康（Hurle等人，2023年；Piazzesi等人，2023年；Veshkini等人，2024年）。由此導致的短鏈脂肪酸（SCFAs）的喪失，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損和局部免疫反應向更具炎癥性的狀態轉變，因為SCFAs參與抗炎信號傳導。這些變化可能為進一步的病原體入侵奠定基礎，并導致慢性功能障礙的循環（Kelly等人，2015年；Peng等人，2009年）。重要的是，新生兒菌群失調的后果可能在急性感染解決后持續很長時間（Ali等人，2025年）。在犢牛中的研究表明，隱孢子蟲病后的菌群失調可能導致營養吸收長期受損、免疫系統發育改變以及對后續腸道病原體的易感性增加（Shaw等人，2020年）。盡管迫切需要有效的干預措施，但針對牲畜隱孢子蟲病的預防和控制策略仍然有限且往往不足。一種新的疫苗（BOVILIS? Cryptium）已在歐洲獲得批準并可用（Reijnders等人，2025年；Timmermans等人，2024年），但在實際條件下的有效性數據仍然缺乏。此外，抗寄生蟲藥物的使用受到成本、療效有限和耐藥性問題的限制（Thomson等人，2017年）。這引發了人們對針對微生物群的策略的濃厚興趣，特別是使用益生菌來增強宿主的恢復力和促進感染后的恢復（Abecia等人，2017年；Chaucheyras-Durand和Durand，2010年）。在這些新興的針對微生物群的方法中，益生菌作為改善牲畜腸道健康和疾病恢復力的有希望的工具而受到越來越多的關注。益生菌被定義為能夠為宿主帶來健康益處的活微生物，已成為動物生產系統研究的主要焦點（FAO，2016年）。多項薈萃分析和對照試驗表明，添加特定菌株的Lactobacillus、Bifidobacterium和酵母（如Saccharomyces cerevisiae）可以促進生長、調節免疫反應并影響反芻動物的腸道微生物群（Ogbuewu和Mbajiorgu，2023年；Raabis等人，2019年；Sachdeva等人，2025年）。特別是基于酵母的益生菌因其對瘤胃功能和微生物穩定性的影響而受到重視。它們在動物生產中得到廣泛應用，因為它們能夠穩定瘤胃發酵、促進纖維消化微生物的生長并減少氧化應激（Chaucheyras-Durand和Durand，2010年；Nalla等人，2022年）。一些研究表明，酵母補充可以促進有益厭氧菌的豐度，幫助維持腸道屏障的完整性，并通過促進更具有恢復力的微生物環境來抑制病原體（Wang等人，2023年）。然而，大多數關于反芻動物益生菌補充的研究集中在健康或輕度應激的動物上，而只有少數研究評估了它們在嚴重胃腸道感染（如隱孢子蟲病）期間的有效性（Oliveira和Widmer，2018年；Sanad等人，2015年）。更少有研究系統地評估了益生菌對腸道微生物群結構和功能恢復的長期影響，特別是在急性菌群失調后SCFA生產和有益微生物類群的重建方面（Fraga等人，2014年；Galosi等人，2021年；Sizmaz等人，2020年）。關于益生菌補充如何影響特定代謝途徑或支持感染后的長期恢復力和代謝功能恢復的機制見解仍然有限（Abd El-Tawab等人，2016年；Adjei-Fremah等人，2018年；Kassa，2016年）。
盡管有越來越多的證據表明Cryptosporidium parvum感染會導致新生兒腸道微生物群的深刻且可能持久的改變，但在積極支持感染后微生物群恢復力和功能恢復的策略方面仍存在關鍵的知識空白。特別是，關于益生菌干預是否可以減輕急性隱孢子蟲病期間的菌群失調并促進關鍵微生物功能的恢復的實驗證據有限。因此，益生菌在嚴重腸道挑戰條件下維持微生物群恢復力的能力仍不明確。因此，本研究測試了基于酵母的益生菌補充可以通過保護微生物多樣性、維持有益菌類和關鍵代謝功能（特別是SCFA生產）來減輕感染引起的腸道微生物群失調的假設。本研究的目的是評估益生菌補充對實驗性感染C. parvum的山羊幼崽的腸道微生物群結構、組成和預測功能能力的長期影響，從而提供關于益生菌作為針對微生物群的策略以增強新生兒隱孢子蟲病期間腸道恢復力的機制見解。
實驗設計
30只1天大的雄性法國阿爾卑斯山羊幼崽來自一個沒有隱孢子蟲病和其他健康問題的群體，出生時被分開喂養經過熱處理的初乳以防止山羊關節炎腦炎病毒（CAEV）感染，然后隨機選擇轉移到法國Nouzilly的INRAE的Plateforme d’Infectiologie Expérimentale（UE-1277-PFIE）的生物安全等級3設施。
山羊幼崽被隨機分配到三組（每組n = 10只）：未感染的對照組（健康組）、感染組和添加了酵母的感染組。
感染動態和糞便稠度
與感染組相比，添加酵母益生菌顯著延遲了C. parvum卵囊排泄的開始時間，降低了排泄強度，并顯著縮短了總排泄時間（p < 0.05）。在添加了酵母的組中，卵囊排泄開始時間比感染組晚一天（在D4天），并且在感染高峰期（D4-7天）顯著較低（p < 0.001）（圖2）。這些發現得到了qPCR分析的證實，該分析顯示討論
隱孢子蟲病仍然是新生兒反芻動物腸道疾病的主要原因（Shaw等人，2020年），到目前為止，尚無完全有效的治療方法。益生菌作為一種替代方案出現，因為它們可以通過維持腸道微生物群的平衡和增強宿主免疫力來發揮保護作用（Chandrasekaran等人，2024年）。
本研究表明，口服添加Saccharomyces cerevisiae Sc47（Actisaf?）可以有效緩解
結論
本研究表明，添加Saccharomyces cerevisiae Sc47可以通過減少寄生蟲排泄、保護有益菌類和限制病原體相關過度生長來緩解新生兒山羊幼崽中由Cryptosporidium parvum引起的腸道微生物群失調。益生菌治療通過維持核心代謝功能（特別是短鏈脂肪酸的生物合成）和增強微生物網絡穩定性來支持微生物群的恢復力。這些發現突顯了酵母益生菌的作用
倫理聲明
所有實驗均按照歐洲議會和理事會指令2010/63/UE的指南進行，在法國Nouzilly的INRAE Val de Loire中心的Plate-Forme d’Infectiologie Expérimentale（PFIE，UE-1277）的設施中進行。所有實驗程序均獲得了Loire Valley倫理審查委員會（CEEA VdL，委員會編號19）的批準。為了維護動物福利，提供了豐富的材料供山羊使用。
未引用參考文獻
(GraphPad軟件，無日期；O’Hara等人，2020年)
CRediT作者貢獻聲明
亞歷杭德羅·卡貝薩斯-克魯茲（Alejandro Cabezas-Cruz）：撰寫——審稿與編輯、可視化、驗證、軟件、資源、項目管理、方法學、正式分析。穆罕默德·馬梅里（Mohamed Mammeri）：撰寫——審稿與編輯、初稿撰寫、驗證、資源、方法學、調查、資金獲取、正式分析、數據管理、概念化。卡里姆·塔里克·阿朱（Karim Tarik Adjou）：撰寫——審稿與編輯、可視化、驗證、監督、軟件、資源、項目管理、方法學利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文報告工作的財務利益或個人關系。
致謝
我們感謝法國Nouzilly的INRA Val de Loire中心Plate-Forme d’Infectiologie Expérimentale（PFIE，UE-1277）的科學和動物工作人員。
