王佳堃10分钟讲述：日粮好 菌给力，羊宝宝瘤胃发育就是好！
关注肠道的朋友们，大家好。我是浙江大学动物科学学院的王佳堃。很荣幸受热心肠研究院的邀请，与大家一起分享微生物与瘤胃发育之间的故事。
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说到瘤胃，大家可能会感觉到很陌生，但是如果我说，瘤胃就是毛肚，大家是不是觉得格外的亲切了呢？
牛羊这类反刍动物，它有四个胃——瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。皱胃与我们人的胃很相似，但是牛羊之所以能够吃草、产奶，主要归功于瘤胃。
瘤胃是一个天然的微生物发酵罐，里面寄居了大量的微生物，反刍动物利用瘤胃微生物去降解纤维类的物质，满足自身的能量需要。
但与此同时，如果我们给牛羊饲喂高精料，也就是高谷物日粮，那这些瘤胃微生物又会将这些易发酵的碳水化合物快速地降解，产生大量的乳酸，导致瘤胃酸中毒，所谓“成也萧何，败也萧何”。
成年反刍动物是这样，幼龄的反刍动物呢？它们的瘤胃功能还没有发育健全，是不是就不存在这样的问题了呢？
我们在常规饲喂的基础上，给小羔羊补饲苜蓿草，让小羔羊自己去采食这种粗切的苜蓿干草。我们常规的饲喂用黄颜色表示，补饲了苜蓿草的这组处理用绿色的颜色表示。
我们可以看到，常规饲喂的方式下，瘤胃上面会有食糜的黏附，而且在个别的小羔羊上面，瘤胃乳头上也有出血的现象，但是随着苜蓿草的进食，这种粘附的现象就会缓解甚至消失。
除了健康的影响以外，我们也观察到，早期补饲苜蓿促进了胃的发育。
那我刚才说的，绿色是我们补饲了苜蓿的，黄色是常规饲喂的方式，可以看到这条绿色的线是在黄色线之上。
也就是随着苜蓿进食量的增加，瘤胃重量、网胃重量、瓣胃重量和皱胃重量，都有所增加，而且在瘤胃的乳头的长度、宽度和肌肉层厚度上面，都表现出了一个明显的正向调节作用。
除了上面的表观现象以外，我们在微观层面也观察到，跟瘤胃发育密切相关的一些信号途径发生上调，例如钙的信号途径的上调。
我们这些实验证实了，即使是这些小宝宝们，我们也不能过度地去富养，还是要让它们吃点草，吃草有助于胃的发育。但这个过程与微生物有没有关系呢？
我们检测了微生物的变化，让我们发现很有意思的是，吃了苜蓿草，像密螺旋菌属、毛螺旋菌科这些微生物，就相应地出现。
也就是说，在补饲苜蓿的这组，它在断奶前，就出现了这类微生物数量的增加。而在常规饲喂的话，等到它断奶的时候，再去吃苜蓿草的时候，这些微生物数量才有所增加。
我们再细致地去看一下，不同日龄之间，组内微生物的变化幅度是怎么样子的？
我们看黄色区块是常规饲喂的，绿色区块是我们补饲苜蓿草之后的。
在黄色的区块里面，我们看到了很多红颜色，这说明在常规饲喂的情况下，随着日龄的变化，微生物在不停的在变化当中。
而在绿色的区块里面，我们看到更多的是这种紫色。也就是说，它有这样一个变化的趋势，就是说补饲了苜蓿之后，瘤胃微生物的变化，有点像冷水煮青蛙，是在不知不觉的过程中慢慢成熟。
我们的实验说明，补饲了苜蓿草确实促进了瘤胃的发育，而且补饲苜蓿草，确实改变了瘤胃微生物的组成，促进了瘤胃微生物的成熟。但是，我们的实验没有办法回答，微生物在瘤胃发育的过程中，起到了多大的作用。
要想回答这个问题，应该说瘤胃微生物移植是最直接有效的方式。但是，问题又来了，牛羊这类反刍动物跟猪、鼠这种单胃动物不一样的地方是，它在吸奶的过程当中有一个食管沟反射的生理现象。食管沟闭合之后，会将奶不经过瘤胃，直接运送到皱胃。
那如果我们这时候去移植瘤胃微生物，瘤胃里面没有营养物质供微生物生长，是不是这些微生物就很难定植下来？那相反，如果说让小动物进食了开食料之后，我们再去移植瘤胃微生物，是不是就使定植的成功率大大提升？
为了回答这个问题，我们设计了一个区组实验，通过区组实验，我们来比较瘤胃液移植是在断奶之前移植，还是在固体饲料进食之后移植更合适？
我们这个实验做下来，我们发现，不论是在固体饲料进食之前移植，还是在固体饲料进食之后移植，都会使成年的瘤胃微生物，有部分定植在小羔羊的瘤胃当中，这里呈现的主要就是红色的这些点点。但是我们也可以看到这些红色点点，应该是说个体之间差异是非常大的。
那进一步分析，我们看到如果说是，在固体饲料进食之前移植，定植在瘤胃里面的主要是绿色的点点，它会与指征成熟的这些微生物——也就是紫色的圈，它们形成更好的正向互作关系。这就让我们推断说，应该是在固体饲料进食之前的移植，是更为合适的。
有了这样一个基础，我们就扩大了我们的样本量，进行了瘤胃微生物移植到底对瘤胃发育有多大的作用的研究。
在这个实验当中，我们尽量去控制避免瘤胃微生物以外的其他因素的干扰，我们主要做了几个事情。
第一个，我们将瘤胃液的移植，改为瘤胃微生物的移植。那这一块的话，我们通过瘤胃冻干粉的制作，减少了瘤胃液当中挥发性脂肪酸的量，同时我们保证，我们的厌氧菌的数量在 6.8×108 CFU/g。
那我们两组小羔羊，我们都给它吃这种含有 20%苜蓿草的固体饲料。另外一点，采食量会对胃的发育，起到一个至关重要的作用，所以我们严格控制两组的断奶规程。也就是说在两组当中，小羔羊连续三天固体饲料进食量大于 200 克的时候，我们这个点开始计时，计时一周，一周后完成它的断奶。
我们在断奶的时候、断奶后一周，以及断奶后两周，去取瘤胃微生物的样本和瘤胃上皮的样本，去分析微生物和上皮的变化。
这个实验做下来，我们确实看到，我们通过瘤胃微生物移植，可以在瘤胃里面增加新的功能类群。这个图中主要的新的功能类群，我已经圈出来是红色的这些点点。在我们的实验中，它主要体现的是一些产丙酸——就是丙酸生成菌的数量的增加。
另外的话，从基因层面上面我们也观察到，补饲了苜蓿之后，会在断奶前出现一些跟碳水化合物水解相关基因的上调，我的蓝色框框出来了一些。大家可以看到，有起到纤维粘附作用的基因，也有 SusC、SusD 这些现在最备受大家关注的 PUL（多糖利用位点）的组成成分。这说明，瘤胃微生物移植确实对瘤胃的微生物的功能起到了一个强化作用。
在上皮上面，我们也看到，跟发育相关的一些信号途径的上调。也就是说，我们通过瘤胃微生物移植，将成年的微生物、成熟的微生物移植给小宝宝们之后，确实可以加速瘤胃上皮的细胞周转进程，促进瘤胃上皮的发育，这些是微观层面的。
那表观层面上面，我们看到的情况又是如何的呢？
我们确实可以看到，通过移植之后，瘤胃里的这些相应的酶活，主要是一些淀粉酶酶活力的增加，会使丙酸的生成量增加。
但是当我们去看胃的重量的时候，我们看红色是移植的组，白色是没有移植的，那两组之间，不管是瘤胃、网胃、瓣胃还是皱胃，之间的差异都是不显著的。
我们移植的表观的作用是什么呢？我们只看到了我们移植之后，使断奶的日龄提前了 2.23 天。
也就是说从微观和表观层面上，我们跟第一个补饲苜蓿的实验进行对比，我们说，我们的实验确实可以证实，微生物介导日粮调控瘤胃的发育，但是微生物的作用要弱于日粮的作用。