背景:

在圍產期，奶牛容易出現能量負平衡，嚴重時會導致生產性能下降和健康狀況下降。近年來人們發現膽汁酸(BAS)不僅可以作為脂肪乳化劑，還可以作為調節身體代謝的信號分子。雖然BAS在單胃動物和水生動物中已在一定程度上使用，但它們在反芻動物中的作用，特別是在圍產期牛中，仍不清楚。因此，本研究的目的是確定BA對奶牛生產性能，牛奶和血漿脂肪酸和BA成分，以及糞便微生物的影響。

結果：

46頭健康狀況相似的圍產期荷斯坦奶牛隨機分為兩組，在產犢前21天至產犢后21天，分別補充0、20g/d的膽汁酸BA。生產性能追蹤至產犢后60天。結果表明，補充BA顯著提高了產后牛奶中的脂肪含量和產奶量，以及不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的產量。添加BAs后，奶牛血漿甘油三酯濃度和C＜16脂肪酸比例顯著升高，而B-羥丁酸和C＞16脂肪酸比例顯著降低。補充BA顯著改變了糞便細菌群落的組成，并增加了有利于BA代謝和轉化的細菌(Romboutsia、Clostridiumsensu stricto 6和Clostridium sensu stricto 1)的相對豐度。功能預測分析表明，在添加BAs的奶牛中，膽鹽水解酶、7a-羥基類固醇脫氫酶和BA誘導E的相對豐度以及與BA代謝相關的通路也顯著增加。此外，補充BA顯著改變血漿和糞便中BA組成，特別是提高了循環次級BA的濃度，這可能誘導肝臟中脂肪酸的完全氧化，從而進一步降低β-羥基丁酸濃度。

結論：

這些發現突顯了補充BA在提高牛奶產量和奶品質，以及影響圍產期奶牛的代謝途徑方面的潛在益處。

1.補充BA對產后奶牛產奶量、乳成分及脂肪酸譜的影響

在泌乳期前三周，膽汁酸試驗組BAS組的4%脂肪校正乳（P=0.01）和能量校正乳產量（P=0.02）顯著高于CON組（表3）。BAS組在泌乳前三周的乳脂含量及產量也顯著高于CON組（P＜0.01），但乳蛋白與乳糖含量及產量未見顯著差異。

2.補充膽汁酸BA對產后奶牛瘤胃發酵參數和細菌群落的影響

在產后第14天，兩組動物在瘤胃發酵參數上未發現顯著差異。BAS組與CON組相比辛普森指數Simpson值更高(P=0.04)。

3.補充膽汁酸BA對產后奶牛糞便細菌群落及功能的影響

BAS組在ACE指數（P=0.07）和辛普森指數（P=0.09）上均呈現高于CON組的趨勢（圖1A）。主坐標分析（PCoA）和相似性分析（ANOSIM）（R=0.14，P=0.05）顯示兩組間β多樣性存在顯著差異趨勢（圖1B）。兩組糞便樣本共檢出10個門和173個屬，其中厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidota）為優勢菌門，分別占總序列數的63.40%±0.10%和34.30%±0.01%（圖1C）。在屬水平上，螺旋菌科UCG-005（Oscillospiraceae UCG-005）和理研菌科-RC9腸道組（Rikenellaceae-RC9 gut group）豐度最高，占比分別為28.81%±0.10%和27.40%±0.07%（圖1D）。LEfSe分析表明，與CON組相比，BAS組有13個分類單元顯著增多，9個分類單元顯著減少（圖1E）。其中，在屬水平上，BAS組的羅姆布茨菌屬Romboutsia、狹義梭菌6（Clostridium sensu_stricto_6）和狹義梭菌1（Clostridium sensu_stricto_1）相對豐度更高。PICRUSt2功能預測顯示，在KEGG第3級代謝通路中，BAS組有9條通路表達上調（與CON組相比），特別是次級膽汁酸生物合成（P=0.03）以及牛磺酸與亞牛磺酸代謝（P=0.05），同時有8條通路表達下調（圖2A）。此外，BAS組細菌7α-羥基類固醇脫氫酶（7α-HSDH，P＜0.01）、膽汁鹽水解酶（BSH，P＜0.01）和BaiE酶（P=0.02）的相對豐度也顯著高于CON組（圖2B–D）。

4.補充膽汁酸對產后奶牛血漿和糞便膽汁酸譜的影響

兩組血漿中共檢測到39種膽汁酸（圖3A）。甘膽酸、膽酸和牛磺膽酸是兩組中的主要膽汁酸，分別占總膽汁酸的32.37%±0.01%、19.18%±0.01%和18.97%±0.01%。就膽汁酸類別而言，與對照組（CON）相比，BAS組的次級膽汁酸（SBA，P=0.02）和游離次級膽汁酸（FSBA，P＜0.01）比例更高，但牛磺酸初級膽汁酸（TPBA）比例更低（P=0.05）（圖3B）。其他膽汁酸類別比例未見顯著差異。然而，BAS組中檢測到6種獨特膽汁酸，包括原膽酸、ω-鼠膽酸、α-鼠膽酸、牛磺α-鼠膽酸、異豬去氧膽酸（isoHDCA）和6-酮石膽酸（6-ketoLCA）（圖3C）。

血漿膽汁酸組成差異分析顯示，與CON組相比，BAS組有19種膽汁酸水平更高（P＜0.01），3種更低（P＜0.01）（圖3D）。其中，11種FSBA和6種結合次級膽汁酸（CSBA）—包括豬去氧膽酸（HDCA，P＜0.01）、鼠去氧膽酸（MDCA，P＜0.01）、異豬去氧膽酸（isoHDCA，P＜0.01）、6-酮石膽酸（6-ketoLCA，P＜0.01）以及牛磺豬膽酸（THCA，P＜0.01）—在BAS組中顯著更高。

總體而言，兩組糞便中共同檢測到42種膽汁酸（圖4A）。牛磺膽酸、脫氫膽酸和豬去氧膽酸（HDCA）是兩組中的主要膽汁酸，分別占總膽汁酸的34.50%±0.02%、24.60%±0.01%和14.70%±0.004%。在膽汁酸類別方面，BAS組的結合型膽汁酸（CBA）（P=0.01）、初級膽汁酸（PBA）（P=0.04）、總初級膽汁酸（TPBA）（P=0.02）和牛磺酸次級膽汁酸比例均低于CON組（圖4B）。在糞便膽汁酸庫中，BAS組的總膽汁酸濃度高于CON組（圖4C，P＜0.01）。然而，包括甘氨豬膽酸（GHCA）、牛磺豬膽酸（THCA）、甘氨豬去氧膽酸（GHDCA）、牛磺石膽酸-3-硫酸鹽和脫氧膽酸-3-硫酸鹽在內的五種獨特膽汁酸僅在BAS組中被檢出（圖4D）。糞便膽汁酸組成差異分析顯示，BAS組中有22種膽汁酸含量顯著高于CON組（P＜0.01）（圖4E）。其中10種游離次級膽汁酸和5種結合型次級膽汁酸—包括豬去氧膽酸（HDCA）（P＜0.01）、鼠去氧膽酸（MDCA）（P＜0.01）、異豬去氧膽酸（isoHDCA）（P＜0.01）、6-酮石膽酸（6-ketoLCA）（P＜0.01）和牛磺豬膽酸（THCA）（P＜0.01）—在BAS組中的含量均高于CON組。

表3 補充膽汁酸對圍產期奶牛產后產奶量及乳成分的影響

圖1.CON和BAS組之間的糞便微生物群落組成和多樣性(n=9)。

圖2.功能性預測:糞便微生物KEGG途徑與BAS組和CON組之間的膽汁酸轉換相關酶(n=9)。

圖3.對照組(CON)與膽汁酸補充組(BAS)的血漿膽汁酸譜及流動特征(n=9)。

綠色表示CON組升高，紫色表示BAS組升高。HCA 豬膽酸，TCA 牛磺膽酸，T-α-MCA 牛磺α-鼠膽酸，LCA 石膽酸，UDCA 熊去氧膽酸，isoLCA 異別石膽酸，βDCA 3-表去氧膽酸，7-ketoLCA 7-酮石膽酸，GLCA 甘氨石膽酸，TDCA 牛磺去氧膽酸。

圖4. CON組與BAS組的糞便膽汁酸譜及流動情況(n=9)。紫色表示BAS組含量上升。

圖5.膽汁酸補充對圍產期奶牛生產性能、脂肪酸與膽汁酸組成及腸道菌群的影響機制

1.補充膽汁酸后，脂肪酸在腸道的消化吸收促使血漿中短/中鏈脂肪酸（C≤16脂肪酸）增加。血漿中牛磺酸和甘氨酸結合型膽汁酸可能上調脂肪酸的從頭合成，導致乳中短/中鏈脂肪酸的從頭合成增加，腸道總膽汁酸水平的提升可能促進長鏈脂肪酸吸收率，最終共同提升乳脂含量、乳產量以及從頭合成脂肪酸、混合脂肪酸、預制脂肪酸產量。

2.補充膽汁酸后，促進膽汁酸轉化的有益微生物（如羅姆布茨菌、狹義梭菌6型、狹義梭菌1型）豐度增加，伴隨膽鹽水解酶（BSH）豐度上升，導致腸道中結合型膽汁酸（CBA）比例下降。7α-羥基類固醇脫氫酶（7α-HSDH）和膽汁酸誘導酶E（BaiE）豐度增加，致使腸道初級膽汁酸（PBA）比例降低，血漿次級膽汁酸（SBA）比例升高。

3.補充膽汁酸后，進入肝臟的次級膽汁酸（SBA）、游離次級膽汁酸（FSBA）及部分獨立膽汁酸（如豬去氧膽酸HDCA、牛磺豬去氧膽酸THDCA）可增強非酯化脂肪酸（NEFA）的完全氧化能力，從而降低β-羥基丁酸（BHBA）濃度。紅色代表上升，綠色代表下降。

結論:

綜上所述，在圍產期奶牛日糧中添加膽汁酸顯著提高了產后乳脂肪酸產量、乳脂含量及產量，這可能是由于促進了乳腺中新生脂肪酸合成與吸收功能。膽汁酸補充還增加了血漿次級膽汁酸比例并降低β-羥基丁酸濃度，這可能歸因于腸道菌群中次級膽汁酸合成相關酶活性增強，進而促進肝臟非酯化脂肪酸的完全氧化（圖5）。值得注意的是，盡管膽汁酸譜發生變化，但血漿總膽汁酸濃度保持穩定而糞便總膽汁酸排泄增加，表明奶牛在系統水平具有維持膽汁酸穩態的能力。本研究為膽汁酸在圍產期奶牛中的應用提供了新的理論與技術支撐，但尚需更多組織樣本以深入探究其分子機制。

伏曉曉編譯

原文：Li, Lei, et al. "Effects of supplementing bile acids on the production performance, fatty acid and bile acid composition, and gut microbiota in transition dairy cows." Journal of Animal Science and Biotechnology 16.1 (2025): 1-18.

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