奶牛蹄叶炎一直是威胁奶业生产的重要蹄病之一,每年有大量的奶牛因蹄叶炎而被淘汰,对乳业生产造成重大损失。然而对于奶牛蹄叶炎的防治并没有积极有效的方法,并且蹄叶炎的发生机制尚不明确。本研究通过灌注大量低聚果糖建立奶牛急性蹄叶炎模型,研究患有蹄叶炎的奶牛瘤胃微生物菌群及瘤胃液、血液中微生物相关代谢产物的变化,确定瘤胃微生物内容物菌群变化和蹄叶炎的关系,为阐明奶牛蹄叶炎发病机理研究和应用微生态制剂预防、治疗蹄叶炎提供理论基础和依据。本实验以5头健康无蹄部疾病的非妊娠奶牛为实验动物,每头奶牛通过瘤胃导管将17g/kg的低聚果糖灌注于瘤胃内,建立奶牛蹄叶炎模型,观察奶牛临床症状和蹄组织病理组织学变化,确定模型是否建立成功。分别在灌注低聚果糖的0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h采集30 m L瘤胃液及血液15 m L。选取0 h、6 h、12 h、24 h的瘤胃液进行高通量测序,测序分析后,得到样品菌群的物种组成和丰度信息。再通过Alpha多样性分析,Bate多样性分析等分析方法比较不同时间下瘤胃微生物的菌群的变化。同时在灌注低聚果糖的0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h通过高效液相色谱法检测瘤胃液及静脉血液中的乳酸、组胺、五羟色胺(5-HT)的含量变化,通过ELISA试剂盒检测内毒素(LPS)的含量。随着瘤胃内PH值的降低,瘤胃内环境改变,瘤胃内的Alpha多样性降低但并无显著性(P>0.05)。Bate多样性分析发现奶牛间的个体差异非常大,但瘤胃内相同时间点下的瘤胃内容物菌群相似性更高。在健康状态下,奶牛瘤胃液中的优势菌门为厚壁菌门及拟杆菌门,虽然灌注低聚果糖后,优势菌门并未改变,但厚壁菌门及拟杆菌门的相对丰度发生改变。且不同时间点下的菌门相似性发生改变。在属水平上,可以看到,健康状态下拟杆属菌及普氏菌属为优势菌属,其丰度随时间变化而减少(P<0.05)。牛链球菌及乳酸弧菌的变化显著(P<0.01)。牛链球菌在6 h时开始增长说明蹄叶炎的发生与牛链球菌有关。乳杆菌属在24 h时大量增殖与瘤胃内分解代谢功能的改变有关。瘤胃液中的LPS、乳酸、组胺及5-HT随时间变化而增加,且在24 h时达到最大值(P<0.01),血液中乳酸和5-HT的变化与瘤胃液中的变化一致,但血液中的组胺及LPS的含量在12 h时出现显著性增高,24 h时达到最大值(P<0.01),且在72 h时均恢复到正常水平(P>0.05)。结果表明:在大量灌注低聚果糖后,瘤胃液中菌群随时间变化差异显著。门水平下,瘤胃液中优势菌厚壁菌门及拟杆菌门的占比发生改变。属水平下,瘤胃内牛链球菌大量增殖,乳杆菌属最终成为优势菌属。瘤胃液中菌群改变导致瘤胃液和血液中相关微生物代谢产物乳酸、5-HT含量的改变,瘤胃液中LPS,组胺的改变,这些变化可能是奶牛蹄叶炎发病的机制之一。