犊牛腹泻诱导肠道菌群失衡、屏障功能障碍、免疫失调以及代谢紊乱。本研究旨在从犊牛肠道屏障、菌群多样性与组成、免疫功能、短链脂肪酸(SCFAs)和血浆代谢的角度探讨致病性E.coli O1对新生犊牛健康的影响及机制。试验通过早期人工干预肠道菌群的定植建立犊牛腹泻模型,研究致病性E.coli O1引起的腹泻对新生犊牛肠道屏障、Docetaxel配制结肠内容物菌群多样性与组成、免疫功能、直肠内容物菌群多样性与组成、直肠内容物SCFAs代谢及血浆代谢产物的影响及机制,探索E.coli诱导的炎症反应所涉及的致病机制为犊牛E.coli腹泻病的防治提供理论参考。研究开展以下试验:试验1:研究致病性E.coli O1对新生犊牛肠道屏障和结肠内容物菌群多样性与组成的影响。试验共选用64头新生公犊牛(40-43 kg),分为对照组(NG)和试验组(TG),每组32头。试验组犊牛口服致病性E.coli O1菌悬液(2.5×10~(11)CFU/m L,100 m L)建立腹泻模型,对照组为自然健康犊牛,口服同等剂量生理盐水。试验期为30 d,两组犊牛饲养管理保持相同。采用HE染色法观察犊牛结肠组织病理切片,ELISA法和实时荧光定量(RT-q PCR)技术检测犊牛血清和结肠组织中肠道通透性相关指标,16S r RNA高通量测序技术分析犊牛结肠内容物菌群多样性与组成。研究结果发现,致病性E.coli O1对试验组犊牛腹泻发生率有显著影响,试验组犊牛的肠绒毛断裂脱落,表明肠道绒毛结构因炎症而受损,对照组犊牛的肠绒毛排列整齐紧密,肠黏膜完整。致病性E.coli O1会增加血清中牛源二胺氧化酶(DAO)和牛源内毒素(ET)的含量,降低结肠组织中肠三叶因子(ITF)以及紧密连GNE-140接蛋白Occludin、Claudin-1和ZO-1的含量,下调结肠组织中Occludin、Claudin-1和ZO-1m RNA表达水平使肠道通透性增加,肠道屏障功能受损。另外,致病性E.coli O1对结肠内容物菌群多样性和组成有显著影响。在门水平上,增加了变形菌门的丰度,降低厚壁菌门和拟杆菌门的丰度。在属水平上,试验组E.coli-Shigella的丰度显著增加(P<0.05),而拟杆菌属、丁球菌属、Rikenellaceae-RC9-gut-group、Blautia和乳杆菌属的丰度显著降低(P<0.05)。试验2:研究致病性E.coli O1对新生犊牛免疫功能的影响机制。采用ELISA法和RT-q PCR技术检测犊牛血清和组织中免疫功能相关指标。研究结果发现,致病性E.coli O1增加了犊牛血清中ACTH、GH和GC的浓度,降低了T_3和T_4的浓度,使内分泌激素水平发生紊乱;致病性E.coli O1增加了犊牛血清和结肠组织中促炎细胞因子IL-6的含量,降低了抗炎细胞因子IL-10和IL-4的含量,打破Th1和Th2细胞之间的平衡,抑制Th2细胞分泌抗炎因子,降低机体免疫功能;致病性E.coli O1使犊牛结肠组织TLR4、My D88和NF-κB-p65 m RNA表达水平升高,导致下游促炎细胞因子释放增加,犊牛结肠组织TNF-α、IL-2和IL-6 m RNA表达水平升高,诱发机体炎症反应,降低免疫功能。试验3:研究致病性E.coli O1对新生犊牛直肠内容物菌群组成和SCFAs代谢的影响机制。采用16S r RNA高通量测序、气相色谱-质谱和RT-q PCR技术分析检测犊牛直肠内容物菌群组成和SCFAs代谢。研究结果发现,致病性E.coli O1显著改变犊牛直肠内容物菌群多样性与组成。在门水平上,试验组犊牛直肠内容物变形菌门的丰度增加,厚壁菌门的丰度降低;在属水平上,试验组犊牛直肠内容物E.coli-Shigella的丰度显著增加(P<0.05),乳杆菌属的丰度降低。与对照组相比,犊牛直肠内容物中乙酸、丙酸和丁酸的含量显著降低(P<0.05),SCFAs受体GPR41和GPR43 m RNA表达水anti-hepatitis B平显著降低(P<0.05)。通过对丰度具有显著差异的细菌与SCFAs含量之间的相关性分析,发现丙酸和丁酸与E.coli-Shigella显著负相关。以上结果表明,试验组犊牛直肠内容物菌群失衡,有益菌减少,有害菌增加,产生SCFAs的细菌数量减少,SCFAs代谢途径受损。试验4:研究致病性E.coli O1对新生犊牛血浆差异代谢产物及代谢途径的影响机制。根据前面的试验结果,本试验从中选取试验动物24头分为对照组(NG)和试验组(TG),每组12头,两组犊牛的饲养管理一致。采用LC-MS/MS技术检测对照组健康犊牛和试验组腹泻犊牛的血浆代谢产物,筛选出差异代谢产物和代谢途径。此外,还分析了参与腹泻犊牛和健康犊牛代谢途径的生物标志物。研究结果发现,致病性E.coli O1对新生犊牛血浆代谢产物有显著影响,共筛选出67种差异代谢产物,有34种代谢产物在试验组下调。此外,富集的代谢通路主要为谷氨酰胺和谷氨酸代谢,精氨酸生物合成及精氨酸和脯氨酸代谢。总的来说,改变的代谢途径主要涉及氨基酸的生物合成和代谢。综上,这些标志物及代谢途径的紊乱与犊牛腹泻病的发生发展密切相关。通过靶向调控这些生物标志物参与的代谢途径有助于犊牛腹泻病的诊断、治疗和机制的研究。