近期，切迟杜威大客户经理高杨泽在2024农垦乳业联盟成员大会上分享了《中国奶牛规模化牧场梭菌感染调研报告》，详细介绍了中国规模化奶牛场梭菌感染情况调研的背景、方案和结果，并据此提出了区域定制化解决方案。
一、梭菌简介
梭菌是一类革兰氏阳性、专性厌氧菌，能够产生内生孢子，生存能力极强。其广泛分布在环境和土壤中，在牧场里更是随处可见，奶牛的消化道、初乳、粪便和牧场的卧床垫料等处均可检测到梭菌。
梭菌可分为致病性和非致病性两大类。致病性梭菌携带产毒基因，能够产生毒素，对奶牛造成显著伤害，并引发多种疾病。在分离出的菌株中，产气荚膜梭菌所占比例超过70%，它会引起奶牛出血性肠综合症（HBS）。据数据统计，由产气荚膜梭菌引发的HBS在48小时内的死亡率为80%~100%。此外，产气荚膜梭菌还会产生α毒素，该毒素持续作用于肠道上皮细胞，破坏肠道屏障，会导致出血，严重时甚至会造成奶牛死亡。
分离菌株中第二种梭菌为肖氏梭菌，也称气肿疽梭菌，其主要发病位置为奶牛肌肉较为发达的部位。该菌引起的典型症状为病变部位出现黑色蜂窝状，进而导致黑腿病等。除此之外，溶血梭菌、败血梭菌等亦可引发奶牛疾病，然而在日常观察中的发生率并不高。
非致病性梭菌，包括拜氏梭菌、双酶梭菌和丙酮丁醇梭杆菌，对牛群健康并无直接负面影响。然而，这些菌种产生的化学物质，如丁醇类化合物，会对肠胃消化产生影响，从而在一定程度上影响牧场的生产。
二、调研背景及方案
本次调研旨在调查中国不同地区规模化牧场的梭菌种群，以确定不同区域的相似性和差异性，并据此制定区域定制化的梭菌防控方案。调研覆盖北京、上海、内蒙、宁夏、黑龙江等5个省份的25个牧场，采集了1319份成母牛粪便样品、140份犊牛粪便样品和184份饲料样品，针对不同地区样本的多样性，提出具有针对性的防控方案。
采样完成后，首先，通过TSC琼脂培养基进行培养和计数，以评估奶牛粪便及日粮中梭菌感染的严重程度。随后，从每个培养基中挑选并克隆5个样本，以进行DNA分型。分型之后，将执行两项至关重要的操作：第一，进行16s PCR基因测序，以确定梭菌的具体种属；第二，实施RAPD-PCR毒力因子相关性分析。由于即使是产气荚膜梭菌，也存在众多亚型，而不同亚型的防控策略差异显著，因此需通过此步骤识别出亚型间的差异性。
三、调研结果分析
1、粪便梭菌检出的比例
本调研针对牛群粪便样本进行了梭菌检测，设定检出限为每克粪便样本中梭菌含量超过10CFU/g，以此作为判定样本阳性的标准。调研结果显示，梭菌在中国牧场的成母牛和犊牛中普遍存在，95%以上的牛群粪便样本中均检出梭菌。
2、不同省份总梭菌水平
不同省份的梭菌分布水平存在显著差异。南方省份由于环境相对潮湿且气温较高，更有利于梭菌的繁殖。同时，梭菌的出现具有机会性特征，尤其在牛群遭受应激时，其数量会显著增加。在南方高温高湿的环境下，牛群更易遭受应激，进一步促进了梭菌的繁殖。因此，南方省份的梭菌水平普遍高于北方。
3、不同省份梭菌的多样性
在梭菌种类上，产气荚膜梭菌是主要的致病菌，但不同省份的梭菌种类多样性差异较大。例如，以黑龙江为代表的北方地区，超过95%的样品中发现产气荚膜梭菌，然而，在以上海为代表的南方地区，除产气荚膜梭菌外，其他梭菌数据的多样性差异显著。
4、不同省份产气荚膜梭菌的多样性
产气荚膜梭菌存在多种亚型，这些亚型的分布呈现地区相似性。如下图所示，图中每个点均代表本研究中分离出的一种产气荚膜梭菌。不同颜色表示不同省份来源，点与点间距离越近，表明两种亚型的相似度越高；反之，则相似度越低。图中黑色标记点代表黑龙江省，其位置主要分布于图的下半部分；而橘色标记点代表上海，其位置主要分布于图的上半部分，表明不同地区的产气荚膜梭菌多样性差异较大。
5、产气荚膜梭菌水平
本调研中，当牛群中产气荚膜梭菌的数量超过1000CFU/g时，视为高风险状态。下图展示了犊牛与成母牛的感染情况，左侧代表犊牛，右侧代表成母牛。由图可见，40%的犊牛和30%的成母牛处于产气荚膜梭菌高风险状态。尽管这种高风险并不总是直接导致牛群死亡，但在牛群应激时，往往会产生不利影响，包括免疫力普遍下降、腹泻，甚至死亡。此外，图中蓝色柱代表美国的感染情况，红色柱代表中国的感染情况，综合来看，中国的梭菌感染风险略高于美国。
6、犊牛年龄与产气荚膜梭菌数量间关系
如下图所示，横坐标表示犊牛的周龄，纵坐标表示检测出的产气荚膜梭菌数量。每个数据点代表一个样品的检测结果。观察可发现，犊牛的年龄与产气荚膜梭菌数量之间存在显著差异，年龄越小，犊牛面临的产气荚膜梭菌挑战越大。原因是初生犊牛主要依赖初乳中的免疫球蛋白来建立被动免疫，从而形成自身的免疫防御机制。若犊牛在接触初乳前已遭受感染，或无法通过被动免疫获得保护，则梭菌将在其体内大量繁殖。但随着犊牛日龄的增长和免疫系统的成熟，其对梭菌的抵抗力将逐渐增强，导致梭菌数量相应减少。据研究统计，超过90%的由梭菌引起的犊牛死亡案例发生在其两个月龄以内。因此，这一现象也揭示了早期对犊牛进行梭菌的防控管理尤为重要。
7、TMR梭菌的水平
如下图所示，本调研发现44%的中国TMR样本（红色柱）中总梭菌含量超过100CFU/g，这主要归因于青贮收割时留茬高度不足，或青贮制作过程中的操作不当，均可能导致TMR中梭菌数量超标。考虑到牛群每日的高采食量，100CFU/g并非一个较低的数值，以每日摄入25kg来计算，相当于每头牛每天需摄入250万CFU的梭菌，因此会削弱牛群对疾病的抵抗力，进而导致其生产性能下降。同时，一旦牛群经历营养、环境、免疫状态的变化，或是转群等应激事件，均可能触发梭菌相关问题。
回顾研究结果可见，梭菌防控面临两大难题。首先，梭菌作为一种常在菌，其在环境及日粮中会持续对牛群构成威胁。其次，梭菌的种类繁多，即便以产气荚膜梭菌为主，其亚型间的差异亦十分显著，这使得如何实施针对性防控措施成为一个亟待解决的问题。
四、区域定制化解决方案—赛迪斯
针对不同地区的梭菌流行情况，切迟杜威提出了区域定制化梭菌控制方案——赛迪斯。该方案通过持续对牛群饲喂枯草芽孢杆菌这一益生菌，达到每日防范潜在感染风险的作用。
梭菌具有丰富的多样性，枯草芽孢杆菌同样展现出高度的多样性。切迟杜威在美国明尼苏达州的益生菌实验室拥有全球最大的枯草芽孢杆菌种属库，包含超过六万株不同的菌株。由于不同菌株的枯草芽孢杆菌在防控效果上存在差异，赛迪斯利用菌库资源，通过筛选最佳的枯草芽孢杆菌菌株以对抗不同致病菌。通过这种方式，可为不同地区牧场提供最有效的梭菌防控策略。
下图中，第一纵列的每个数字代表该地区分离出的梭菌种类，横向表头则代表菌库中具有代表性的枯草芽孢杆菌菌株。表内数值表示相应的抑制梭菌效应，数值越接近100%，表明其抑菌效果越好；反之，数值越接近0%，则表明其抑菌效果越差。
针对不同地区的具体情况，赛迪斯方案将选择抑菌效果最佳的1~2种枯草芽孢杆菌作为该方案的主要配方成分。实际上，在本次调研覆盖的所有地区，切迟杜威均进行了专门的抑菌试验，并据此进一步制定了区域定制化的防控方案。
此外，在方案实施过程中，调研人员注意到即便在同一牧场的相同区域，梭菌亚型的数量与分布也持续发生变动。因此，针对合作牧场，切迟杜威每年都会进行采样工作，并持续开展抑菌实验，旨在确保牧场始终能够使用最适宜的益生菌配方。
五、总 结
梭菌和产气荚膜梭菌在中国奶牛和犊牛中的流行率较高，且存在显著的地区差异。TMR和饲料中的高梭菌水平对牧场生产构成风险。通过切迟杜威的区域定制化防控方案，可有效降低梭菌感染的风险，提高牧场的生产效率和奶牛的健康水平。