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奶牛乳腺炎是指发生在乳腺组织中的炎症的统称,它是奶牛养殖过程中常见且高发的疾病之一。奶牛乳腺炎的发生不仅会导致奶产量下降造成经济损失,还容易引起食品安全等问题,威胁公共卫生安全。在实验室前期研究中,通过构建亚急性瘤胃酸中毒（SARA）模型,探究了瘤胃菌群紊乱与奶牛乳腺炎的关联性,发现瘤胃菌群紊乱可以增加金黄色葡萄球菌性乳腺炎的易感性,但是相关机制尚不清楚。本研究在实验室前期研究的基础上,通过代谢组学的方法对SARA奶牛乳汁和健康奶牛乳汁的差异代谢物进行检测和筛选,并评估筛选的代谢物对金葡菌性乳腺炎的保护作用,以期阐明瘤胃菌群紊乱增加金葡菌性乳腺炎易感性的机制。首先,收集了 8例健康奶牛乳样和8例患SARA奶牛乳样进行非靶向代谢组学检测。结果显示,与健康奶牛乳汁代谢物相比,患SARA奶牛的乳汁中主要出现了以N-肉桂酰甘氨酸（Cinnamoylglycine）为例的5种显著上调差异性代谢物和以初级胆汁酸胆酸（Cholic acid,CA）和次级胆汁酸脱氧胆酸（Deoxychlolic acid,DCA）为例的39种显著下调差异性代谢物,以及包括胆汁酸分泌、饱和脂肪酸合成、不饱和脂肪酸的合成和铁死亡在内的4条代谢富集通路。通过对差异性代谢物和富集通路结果分析,我们把关注点集中在胆汁酸代谢通路,推测胆汁酸代谢紊乱可能与瘤胃菌群紊乱加剧金葡菌性乳腺炎易感性有关。进一步分析,我们发现患SARA奶牛乳汁中CA和DCA表达量显著下降。后续将对CA和DCA的抗乳腺炎作用及机制进行阐明。其次,通过构建小鼠金葡菌性乳腺炎模型,探究CA和DCA对金葡菌性乳腺炎的保护作用,以期揭示瘤胃菌群紊乱加剧金葡菌性乳腺炎易感性的机制。结果显示,DCA可显著降低金葡菌诱导的乳腺组织损伤、MPO活性及炎性细胞因子TNF-α和IL-1β的表达。但CA对金葡菌诱导的乳腺组织损伤、MPO活性及炎性细胞因子TNF-α和IL-1β的表达没有影响。以上结果表明,DCA对金葡菌诱导的乳腺炎具有保护作用,但CA对金葡菌诱导的乳腺炎没有保护作用。进一步我们对DCA的抗金葡菌性乳腺炎作用及机制进行阐明。通过设置空白对照组、DCA（30mg/kg）处理组、金葡菌模型组、DCA（10mg/kg）+金葡菌组、DCA（20 mg/kg）+金葡菌组、DCA（30mg/kg）+金葡菌组,共6组探究DCA对金葡菌性乳腺炎的具体保护作用及机制,结果表明,仅注射高剂量DCA对正常小鼠乳腺组织没有副作用;DCA可以呈剂量依赖性的抑制金葡菌诱导的炎性细胞因子表达;同时,DCA可以剂量依赖性的上调紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-3的表达,维持血乳屏障的完整性。以上结果表明,DCA通过抑制炎症反应和血-乳屏障完整性来保护金葡菌性乳腺炎。最后,在小鼠乳腺上皮细胞上阐明DCA的抗乳腺炎机制。通过CCK8实验检测DCA对小鼠乳腺上皮细胞的细胞毒性作用;通过荧光定量PCR和Western blot实验检测炎性细胞因子和信号通路蛋白表达。结果显示,DCA在10μM～30μM浓度范围内对乳腺上皮细胞活性没有影响;DCA可以剂量依赖性的抑制金葡菌诱导的炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的表达;同时,DCA可以抑制金葡菌诱导的NF-κB通路中IκBα和p65磷酸化蛋白表达,以及炎性小体NLRP3、ASC、IL-1β的蛋白表达;此外,DCA可以显著上调TGR5受体,DCA对NF-κB和NLRP3信号通路的抑制可以被TGR5抑制剂SBI-115逆转。以上结果表明,DCA通过上调TGR5受体,进而抑制NF-κB和NLRP3信号通路,发挥其抗乳腺炎作用。综上所述,代谢组学结果显示,胆汁酸代谢紊乱可能与菌群紊乱加剧金葡菌性乳腺炎易感性有关,胆汁酸代谢中的CA和DCA在SARA奶牛乳汁中表达量显著下降。进一步研究发现DCA对金葡菌诱导的乳腺炎具有保护作用,而CA没有保护作用。DCA可以通过激活TGR5受体,进而抑制NF-KB/NLRP3炎症信号通路来缓解金葡菌感染引起的炎症。以上结果表明,SARA奶牛乳汁中DCA含量的下降可能是瘤胃菌群紊乱增加金葡菌性乳腺炎易感性的原因之一。以上结果可为后续临床上筛选有效防治奶牛乳腺炎药物或饲料添加剂的研发提供理论基础。