猪的肠道菌群决定了其对疫苗的反应

就像COVID – 19一样,保护猪免受疾病侵袭的最好方法之一就是接种疫苗。然而,同样与COVID – 19疫苗相似的是,猪的疫苗并不能100%有效地在每只猪身上都产生保护性免疫反应,因而一些接种过疫苗的猪仍容易患病。我们发现,即使在健康水平较高的畜群中,相同年龄和体重的动物之间的疫苗特异性抗体滴度也可能相差100多倍(Munyaka等,2019年)。为了找到提高疫苗接种效果的方法,我们团队和其他人正在试图了解为什么不同动物对疫苗应答的差异如此之大,并正在探索血液中的基因表达以及在胃肠道中发现的可能解释这种差异的微生物菌群。

在加拿大和法国两个不同的猪种群中,我们发现,在免疫时测量猪粪便中的微生物种群比测量血液中免疫细胞种群的基因表达更能预测猪对疫苗的反应(Munyaka等,2019,Munyaka等,2020)。虽然加拿大和法国的猪群微生物群落差异很大,但我们确实发现了与高抗体滴度(被认为是有利的)和低抗体滴度(被认为是有害的)相关的常见微生物。一些与低抗体反应相关的微生物并不令人惊讶,比如产气荚膜梭菌,因为它是猪肠炎的已知病因。在加拿大和法国猪中与抗体滴度增加最相关的细菌属是普氏菌。并不是所有普氏菌种都存在阳性关联,但绝大多数普氏菌与较好的抗体产生相关。目前还不能确定普氏菌是否确实引起了更好的免疫反应,或者它们的增加是否预示着猪的健康。然而,也有人类研究表明普氏菌的增加会提高适当的免疫反应。例如,妊娠期普氏菌水平的增加与由此产生的儿童对过敏的保护有关(Vuillermin等,2020年)。现在需要进一步的工作来探讨普氏菌在塑造猪免疫系统中可能扮演的角色。这项工作必须从严格厌氧生物的分离开始,因为已经分离到的猪普氏菌非常少。我们的团队现在已经通过厌氧培养技术得到了一些分离菌,但是,我们仍然需要测试这些细菌是如何影响免疫反应的。我们将通过在无菌环境中饲养的猪上进行定植,并控制微生物接种量来实现。

除了与疫苗应答相关的微生物外,另一个关键发现是时间问题。虽然疫苗接种时的细菌群落可以预测疫苗接种后几周的抗体滴度,但与抗体滴度时间吻合的细菌群落不再具有预测能力(Munyaka等,2020)。这表明,早期生命微生物群落在塑造猪的发育过程中发挥着关键作用(Marcolla等,2019)。

这项研究的最后一个重要发现是纠正了一个普遍的误解。许多人认为,较高的免疫应答可能会使动物将过多的能量投入到免疫反应中并产生抗体,从而导致动物生长速度的降低。这项研究的结果正好相反,与抗体滴度呈正相关的微生物也与生长呈正相关。一旦我们确定了这些微生物在支持免疫反应和生产性能中的作用,我们就需要弄清楚如何让这些微生物发挥作用。

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