兽药知识｜莫能菌素在反刍动物上的使用

瘤胃功能

莫能菌素对于瘤胃阳离子代谢及选择性作用于瘤胃微生物，尤其是革兰氏阳性菌，导致了瘤胃代谢多方面的变化，最终影响了瘤胃产气， 氢离子浓度 (pH)，挥发性脂肪酸的产量和浓度，蛋白质代谢。Schelling (1984) 、Bergen 和Bates (1984)对此作出了详细的总结（表1 ）。

表1. 莫能菌素对瘤胃功能的影响

瘤胃挥发性脂肪酸

莫能菌素对瘤胃内氢离子和甲烷产量的降低作用，与产生氢离子和甲烷微生物的减少有关，而这些变化最终导致了挥发性脂肪酸浓度的变化（VFA）。Van Maanen et al. (1978)，Prange et al. (1978) ，Rogers 和 Davis (1982) 利用同位素技术，研究了莫能菌素对瘤胃丙酸的产量和瘤胃池的影响。瘤胃主要挥发性脂肪酸的摩尔比列于表2。

表2 同位素估测莫能菌素对瘤胃池，瘤胃产气量以及丙酸，乙酸和丁酸摩尔比例的影响

Golder（2014）总结了莫能菌素对瘤胃的关键影响：莫能菌素减少瘤胃甲烷产量，奶牛12克/头/天，肉牛14克/头/天；降低瘤胃氢离子的产量；增加瘤胃丙酸产量约58.5%；增加瘤胃丙酸的摩尔比约21%， 并指出日粮类型影响了莫能菌素对瘤胃的功效。

瘤胃乳酸及pH

总体来说，目前还没有什么研究表明莫能菌素可以控制瘤胃酸中毒。但是，也没有任何抗生素可以100%控制牛群的急性酸中毒。酸中毒的控制，不仅受到底物种类的影响，比如淀粉和糖，同时也受到底物数量的影响，比如纤维，蛋白在日粮中的含量 (Nagaraja and Titgemeyer, 2007; Golder et al., 2014) 。尽管如此，却也有证据表明，莫能菌素添加到酸中毒日粮后，瘤胃增加的丙酸产量来自于乳酸，而这使得瘤胃池更加稳定安全 （Lunn et al., 2005)，并且奶牛和肉牛瘤胃酸中毒更多数是与挥发性脂肪酸的大量蓄积有关 (Nagaraja and Titgemeyer, 2007; Bramley et al., 2008)， 而并非大量可发酵底物造成的乳酸蓄积 (Golder et al., 2014)。很有可能，在中等程度的瘤胃酸中毒情况下，莫能菌素对于稳定瘤胃是有所帮助的；而当日粮中使用泰勒菌素和维吉尼亚霉素时，莫能菌素可以有效的控制酸中毒。

蛋白质代谢

早期的研究表明，莫能菌素对奶牛生产效率的提高可能不单纯是因为可以提高日粮能量利用效率 (Raun et al., 1976)。 Chalupa et al. (1980) 认为生产效率的提高可能部分是由于去氨基作用和蛋白质水解作用的抑制。大量研究表明，使用莫能菌素后，瘤胃氨气浓度降低。Yang 和 Russell (1993) 体内研究表明，使用莫能菌素后，瘤胃氨气浓度降低30%，而微生物蛋白产量相应提高30%左右，这一变化相当于氨基酸发酵菌的数量降低了10倍。

McGuffey et al. (2001)总结发现莫能菌素抑制去氨基作用大于蛋白质水解作用。Haimoud et al. (1995)发现，莫能菌素提高了十二场总氨基酸流量，而微生物蛋白的产量几乎没有变化。甚至发现，与对照组相比（15.1%日粮粗蛋白），莫能菌素可以提高11种氨基酸的十二场流量。Poos et al. (1979) 研究发现，莫能菌素添加于粗蛋白为11.5%的阉牛日粮时，可以减少小肠微生物氮的流量，同时指出，莫能菌素对蛋白质的作用受到日粮的影响。

莫能菌素对蛋白质的影响，应该可以使瘤胃小肽和氨基酸的浓度持续稳定的增加，同时使瘤胃氨气浓度降低。增加的小肽和氨基酸可以刺激瘤胃微生物的生长，而微生物的生长又与瘤胃可发酵碳水化合物呈线性相关 (Argyle and Baldwin, 1989)。Russell and Sniffen (1987) 发现来自于酪蛋白水解的小肽可以提高微生物蛋白的合成以及细胞外氨气的浓度。Lean et al. (2005)体外研究发现，增加的小肽和氨基酸可以显著刺激微生物的生长。

莫能菌素在奶牛和肉牛上的生产表现不尽相同，这极有可能是因为日粮不同，莫能菌素对于蛋白质水解和去氨基的抑制作用不一致。对于含有高质量蛋白质的日粮，降低蛋白质的水解会提高氨基酸小肠流量，并同时降低合成尿素所需要的能量成本；而含有低质量蛋白质的日粮，降低蛋白质的水解也许没有特别的好处，因为蛋白质的水解可以产生具有更高利用价值的微生物蛋白。虽然已经明确莫能菌素可以增加瘤胃小肽和氨基酸浓度，并由此刺激瘤胃微生物的生长，同时使小肠氨基酸流量增加， 而莫能菌素与日粮蛋白质的质量，碳水化合物的可利用率之间的交互作用还需要进一步研究。目前的理解是莫能菌素的作用在高质量蛋白质的奶牛日粮上有更好的效果。

饲料消化率

莫能菌素对饲料消化率的影响，Spears (1990) 对15篇 告进行了汇总，结论是与对照组相比，莫能菌素提高能量消化率为2.1%，并且研究之间变异非常大，而Plaizier et al. （2000） 研究发现，莫能菌素可以提高产前牛中性洗涤纤维的表观消化率，从52.8% 提高至62.1%， 酸性洗涤纤维表观消化率从50.7% 提高至58.7%，总能从60.5% 提高至66.7%。因此，进一步研究莫能菌素对能量，纤维和淀粉在瘤胃和肠道中消化的影响是非常有必要的。

甲烷

莫能菌素降低瘤胃甲烷的产量在很多研究中被证实，但是通过荟萃分析发现，不同研究之间变异很大 （Appuhamy et al.，2013），未经校正的平均数据，在肉牛和奶牛分别为15克/天和6克/天，或者为15% 和2.6%。

但如果考虑到莫能菌素的剂量和动物干物质采食量的差异，莫能菌素减少甲烷产量的作用是稳定的，在奶牛和肉牛分别是12克/天和14克/天，或者是12%和6%（Appuhamy et al.，2013）。更为重要的是，莫能菌素减少甲烷产量的作用不会随着饲喂时间的增加而明显降低。

氢

Van Nevel and Demeyer (1977) 道莫能菌素降低瘤胃氢气的产量。

干物质采食量

荟萃分析发现，莫能菌素对干物质采食量的影响，在肉牛和奶牛上是类似的 (Duffield et al., 2012a) 。莫能菌素降低肉牛干物质采食量0.27 公斤/头/天（95%置信区间， -0.32 ~ -0.21）或3% (Duffield et al., 2008b)，降低奶牛干物质采食量0.3公斤（95%置信区间，-0.48 ~ -0.18）或者2.3%。

莫能菌素对奶牛和肉牛干物质采食量的影响显然是一致的，这表明瘤胃代谢的变化以及瘤胃后代谢的变化，在不同日粮之间是可重复的，当然也不排除某些变异是日粮影响的结果。

代谢

Duffield et al.(2008a)总结了莫能菌素对奶牛代谢的影响，主要包括葡萄糖的提高，约为0.1mmol/升或者3.2%；3-羟基丁酸（BHB）的减少，为13.4%；乙酰乙酸的减少，为14.4%；血酮的降低。血液非酯化脂肪酸（NEFA）的浓度也因莫能菌素而降低，这与瘤胃丙酸的增加和葡萄糖流量的增加是一致的.

Armentano 和 Young (1983)发现，35%的瘤胃丙酸用于合成葡萄糖，这一发现有助于我们更好的理解瘤胃生理学(Leng, 1970; Bergman, 1973) ，莫能菌素提高了葡萄糖合成的前体物质丙酸的流量，引起了能量代谢的正面变化，而酮体和NEFA浓度的变化也丙酸产量的增加也是一致的，并且高度相关 (Duffield et al., 2008a)。

表3 荟萃分析莫能菌素对血清/血液代谢指标的影响

生产性能

奶牛增重（BWG）和体况评分（BCS）：莫能菌素提高奶牛增重的平均值为0.06公斤/头/天（95%置信区间，0.02 ~ 0.11），或者表达为68% 。从数据上看莫能菌素提高奶牛增重的作用是显著的，但同时变化范围也很大，而这与莫能菌素的剂量和产奶天数有关。产奶后期增重的效果高于产奶前期。

产奶量和奶成分：莫能菌素可以提高产奶量，按照原奶重量计算平均是0.7公斤/头/天（0.5 ~ 0.9公斤/头/天），或者表达为提高2.3%。产奶量的提高反映了乳蛋白产量的提高， 平均值为0.016公斤/头/天（95%置信区间，0.01 ~ 0.02公斤/头/天）。如果按照能量产出/摄入计算，产奶效率的是提高2.5% (P = 0.07) (Duffield et al., 2008b)。

莫能菌素对降低乳脂肪的影响变化范围很大，而且不显著。研究发现，主要依靠乙酸和丁酸合成作用的短链脂肪酸 (C6:0 to C10:0)，在使用莫能菌素后降低 7% ~12%，而来自于部分氢化作用的油酸和亚油酸提高了20%，同时饱和的 C18:0 减少。很有可能，瘤胃流转速度快，并同时使用莫能菌素，提高了部分氢化作用的C18:3产量，由此提高了C18:1和C18:2的产量，并同时降低 C18:0的产量，最终使乳脂肪的比例降低。

荟萃回归分析发现，日粮含有较高的不饱和脂肪或者较低的纤维，在使用莫能菌素后乳脂肪比例降低比较高。Bell et al. (2006) 道，日粮因为含有莫能菌素和较高的亚油酸导致的乳脂肪比例降低的现象可以通过添加 150IU/公斤的维生素E得到缓解。He et al. (2012) 很好的阐述了莫能菌素和不同日粮脂肪酸之间的交互作用对乳脂肪组成的影响， C18:2 的中间代谢产物极大降低了乳脂肪的合成，而莫能菌素和脂肪的交互作用并未对乳脂肪的合成造成显著影响。因此，莫能菌素对乳脂肪比例的影响可以通过调整日粮而校正。

健康

嗳气: 莫能菌素可以减少瘤胃嗳气的功效在早期的研究中已经被证实。 Katz et al. (1986) 研究发现莫能菌素可以显著降低豆科牧草在育肥牛上的嗳气风险，而 Lowe et al. (1991) 也证实莫能菌素可以显著降低牛群的嗳气以及由此造成的死亡。 Moate et al. (1997) 发现，莫能菌素可以减少瘤胃产气量20%，这些气体主要是甲烷和氢气。莫能菌素的这一功效对于放牧的肉牛和奶牛更有实际意义。

奶牛围产期代谢疾病: 莫能菌素对于奶牛代谢疾病的影响，通过荟萃分析，包括新西兰(Wilson et al., 1992)，澳大利亚 (Beckett et al., 1998)，加拿大 (Duffield et al., 1999)，欧盟 (Heuer et al., 2001)， 南非 (Gallardo et al., 2005) 等各国研究结果，得到一致的结果（表5， Duffield et al., 2008c）：即莫能菌素可以降低25%的酮症风险，降低25%的真胃移位风险；提高瘤胃丙酸产量，降低瘤胃产气量，提高瘤胃稳定性。

莫能菌素降低奶牛乳房炎的功效，在各研究之间也是一致的，即莫能菌素可以显著降低奶牛乳房炎的发病率，平均在 9%。奶牛乳房炎的降低主要是因为莫能菌素对于嗜中性细胞具有正面效应。莫能菌素可以降低BHB的产量，而BHB对嗜中性细胞有抑制作用。

莫能菌素对难产，胎衣不下和子宫炎的影响，各研究结果之间不尽一致，这可能与疾病的定义，日粮类型，饲养方式不同有关系。但研究发现，莫能菌素的缓释胶囊可以降低奶牛胎衣不下和子宫炎的发病率。

表4 荟萃分析莫能菌素对奶牛健康的影响

球虫病:Fitzgerald and Mansfield (1973) 研究发现莫能菌素对艾美尔球虫引起的犊牛球虫病有非常好的预防效果，而大量的实践经验也证明了莫能菌素控制球虫的功效。

角蝇和家蝇:实验证实，饲喂 200毫克/头/天莫能菌素，奶牛粪便家蝇和角蝇的虫蛹数量分别减19.9%和23.3% (P

3-甲基吲哚中毒:Potchoiba et al. (1992) 发现，莫能菌素的使用可以降低3-甲基吲哚的产生，并建议在放牧之前的4天，应该给奶牛饲喂干草或者萎蔫的草料以及莫能菌素，以保证取得良好的效果。 Honeyfield et al. (1985) 发现莫能菌素减少3-甲基吲哚的功效可以持续至少50天。

牛副结合:Hendrick et al. (2006) 发现使用莫能菌素缓释胶囊，使奶牛获得335毫克/头/天的莫能菌素，可以少量减少粪便脱落的结合分支杆菌副结合菌的数量。

表5 莫能菌素对生产和代谢影响的关键点

繁殖

尽管在青年牛上，莫能菌素可以降低性成熟年龄和提高怀孕率，但在经产牛上并没有发现同样的结果，而Duffield et al. (2008c) 的研究也发现莫能菌素对首次配种怀孕率或者怀孕所需时间并没有任何影响。这一结果显然与莫能菌素可以提高丙酸和葡萄糖的产量，降低非酯化脂肪酸和酮体的产量相违背。或许营养物质的优先分配顺序导致了奶产量，乳蛋白和身体组织的优先增加，而繁殖并变化。

总结

40年来广泛深入的研究证实了莫能菌素的功效，包括动物福利的改善，动物生产性能的提高以及环境保护，而这些功效的发生都源于莫能菌素对奶牛和肉牛瘤胃代谢的影响。这些功效虽然在奶牛和肉牛上的表现是一致的，但是由于动物生理状态的不同和日粮的不同，而使得结果有所差异。莫能菌素最为稳定的功效表现在营养物质利用效率的提高，肉和奶产量的提高，以及动物健康的改善，比如嗳气，酮症和乳房炎的减少。离子载体肯定不能被应用于人类自身，当然不会造成抗药性的问题。莫能菌素对球虫病是非常有效的，这无疑会使动物更健康，同时给饲养者带来更高的经济回 。莫能菌素的环保作用也是不容忽视的，因为饲料效率的提高意味着更少的饲料消耗量；而甲烷产生的减少可以很大缓解奶牛养殖所产生的温室效应，这无疑也给动物和人类带来福利，因此更具有社会意义。

目前，关于莫能菌素的负面效果，还没有任何一致的肯定的研究和 道。