高 健 李梦月 原著 Herman Barkema
脊椎动物的各个身体部位为各种共生性、机会性和致病性微生物的繁衍提供了稳定且营养丰富的供养系统。这些微生物的基因组同时也为宿主动物提供了许多好处，包括帮助机体代谢难以消化的碳水化合物，合成机体所需的维生素以及调节机体先天性和获得性免疫系统。
然而，一直以来人们都从宿主-病原体相互作用的角度看待牛乳房与乳房微生物之间的关系，认为乳房内病原体对牛体有害，由其引起的乳内感染会触发炎症反应（即乳房炎）。 但是，最近一系列的基因组学研究揭示了这种传统观点的局限性。
该研究表明，临床上健康的乳房分泌物携带有各种细菌群的基因组标志物，其中绝大多数与乳房炎无关。 由此，研究人员提出了“共生乳房微生物群”的概念，其生态特性可能对理解乳房炎的发病机理具有重要意义，并为开发新型预防或治疗产品从而替代抗生素提供了机会。
迄今为止，研究表明最佳的乳房菌群多样性与免疫稳态有关，而患乳房炎的乳区或具有乳房炎病史的乳区菌群的多样性却相对较低。乳房微生物群多样性的破坏（生物异质化）是否具有决定乳腺炎易感性的作用尚不清楚。
此外，关于各种生物和非生物因素对乳房微生物群整体多样性方面的影响也不清楚。这篇综述总结了当前对乳房微生物群的了解，并强调需要将乳头、乳头管和乳腺分泌物的微生物群视为高度动态的相互关联的微生物生态系统。还简要讨论了可能影响乳房微生物群的宿主相关因素，包括生理学、解剖学和遗传学特性。最后，讨论了目前抗菌剂对乳内微生物群组成的影响，突出了乳房微生物群对外源刺激的适应力。
介绍
哺乳动物的初乳和牛奶不仅可以作为后代的完整营养来源，而且还包含一系列复杂的生物活性分子，这些分子能够调节新生儿的肠道免疫稳态，从而为新生儿接触富含微生物的子宫外环境做准备。免疫球蛋白、溶菌酶、乳铁蛋白、抗菌肽和寡糖是牛奶中的一些免疫调节成分，能够单独、累加或协同作用消灭病原体。这些免疫调节化合物除了支持新生儿的未成熟的先天免疫应答外，还可以充当乳房自身防御机制的重要组成部分，保护乳房使其免受病原性和机会性微生物感染的侵害。
乳头管具有复杂的生化和结构特征，可以成为防止环境微生物进入乳房的第一道有效屏障。但是，某些情况（例如乳头管的角蛋白塞部分丢失或乳头管的括约肌挤奶后扩张）会损害乳房的一线防御机制，并在很大范围内增加乳房对外源微生物侵袭和定植的敏感性。
尽管乳房存在强大的先天和后天免疫系统，一旦侵入性微生物（特别是细菌）突破了乳头管并进入乳房的乳头池，乳内丰富的营养物质和适宜的温度则为细菌提供了一个最佳的繁殖基地。
牛乳房菌群宏基因组学研究表明，除了乳房炎病原体之外，病原体通常还具有多种毒力因子使其能够抵抗乳房内的防御机制，此外，各种各样的机会性致病菌和共生菌也可在乳房内定植。但是，人们很少了解到共生菌影响乳房免疫反应的遗传特性和机制。
例如，从牛奶或乳头管中分离出的乳酸菌可以粘附和同化牛乳腺上皮细胞，并调节这些促炎性细胞因子的产生。虽然乳内微生物群的概念的出现与传统观点相矛盾，即传统观点认为健康乳房中的牛奶是无菌的，这两个概念之间的差异在很大程度上可以通过新颖的DNA测序技术与传统的基本培养的方法之间的方法差异来解释。尽管宏基因组学技术可以覆盖复杂生态系统*共中**存的微生物，但传统培养方法常基于普通的细菌生长条件，因此无法识别出某些的具有特殊生长要求的其他细菌谱系。
如今根据微生物栽培技术的最新发展，如果提供适当且广泛的培养条件，则可以很容易地从复杂的微生物生态系统中分离出大多数以前认为的“不可培养细菌”。这些新方法能够分离出通过通用基因的并行测序检测到的绝大多数细菌的代表性菌株，并且已成为用来验证有关肠道生态系统中的微生物多样性的宏基因组学研究的结果的关键测试。然而，科学界尚未对这样的检测技术进行优化以用来探索乳房微生物群的“不可培养细菌”。
然而，细菌16S rRNA基因的高通量测序显示，从奶牛健康乳区获得的初乳和牛奶样品中含有多种细菌类的遗传标记，这些标记通常无法通过传统的基于培养的技术检测到。这些发现虽然并未为检测到的细菌群体的存在或功能提供不可否认的证据。但是，它们可能是了解乳房微生物生态系统的复杂性及其在调节乳房动态平衡和乳房炎易感性中的作用的重要的一步。
我们需要全面的宏基因组学和超转录组学研究，以全面了解乳房生态系统内各种细菌群体的遗传多样性和功能。此外，这些新颖的分子技术还可为研究乳房微生物组传统上被忽视的成分（包括真菌、原生动物和病毒）在调节乳房炎易感性中的作用提供极好的机会。
这篇综述概述了乳内微生物群的潜在起源，以及我们目前对乳房微生物生态系统的各个生态龛的了解，包括乳头、乳头管、牛奶和初乳菌群；此外，还概述了能够影响乳房微生物群组成的宿主和环境因素，特别是母牛的生理状况，居住条件和抗菌药物的使用；以及微生物群如何影响个体奶牛对乳房炎病原体的敏感性。
乳内微生物的潜在起源
曾经人们认为从健康乳房中分泌的牛奶是无菌的，因此，奶中带菌被视为外源细菌越过乳头管后导致的乳房内感染。最近相关报道显示，在人类和小鼠中存在一种肠道-乳腺途径，通过该途径可以将活细菌从肠道转移到乳腺。这种假设的内源性途径表明，当活细菌被肠道树突状细胞和巨噬细胞内化后，这些细菌可通过淋巴和外周血循环转移到乳腺。
但是，在反刍动物中，乳房的免疫系统与肠的免疫系统之间的联系非常差，提供局部免疫的大多数淋巴细胞都起源于外周淋巴结，而不是肠道等粘膜部位。已经提出血源性和淋巴移位是某些病原体（例如牛支原体和鸟分枝杆菌副结核菌）可能引起乳房内感染的潜在内源性途径。仅通过同时检测牛奶、身体组织和淋巴结中的病原体的存在并不能最终证明乳房内感染是由于这些细菌群内源性易位引起的。
同样，在健康奶牛的粪便，牛奶体细胞和血液白细胞中同时检测某些肠道相关细菌并不能证明肠内微生物会迁移到乳房。尽管如此，这些发现仍需要进一步研究以鉴定反刍动物肠内乳腺途径的潜在机制，这可能为乳房炎替代疗法（即摄入益生菌）的应用打开新的大门。益生菌乳酸菌菌株的口服药已被证明比使用抗生素对人类感染性乳腺炎的治疗更为有效。
除了关于内源性途径是否有助于乳房微生物群发育的争议外，奶头和乳导管的微生物定植在乳腺内感染的发展中起主要作用已被广泛接受。乳导管的角蛋白内衬的部分丧失和乳头括约肌的挤奶后膨胀会损害其屏障功能并增加环境微生物引起的乳腺内风险。因此，在乳头、乳头孔和导管里定居的微生物群落的组成和功能可能会影响乳房内微生物的定殖，从而调节乳房的健康状况。
此外，对牛奶、奶头皮肤、粪便和被褥材料的微生物菌群特征的比较分析还表明，奶头皮肤是牛奶微生物群的最重要来源，而畜群粪便和垫料是第二大流行来源。这些发现强调了乳房的各种生态位，特别是乳头皮肤和乳头管的微生物群，以及各种环境源（例如垫料和挤奶设备）在塑造乳内微生物群中的重要作用。
乳房各部位的微生物组成
乳头菌群
研究表明，乳头皮肤上的细菌主要是来自４个主要细菌门（放线菌门、拟杆菌门、硬毛菌门和变形杆菌门），最常见的属包括不动杆菌、气球菌、棒状杆菌、肠杆菌、乳杆菌、乳球菌、微球菌，丙酸杆菌，葡萄球菌和链球菌，其中非金黄色葡萄球菌（NAS）引起了最大的关注。
NAS即凝固酶阴性的葡萄球菌，在乳制品环境中无所不在，被认为是引起乳房内感染的主要原因。产色葡萄球菌、模拟葡萄球菌、木糖葡萄球菌、溶血葡萄球菌和表皮葡萄球菌从牛奶中最常分离出。这些NAS种属在乳房稳态方面具有相反的作用，其中有些物种对乳房健康有害，即导致临床或亚临床乳腺炎，其他种则可保护乳腺免受主要乳腺炎病原体的侵袭。确实，某些NAS如产色葡萄球菌产生多种细菌素的能力能够抑制主要乳腺炎病原体的生长。此外，不动杆菌、气球菌和棒状杆菌是乳头皮肤上最常被鉴定的细菌，但它们与乳房健康和乳房内感染的关系鲜为人知。牛奶中检测到棒状杆菌通常与低SCC的乳房内感染有关。
乳头管菌群
即使在挤奶前和挤奶后对乳头进行消毒，葡萄球菌也是乳头管菌群最普遍的定居者。当奶牛以散放式/栓系式的饲养方式饲养时，包括梭菌科和鞭毛纲科在内的与肠道相关的细菌被认为是乳头管微生物群的主要成员。对于室内散养的健康奶牛而言，棒状杆菌、气球菌、双歧杆菌等是奶牛乳头池微生物群的主要成员。而对室内散养的乳房炎病牛而言，乳头管存在更高比例的细菌，并且这种细菌顺序的比例与NAS的比例呈正相关。相反，梭菌和双歧杆菌在健康乳区比例较高，表明细菌与梭菌的比例可能在保障乳房健康中起作用。
这项研究的另一个有趣发现是，具有乳房炎病史的奶牛乳头管菌群多样性比健康牛的更低。 通常，外源性干扰物（例如抗生素）可以减少身体微生物生态系统的多样性，通过降低物种的丰富度和多样性从而进入另一种稳定状态；共生微生物的抗生素后状态对外源性病原体入侵的抵抗力和内部机会致病菌的过度繁殖，可以确定对新感染或先前感染复发的易感性。然而，在牛乳房的情况下，尚不确定共生菌群的抗生素后状态是否与对乳房内感染的敏感性增加有关。
牛奶和初乳菌群
如今，已通过培养或DNA检测技术对主要乳房炎病原体的流行病学和发病机理进行了广泛研究。然而，迄今为止，只有少数研究使用高通量测序技术来确定与乳房健康和疾病相关的牛奶微生物群的多样性。基于这些研究，我们推断，不管乳房的炎症状态如何，以及是否有乳区被诊断为患有乳房炎，乳腺内分泌物（例如初乳或牛奶）所蕴藏的细菌群落都比传统上认为的要多样化得多。金黄色葡萄球菌、棒状杆菌、链球菌、拟杆菌、肠球菌等是在牛奶样本的微生物区系中最常检测到的细菌群。葡萄球菌、小球藻、梭状芽孢杆菌和假单胞菌也已被确定为健康初乳菌群的主要成分。
尽管从健康乳区获得的牛奶样品的微生物特征并不总是一致的，但一个共同的发现是，根据比较乳房炎乳区和健康乳区的牛奶中微生物组成的多样性、丰富度和均匀度的差异， 乳房炎与微生物菌群失调有关 。与从健康乳区获得的牛奶菌群相比，乳房炎乳区的牛奶菌群物种丰富度和多样性较低。 长期以来，乳房链球菌一直被认为是一种主要的环境病原体，能够引起乳房炎。但在健康区的微生物群中检测到该细菌后，研究人员表明该细菌的某些菌株可能是牛奶微生物群的正常成分；因此，由它们引起的乳房炎有时可能是菌群失调而非原发感染所致。菌群失调也可能是乳房炎病原菌引起感染的潜在诱因。 初乳中菌群的多样性明显较低的奶牛，其在第一个月发生乳房炎的可能性更大。
可能影响乳房微生物群的宿主和环境因素
围产期免疫抑制
在整个泌乳期，乳房的防御机制都会发生相当大的变化。围产期通常是从产犊前约３周到产犊后３周的时期，这是相对于乳房健康而言，母牛生产周期中最关键的阶段。在此间隔期间，先天性和适应性免疫系统的多个方面（例如乳头管的屏障功能以及白细胞的募集和吞噬活性）受到损害，从而奶牛变得易受环境和传染性乳腺炎病原体的感染。
乳头管被认为是防止乳房从乳房外部位（例如乳头顶端的皮肤、挤奶机、垫料等）进入微生物的第一道防线。乳头管的括约肌负责在挤奶之间保持乳头管的紧密闭合，防止微生物渗入乳房。此外，乳头管的角蛋白层还提供了防止微生物向乳房内迁移的生化和解剖学屏障。在干奶期间，角蛋白层在阻塞乳头管和防止环境微生物引起的乳房内感染中起主要作用。
然而，随着产犊的临近，大量的乳腺内分泌物的积累会导致乳腺内压力升高，乳头管扩张和乳腺内分泌物泄漏。这些因素共同损害了乳头的解剖学障碍，并带来更大的乳房内感染风险。同时，先天和适应性免疫系统的各个方面也受到损害。多形核中性粒细胞被认为是乳房炎症早期先天免疫的最重要组成部分。作为乳房免疫系统对细菌感染的主要反应者，其通过各种机制从血液流到乳房并吞噬并杀死细菌，包括活性氧的产生和小杀菌肽如防御素的分泌。
但是，在围产期，血液中糖皮质激素的浓度升高会降低中性粒细胞表面粘附分子的表达，从而削弱了它们从血管内皮迁移至乳腺内部位的能力。同时，中性粒细胞的其他重要功能，包括吞噬活性和活性氧的产生，也受到损害。先天免疫的另一个重要组成部分是巨噬细胞，其主要作用是通过释放细胞因子、白三烯和其他免疫调节分子来启动和促进乳房的先天和后天免疫应答。此外，类似于中性粒细胞，巨噬细胞还通过吞噬作用和活性氧的分泌来消除入侵的病原体。在围产期，乳房巨噬细胞的吞噬活性也会降低。
营养管理对乳房稳态的影响
在过去的几十年中，重视遗传选择以便最大程度地提高产奶量已使围产期母牛面临重大生理挑战，这些挑战可能损害其代谢状况和免疫应答。在围产期，奶牛的营养供应和DMI落后于它们用以维持身体、乳房发育、胎儿生长、泌乳和产奶的能量需求。负能量平衡（NEB）的这种不可避免的状态会导致各种新陈代谢疾病的发展，从而导致免疫系统受损。
例如，与NEB相关的低血糖导致脂肪组织中脂肪酸的动员增加，这反过来又会增加非酯化脂肪酸（NEFA）和甘油的血液浓度。NEFA和酮体的血药浓度升高与关键免疫功能受损有关，包括吞噬活性和巨噬细胞和中性粒细胞的ROS产生，中性粒细胞的募集及其从内皮的移位，炎性细胞因子的分泌，补体因子的产生和急性期肝细胞中的蛋白质，活化的免疫系统激活和免疫球蛋白的分泌。
值得注意的是，中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞更倾向于将葡萄糖作为主要能源而不是脂肪酸或酮体。因此，围产期免疫抑制可能主要是由于NEB相关的低血糖引起的免疫细胞对葡萄糖的吸收不足，以及通常在妊娠后期和早期哺乳期发生的胰岛素抵抗状态，从而将葡萄糖的供应从骨骼肌和脂肪组织转移到子宫和乳房。
尽管NEB对牛免疫应答的不良后果已得到很好的表征，但关于围产期代谢紊乱对乳房微生物群组成的潜在影响知之甚少。亚急性瘤胃酸中毒（SARA）是一种因适应高谷物泌乳饮食而引起的瘤胃和后肠微生物群失调而引起的代谢紊乱，以及与牛在泌乳初期的致病性和机会性菌群的富集相关，包括嗜麦芽单胞菌、链球菌、假单胞菌。全身和局部炎症反应的诱导是SARA调节乳房免疫稳态的潜在机制。
有人提出，在SARA期间，反刍动物胃肠道中游离LPS（革兰氏阴性细菌外细胞膜的免疫原性成分）的脱落和积累增加会触发系统性炎症反应。的确，SARA对胃肠道上皮屏障的破坏可容纳自由LPS从肠腔转移到血液循环和淋巴系统，在这里它可以与LPS结合蛋白的特定急性期蛋白结合。所得的LPS-LPB是一种免疫调节复合物，能够从血液循环/淋巴系统转移到包括乳房在内的各种身体部位，并通过激活NF-κB促炎途径来调节局部免疫力。但是，与SARA相关的乳房微生物群组成的变化是否是炎症性免疫反应激活的结果，或者是由于细菌从胃肠道转移到乳房所致则有待进一步研究。
关于营养对乳房微生物群影响的潜在机制，另一个值得进一步研究的假说是微生物组-消化道-大脑轴的潜在参与。微生物群与中枢神经系统之间的相互作用是多方向的，包括通过神经、内分泌、免疫和体液机制从胃肠道微生物群到中枢神经系统以及从中枢神经系统到各个身体部位的微生物群的潜在信号传导。在反刍动物中，围产期的营养变化可以调节胃肠道微生物群的组成和功能，导致胃肠道沿线的微生物驱动代谢产物发生改变。改变的胃肠道微生物组反过来又会影响全身代谢特征。因此，胃肠道和循环代谢物状况的变化可能会远远超出胃肠道的范围，并影响整体生理和免疫稳态，从而导致人体各个部位微生物群谱的调节。在最近的一项实验性引发的SARA的实验中，我们观察到了围产期奶牛身体各个部位（包括乳房、胃肠道和阴道）微生物群分布的同时变化。
除代谢紊乱外，围产期微量元素（如微量矿物质和维生素）的缺乏也会通过２种主要方式影响对乳房内感染的抵抗力：（1）通过损害角蛋白栓或上皮细胞完整性来削弱主要防御线和乳头管的完整性；（2）损害白细胞对细菌感染的反应，改变吞噬细胞移动到感染部位的机制。硒和维生素Ｅ都是抗氧化防御机制的重要组成部分。维生素Ｅ是最重要的脂溶性抗氧化剂，可保护细胞的脂膜免受高浓度ROS的损害。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分，它具有使细胞质中的ROS失活的主要功能，因此可以保护人体免受氧化应激的影响。维生素E和硒缺乏与多形核中性粒细胞的功能受损有关（例如内在性病原体的细胞内*伤杀**能力受损）。相反，饮食中补充维生素E和Se可降低乳腺炎的发生率，缩短乳房炎病程并降低SCC。其他可能对乳房的抗氧化防御机制和免疫稳态具有潜在作用的重要矿物质和维生素包括锌、铜、维生素A和β-胡萝卜素。
胎次和哺乳期
关于胎次和哺乳阶段对乳房微生物群整体多样性的潜在影响的知识是有限的。尽管头胎牛和经产牛微生物群落的多样性没有差异，但头胎牛的初乳菌群明显比经产牛的初生菌群丰富。与经产牛相比，头胎牛的初乳样品中葡萄球菌属的比例更高。实际上，各种NAS在奶牛不同的泌乳阶段对乳房内感染的敏感性也不同。NAS所致的乳房内感染在头胎牛中比经产牛更普遍。
在早期哺乳期间，从初乳到过渡乳，然后到成熟乳的转变，伴随着乳腺分泌物代谢产物和免疫调节成分的明显变化。这些成分中的许多成分（例如牛奶寡糖）都可以影响乳腺分泌物的微生物群组成以及食用这些分泌物的新生儿的胃肠道。目前缺乏在泌乳各个阶段探索牛乳房微生物群动态的纵向研究。
乳头的解剖特征
鉴于乳头管被认为是微生物进入乳腺内环境的主要途径，推测乳头管的解剖特征和完整性在塑造乳内微生物群的组成方面具有重要作用。长期以来，乳头端过度角化一直被认为是发展乳房炎的潜在危险因素。过度角化是指奶头末端的角质层（即角蛋白层）厚度增加，这通常是由于长期刺激（例如，由于挤奶习惯造成的创伤）而发生的。几项研究表明，奶头过度角化与较高的微生物负荷和乳房内感染的发生呈正相关。
在评估奶牛的生理状况和奶头过度角化对乳头管和牛奶微生物群特征的影响时，我们未能发现奶头过度角化与微生物群整体多样性之间的紧密联系。尽管如此，我们发现奶头过度角化病与鞘氨醇杆菌属的比例正相关，而鞘氨醇菌与乳房炎的发病率相关。这可能表明奶头过度角化病会损害乳头管完整性，而后者具有抑制机会性/致病性细菌群在乳房内定植的能力。
影响乳房微生物群的管理措施
除了对牛群进行营养管理外，与乳房健康相关的最重要的管理方法是NMC在“十点乳房炎控制计划”下建议的方法，包括：（1）制定切实可行的目标以改善乳房健康；（2）保持清洁、干燥、舒适的环境；（3）适当的挤奶程序；（4）正确维护和使用挤奶设备；（5）保持全面的牛群记录；（6）哺乳期间适当管理乳房炎；（7）有效的干奶期管理，包括实施适当的干奶期治疗（DCT）；（8）维持控制传染性病原体的生物安全措施；（9）定期监测乳房健康状况（如监测SCC、乳房清洁度、奶头过度角化等）；（10）定期审查牛群的乳腺炎控制计划。
据报道，奶牛的休息环境在对乳房微生物群的组成方面起着核心作用。在一项研究中，对于在挤奶前进行乳头消毒的母牛，放牧季节乳头区微生物群的多样性更高。垫料管理是乳房炎控制程序的另一个重要方面，它可能会影响奶牛环境的微生物状况，进而影响乳房的微生物定殖。
与其他控制乳房炎病原菌的做法类似，常规微生物学技术已广泛用于探讨垫料类型对乳腺炎病原体引起的乳房内感染的影响。研究表明，使用秸秆垫料的牛场收集的牛奶样品的细菌含量较低。使用稻草垫料的农场中，奶菌群中检出的主要细菌中变形菌的比例也更高。
此外，在使用秸秆垫料的农场中，冬季采集的牛奶和乳头棉拭纸样本均比夏季采集的样本的菌群多样性更高。该结果强调了季节性因素（如环境温度和湿度）对奶牛周围环境微生物群组成以及乳房微生物群的潜在影响。
总体而言，乳房内环境似乎为广泛的环境细菌定植提供了一个适宜的生态系统。这很可能是由于乳内分泌物中的微生物生物量低以及缺乏对可用营养素的激烈的种间竞争。与乳房内分泌物的多变的菌群相比，与乳房内组织相关的微生物种群最有可能在附着位点或者在内在化过程中遇到更大的竞争，因此可能在对环境干扰物的响应上组成更稳定。广泛的共生、机会和致病细菌群，包括葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌和乳酸菌都可以粘附并内化牛乳腺上皮细胞。不幸的是，宏基因组学研究几乎只关注乳房内分泌物的微生物群，因此忽略了组织相关微生物群在调节乳房动态平衡方面的重要性。
抗生素的全身和局部给药无疑是能够改变乳房微生物群落的最重要的控制措施。在牛乳房炎的情况下，通常在哺乳期使用抗生素治疗乳房炎或消除慢性乳房内感染并在干奶期使用抗生素预防新的感染。在缺乏有效的替代疗法的情况下，就动物福利和公共卫生而言，明智地使用抗生素治疗乳房炎是一种合理的做法。但是，由于人们越来越担心具有人畜共患病潜力的乳房炎病原菌中会出现抗菌素耐药性，因此在农场动物中预防性使用抗生素已成为公众健康的重要课题。因此，我们需要彻底评估常见抗菌方案对定植在乳房各个区域中的微生物群落的影响。
乳房内施用抗生素对乳房微生物群组成的影响
尽管许多研究已经调查了各种抗菌产品在消除或控制主要乳房炎病原菌中的有效性，关于抗菌药物的治疗和预防用途对乳房微生物群整体组成的影响却知之甚少。自然或实验引发乳房内感染与致病性大肠杆菌的牛奶菌群的纵向分析表明，延长盐酸头孢噻呋的乳房内给药不能显著缩短乳房炎的持续时间或加速消除乳房炎病原菌。
在这两个实验中，不论是否用头孢噻呋治疗乳区，乳房炎感染８天后牛奶中菌群迅速恢复到健康状态，并伴随着炎症的消退。同样，健康乳房长期暴露于头孢噻呋对牛奶菌群的组成也没有持久的影响。因此，可以推断出，乳房内微生物群不仅对革兰氏阴性乳房病原菌例如大肠杆菌的侵袭具有抵抗力，而且还可以抵抗广谱的第三代头孢菌素的长期暴露。尚不清楚其他种类的抗菌剂是否可能对乳房微生物群的组成产生长期影响。同样，给药途径（全身性与乳内性）是否会影响乳房微生物群的组成，目前尚无定论。
哺乳期末在乳房内长效抗生素的施用（即干奶期疗法）是乳房炎控制计划的关键组成部分。乳头封闭剂也已逐渐替代了抗生素干奶治疗或与之结合使用，以防止在干奶期出现新的乳房内感染。然而，尽管实施了上述干预策略，围产期乳房炎的高流行仍然是世界范围内的主要问题。这强调了需要进一步改善乳房炎控制程序，以及彻底评估当前干奶期治疗策略在调节各种乳房区域微生物中的作用的需要。最近一项研究表明，使用盐酸头孢噻呋和乳头封闭剂的干奶期疗法，并没有降低乳房炎主要病原菌包括大肠杆菌、克雷伯菌、支原体、葡萄球菌和链球菌的产后感染率。
总结
如上所述，越来越多的证据表明乳房炎的发生与乳房内微生物群的多样性降低和组成改变（即菌群失调）有关。然而，菌群失调是感染性乳房炎的起因还是后果，该点尚有争议。 乳房炎病原菌通常具有多种毒力因子，使它们能够克服免疫介导的乳房定植。因此，在最初的定植之后，病原体会迅速在乳房生态系统中繁殖扩散，并降低乳房内菌群物种丰富度。但是，由于免疫细胞的活性和通过定期挤奶的清除作用，或者借助于治疗性干预措施（例如全身或乳房内抗菌剂的使用），乳房生态系统内的病原体优势通常不会持续存在并可以自发消失。
无论如何，解决病原体诱发的乳房炎症反应后，随后进行微生物演替，这可能导致乳房内的菌种完全恢复或部分恢复。共生细菌的恢复程度部分取决于用于治疗乳房炎的抗菌药物的活性谱，但也很大程度上取决于侵入性病原体的毒力因子。共生细菌的枯竭可能对乳房稳态和乳腺炎抵抗力产生有害影响。共生菌可以通过几种机制抵抗外源性病原体的定殖并抑制乳房内机会致病菌的过度繁殖，包括代谢竞争以限制营养资源、产生抑制性肽（例如细菌素）改变生态系统条件以不利于病原体生长（例如降低pH）、上皮细胞表面的过度附着位点的竞争以及宿主促炎和抗炎反应的调节。因此，乳房内感染和抗菌治疗后共生菌的部分恢复可能促进新乳房内感染的发展和持续感染的复发。
结论
尽管仍处于起步阶段，但目前对乳房微生物生态系统的了解表明，由共生和机会性菌群之间的健康平衡组成的乳内微生物群的最佳多样性，对于维持“促炎”和“消炎”反应之间的平衡至关重要，从而保持乳腺内环境的稳态。母牛的生理状况、乳房的解剖特征、与免疫反应相关的遗传特征以及环境因素都会改变乳房微生物群的组成。然而，仍需要付出巨大的努力来确定乳房各个部位的共生微生物与乳房炎病原体和免疫系统相互作用的潜在机制。
Herman Barkema，于1988年在荷兰乌得勒支大学（Utrecht University, The Netherlands）获得了DVM学位。在完成博士学位期间曾在荷兰动物卫生局担任流行病学家。目前是卡尔加里大学（University of Calgary）兽医学院的传染病流行病学教授和NSERC奶牛传染病研究的教授，并创立了兽医学院生产动物卫生部。同时，他还是比利时根特大学（Ghent University，Belgium）的客座教授，中国农业大学外国专家。Barkema教授的研究专注于牛群疾病的预防和控制，包括动物源性菌株耐药性的研究，目前为止共计发表了超过300篇科学论文；是奶牛乳房炎领域的顶级研究者，享有广泛的国际声誉。
李梦月，湖北人，中国农业大学硕士研究生。于2018年7月受Barkema教授邀请，赴加拿大卡尔加里大学兽医学院研究凝固酶阴性葡萄球菌（CNS）对小鼠乳房感染的保护作用。研究结果表明，部分CNS（模拟葡萄球菌）能够抑制金黄色葡萄球菌在小鼠乳房内的生长能力，同时极大地减轻由金黄色葡萄球菌所致的小鼠乳房内的炎症反应。