3讨论
犬神经类型是选择工作犬的重要考核要素,影响其具体训练规划和实战效果。因此,对犬的神经类型进行精准评估至关重要。有研究将犬的神经类型划分为神经质型、外向型、专注型和友善型,并对60头犬进行分类分析发现,犬的神经质型和胆量、外向型和训练兴奋性、专注型和训练响应之间呈显著的正相关,而友善型与攻击因素和恐惧心理呈现显著的负相关。这表明,犬的神经类型很大程度上决定了其未来的训练方向及使用场景。当前,研究者评判犬的神经类型大多采用非模式化“经验”进行,不同评判人在评价同一头犬时往往会出现较大差异。此外,许多研究指出,肠道微生物与宿主神经类型之间主要依靠“肠道-微生物群-大脑轴”进行直接或间接的联系。董建一等通过分析导盲犬和淘汰犬之间肠道菌群的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数的差异,成功用于辅助导盲犬的早期筛选。
可见,解析神经类型与肠道微生物之间的关联对于辅助工作犬的筛选与提升训练效果具有实际意义。本研究采用测评量表的形式对犬神经类型进行评分筛选,依据评分判定犬的神经类型分类,并在试验结束时对试验犬的神经类型进行验证,以确保试验结果的准确性。本研究中,安静型犬表现沉稳,对外界事物保持敬畏,而活泼型犬互动性强,衔取欲望强烈。此外,研究发现,工作犬的神经特征以及肠道微生物菌群均会受到日龄、营养以及环境因素的影响。因此,本研究采用配对试验设计,试验犬的性格特征为唯一变量。
结果显示,安静型犬与活泼型犬粪便微生物菌群主要在肠道菌群整体组成有差异,包括Alpha多样性(物种丰富度和系统发育多样性)以及Beta多样性之间的差异。与安静型犬相比,活泼型犬粪便菌群的Alpha多样性(物种丰富度和系统发育多样性)更高,在Chao1指数和Shannon指数中最为明显。这与Mörkl等研究结论一致,性格安静且情感慢热的宿主肠道菌群的Alpha多样性偏低,主要体现在产生丁酸盐的菌群减少;其次,认知障碍与丁酸盐生产菌丰度较低有关,且神经炎症与短链脂肪酸、丁酸酯水平降低之间存在关联。可见,丁酸盐在大脑神经稳态中具有潜在的有益作用,肠道微生物菌群的Alpha多样性可一定程度反映宿主性格特征。
微生物群落的多样性和复杂性是“肠道-微生物群-大脑轴”发挥作用的基础。研究发现,肠道内可以调节影响情绪性格的微生物种类繁杂,且作用途径多样。一方面,肠道菌群可以直接生成神经递质和神经调节剂调节肠道神经系统,并通过迷走神经和脊神经将信号传导至中枢神经系统,影响情绪状态;另一方面,肠道菌群的肽聚糖等成分可以激活宿主的黏膜免疫系统,影响神经系统的活动,从而调节宿主情绪。有研究表明,Firmicutes、Bacteroidetes的代谢产物(短链脂肪酸,如丁酸、琥珀酸、戊酸、甲酸)可以提高神经系统的兴奋性,而Proteobacteria衍生的淀粉样蛋白可以充当神经毒素(朊病毒),引发其他正常蛋白质异常折叠,导致宿主患轻度认知障碍。
本研究中,安静型犬与活泼型犬粪便中Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria的相对丰度分别占总菌群的65.23%和89.44%,且活泼型犬粪便菌群的Firmicutes和Bacteroidetes的相对丰度均高于安静型犬,Proteobacteria则相反。这一结果与Kaur等研究结论相似,肠道菌群中Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria的色氨酸代谢途径丰富,通过特定的代谢途径将色氨酸转化为5-羟色胺,在神经突触及大脑皮质发挥作用,提高宿主情绪活力。其次,进一步研究发现,在Firmicutes中以Lactobacillus为代表的菌属能够产生γ-氨基丁酸,增加细胞膜对氯离子的通透性,使氯离子流入神经细胞内,引起细胞膜超极化,减少宿主的运动量,进而导致宿主表现为相对安静状态。
本研究中,安静型犬粪便中Lactobacillus占总菌属的相对丰度(16.05%)显著高于活泼型犬(7.97%),这一结果与上述结论相契合。其次,现有研究已初步证实了不同性格或用途的宿主之间肠道微生物存在差异,且肠道中补充特定的外源菌群亦可以反作用于宿主情绪。Xu等在犬饲粮中添加复合益生菌后发现,外源益生菌可以改变老年犬的肠道微生物结构,并增加有益细菌(普雷沃菌)和减少潜在有害细菌(大肠杆菌)的相对丰度,改善宿主健康并增强宿主活力状态。其次,补充外源益生菌(发酵乳杆菌)还可以通过增加肠道中短链脂肪酸(丁酸、琥珀酸、戊酸、甲酸)浓度,降低气单胞菌、大肠杆菌和假单胞菌等有害菌的数量,从而达到增强犬的免疫力和改善精神状态。这进一步表明,肠道特定微生物产生的神经递质或神经调控因子可以通过“肠道-微生物群-大脑轴”调控宿主活力和精神状态。可见,不同神经类型犬的粪便微生物之间的分布规律存在显著差异,这些差异可用于指导工作犬后续的训练及使用方向。
本研究将所有试验犬粪便菌群进行了SPARCC分析发现,肠道菌群在共生和排斥之间处在一个动态平衡的状态,共同维持着肠道微生物稳态。研究发现,不同神经类型犬的肠道微生物稳态并不是处于同一个水平,粪便中显著富集的差异微生物侧面反映了犬肠道微生物群落的多样性,这种多样性有助于提供多种代谢功能(营养物质的消化和吸收、代谢产物的生成、免疫防御等),对于维持犬的肠道健康及宿主活力至关重要。
Bacteroidetes和Fusobacteria、Proteobacteria共同构成了犬肠道微生物群落的主要组成部分,其中,Bacteroidetes可以参与复杂的多糖和蛋白质的分解,协助宿主(犬)从食物中获得更多的营养。因此,Bacteroidetes的显著富集可以反映活泼型犬的消化能力较强,并且Bacteroidetes在活泼型犬肠道中占据主导地位时,往往意味着犬的肠道环境处于良好的平衡状态。
Fusobacteria和Proteobacteria在犬肠道生态系统中丰度较高,参与碳水化合物代谢、短链脂肪酸生成及氮硫循环等生态过程,更有助于维持肠道健康状态。此外,某些变形杆菌属可能与肠道炎症和感染有关,其富集程度需要结合其他指标进行综合评估。本研究首次就不同神经类型犬的肠道菌群的差异进行分析和研究,但未结合犬的运动相关生理、生化指标进行系统性分析,其具体作用机制仍有待后续试验进一步研究。
其次,目前没有直接证据表明犬粪便微生物的富集及结构特征与特定神经特征直接相关,但微生物群落的变化导致的代谢产物的变化会通过“肠道-微生物群-大脑轴”影响犬的情绪和行为,未来的研究需更深入地探索肠道微生物与犬的情绪状态和行为模式之间的复杂关系。
4结论
本研究揭示了安静型与活泼型马里努阿犬肠道微生物菌群在物种多样性和群落结构上存在差异,主要体现在特定菌群如Fusobacteria及其分支在安静型犬粪便菌群中富集,Firmicutes及其分支在活泼型犬粪便菌群中富集。这些差异可能通过“肠道-微生物群-大脑轴”影响犬行为和情绪,这为理解工作犬神经类型与肠道微生物的关系提供新见解,也为未来工作犬的早期筛选和行为训练提供科学依据。
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