乳腺炎对全球奶畜产业造成的经济损失十分巨大，其中亚临床型因缺乏明显临床症状且常无明确致病菌，其发病机制一直是领域内探索的难点。2026年7月9日，西北农林科技大学动物科技学院陈玉林教授和张科教授团队在《Microbiome》期刊在线发表题为“Multi-omics and functional validation reveal that Methanobrevibacter-derived L-3-aminoisobutyrate alleviates subclinical mastitis in dairy goats via the HSPA1B-p65 signaling pathway”的研究论文，该研究通过多组学整合和体内外功能实验，揭示了肠道古菌来源的代谢物L-3-氨基异丁酸（BAIBA）通过激活乳腺上皮细胞内质网蛋白质质量控制通路并上调HSPA1B表达，进而抑制NF-κB磷酸化活化，从而有效缓解奶山羊亚临床乳腺炎的新机制。
研究团队基于体细胞数（SCC）和炎症表型差异从167头泌乳中期萨能奶山羊中筛选出健康与亚临床乳腺炎个体进行深入分析，他们发现SCM奶山羊的乳产量显著下降，血清和乳汁中的炎症因子水平均明显升高。团队通过宏基因组测序，他们观察到SCM个体肠道菌群α多样性显著升高，其群落结构也发生了明显改变，机会性分类群如真杆菌属和布劳特氏菌属在SCM组显著富集，而产甲烷古菌特别是甲烷短杆菌属则在健康组中高度富集。进一步的属种鉴别和LEfSe分析确认了Methanobrevibacter sp.、M. cuticularis等多个产甲烷古菌物种是健康奶山羊的特征肠道微生物标志物，并且这些古菌的丰度与SCC和促炎细胞因子水平均呈现显著的负相关关系。
为了建立肠道菌群变化与乳腺炎症之间的因果联系，研究团队进行了跨物种的粪菌移植实验，他们将SCM供体或健康供体的粪便微生物移植至伪无菌小鼠体内，发现接受SCM菌群的小鼠其乳腺组织出现了明显的炎症细胞浸润和结构损伤，同时乳腺和血清中的炎症因子水平也显著升高，成功在小鼠中复现了SCM相关的乳腺炎症表型。在明确肠道菌群具有致病驱动作用之后，研究团队整合了宏基因组功能注释和非靶向代谢组学数据，结果发现健康组肠道中缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解通路显著富集，其终产物L-3-氨基异丁酸在健康组中的丰度远高于SCM组。他们还鉴定到甲烷短杆菌属携带有BAIBA生物合成关键限速酶基因vorA、vorB和vorD，表明该古菌是这一保护性代谢物的重要微生物来源，相关性分析进一步确认了BAIBA丰度与SCC及促炎细胞因子浓度之间的负向关联。
为了阐明BAIBA缓解乳腺炎症的分子机制，团队在LPS刺激的牛乳腺上皮细胞（MAC-T）炎症模型中进行了系统的功能验证，DIA定量蛋白质组学分析显示BAIBA处理能够显著上调内质网蛋白质质量控制通路中的多个关键分子，其中热休克蛋白家族成员HSPA1B的表达在LPS刺激后明显下调而BAIBA则能有效恢复其表达水平。进一步的实验表明BAIBA通过上调HSPA1B来抑制NF-κB p65亚基的磷酸化活化进而减少促炎细胞因子的产生，当利用siRNA敲低HSPA1B后BAIBA对p-p65的抑制作用及对炎症因子的调节作用均被完全消除，证实了HSPA1B-p65信号轴在这一保护效应中的核心地位。在临床试验中研究团队对自然感染SCM和临床型乳腺炎的奶山羊进行了为期7天的乳腺内BAIBA灌注，治疗后乳SCC显著下降且部分个体恢复至临床参考范围以下，展现出该代谢物作为非抗生素干预策略的良好转化前景。
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