自从大约1万年前第一批绵羊和山羊在美索不达米亚被驯化以来，保持牲畜免受传染病的困扰一直是人们关注的问题。患病的动物产量减少，对食用它们的肉和奶的人类构成威胁，并通过传播传染病威胁到整个畜群的健康。在通过检疫和自然疗法与感染作了艰苦的斗争之后，畜牧业生产者在上个世纪开始使用抗生素，以前所未有的效率与疾病作斗争。

然而，由于抗生素耐药性有可能破坏过去70年取得的进步，因此需要另一套新的策略来确保粮食安全和安全。BOB体育密歇根州立大学(密歇根州立大学来自兽医学院的bob体育登录农业生物研究科学家们正在努力开发除传统抗生素之外的新技术，以对抗和预防农场中的疾病。

密歇根州立大学大型动物临床科学副教授Bo Norby从研究生开始就断断续续地研究抗生素耐药性。他一开始是在密歇根州立大学测量在有机农场饲养的猪与传统农场饲养的猪中抗生素消除细菌耐药水平的影响。

他说:“我认为，在降低耐药性方面，我们希望它会比实际情况更成功。”“这当然有影响，但另一方面，它花了几十年时间才达到我们目前看到的耐药性水平。想到它会这么快就消失，我可能naïve。”

约翰Kaneene，该中心主任密歇根州立大学比较流行病学中心研究牲畜和人类抗生素耐药性的流行病学和机制。其中一个重点是确定导致抗性形成的因素。

通过了解抗生素耐药性的机制和动态，我们可以了解问题的严重程度密歇根州立大学流行病学教授。

Kaneene进行的研究发现，经常在小牛身上bob体育登录使用抗生素药物的母乳替代品会对抗性水平产生影响。牛奶替代品是全脂牛奶的商业替代品，通常用于农场喂养小牛，因为它们通常比全脂牛奶更便宜，污染风险也更小。以密歇根奶牛场为样本，所有这些农场最初都用抗生素药物替代牛奶喂养小牛，Kaneene将他们分为两组。一组继续使用药物替代品，另一组则改用不含抗生素的替代品。Kaneene和他的团队在一年的时间里从每个农场的动物和环境中提取样本，发现在没有抗生素的组中，耐药性下降了。

虽然最初的结果看起来很有希望，但Kaneene说情况很快就变了。这些农场最终开始经历抵抗的复苏。和诺比一样，Kaneene发现仅仅消除抗生素的使用是不够的，还需要新的技术。目前，他正在研究不涉及抗生素的牛胃肠道疾病的新治疗方法。bob体育登录

“在某些情况下，你可以尽量减少抗生素的使用，这有助于我们减少农场耐药性的形成，”Kaneene说。“然而，这只是一个起点。”

诺比，他回到了密歇根州立大学2011年的这次工作，延续了他在博士生期间开始的研究奶牛中耐抗生素大肠杆菌的努力。通过对大肠杆菌样本进行14到16种抗生素的测试，诺比能够量化大肠杆菌对各种抗生素的耐药性水平。

诺比解释说:“在评估不同干预措施对动物的影响之前，我们必须了解细菌的耐药性。”“我很烦恼。当我们开始研究耐药性时，我们bob体育登录发现不使用抗生素并不是权宜之计。当我回来的时候密歇根州立大学在美国，我们开始寻找替代方法来停止突然停止。”

诺比开始测试各种物质，以制造出可以像抗生素一样注射到奶牛乳房的产品。他对麦卢卡树的花蜜和牛至的潜力特别乐观，麦卢卡树的花蜜具有天然的抗菌和组织修复特性。

诺比说:“我们希望能找到一种方法，让乳制品生产商用非抗生素的方式来治疗他们的动物。”

确定一种物质的生存能力的第一步是在实验室里对其进行分离菌株的测试。诺比将一个细菌样本暴露在越来越多的候选细菌中，直到他找到它阻止细菌生长的点，即最小抑制浓度。

候选人还必须接受安全测试。诺比的团队将首先刮除奶牛乳房部分的毛发，并将候选人应用于裸露的皮肤上以测试炎症。接下来，它将被注射到乳房中，以确保它不会使动物生病或引起更多炎症，从而加剧它旨在治疗的疾病。只有经过这几轮测试后，它才能进入临床试验阶段，在这个阶段，多个候选药物要相互测试，也要与医学上已经批准的抗生素进行测试，以确定哪种替代品最有效。

Norby说，寻找传统抗生素的替代品是减少抗生素耐药性的一个重要中间立场。

他说:“当我们使用抗生素时，即使只是在临床上应该使用的情况下，我们也会影响我们使用抗生素的动物和环境的耐药性水平。”“通过有替代品，我们消除了一些选择压力，减缓了耐药性的传播。”

健康农场的新做法

当诺比和凯恩研究抗生素的替代疗法时，其他密歇根州立大学bob体育登录研究人员正在从不同的角度研究这个问题。他们正在研究如何促进动物健康，最大限度地发挥免疫系统的功效，以减少疾病的发病率，从而减少对抗生素治疗的依赖。

密歇根州立大学AgBiobob体育登录Research兽医罗纳德·厄斯金bob体育登录研究的重点是乳腺炎，这是一种由细菌引起的奶牛乳房炎症，是美国奶牛最常见的疾病。根据美国农业部的数据，密歇根州每年有15%到20%的奶牛患有乳腺炎。bob体育合法吗对于一个拥有187头奶牛的平均规模的奶牛场来说，这种疾病可能导致每年损失约2.5万磅牛奶，每年的医疗费用高达1万美元。严重的情况可能导致更大的损失，并对受影响动物的健康、福利和生育能力产生长期影响。

厄斯金解释说:“乳腺炎是由白细胞进入乳房对抗感染引起的。”“这和你感冒的时候没有太大区别——感冒是你的免疫系统对入侵的细菌或病毒做出反应的时候。所以当我们谈论乳腺炎时，我们谈论的是免疫反应的经典迹象:炎症、红肿、疼痛。”

乳腺炎是奶牛最常见的疾病，也是奶牛场使用抗生素的最常见原因。厄斯金的大部分职业生涯都致力于寻找对抗这种疾病的新方法。

厄斯金说:“乳腺炎是乳制品生产商每天都要解决的问题。”“他们必须做出选择，要不要给牛用抗生素。从生产力和奶牛健康的角度来看，我们的目标是减少乳腺炎，我们正在努力找到最有效的方法。”

厄斯金的部分研究是确定抗生素治疗何时bob体育登录是一种合适的策略。乳腺炎是由广泛的细菌病原体引起的，并不是所有的细菌病原体都对抗生素敏感。乳腺炎最常见的病原体，链球菌和葡萄球菌，如果及时发现，抗生素反应非常好。然而，其他原因则不然。

“就像你感冒时儿科医生或医生之间的争论一样，问题是你想马上开始使用抗生素吗?”厄斯金说。“我们试图帮助乳制品生产商和他们的兽医做出明智的决定，什么时候适合使用抗生素，什么时候应该等待，看看奶牛自身的免疫系统是否能抵抗抗生素。这一切都是关于谨慎、明智地使用抗生素，只在必要的时候使用。”

为了确定这种情况是否可以用抗生素治疗，厄斯金对受感染奶牛的牛奶进行细菌培养，以确定导致这种疾病的细菌类型。

厄斯金说:“这和在医院里发生的事情没有什么不同。”“如果你患有链球菌性咽喉炎，有人会收集棉签，在给你使用抗生素之前识别出细菌。”

决定是否使用抗生素的另一个关键方面是了解整个牛群和牛群中个别奶牛的病史。一些细菌感染会导致奶牛乳房的慢性变化，产生疤痕组织，变得更难治疗。

厄斯金说:“你试图尽快治疗这些感染，但有时它们会变成慢性感染。”“我们试图帮助农民根据牛的健康记录做出正确的选择。例如，也许我们以前治疗过一头牛，但它不起作用。然后问题就变成了:我们真的想继续在这头牛身上使用抗生素吗?还是我们认为她不适合这种治疗?”

厄斯金认为，在农场进行培训是改善动物健康，同时减少对抗生素依赖的有效手段。他说，随着农场在过去20年里大幅提高了生产力水平，生产者越来越依赖员工来管理扩大的畜群。

厄斯金说:“你会听到的一个经典故事是，上世纪80年代，当父亲从他父亲那里接管农场时，他们有100头奶牛。”“现在，2014年，他有300到400头奶牛，6名全职员工和3名兼职员工。”

除了产量的增加，农场人员的扩大也给这个行业带来了新的挑战。

厄斯金说:“如果你看看我们在牛奶产量和质量方面的排名，我们密歇根州的乳制品行业就非常进步。”“我们有一群非常擅长他们所做的事情的生产者，这不仅仅是乳腺炎，而是如何安置、喂养、繁殖奶牛，但我认为在管理劳动力方面存在挑战。突然之间，他们从处理直系亲属之间的农场问题变成了管理10到15个人。人数越多，与协议的差异就越大，这就增加了疾病出现的风险。”

建立并遵循奶牛场的日常操作规程，从挤奶程序到使用抗生素到准备饲料，对牛群的健康至关重要。为了帮助生产者及其员工实施和遵守农场协议，厄斯金领导了一个多机构研究团队，开发了让员工与农场主、经理和兽医接触的培训项目。bob体育登录

一项针对奶牛场员工的调查显示，他们强烈希望接受培训，了解如何以及为什么要进行农场运营。厄斯金说:“我们相信，如果员工像这样投入工作，就会减少工作规程的偏差，乳房炎等疾病的发病率也会下降。”

在对密歇根州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州600多家养殖户的担忧和做法进行调查的基础上，厄斯金的团队制定了一个评估系统，以制定协议和教育材料，帮助兽医教育农场员工。

厄斯金说:“我们将帮助人们设定目标，进行沟通，并找到教育员工产生长期变化的方法。”“我们都在这里学习。对奶农来说，这是一个新的环境，可以说，我们都在努力找到合适的舞伴。”

通过促进健康来对抗疾病

早在抗生素出现之前，包括家畜在内的动物就在与细菌感染作斗争。在适当的条件下，免疫系统是对抗疾病的强大防御。密歇根州立大学大型动物临床科学教授和牛免疫学专家洛林Sordillo正在研究通过奶牛的环境和饮食来增强免疫系统的方法，以减少奶牛场的乳腺炎和其他感染。

“这并不是说抗生素是坏事，但我们不想随意使用它们，”索迪略说。“减少对它们的需求的最好方法是从一开始就预防疾病的发生。”

当奶牛受到压力时，它们的免疫系统能力就会下降，疾病的发病率就会上升。索迪罗的研究旨在减轻这bob体育登录种压力。

索尔迪略说:“我们研究的重点是了解损bob体育登录害动物免疫系统的机制，并试图提出干预策略，在暴露于引起乳腺炎的病原体增加时增强免疫系统。”

加强免疫系统的方法有很多，从疫苗到饮食调整。由于引起奶牛乳腺炎等感染的细菌种类繁多，疫苗接种的效果有限，因为它针对的是单个细菌菌株。

索迪罗没有接种疫苗，而是通过改变营养和代谢条件来加强牛的免疫系统。

其中压力最大的时期是小牛的出生和开始产奶。在这段时间内，奶牛使用营养物质的方式发生了一些变化，可能会抑制免疫功能，使它们容易患病。通过改善营养，索迪罗找到了减轻这种营养代谢改变的负面影响的方法。

索迪略说:“我们希望确保牛的饮食摄入量得到优化，因为这样可以减少身体的压力，减少代谢储存的脂肪的需要。”“在产犊过程和哺乳期开始时，会消耗大量的能量。为了让一头牛能够满足这些能量需求，她必须消耗足够的饲料。如果没有，那么她就会开始调动她的组织储存来释放脂肪以获取能量。”

脂肪的动员将游离脂肪酸引入血液，从而抑制免疫系统。确保奶牛从饲料中获得足够的能量可以减少这种动员，并且免疫系统保持完整。

在哺乳期间消耗的能量也会导致代谢废物的产生，称为活性氧。这些分子是人体能量消耗的天然副产品，在产奶过程中大量存在是剧毒的，应对这种毒素的积累会使奶牛的抗氧化防御系统紧张。这种情况在感染期间会加剧，这时免疫系统会产生更多数量的活性氧以杀死细菌。

Sordillo的研究bob体育登录表明，在哺乳早期增加膳食中抗氧化营养素(如硒和维生素E)的浓度可能会减轻这些分子造成的危害。

索尔迪略说:“活性氧的产生是新陈代谢的自然组成部分，也是免疫系统的正常反应，但是，就像任何事情一样，当活性氧过多时，问题就来了。”“为了回到正常水平，你必须增加奶牛接受的抗氧化剂。当你不这样做时，毒素不仅会破坏组织，还会对免疫系统产生深远的影响，这是疾病易感性的一个主要因素。”

通过更好的治疗改善健康

在第一批牲畜被驯化八千年后，柏拉图写道，需求是发明之母。尽管这位德高望重的哲学家所指的是古希腊的政治，但他的话对古希腊人的工作来说是正确的密歇根州立大学农业生物研bob体育登录究的科学家正在检查牲畜的健康状况。随着耐药性的发展，单方抗生素治疗不再是疾病治疗的可行选择。

索迪略说:“新抗生素的开发跟不上耐抗生素细菌的潜在发展。”“细菌适应的速度远远快于我们开发新抗生素的速度。”

替代治疗策略的发展不仅带来了治疗疾病的技术，而且还有助于预防疾病。总会有需要抗生素治疗的病例，但这些新做法减少了需求。

厄斯金说:“从密歇根乃至全国的总体趋势来看，乳制品中抗生素的使用一直在稳步下降。”“我们的生产商一直在努力工作，有了我们正在开发的新技术，他们将能够做得更好。”

抗生素耐药性小册子