張畢紅,劉耀權(quán),王先勝,賀鈺棟,武建權(quán),王建國(guó)

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,陜西楊凌 712100;2.中墾乳業(yè)股份有限公司,重慶 400020)

奶牛酮病又名奶牛酮血癥、酮尿病,是由于圍產(chǎn)期奶牛體內(nèi)碳水化合物和揮發(fā)性脂肪酸代謝紊亂引起的一種代謝性疾病。該病主要以酮血癥、酮尿癥、酮乳癥為特征,常表現(xiàn)為低血糖癥、血漿中游離脂肪酸升高、脂肪肝、糖原水平下降等。由于酮病發(fā)病的高風(fēng)險(xiǎn),給奶牛產(chǎn)業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。奶牛酮病其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,特別是亞臨床型酮病,其診斷和預(yù)防均較困難。本文介紹了奶牛酮病的分類、國(guó)內(nèi)外發(fā)病率及其對(duì)牧場(chǎng)生產(chǎn)的危害,對(duì)奶牛酮病的診斷方法及其治療措施進(jìn)行了綜述。

1 奶牛酮病簡(jiǎn)介

1.1 奶牛酮病分類

酮病是奶牛的一種代謝性疾病,其特征表現(xiàn)為血液、尿液和泌乳早期牛奶中酮體β-羥基丁酸(beta-hydroxybutyrate acid,BHBA)、乙酰乙酸和丙酮含量升高。根據(jù)血液中BHBA濃度和臨床特征將奶牛酮病分為亞臨床酮病(subclinical ketosis,SCK)和臨床酮病(Clinical ketosis,CK)兩種類型。發(fā)生SCK的奶牛沒有明顯的臨床癥狀,但血液、尿液或乳汁中酮體含量升高,并且奶牛食欲正常,干物質(zhì)攝入沒有下降。發(fā)生CK的奶牛具有明顯的臨床癥狀,表現(xiàn)為食欲下降、體重減輕、產(chǎn)奶量減少、糞便干燥。根據(jù)病因和發(fā)病時(shí)間將酮病分為Ⅰ型酮病(原發(fā)性酮病)、Ⅱ型酮病(繼發(fā)性酮病)和Ⅲ型酮病(青貯丁酸性酮病)[1]。Ⅰ型酮病主要由產(chǎn)后能量負(fù)平衡引起,常發(fā)生于產(chǎn)后3～6周,并伴有低胰島素血癥。Ⅱ型酮病主要由圍產(chǎn)期體況肥胖引起,發(fā)生于產(chǎn)后1～2周,特點(diǎn)是發(fā)病初期可能出現(xiàn)高胰島素和高血糖。Ⅲ型酮病與攝入富含丁酸的青貯飼料有關(guān),特點(diǎn)是沒有明顯的臨床癥狀,不易察覺[2]。奶牛酮病發(fā)病受季節(jié)、奶牛品種、飼養(yǎng)環(huán)境等因素的影響,SCK在春冬高發(fā),發(fā)生時(shí)間主要見于產(chǎn)前1周到產(chǎn)后70 d,發(fā)病高峰在產(chǎn)后7 d和產(chǎn)后14 d[3]。

1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)病率

常規(guī)牧場(chǎng)奶牛SCK發(fā)病率很高,其不但影響生產(chǎn)性能,還會(huì)增加奶牛CK、皺胃移位、胎盤滯留和子宮炎等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)匯集六大洲38項(xiàng)研究的Meta分析顯示,SCK的全球發(fā)病率為22.7%,其中荷斯坦奶牛的SCK發(fā)病率為19.8%,顯著低于其他品種的奶牛,畜棚養(yǎng)殖奶牛SCK患病率會(huì)顯著高于牧場(chǎng)養(yǎng)殖奶牛[4]。各研究報(bào)道的SCK發(fā)病率全球差異較大,約為8%～40%。普遍認(rèn)為國(guó)內(nèi)奶牛酮病的發(fā)病率為15%～30%,其中SCK發(fā)病率為10%～30%,CK發(fā)病率為2%～20%,國(guó)內(nèi)新疆、陜西、河南、寧夏等地區(qū)的報(bào)道也符合這一結(jié)果[2,5]。

1.3 對(duì)牧場(chǎng)生產(chǎn)的危害

許多研究表明,酮病造成的危害包括降低產(chǎn)奶量、影響生殖性能、增加其他圍產(chǎn)期疾病的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)牧場(chǎng)生產(chǎn)造成不利影響。由于SCK發(fā)病率更高,大多關(guān)于并發(fā)癥的研究集中在SCK上。酮病引起的低血糖會(huì)使乳糖合成下降,奶牛產(chǎn)奶量隨之下降,患酮病的奶牛較正常奶牛日產(chǎn)奶量降低1.0～1.4 kg,酮病奶牛生產(chǎn)的牛奶中蛋白質(zhì)含量下降(<2.9%),乳脂含量較正常牛奶更高,但酮病如何影響產(chǎn)奶量目前尚未定論。過量的BHBA會(huì)增加圍產(chǎn)期其他疾病的風(fēng)險(xiǎn),如皺胃移位、胸膜炎、跛行、乳腺炎、子宮炎、囊性卵巢疾病和胎盤滯留等,導(dǎo)致配懷次數(shù)增加、產(chǎn)犢間隔延長(zhǎng)、受胎率下降,從而增加奶牛的病死率?；加蠸CK的奶牛患CK、子宮炎和發(fā)生皺胃移位的幾率分別是普通奶牛的1.5倍、9.5倍和5.0倍[6]。據(jù)統(tǒng)計(jì),奶?？偨?jīng)濟(jì)損失中由于酮病造成的產(chǎn)奶量下降導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失占24%,產(chǎn)犢周期延長(zhǎng)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失占36%,治療酮病造成的經(jīng)濟(jì)損失占19%,死亡和淘汰造成的經(jīng)濟(jì)損失占6%[7]。

2 奶牛酮病的診斷

酮病的臨床特征可作為奶牛酮病的初步診斷,而通常奶牛發(fā)生SCK不表現(xiàn)出臨床癥狀,確診需進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室診斷。酮病奶牛血液和牛奶中均可檢測(cè)到BHBA異常,血清或血漿中BHBA是診斷奶牛酮病最常見的指標(biāo)。規(guī)模化奶牛場(chǎng)通過測(cè)定血液中BHBA的含量來診斷酮病,監(jiān)測(cè)SCK。隨著奶牛養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大和診斷技術(shù)的發(fā)展,酮病特別是SCK診斷技術(shù)的優(yōu)化和新的生物標(biāo)志物的探索受到了越來越多學(xué)者關(guān)注。下面概括了奶牛酮病的臨床特征、診斷方法以及在生物標(biāo)志物方面的最新研究進(jìn)展。

2.1 臨床特征

患CK的奶牛表現(xiàn)為精神沉郁、采食量下降、體重減輕,產(chǎn)奶量下降,呼出氣體有爛蘋果味,糞便干結(jié),生殖系統(tǒng)疾病和其他疾病發(fā)病率升高?；糞CK的奶牛無明顯臨床癥狀,發(fā)病高峰在產(chǎn)后7 d和14 d,可通過測(cè)定血清或血漿中BHBA來診斷SCK。但需要注意的是,SCK的臨床特征具有個(gè)體差異性,并且患SCK的奶牛也可能表現(xiàn)出CK的臨床體征。

2.2 實(shí)驗(yàn)室診斷

奶牛血液、牛奶和尿液中均含酮體,血液中BHBA在所有酮體中含量最高且最穩(wěn)定,檢測(cè)酮病的標(biāo)準(zhǔn)方法通常是測(cè)定血清或血漿中BHBA水平。近5年奶牛酮病相關(guān)報(bào)道顯示,因農(nóng)場(chǎng)差異和奶牛的個(gè)體差異,血液BHBA濃度高于1.0～1.4 mmol/L即可判斷奶牛是否患SCK[8],目前大多數(shù)文獻(xiàn)的診斷共識(shí)是血漿BHBA濃度>1.2 mmol/L[9-13],CK通常通過血液中BHBA濃度為>3.0 mmol/L來判斷。血液中BHBA的檢測(cè)方式主要通過試劑盒和酶標(biāo)儀進(jìn)行比色[14],還能通過熒光測(cè)定、氣相色譜-質(zhì)譜和核磁共振光譜進(jìn)行測(cè)定[15]。傳統(tǒng)的血液BHBA檢測(cè)耗時(shí)耗力,且檢測(cè)的準(zhǔn)確度受時(shí)間、抗凝劑等因素的影響,抗凝劑使血漿中檢測(cè)到的BHBA水平降低,而血漿溶血又會(huì)導(dǎo)致BHBA的檢測(cè)結(jié)果升高。為了縮短檢測(cè)時(shí)間,減少采樣量,降低不必要的干擾,近幾年已經(jīng)開發(fā)出了許多便攜式奶牛側(cè)檢測(cè)工具,如檢測(cè)血液中酮體的XtraTM手持式“酮量計(jì)”[16]。

隨著研究的深入,奶牛酮病診斷指標(biāo)不再局限于血清或血漿中BHBA,診斷技術(shù)也更加多樣化。有研究將乳脂率與乳蛋白率的比例作為評(píng)價(jià)SCK的指標(biāo)[17],乳脂/蛋白質(zhì)(F/P)大于1.5提示奶?；糞CK。酮體的主要成分是乙酰乙酸,有學(xué)者將尿液中乙酰乙酸作為奶牛酮病的診斷指標(biāo),并設(shè)定閾值為15 mg/mL[18]。用于檢測(cè)牛奶中酮體含量檢測(cè)工具有Ketolac測(cè)試條、Pink測(cè)試液、Uriscan試紙條、Rapignost試紙條等。對(duì)酮病奶牛的血清進(jìn)行代謝組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)血清中與脂類、生物胺和氨基酸代謝相關(guān)的代謝物組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、碳元十芳烴及乙酰鳥氨酸等水平發(fā)生了顯著變化[19],為進(jìn)一步了解奶牛酮病的發(fā)病機(jī)制和發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物提供了新的思路。奶牛酮病早期不易被發(fā)現(xiàn)和個(gè)體差異的特點(diǎn)意味著需要更加快速、便捷、廉價(jià)的技術(shù)和更加敏感的生物標(biāo)志物,通過負(fù)能量平衡狀態(tài)下機(jī)體的代謝變化尋找更加靈敏的生物標(biāo)志物是探索的方向之一。

3 奶牛酮病的發(fā)病機(jī)制

奶牛酮病是奶牛在泌乳前6～8周常見的代謝疾病,主要表征為奶牛血液、尿液以及乳汁中高濃度的酮體含量,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)奶量減少、損害繁殖性能和增加其他疾病。主要發(fā)病原因?yàn)槿占Z供給的能量不足以提供迅速生長(zhǎng)的胎兒和胎兒出生后的高產(chǎn)奶量所需要的能量,使奶牛進(jìn)入能量負(fù)平衡狀態(tài)[20]。能量負(fù)平衡的特點(diǎn)是肝臟糖異生無法為維持和泌乳提供足夠的葡萄糖,奶牛機(jī)體則會(huì)動(dòng)員自身脂肪組織[21]。表現(xiàn)為脂肪中的長(zhǎng)鏈脂肪酸會(huì)大量被分解成游離或者非酯化脂肪酸進(jìn)入血液。在正常生理?xiàng)l件下,非酯化脂肪酸會(huì)在肝臟中被酯化并以極低密度脂蛋白的形式進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)。但是當(dāng)奶牛體內(nèi)的非酯化脂肪酸濃度超過了肝臟酯化的最大閾值,非酯化脂肪酸會(huì)在肝臟細(xì)胞線粒體中被非完全氧化從而形成酮體。非酯化脂肪酸的游離是奶牛應(yīng)對(duì)負(fù)能量狀態(tài)下血液中葡萄糖缺乏的途徑。酮體可以穿透血腦屏障給大腦提供能量,但血液、尿液和乳汁中高濃度的酮體會(huì)導(dǎo)致奶牛食欲降低并且增加圍產(chǎn)期奶?；艋计渌膊〉娘L(fēng)險(xiǎn),同時(shí)如果能量負(fù)平衡誘導(dǎo)的代謝紊亂不能得到及時(shí)解決,奶牛最終會(huì)發(fā)展為亞臨床或臨床酮癥[22]。

4 奶牛酮病的預(yù)防和治療

酮病的治療原則在于“升糖降酮”,其中直接進(jìn)行靜脈注射高濃度葡萄糖是實(shí)際生產(chǎn)中較為直接的治療手段。研究發(fā)現(xiàn),腹膜注射20%葡萄糖溶液1 000 mL(每天1次,持續(xù)4 d)相較于相同方式的靜脈注射,對(duì)血液生化成分有更有利的影響,并可以提供更長(zhǎng)時(shí)間的酮病治療效果[22]。同時(shí),通過補(bǔ)充添加奶牛機(jī)體葡萄糖生成的前體物質(zhì)這一思路來治療酮病。添加丙二醇(500 g/d,持續(xù)5 d)可為奶牛提供能量和提高葡萄糖水平,從而降低酮癥、脂肪肝等代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)[23]。丙二醇有潛在的劑量毒性,且單獨(dú)添加對(duì)部分奶牛效果不顯著,常見方式是與其他添加劑配合使用,如甘油、莫能菌素、葡萄糖等。在口服丙二醇的情況下配合暫時(shí)降低奶牛擠奶頻率(每天1次)較正常擠奶頻率,可更好地降低血清BHBA水平,緩解酮病癥狀[24]。另外,奶牛日糧添加丙酸鹽(350 g/d)可提高血清葡萄糖含量,有效治療酮病[25]。日糧添加中草藥活性提取物(含山茶花、金龜子、龍膽、光甘草、蒲公英等的復(fù)合中草藥添加劑,持續(xù)5 d)也可用于改善奶牛亞臨床酮病[26]。

有效預(yù)防奶牛酮病的主要方法是讓奶牛持續(xù)獲得均衡的日糧,如在奶牛妊娠后期選用優(yōu)質(zhì)飼草,保證此階段合適的“能量-蛋白質(zhì)平衡”[27-28]。還可以補(bǔ)充添加適量丙酸鹽[24]、莫能菌素[29]可有效地降低酮病的患病率。

5 展望

許多研究報(bào)道的個(gè)體奶牛及牛群水平的營(yíng)養(yǎng)管理和代謝疾病指標(biāo)表現(xiàn)在奶牛各種體液中(如血液、尿液和牛奶)。隨著科技發(fā)展和研究體系的完善,這些代謝指標(biāo)逐漸被整合分析,用于在奶牛和畜群水平監(jiān)測(cè)疾病和管理。2000年以后,大量的工作繼續(xù)識(shí)別和評(píng)估炎癥和氧化應(yīng)激的其他生理指標(biāo)。通過活動(dòng)監(jiān)測(cè)、奶牛監(jiān)測(cè)項(xiàng)圈和標(biāo)簽、使用傅里葉變換紅外光譜的基于牛奶的分析等技術(shù),牧場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝指標(biāo)的實(shí)時(shí)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)并改進(jìn)奶牛場(chǎng)的健康和畜群管理[30]。以大數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的管理策略在改善動(dòng)物健康和生產(chǎn)力方面有巨大潛力,最終通過管理提高奶牛場(chǎng)的盈利能力。在現(xiàn)代奶牛養(yǎng)殖中,應(yīng)結(jié)合多方面因素調(diào)控奶牛酮病的內(nèi)分泌途徑,以提高奶牛的健康和生產(chǎn)力。