張畢紅,劉耀權,王先勝,賀鈺棟,武建權,王建國

(1.西北農林科技大學動物醫(yī)學院,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,是由于圍產期奶牛體內碳水化合物和揮發(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)病的高風險,給奶牛產業(yè)造成了極大的經濟損失。奶牛酮病其發(fā)病機制復雜,特別是亞臨床型酮病,其診斷和預防均較困難。本文介紹了奶牛酮病的分類、國內外發(fā)病率及其對牧場生產的危害,對奶牛酮病的診斷方法及其治療措施進行了綜述。

1 奶牛酮病簡介

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,干物質攝入沒有下降。發(fā)生CK的奶牛具有明顯的臨床癥狀,表現為食欲下降、體重減輕、產奶量減少、糞便干燥。根據病因和發(fā)病時間將酮病分為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型酮病主要由產后能量負平衡引起,常發(fā)生于產后3～6周,并伴有低胰島素血癥。Ⅱ型酮病主要由圍產期體況肥胖引起,發(fā)生于產后1～2周,特點是發(fā)病初期可能出現高胰島素和高血糖。Ⅲ型酮病與攝入富含丁酸的青貯飼料有關,特點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)生時間主要見于產前1周到產后70 d,發(fā)病高峰在產后7 d和產后14 d[3]。

1.2 國內外發(fā)病率

常規(guī)牧場奶牛SCK發(fā)病率很高,其不但影響生產性能,還會增加奶牛CK、皺胃移位、胎盤滯留和子宮炎等疾病的風險。一項匯集六大洲38項研究的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患病率會顯著高于牧場養(yǎng)殖奶牛[4]。各研究報道的SCK發(fā)病率全球差異較大,約為8%～40%。普遍認為國內奶牛酮病的發(fā)病率為15%～30%,其中SCK發(fā)病率為10%～30%,CK發(fā)病率為2%～20%,國內新疆、陜西、河南、寧夏等地區(qū)的報道也符合這一結果[2,5]。

1.3 對牧場生產的危害

許多研究表明,酮病造成的危害包括降低產奶量、影響生殖性能、增加其他圍產期疾病的風險,對牧場生產造成不利影響。由于SCK發(fā)病率更高,大多關于并發(fā)癥的研究集中在SCK上。酮病引起的低血糖會使乳糖合成下降,奶牛產奶量隨之下降,患酮病的奶牛較正常奶牛日產奶量降低1.0～1.4 kg,酮病奶牛生產的牛奶中蛋白質含量下降(<2.9%),乳脂含量較正常牛奶更高,但酮病如何影響產奶量目前尚未定論。過量的BHBA會增加圍產期其他疾病的風險,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,導致配懷次數增加、產犢間隔延長、受胎率下降,從而增加奶牛的病死率?；加蠸CK的奶?；糃K、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]。據統(tǒng)計,奶?？偨洕鷵p失中由于酮病造成的產奶量下降導致的經濟損失占24%,產犢周期延長導致的經濟損失占36%,治療酮病造成的經濟損失占19%,死亡和淘汰造成的經濟損失占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不表現出臨床癥狀,確診需進一步進行實驗室診斷。酮病奶牛血液和牛奶中均可檢測到BHBA異常,血清或血漿中BHBA是診斷奶牛酮病最常見的指標。規(guī)?；膛鐾ㄟ^測定血液中BHBA的含量來診斷酮病,監(jiān)測SCK。隨著奶牛養(yǎng)殖規(guī)模的擴大和診斷技術的發(fā)展,酮病特別是SCK診斷技術的優(yōu)化和新的生物標志物的探索受到了越來越多學者關注。下面概括了奶牛酮病的臨床特征、診斷方法以及在生物標志物方面的最新研究進展。

2.1 臨床特征

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

2.2 實驗室診斷

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,檢測酮病的標準方法通常是測定血清或血漿中BHBA水平。近5年奶牛酮病相關報道顯示,因農場差異和奶牛的個體差異,血液BHBA濃度高于1.0～1.4 mmol/L即可判斷奶牛是否患SCK[8],目前大多數文獻的診斷共識是血漿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的檢測方式主要通過試劑盒和酶標儀進行比色[14],還能通過熒光測定、氣相色譜-質譜和核磁共振光譜進行測定[15]。傳統(tǒng)的血液BHBA檢測耗時耗力,且檢測的準確度受時間、抗凝劑等因素的影響,抗凝劑使血漿中檢測到的BHBA水平降低,而血漿溶血又會導致BHBA的檢測結果升高。為了縮短檢測時間,減少采樣量,降低不必要的干擾,近幾年已經開發(fā)出了許多便攜式奶牛側檢測工具,如檢測血液中酮體的XtraTM手持式“酮量計”[16]。

隨著研究的深入,奶牛酮病診斷指標不再局限于血清或血漿中BHBA,診斷技術也更加多樣化。有研究將乳脂率與乳蛋白率的比例作為評價SCK的指標[17],乳脂/蛋白質(F/P)大于1.5提示奶?；糞CK。酮體的主要成分是乙酰乙酸,有學者將尿液中乙酰乙酸作為奶牛酮病的診斷指標,并設定閾值為15 mg/mL[18]。用于檢測牛奶中酮體含量檢測工具有Ketolac測試條、Pink測試液、Uriscan試紙條、Rapignost試紙條等。對酮病奶牛的血清進行代謝組學分析,發(fā)現血清中與脂類、生物胺和氨基酸代謝相關的代謝物組氨酸、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],為進一步了解奶牛酮病的發(fā)病機制和發(fā)現新的生物標志物提供了新的思路。奶牛酮病早期不易被發(fā)現和個體差異的特點意味著需要更加快速、便捷、廉價的技術和更加敏感的生物標志物,通過負能量平衡狀態(tài)下機體的代謝變化尋找更加靈敏的生物標志物是探索的方向之一。

3 奶牛酮病的發(fā)病機制

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,會導致產奶量減少、損害繁殖性能和增加其他疾病。主要發(fā)病原因為日糧供給的能量不足以提供迅速生長的胎兒和胎兒出生后的高產奶量所需要的能量,使奶牛進入能量負平衡狀態(tài)[20]。能量負平衡的特點是肝臟糖異生無法為維持和泌乳提供足夠的葡萄糖,奶牛機體則會動員自身脂肪組織[21]。表現為脂肪中的長鏈脂肪酸會大量被分解成游離或者非酯化脂肪酸進入血液。在正常生理條件下,非酯化脂肪酸會在肝臟中被酯化并以極低密度脂蛋白的形式進入體內循環(huán)。但是當奶牛體內的非酯化脂肪酸濃度超過了肝臟酯化的最大閾值,非酯化脂肪酸會在肝臟細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對負能量狀態(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導致奶牛食欲降低并且增加圍產期奶?；艋计渌膊〉娘L險,同時如果能量負平衡誘導的代謝紊亂不能得到及時解決,奶牛最終會發(fā)展為亞臨床或臨床酮癥[22]。

4 奶牛酮病的預防和治療

酮病的治療原則在于“升糖降酮”,其中直接進行靜脈注射高濃度葡萄糖是實際生產中較為直接的治療手段。研究發(fā)現,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,對血液生化成分有更有利的影響,并可以提供更長時間的酮病治療效果[22]。同時,通過補充添加奶牛機體葡萄糖生成的前體物質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險[23]。丙二醇有潛在的劑量毒性,且單獨添加對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)質飼草,保證此階段合適的“能量-蛋白質平衡”[27-28]。還可以補充添加適量丙酸鹽[24]、莫能菌素[29]可有效地降低酮病的患病率。

5 展望

許多研究報道的個體奶牛及牛群水平的營養(yǎng)管理和代謝疾病指標表現在奶牛各種體液中(如血液、尿液和牛奶)。隨著科技發(fā)展和研究體系的完善,這些代謝指標逐漸被整合分析,用于在奶牛和畜群水平監(jiān)測疾病和管理。2000年以后,大量的工作繼續(xù)識別和評估炎癥和氧化應激的其他生理指標。通過活動監(jiān)測、奶牛監(jiān)測項圈和標簽、使用傅里葉變換紅外光譜的基于牛奶的分析等技術,牧場實現對代謝指標的實時和自動監(jiān)測并改進奶牛場的健康和畜群管理[30]。以大數據為導向的管理策略在改善動物健康和生產力方面有巨大潛力,最終通過管理提高奶牛場的盈利能力。在現代奶牛養(yǎng)殖中,應結合多方面因素調控奶牛酮病的內分泌途徑,以提高奶牛的健康和生產力。