奶牛乳房炎發(fā)病機(jī)理及血清生化指標(biāo)的研究進(jìn)展

葛影影++李靜茹++白雪利++王根林++張震

摘要：從病原菌、環(huán)境衛(wèi)生因素、生產(chǎn)管理因素、奶牛自身及遺傳因素等方面，對乳房炎的發(fā)病因素進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：奶牛乳房炎；發(fā)病機(jī)理；血清；生化指標(biāo)

中圖分類號：S858.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1007-273X（2016）09-0014-04

奶牛乳房炎通常是因?yàn)樵谂Ｈ簢a(chǎn)期、泌乳期和干奶期管理不當(dāng)使奶牛乳腺受到感染而引起的復(fù)雜性炎癥反應(yīng)，是最普遍、危害最大的奶牛疾病之一。乳房炎降低奶牛產(chǎn)奶性能、繁殖性能和使用價值，并影響乳制品安全和消費(fèi)者健康。至今，國內(nèi)外有關(guān)奶牛乳房炎的發(fā)病機(jī)理、機(jī)體的生理代謝及血清相關(guān)生化指標(biāo)的變化尚不清楚，該病的發(fā)病率、危害性依然居高不下。目前，全世界約有2.2億頭奶牛，近1/3的奶?；加胁煌愋偷娜榉垦譡1]，臨床型乳房炎發(fā)病率約10%～20%，而隱性乳房炎發(fā)病率占絕大部分[2]。

因此，為揭示乳房炎的發(fā)病機(jī)理，本文重點(diǎn)闡述乳房炎的病因、發(fā)病機(jī)理及血清生化指標(biāo)的變化與乳房炎的關(guān)系，期望為判斷動物體內(nèi)生理代謝活動、飼養(yǎng)管理水平以及臨床診療效果提供了參考依據(jù)。

1 乳房炎病因

奶牛乳房炎是病原微生物、環(huán)境因素、管理因素、奶牛自身及遺傳等多因素綜合作用引起的乳腺炎癥疾病。

1.1 病原微生物

乳房炎的致病菌種類繁多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大體上有150多種，常見多發(fā)的有20多種，一般按病原菌傳播方式和生存場所分為兩類：接觸傳染型，主要包括金黃色葡萄球菌、無乳鏈球菌、停乳鏈球菌、支原體、凝固酶陰性葡萄球菌和牛棒狀桿菌等[3]。該類病原菌常附著在乳房皮膚表面和寄生在乳導(dǎo)管內(nèi)，通過牛群間互相接觸、擠奶工手臂、擠奶機(jī)器進(jìn)行傳染；環(huán)境型，主要有乳房鏈球菌、大腸桿菌、克雷伯氏菌和綠膿桿菌、變形桿菌等[4]。此類病原菌主要存在于牛糞、墊料、污水、土壤等環(huán)境中。上述病原菌中以葡萄球菌和鏈球菌感染多發(fā)，國內(nèi)報道占90%～95%，國外報道約占74%[5-7]，其次是大腸桿菌。近幾年，大腸桿菌的發(fā)病率逐漸增加，據(jù)李宏勝等[8]報道，分離的大腸桿菌株數(shù)占病原菌總數(shù)的24.44%，僅次金葡菌和鏈球菌所占比例。這3種病原菌引起的奶牛乳房炎持續(xù)高發(fā)，而其他病原菌引起的乳房炎呈散發(fā)或繼發(fā)趨勢。

然而，引起奶牛乳房炎的致病菌種類多且具有復(fù)雜的地理環(huán)境差異性，臨床上常以兩種或兩種以上病原菌混合感染為主，這種特點(diǎn)增加了乳房炎發(fā)病機(jī)理的研究難度。

1.2 飼養(yǎng)管理因素

乳房炎發(fā)病率的高低與飼養(yǎng)管理密切相關(guān)。飼料營養(yǎng)失衡、飼喂不當(dāng)，如飼料配方的改變、飼料霉變及飼料中維生素和微量元素的缺乏可導(dǎo)致乳房炎發(fā)病率上升[8]；精料采食過量會降低奶牛對粗纖維的利用率，蛋白質(zhì)或蛋白氮采食過多會導(dǎo)致奶牛的代謝功能紊亂，削弱免疫系統(tǒng)，增加患病幾率。由于牛舍、奶廳、擠奶機(jī)和運(yùn)動場未堅(jiān)持嚴(yán)格消毒；機(jī)械擠奶未按合理、規(guī)范的程序操作；手工擠奶方法不熟練，擠奶員更換頻繁；已處于干奶期的奶牛未能及時、有效地進(jìn)行徹底干奶，久治不愈的病牛未及時淘汰；擠奶時丟棄在地面上的牛奶未及時沖洗；牛舍環(huán)境條件差，運(yùn)動場高低不平，糞尿和污泥混合的地面泥濘，導(dǎo)致牛體不清潔，環(huán)境病原菌大量滋生，以上這些因素都易引發(fā)乳房炎[9]。

1.3 環(huán)境因素

環(huán)境中的溫度和濕度的顯著變化是導(dǎo)致乳房炎發(fā)病率上升的關(guān)鍵因素。夏季高熱，牛舍相對濕度過大，高溫高濕環(huán)境利于病原菌大量生長繁殖，從而引起乳房炎發(fā)病率上升。同時，高溫直接影響奶牛機(jī)體熱平衡和生產(chǎn)性能，導(dǎo)致機(jī)體食欲減退，抗病力減弱，引起乳房炎發(fā)病率上升[10]。同時，乳房炎的發(fā)生具有廣泛地域差異性，南方高溫高濕地區(qū)乳房炎的發(fā)病率顯著高于北方地區(qū)，沿海地區(qū)顯著高于內(nèi)陸地區(qū)。

1.4 奶牛自身及遺傳因素

乳房炎是一種具有特定遺傳性的奶牛疾病。奶牛的體型、胎次、泌乳季節(jié)和產(chǎn)犢月份等因素都影響奶牛乳房炎的發(fā)病率。近年來研究表明，奶牛乳房形態(tài)、乳中抑菌物質(zhì)的分泌及機(jī)體的抵抗力水平對乳房炎的發(fā)生有影響[11]。據(jù)報道，高產(chǎn)奶牛乳房炎的發(fā)病率較高，且能傳遞給后代，血型因子和乳房炎抗病力之間有相關(guān)性。因此，遺傳因素一定程度上影響奶牛乳房炎的發(fā)病率。

2 乳房炎的發(fā)病機(jī)理

乳房炎癥發(fā)生大體上經(jīng)歷病原菌入侵、乳腺感染、乳腺炎癥建立以及個體臨床癥狀表現(xiàn)等一系列發(fā)展變化過程。

2.1 病原菌

由于乳腺生理結(jié)構(gòu)的特殊性，除了通過乳腺管口外，病原菌也可以經(jīng)血液循環(huán)或皮膚損傷進(jìn)入乳腺造成感染。一般病原菌入侵乳房的主要通道為：乳頭表面或乳頭管→乳池→乳導(dǎo)管→乳腺泡。擠奶間隔期乳頭管處于緊閉狀態(tài)，能阻止病原菌的入侵；擠奶期乳頭管完全開放，增加了乳汁中或乳頭末端的細(xì)菌經(jīng)真空泵吸進(jìn)乳頭管進(jìn)入乳池的可能性，因此，病原菌在擠奶過程最易感染乳腺。同時，損傷的乳頭管長期保持半開放狀態(tài)，乳頭接觸受被污染的墊料、糞便、污水等物質(zhì)，給環(huán)境性病原菌或寄生在乳頭末端損傷皮膚內(nèi)的細(xì)菌提供了入侵機(jī)會，這些病原菌突破乳頭管周圍組織的防御作用侵入到組織內(nèi)部引發(fā)感染。同時，注射器未嚴(yán)格消毒或穿刺乳頭管過深，未規(guī)范使用擠奶設(shè)備，牛舍環(huán)境未定期消毒，藥物灌注時可能將病原菌帶入奶牛乳腺。此外，不同病原菌的種類、繁殖速度、毒力性性質(zhì)、感染頻率，奶牛的免疫調(diào)節(jié)和生理代謝活動，乳頭管中是否有抗生素殘留等因素也影響微生物的入侵。

2.2 乳腺感染

病原菌突破乳頭管的屏障侵入乳腺后，由于乳腺或乳汁中少量的白細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞對病原菌擴(kuò)散的吞噬和殺滅作用，建立了奶牛抗感染的第二道屏障，防止感染乳房炎。但高產(chǎn)奶牛的長期選擇和培育，使奶牛的產(chǎn)奶量顯著提高，乳腺組織需要從血液中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為乳成分并排出體外。由于乳腺持續(xù)超負(fù)荷的生產(chǎn)，飼料中微量元素和維生素的缺乏，使乳房組織受到氧化損傷，降低奶牛對乳房炎的抵抗力。病原菌未被及時有效清除，先在乳區(qū)下部的乳管壁或分泌組織中生存和繁殖，并形成感染區(qū)，逐漸向上擴(kuò)散到乳區(qū)其他部位，大量的白細(xì)胞游離至感染部位，引起感染乳區(qū)發(fā)生炎癥反應(yīng)。炎癥反應(yīng)的變化程度因病原菌的種類、數(shù)量和感染程度而有所差別。炎癥反應(yīng)緩和時，乳房和乳汁外觀均無明顯變化，但檢測時乳汁的SCC升高，因而SCC是判斷早期乳房炎癥的重要參數(shù)。炎癥反應(yīng)加劇時，乳房和乳汁外觀表現(xiàn)異常，嚴(yán)重時機(jī)體出現(xiàn)體溫升高等異常反應(yīng)。

2.3 乳腺炎癥

乳腺組織對細(xì)菌毒素敏感，迅速引起乳腺產(chǎn)生防御性反應(yīng)，乳房炎的發(fā)展進(jìn)入炎癥階段。炎癥反應(yīng)前期，損傷乳區(qū)的血管因擴(kuò)張而通透性增強(qiáng)，血液中含有的組胺、白三烯與凝固因子等炎性介質(zhì)增多，炎癥反應(yīng)進(jìn)一步加劇。炎癥反應(yīng)中期，引起乳腺組織釋放一種特殊化學(xué)物質(zhì)，并誘導(dǎo)大量嗜中性多形核白細(xì)胞（PMN）進(jìn)入乳腺[12，13]。PMN成為奶牛乳腺抵抗病原菌的主要防線體現(xiàn)在兩方面，其一是釋放改變?nèi)橄傺芡ㄍ感缘奈镔|(zhì)，到達(dá)乳腺組織后稀釋刺激物質(zhì)并中和有毒產(chǎn)物；其二是積聚在乳區(qū)周圍，然后迅速進(jìn)入乳汁，吞噬和殺菌能力強(qiáng)，減少病原菌數(shù)量[14]。炎癥反應(yīng)是乳腺組織的一種天然防御機(jī)制。乳區(qū)感染輕微時，感染消退數(shù)天內(nèi)乳汁的分泌逐漸恢復(fù)正常。乳區(qū)持續(xù)感染時，排乳導(dǎo)管堵塞嚴(yán)重，白細(xì)胞在穿透完整泌乳細(xì)胞和遷移的過程中釋放酶類物質(zhì)，使泌乳細(xì)胞減少甚至消失，泌乳組織損傷逐漸停止泌乳，直到下次產(chǎn)犢時才能恢復(fù)，這正是乳房炎引起產(chǎn)奶量下降、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重的重要原因。如果感染非常嚴(yán)重時，致使具有泌乳功能的乳腺泡減少甚至退化，易形成疤痕組織[15]。

3 血清成分變化

目前，奶牛乳房炎致病菌的分離鑒定、乳房炎的診斷和治療技術(shù)一直是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，而對血清學(xué)方面的研究很少，特別是乳房炎對奶牛血清生化指標(biāo)影響的報道較少。由于血液是維持機(jī)體正常生命活動最重要的部分，當(dāng)血清中蛋白含量、酶類物質(zhì)活性、微量元素和維生素含量發(fā)生變化時，表明機(jī)體處于患病或隱性感染的階段。因此，奶牛血清生化指標(biāo)的變化一定程度上反映了乳房炎奶牛的發(fā)病情況。

3.1 急性期蛋白的變化

當(dāng)機(jī)體受到感染、炎癥或組織損傷時，患牛肝臟合成和釋放某些血漿蛋白含量增加，這些血漿蛋白被稱作急性期蛋白（Acute Phase Protein，APP）。研究發(fā)現(xiàn)急性期蛋白（APP）的檢測不受抗生素、免疫抑制劑和激素使用的影響，可作為感染性炎癥的診斷指標(biāo)[16]。乳房炎患牛急性期反應(yīng)時，結(jié)合珠蛋白（Haptoglobin，HP）和血清淀粉樣蛋白A（Serum Arnyloid A，SAA）作為最敏感的主要陽性急性期蛋白在血清中的濃度升高達(dá)100倍以上，α1-酸性糖蛋白含量增加，反應(yīng)較慢[17]。楊永新等[18]通過差異蛋白質(zhì)組學(xué)分析，結(jié)合珠蛋白在臨床型乳房炎奶牛血漿中表達(dá)量升高，可作為奶牛乳房炎的診斷標(biāo)記分子。焦連國等[19]報道奶牛乳腺內(nèi)感染金黃色葡萄球菌急性期反應(yīng)增強(qiáng)，引起血清和乳汁中結(jié)合珠蛋白和血清淀粉樣蛋白含量增加。乳汁與血清中的結(jié)合珠蛋白濃度密切相關(guān)；血清淀粉樣蛋白在血清與乳汁中的濃度不相關(guān)，但是它能夠反應(yīng)乳房炎的感染程度[20]。通過大腸埃希菌誘導(dǎo)型乳房炎奶牛乳清蛋白質(zhì)組的研究發(fā)現(xiàn)，乳清中α1酸性糖蛋白顯著升高，同時血清白蛋白、抗菌肽、α2-HS糖蛋白和S100鈣結(jié)合蛋白A12等表達(dá)量升高[21]。αI酸性糖蛋白在重度克雷伯肺炎菌源性乳房炎奶牛血清中表達(dá)量明顯增加[22]。

3.2 酶類成分的變化

乳汁中N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性的變化與SCC密切相關(guān)，可作為檢測乳腺感染及損傷程度的良好指標(biāo)[23]。堿性磷酸酶（ALP）的活性在乳房炎發(fā)生時有明顯變化，ALP活性增加，因此臨床上常以ALP活性的變化協(xié)助診斷感染性質(zhì)[24]。張磊等[25]研究發(fā)現(xiàn)，臨床型乳房炎奶牛血清中ALP和NAG活性較隱性和健康奶牛顯著升高。LDH活性變化是奶牛乳房炎癥的敏感指標(biāo)。張永英等[26]研究發(fā)現(xiàn)，乳房炎患牛體內(nèi)LDH活性顯著降低，但Chagunda等[27]報道，測定LDH活性診斷奶牛乳房炎的敏感性僅為73%，因此，LDH作為早期診斷奶牛隱性乳房炎指標(biāo)的敏感性，有待進(jìn)一步研究。研究發(fā)現(xiàn)，泌乳期乳房炎患牛血清中SOD、GSH-Px、CAT三種抗氧化物酶活性顯著低于正常奶牛，表明了乳房炎奶牛機(jī)體抗氧化失衡，大量自由基蓄積加劇了對乳腺組織的氧化應(yīng)激性損傷[28]。

3.3 免疫球蛋白的變化

乳腺中有4種免疫球蛋白對細(xì)菌起抗感染防御作用，即IgA、Ig G1、IgG2和IgM。IgG1主要存在于健康乳汁中，而IgG2含量在乳房炎的發(fā)生階段增高[29]。感染性炎癥的血清中最早是IgM的存在，由于該抗體的血清半衰期短，因而血清中IgM含量的增加，預(yù)示著機(jī)體有近期感染。奶牛患乳腺炎時，乳汁中免疫球蛋白含量的變化不僅與乳腺感染程度有關(guān)，還與感染病原菌的種類有關(guān)。臨床型乳房炎奶牛血清中IgG和IgM含量顯著高于隱性乳房炎奶牛，IgG對乳房炎的發(fā)病程度較為敏感，但血清中IgG濃度的增加究竟是IgG1還是IgG2，有待進(jìn)一步的研究[25，30]。大腸桿菌釋放毒力因子脂多糖（LPS）經(jīng)乳導(dǎo)管誘導(dǎo)乳腺炎后，引起乳汁中IgG1和IgG2濃度的上升；而金黃色葡萄球菌釋放毒力因子（LTA）脂磷壁酸只引起IgG2濃度上升，對乳汁中IgG1濃度變化無影響[31]。

3.4 微量元素和維生素的變化

微量元素和維生素在保護(hù)乳房組織免受過氧化物損害方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)報道，乳房炎患牛血清Cu和Fe濃度高于健康奶牛，提示乳房炎奶牛血清中微量元素含量的變化與炎癥程度存在一定的相關(guān)性[32]。但近期有研究表明，乳房炎奶牛血清中Fe含量顯著低于健康奶牛，可作為奶牛急性炎癥反應(yīng)的指標(biāo)，這與以上研究結(jié)果不一致，尚需進(jìn)一步證實(shí)。斯日古楞等[33]報道，乳房炎奶牛血清中Se和Cu含量低于正常奶牛，認(rèn)為奶牛血清中Cu和Se濃度低與乳腺組織損傷所致乳房炎密切相關(guān)。尹柏雙等[34]發(fā)現(xiàn)，乳房炎奶牛血清維生素E、維生素C和硒含量低于健康奶牛，而Cu含量明顯增加時，體內(nèi)抗氧化物酶的活性減弱，加劇自由基對乳腺的氧化損傷。大多研究認(rèn)為，β-胡蘿卜素對奶牛乳房炎起抗氧化防御作用。據(jù)報道，奶牛乳腺感染越嚴(yán)重，其血漿β-胡蘿卜素和維生素A濃度就越低[35]。Batra等[36]發(fā)現(xiàn)，乳房炎奶牛血漿中β-胡蘿卜素濃度明顯低于健康牛，奶?；既榉垦椎某潭扰c其血漿中β-胡蘿卜素濃度呈負(fù)相關(guān)。目前，β-胡蘿卜素與維生素A對奶牛乳房炎的防御機(jī)理仍不十分清楚。

3.5 血清細(xì)胞因子的變化

細(xì)胞因子在奶牛乳腺免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要的功能。如大腸桿菌誘導(dǎo)的臨床型乳房炎可造成機(jī)體產(chǎn)生的白介素-8和腫瘤壞死因子-α表達(dá)量顯著增加，而Rambeaud等[37]利用白細(xì)胞和胞漿動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，乳房炎奶牛白介素-1β、白介素-8、腫瘤壞死-α可能在葡萄球菌源性乳房炎中起重要作用。上述表明血清中細(xì)胞因子含量可能與乳房炎致病菌的種類、性質(zhì)有關(guān)。由于健康奶牛和隱性乳房炎奶牛血清中上述細(xì)胞因子變化不顯著，進(jìn)一步期望成為評價乳房炎治療效果的指標(biāo)。

4 結(jié)語

乳房炎是國內(nèi)外奶牛業(yè)普遍高發(fā)的疾病之一。由于病原的復(fù)雜性，還需深入進(jìn)行奶牛乳房炎致病性研究。通過乳房炎的主要發(fā)病因素分析、血清生化指標(biāo)的測定為乳房炎疾病的觀察、診斷、治療等提供良好的指導(dǎo)作用。鑒于奶牛乳房炎是一個綜合性的病理變化過程，血清中酶活性和蛋白的含量在乳房炎發(fā)病過程中的特異性變化尚需進(jìn)一步探究，所以乳房炎的診療過程需綜合考慮各種因素。

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