淺析環(huán)境性奶牛乳房炎的最新研究進(jìn)展

周 曼

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，北京 100193）

環(huán)境獸醫(yī)學(xué)這一概念是基于環(huán)境的變化對動物健康的不利影響而提出的。在環(huán)境獸醫(yī)學(xué)中，中心是動物，環(huán)境是以動物為主體、與動物密切相關(guān)的外部世界，即動物生存、繁殖所必需的、相適應(yīng)的環(huán)境[1]。環(huán)境性乳房炎可以說是環(huán)境獸醫(yī)學(xué)概念的一個具體體現(xiàn)。隨著社會對環(huán)境問題研究的深入及環(huán)境性乳房炎對奶業(yè)影響的加重，對其研究的關(guān)注度也更加全面、細(xì)致。

環(huán)境性乳房炎是來自環(huán)境病原體引起的乳腺內(nèi)炎癥，糞便、室內(nèi)環(huán)境、使用過的牧場或草場均是病原體的主要來源。在現(xiàn)代奶牛群中，傳染性乳房炎通過執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化的乳房炎預(yù)防計劃已經(jīng)得到了相應(yīng)的控制，而環(huán)境性乳房炎仍極為常見，且在治療、控制、預(yù)防上花費(fèi)巨大[2]。環(huán)境性乳房炎會導(dǎo)致生物效率低下或造成資源浪費(fèi)，如奶牛產(chǎn)奶量下降、屠宰率增加、牛奶的丟棄、生育力受到影響等[3]。奶牛的健康和福利問題也與環(huán)境管理有關(guān)，牛奶體細(xì)胞數(shù)水平和乳房炎的發(fā)病率均與福利和農(nóng)場經(jīng)濟(jì)相關(guān)[4]。為了控制乳房內(nèi)的細(xì)菌感染，過去常常依賴于抗生素的使用（AMU）。2015年5月，世界衛(wèi)生大會（WHA）已對細(xì)菌耐藥性（AMR）的危機(jī)進(jìn)行了討論。在美國等國使用的所有抗菌藥物中，約有80%用于動物飼料，家畜對細(xì)菌的耐藥性正在促使人類的感染[5]。不依賴AMU的環(huán)境性乳房炎的控制主要依靠預(yù)防感染，其中宿主的耐藥性、細(xì)菌載量和宿主與病原體之間的接觸機(jī)會是感染風(fēng)險的關(guān)鍵驅(qū)動因素。本文概述了環(huán)境性乳房炎的部分研究進(jìn)展。

1 環(huán)境性乳房炎的致病菌

1.1 革蘭氏陰性菌引起的乳房炎

大腸桿菌引起的乳房炎一般是短暫的，疾病的結(jié)局很大程度上取決于宿主的因素，包括哺乳期、能量平衡、維生素缺乏和疫苗接種情況[2]?？贵w介導(dǎo)的體液免疫和中性粒細(xì)胞吞噬在宿主對大腸桿菌乳房炎的應(yīng)答中起著重要作用，因此接種大腸桿菌乳房炎疫苗比接種其他乳房炎病原體疫苗效果更好[6]。具有持續(xù)性感染、反復(fù)發(fā)作的臨床型乳房炎（CM）與干奶期感染有關(guān)[7]。控制環(huán)境性乳房炎，必須考慮到干奶期的環(huán)境管理和哺乳期的衛(wèi)生或營養(yǎng)是否不足。經(jīng)對乳腺致病性大腸桿菌的基因表型分析表明，其引發(fā)乳房炎是因其具有抵抗吞噬和發(fā)酵乳糖的能力[8]。有研究證明，克雷伯氏菌比大腸桿菌可引起更嚴(yán)重的臨床表現(xiàn)和更強(qiáng)烈的宿主免疫應(yīng)答。肺炎克雷伯菌幾乎完全被視為環(huán)境病原菌，肺炎克雷伯菌乳房炎奶牛急性期蛋白和細(xì)胞因子濃度的變化與疾病結(jié)局有關(guān)，血清中結(jié)合珠蛋白、IL-1和IL-6濃度變化可以為疾病預(yù)后提供依據(jù)[9]。

1.2 革蘭氏陽性過氧化氫酶陰性菌引起的乳房炎

除了無乳鏈球菌，所有的革蘭氏陽性過氧化氫酶陰性菌（GPCN）均被視為環(huán)境性鏈球菌。無乳鏈球菌可能來源于環(huán)境，并且有研究支持人類是其起源宿主[2]。腸球菌、乳球菌早就被認(rèn)為是乳房炎的病原。停乳鏈球菌作為環(huán)境性病原體的地位還有待商榷，但其患病率或發(fā)病率與乳房鏈球菌相當(dāng)甚至超過后者[10]。乳房鏈球菌在致病機(jī)制上的研究是最多的，它的多克隆復(fù)合物（CC）中，CC5被認(rèn)為毒力最高，很大程度上與CM有關(guān)，CC143主要與亞臨床乳房炎有關(guān)，而CC86與潛伏感染有關(guān)[11]。

1.3 金黃色葡萄球菌引起的乳房炎

金黃色葡萄球菌，在人醫(yī)上被發(fā)現(xiàn)由大多數(shù)人攜帶?；颊咴谧≡浩陂g可能被自身菌株感染，同樣奶牛也可能感染自身的金黃色葡萄球菌或其他環(huán)境菌株。研究表明，減少傳染性乳房炎傳播的防治策略對環(huán)境性金黃色葡萄球菌乳房炎的發(fā)生率并未起到有效的降低[12]。

2 流行病學(xué)

2.1 宿主范圍

大多數(shù)主要的乳房炎病原體不是宿主特異性的。金黃色葡萄球菌是牛、羊和人共患的病原菌。無乳鏈球菌也是人畜共生的，而且也并非專性乳房內(nèi)病原體，有20%～40%的健康男性和女性泌尿生殖道、胃腸道或喉嚨中攜帶該病菌[13]。擠奶工人可能將病原體引入牛群。停乳鏈球菌分為兩個亞種，S. dysgalactiae subsp. equisimilis和S. dysgalactiae subsp. dysgalactiae，后者是奶牛乳房炎致病菌，還可引起綿羊關(guān)節(jié)疾病。乳房鏈球菌和大腸桿菌幾乎只感染牛，但曼海米亞溶血性乳房炎（Mannheimia haemolytica mastitis）常見于羊，不感染牛[14]。

2.2 細(xì)菌載體

乳房炎病原體很少通過媒介傳播。但昆蟲媒介，如蒼蠅和黃蜂可能在傳播某些乳房炎病原體方面發(fā)揮作用，特別是金黃色葡萄球菌、停乳鏈球菌和與夏季乳房炎有關(guān)的病原體[15]。病媒傳播的乳房炎可能影響非哺乳期的奶牛，但由于病原體是通過病媒從一個宿主傳播到另一個宿主，因此應(yīng)歸入傳染性乳房炎。這類乳房炎通過環(huán)境控制，也就是昆蟲控制，可能會降低傳播的風(fēng)險。

2.3 病原儲藏

環(huán)境病原體的主要宿主是未使用或使用過的墊料和牛糞。例如，鋸末是克雷伯菌乳房炎公認(rèn)的危險因素，但鋸末可以降低乳房鏈球菌乳房炎的風(fēng)險；泥炭和稻草墊層是乳房鏈球菌乳房炎的危險因素[16]；沼渣和糞便是大腸桿菌乳房炎的危險因素。近年來，采用再生糞肥固體（RMS）作為墊料的發(fā)展趨勢明顯。RMS通過分離厭氧消化糞肥、分離生肥或分離生肥后進(jìn)行機(jī)械鼓式堆肥。與消化糞肥和生肥相比，鼓堆肥固體在用作墊料之前不含大腸菌群，但它們是細(xì)菌的豐富營養(yǎng)來源，一旦使用，與堆肥、消化糞肥和生肥之間大腸菌群數(shù)量沒有區(qū)別[17]。因此建議使用無機(jī)墊料，例如干沙子，以減少條件致病菌，但要避免使用循環(huán)沙或與肥料、糞便混合使用。

3 預(yù)防、檢測和控制

3.1 生物安全

外部生物安全即防止病原菌進(jìn)入畜群，對環(huán)境乳房炎影響有限。奶牛臥床材料和保健產(chǎn)品是病原體的來源。減少細(xì)菌接觸的措施最重要的是奶牛乳頭管理。在歐洲國家，擠奶前很少甚至禁止使用消毒劑，而在美國卻很常用。已經(jīng)污染的乳頭與新乳房感染之間存在關(guān)聯(lián)[18]。奶牛乳頭清潔度評分體系已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，也用于評價乳頭的角化程度。一項研究表明，嚴(yán)重角化過度與大腸桿菌或葡萄球菌CM的風(fēng)險增加有關(guān)。擠奶機(jī)的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會增加環(huán)境性乳房炎的風(fēng)險，自動擠奶系統(tǒng)的引入，乳頭管的頻繁打開或攜帶病原菌的臨床型乳房炎患牛的漏奶現(xiàn)象會給奶牛本身和牛群帶來風(fēng)險[19]。在臥床上使用堿性、酸性調(diào)節(jié)劑，可以改善大腸菌群和鏈球菌計數(shù)，如使用堿石灰時，細(xì)菌量確實減少，但會損傷乳頭皮膚；而使用酸化劑時，要配合調(diào)節(jié)劑才能維持細(xì)菌量的減少[20]。

3.2 檢測手段

炎癥可根據(jù)體細(xì)胞計數(shù)（SCC）、電解質(zhì)數(shù)據(jù)、酶標(biāo)記物或急性期蛋白等進(jìn)行檢測[21]。培養(yǎng)細(xì)菌的種類鑒定可以用表型或基因型方法。PCR最常用于牛奶樣品的病原培養(yǎng)物分離和鑒定，但問題是病原培養(yǎng)物的PCR存在假陽性結(jié)果[20]。環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增（LAMP）技術(shù)耗時短，主要用于金黃色葡萄球菌和鏈球菌的檢測[2]?，F(xiàn)代表型檢測則基于蛋白質(zhì)組學(xué)，基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）可直接用于牛奶樣品的檢測，但只能在細(xì)菌濃度較高的情況下檢測[22]。健康牛乳中也可檢測到致病菌的存在，因此乳房炎檢測方法的研究不應(yīng)僅停留在對正常無菌器官感染的檢測，而更應(yīng)關(guān)注健康牛高度多樣化的腺體微生物群失調(diào)問題。

3.3 治療

針對臨床型乳房炎的治療主要用抗菌藥物和非甾體類抗炎藥物。病原特異性的治療對于金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和乳房鏈球菌是有用的，但不適用于克雷伯氏菌和停乳鏈球菌。一項研究提到，與第一代頭孢菌素和不治療相比，使用3/4 GC頭孢噻呋和頭孢喹肟對治療有改善[23]，但對不同癥狀乳房炎的治愈程度存在爭議。基于減少抗生素使用的治療分為兩種情況：嚴(yán)重的臨床型乳房炎，持續(xù)進(jìn)行全身抗菌治療，但是治療途徑尚不清楚；沒有體征表現(xiàn)的臨床型乳房炎，延遲24h治療，可采用農(nóng)場培養(yǎng)系統(tǒng)（圖1）[24]，找出主要感染菌，采用對癥的抗生素進(jìn)行治療。在野外條件下，對常見乳房炎病原菌可通過選擇性鑒別培養(yǎng)基的顏色而得到基于細(xì)菌分類的治療方法，該方法的流程如圖2所示[25]。干奶期是新感染風(fēng)險的顯著期，干奶牛療法可以分為地毯式干奶牛療法和選擇式干奶牛療法，但選擇式干奶牛療法的新感染風(fēng)險更高[25]。該方法可以減少抗生素使用的治療，基于對奶牛健康和福利的考慮，可以酌情使用。

圖1 實驗室Accumast平板革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌生長的目視評價1：鏈球菌 2：葡萄球菌 3：革蘭氏陰性菌

圖2 基于Accumast乳房炎病原菌現(xiàn)場診斷流程圖

20世紀(jì)后期，環(huán)境污染引致的動物健康問題逐漸顯現(xiàn)[1]，但環(huán)境性乳房炎的概念還沒有能夠引起人們足夠的重視。在發(fā)達(dá)國家，奶牛傳染性乳房炎可以通過良好的擠奶廳衛(wèi)生、識別或治療感染奶牛以及減少與患牛的接觸和使用控制傳播的可能性工具（如乳頭消毒劑）來控制。同時針對環(huán)境性乳房炎的研究也在不斷深入，并不斷改進(jìn)乳房炎治療的方向。為滿足社會對維持奶牛福利的要求，不斷減少使用抗生素，特別是第三和第四代頭孢菌素的使用。改進(jìn)的農(nóng)場診斷方法可以縮短診斷結(jié)果的時間。乳房炎疫苗開發(fā)方面的進(jìn)展較小，盡管進(jìn)行了大量的研究工作，但目前可用的乳房炎疫苗僅對大腸桿菌性乳房炎有較好的療效，在革蘭氏陽性乳房炎疫苗的研究上仍然缺失。

微生物區(qū)系研究是一個新的科學(xué)領(lǐng)域，微生物群研究表明，乳房炎不應(yīng)被視為無菌器官的膜內(nèi)感染，而應(yīng)視為乳腺內(nèi)的菌群失調(diào)。減少接觸環(huán)境致病菌是預(yù)防環(huán)境性乳房炎的重要組成部分。隨著農(nóng)場規(guī)模、飼養(yǎng)模式、機(jī)械化、勞動力和臥床墊料的變化，有必要更好地了解如何通過環(huán)境和勞動力管理防止病原體的累積。不僅需要考慮臥床墊料，還需要考慮室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境可能帶來的風(fēng)險。環(huán)境性乳房炎還有以下三個方面亟待深入研究，即：如何改進(jìn)傳統(tǒng)的抗菌治療和針對傳染性乳房炎的預(yù)防措施；針對生存環(huán)境中奶牛與病原菌接觸的情況，研究奶牛對環(huán)境病原菌的抵抗力；防制傳播環(huán)境性乳房炎的新策略（如：如何并采取社會經(jīng)濟(jì)激勵措施，以影響獸醫(yī)和農(nóng)民的防治理念）和新的乳房炎控制工具。