維吉尼亞霉素對于奶牛乳酸中毒及瘤胃發酵的調控綜述

趙雅楠，錢占宇，苗樹君，程延彬，趙 輝，李紅宇，劉文芝

（1.秦皇島市農產品質量安全監督檢驗中心，河北 秦皇島 066000；2.大連市雪龍黑牛股份有限公司，遼寧 大連 116035；3.黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319；4.內蒙古大興安嶺林業管理局（森工集團），內蒙古 呼倫貝爾 022150；5.秦皇島市海港區畜牧局，河北 秦皇島 066000；6.黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005；7.東北農業大學動物科技學院，黑龍江 哈爾濱 150036；8.內蒙古呼倫貝爾市疾病預防控制中心，內蒙古 呼倫貝爾 021008）

飼用抗生素是指以亞治療劑量應用于飼料中，保障動物健康、促進動物生長與生產、提高飼料利用率的抗生素，在畜牧生產上的應用已有50多年的歷史。飼用抗生素按化學結構分類可包括多肽類、大環內酯類、含磷多糖類、聚醚類、四環素類、氨基糖苷類。維吉尼亞霉素作為多肽類抗生素類與大環內酯類抗生素的混合體能夠抑制瘤胃乳酸發酵菌、預防瘤胃酸中毒、調控瘤胃內不良發酵、提高飼料利用率的作用。本文在總結歸納國內外相關試驗與文獻的基礎上，綜述了維吉尼亞霉素對于奶牛酸中毒的調控與對瘤胃內發酵的影響，旨在為今后在奶牛飼料日糧中合理的使用與添加提供參考。

1 奶牛乳酸中毒

1.1 奶牛乳酸中毒的危害

在高產奶牛的飼養與管理中，由于奶牛瘤胃的特殊生理特點與瘤胃發酵的復雜性通常在實踐生產中會出現許多問題，例如，奶牛長期采食精粗比不適的飼料日糧或在偶發性采食大量精飼料后，較普遍發生的問題就是奶牛瘤胃乳酸中毒。乳酸中毒包括急性酸中毒與亞急性酸中毒，其中急性酸中毒對于奶牛的危害最大，具有發病快、病期短、發病時無明顯癥狀的特點，且極易誘發瘤胃炎、瘤胃廣泛壞死、肝膿腫、肝門靜脈炎繼而引起腹膜炎損害腹腔中的其他內臟器官，因該病也多發生于分娩后，也出現臥地癱瘓的類似癥狀，易與產后癱瘓混淆，若不及時正確處理亦易造成奶牛的死亡［1－3］；亞急性乳酸中毒雖不如急性乳酸中毒發病嚴重但也會影響奶牛的正常生理機能，例如奶牛表現為食欲廢絕、精神沉郁、呆立、不愿行走、或行走時步態蹣跚、眼窩凹陷、肌肉震顫、腹瀉、瘤胃遲緩、日糧營養成分消化率與轉化率降低等［4］。瘤胃酸中毒對奶牛消化、循環、繁殖等系統帶來的不良影響都將會給奶牛養殖者造成嚴重的經濟損失。

1.2 奶牛乳酸中毒的發生機制

對于奶牛乳酸中毒的發生機制國內外做了大量的研究，并存在兩種觀點。雖然兩種觀點的中毒機制有所不同，但是兩種觀點對于奶牛乳酸中毒的發生條件卻是同一的，即奶牛的酸中毒多發生于日糧精比例過大或奶牛偶發性大量攝食精飼料時。

第一種觀點認為，奶牛攝入了大量易發酵可溶性碳水化合物后，瘤胃內細菌將會首先利用可溶性碳水化合物，產生大量的揮發性脂肪酸（VFA），由于瘤胃壁及奶牛分泌的唾液不能將產生的VFA進行及時地吸收與中和導致了瘤胃內VFA濃度增加，以及瘤胃內TVFA濃度增加［5］。在這種條件下當瘤胃內的pH值降到6.2～5.5時，瘤胃內其他種類細菌就會受到抑制而瘤胃內的發酵乳酸桿菌、牛鏈球菌等乳酸產生菌會繼續將攝入的易發酵碳水化合物轉化為L－乳酸；此外據 Huntington等（1979）報道，急性酸中毒時血液中的乳酸會增加6倍，其中D－乳酸約占2／3［6］，致使瘤胃內的pH值急劇下降導致乳酸利用菌大批死亡以及瘤胃的吸收運動功能遲緩，使乳酸將會在瘤胃內大量的聚集，進而造成了奶牛瘤胃內環境及微生物區系的紊亂，最終誘發了一系列的生理病變反應［7］。目前，該觀點已受到多數學者的廣泛認可。

另外部分國內外學者經試驗研究認為，奶牛的酸中毒不僅僅是與奶牛瘤胃的不良發酵導致的乳酸產量過多有關，還有可能與奶牛在酸中毒應激條件下導致的機體內產生大量有害因子有關。Andersen等（1994）對于瘤胃酸中毒機制再次進行的研究發現，來源于肝前區的內毒素和花生四烯酸代謝物很可能參與了瘤胃酸中毒的發病機制［8］。汪恩強等（2000）研究發現，給奶山羊投服玉米粉誘發瘤胃酸中毒4～8h后，瘤胃液、血液、尿液中的乳酸、內毒素、組織胺均提高，并呈逐漸上升趨勢。并指出乳酸、內毒素、組織胺均為奶山羊瘤胃酸中毒的致病因素且不可偏執［9］。Aschenbach等（2000）研究指出，瘤胃對于組織胺的吸收不但使機體內組織胺含量上升，還可加重由乳酸中毒引起的瘤胃上皮細胞的損傷，這可使得乳酸中毒進一步加重［10］。在奶牛酸中毒時，瘤胃內pH值會大幅度的下降致使大量瘤胃內微生物死亡，其中就會包括革蘭氏陰性菌。而革蘭氏陰性菌死亡后會裂解釋放出大量的內毒素。而機體的腺苷酸環化酶與細胞內的線粒體膜又極易受到內毒素的破壞，這就使得機體的生物氧化反應受到抑制ATP供給不足；而對于丙酮酸脫氫酶的抑制也可使丙酮酸進入三羧酸循環受阻，進而嚴重影響了乳酸的吸收形成代謝性的乳酸中毒；內毒素對于血液、系統的影響也會造成內毒素休克引發微循環障礙與衰竭，造成血壓將低、供氧不足［11］。而對于這一觀點的研究仍有待進步的深化。

1.3 對于奶牛酸中毒的預防

針對預防奶牛的乳酸中毒采用的最普遍方法就是在高比例精料日糧中添加小蘇打（NaHCO3）降低瘤胃內的pH值減少酸中毒的發生，但是這種方法僅僅是利用酸堿中和以及緩沖液的原理來保證瘤胃內的pH值穩定，不僅不能從根本上抑制乳酸的產生，而且還會增加動物的飲水量，降低瘤胃滲透壓增加淀粉在瘤胃中的流失率，造成了飼料的浪費、降低飼料的利用率［12］。反芻動物瘤胃中的乳酸產生菌多以牛鏈球菌和乳酸桿菌為主，國外的一些研究曾提出通過抑制以上兩種菌來減少乳酸的產生量，避免酸中毒［13］。而對于目前抑制瘤胃的乳酸產生菌采取的主要方式就是在奶牛日糧中添加使用抗生素。對于飼用抗生素的選擇則要求不但能抑制目的菌還要不影響動物機體及其產品，維吉尼亞霉素作為常用的飼用抗生素對大部分革蘭氏陽性菌（例如，金黃色葡萄球菌、化膿性鏈球菌等）及部分革蘭氏陰性菌（例如，壞死梭桿菌）都有較強的抗菌活性；而對于瘤胃內的乳酸產生菌也可有較好的抑制作用，特別是一些屬于革蘭氏陽性菌的乳酸產生菌［14］。

2 維吉尼亞霉素對于奶牛酸中毒的調控

2.1 維吉尼亞霉素作用機理

維吉尼亞霉素又名純霉素、維及霉素、威里霉素、抗金葡霉素等，屬于多肽類抗生素，此類抗生素吸收差、排泄快、無殘留、毒性小、抗藥性細菌出現概率低、且抗藥性不易通過轉移因子傳遞給人類等特點。維吉尼亞霉素的作用機理是破壞細菌的核糖體從而阻止它對蛋白質的合成達到殺菌效果。維吉尼亞霉素在分子的構成上主要有兩個基團構成分別為M因子和S因子。其中M為大環內酯，分子式為C28H35N3O7主要對金黃色細球菌最有效而得名，S為環狀多肽，分子式C43H49N7O10，主要對藤黃八迭球菌最有效，所以說維吉尼亞霉素是由兩種抗生素復合而成［15］。

2.2 維吉尼亞霉素對于酸中毒的調控

維吉尼亞霉素對于瘤胃內乳酸的調控實際是基于其對于瘤胃內乳酸產生菌菌群的調控，通過維吉尼亞霉素對于瘤胃內產乳酸菌的影響達到預防瘤胃乳酸中毒的目的。對瘤胃乳酸發酵菌調控是調控瘤胃內淀粉、可溶性糖類分解、發酵、代謝的重要手段，亦是維持瘤胃pH值穩定、抑制瘤胃酸中毒致病菌生長的有效途徑［16］。Coe等（1999），利用4頭荷斯坦瘺管牛通過4×4拉丁方研究，維吉尼亞霉素在對于奶牛瘤胃內發酵的影響結果發現，當維吉尼亞霉素的添加量在175、250mg·animal－1·d－1時奶牛瘤胃內的牛鏈球菌與乳酸桿菌的菌群數量顯著降低［17］。郝俊璽等（2008），利用4頭永久性瘤胃瘺管肉牛，采用3×3拉丁方試驗設計，研究維吉尼亞霉素和碳酸氫鈉在高精日糧條件下對于糞便pH的影響，結果發現日糧添加維吉尼亞霉素和碳酸氫鈉與對照組相比均顯著提高了糞便pH值，但維吉尼亞霉素的作用效果更顯著（P ＜0.01）［18］。因乳酸的在直腸內的吸收要遠遠高于其在瘤胃內的吸，所以通過上述試驗可以說明維吉尼亞霉素能夠抑制瘤胃內乳酸的產生，便間接的說明瘤胃內乳酸產生菌菌群的數量受到了抑制。維吉尼亞霉素不但可以對瘤胃內乳酸發酵菌有影響，還可以對于一些瘤胃內的致病菌起到抑制作用。Nagaraja等（1998），研究發現當奶牛的日糧處于高比例精飼料條件下會引起瘤胃內的乳酸產生過多，而大量乳酸的產生就導致了壞死梭桿菌的大量繁殖極易造成奶牛的肝膿腫，而對于奶牛的基礎日糧中添加維吉尼亞霉素可以有效的抑制乳酸在瘤胃內的發酵產生，通過控制乳酸的產生就可抑制壞死乳酸桿菌的繁殖減少奶牛的肝臟囊腫［19］。總的來說，由以上研究可看出維吉尼亞霉素不僅對于瘤胃內的乳酸菌有抑制作用還可以抑制一些瘤胃內的不良菌群，這對于奶牛瘤胃內的正常發酵以及一些疾病的預防都會起到積極的作用。

3 維吉尼亞霉素對于奶牛瘤胃內發酵的影響

3.1 維吉尼亞霉素對于過瘤胃蛋白的影響

反芻動物通過采食飼料所攝取的蛋白質可分為瘤胃內可降解蛋白質與非可降解蛋白質，而瘤胃內可降解蛋白質對于反芻動物具有重要的作用。對于瘤胃內的可降解蛋白，一部分被瘤胃內微生物降解為小肽、氨基酸或通過脫氨基作用將氨基酸轉變為氨態氮，以供其自身利用；另一部分則進入后消化道被家畜消化吸收利用。Van Nevel等（1984），通過體外培養法研究發現維吉尼亞霉素具有抑制瘤胃內微生物的脫氨作用，這對于保證過瘤胃蛋白的數量具有重要的作用［20］。Ives等（2002），研究在兩種不同基礎日糧條件下添加維吉尼亞霉素對于瘤胃中蛋白質代謝的影響，結果顯示添加維吉尼亞霉素可以提高過瘤胃蛋白質的數量，保證家畜對于蛋白質的吸收［21］。需要指出的是，雖然維吉尼亞霉素能夠保證飼料中蛋白質在瘤胃內的通過量，但與此同時也抑制瘤胃內微生物的脫氨作用，瘤胃內微生物蛋白（MCP）的產生量便會受到影響，這可能會影響到反芻動物對于蛋白質的吸收與利用平衡。但據研究表明過瘤胃的蛋白可以彌補瘤胃中MCP產生的不足，這可以保證了奶牛對于蛋白質的吸收與利用［22］。對于過瘤胃蛋白質的增加，可以有效提高奶牛對于飼料中蛋白質的攝取以及節約飼料中的必須氨基酸提高飼料利用率。

3.2 維吉尼亞霉素對于瘤胃內揮發性脂肪酸的影響

瘤胃內的揮發性脂肪酸（volatile fatty acids，VFA）為1～6個碳的脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、己酸，其中乙酸、丙酸、丁酸占總揮發性脂肪酸的95%左右，反芻動物吸收的揮發性脂肪酸在糖異生的作用下是主要的能量來源［23］。VFA的變化是反映瘤胃發酵、消化代謝的重要指針，通常瘤胃內非結構性碳水化合物經發酵后的主要產物以丙酸為主，而結構性碳水化合物經發酵后則以產生乙酸為主。瘤胃內的革蘭氏陽性菌的發酵產物大多為乙酸，并非是能夠由糖異生能生成葡萄糖的丙酸。Coe等（1999）報道，添加維吉尼亞霉素能夠有效增加瘤胃內TVFA的濃度以及丙酸、丁酸、戊酸的摩爾比例；降低了乙酸的摩爾比例及乙酸丙酸的比值。奶牛瘤胃內乙酸、丙酸摩爾比值的改變，便改變了瘤胃內的發酵類型，比值的縮小并最終形成丙酸發酵占優勢，增加潛在的奶牛產奶能量［24］。而對于瘤胃乙酸摩爾比值的降低，可能影響到牛乳中乳脂率的含量影響到牛乳的質量。面對這情況，國外也采取了一些措施來緩解這一弊端并取得了一定的效果，例如提高日糧中粗纖維的含量，該方法主要是基于瘤胃中的乙酸是由飼料中的粗纖維發酵而來。

3.3 維吉尼亞霉素對于瘤胃內甲烷產量的影響

奶牛瘤胃內發酵產生的氣體主要以二氧化碳與甲烷為主，其中二氧化碳約占65.5%、甲烷約占28.8%。但是瘤胃內甲烷的產量往往直接影響著飼料的利用效率，據資料顯示單頭奶牛甲烷的產量大概是200L／d；而甲烷所占的能量卻約占飼料總能量的2%至15%，這無疑降低了奶牛日糧飼料中的可攝取能量［25］。在反芻動物瘤胃內主要的產甲烷菌屬有甲烷短桿菌屬、甲烷細菌屬、甲烷微菌屬、和甲烷八迭菌屬等，這些產甲烷菌主要為革蘭氏陽性菌［26］。而維吉尼亞霉素對于革蘭氏陽性菌具有一定的抑制效果，對于這一特點的利用便可以抑制部分革蘭氏陽性產甲烷菌［27］。此外，從甲烷的產生機制方面也可以說明維吉尼亞霉素對于甲烷的產生具有抑制作用。從根本上說，產甲烷菌會利用瘤胃內的一些單碳羥基化合物以及四碳以下的胺分別與氫氣、水發生反應，用以生成自身所需要的能量和廢棄物甲烷。維吉尼亞霉素對于革蘭氏陽性菌的抑制特性使得瘤胃內革蘭氏陽性菌對碳水化合物發酵受到抑制，也就是減少了氫氣和甲酸的產量［28］。在一定意義上說，對于產甲烷反應物的減少便是對于甲烷產生的抑制。通過以上兩點可以看出，無論是對于產甲烷菌的抑制還是對于反應物的減少都可以達到抑制瘤胃內甲烷的產生。

4 小結

從我國目前的實際情況出發，在奶牛飼料中添加使用一些飼用抗生素的情況還不可避免。但是在使用飼用抗生素的同時也應考慮到，在能夠達到奶牛保健與提高飼料利用率的情況下也應不影響家畜的畜產品即在畜產品中無殘留或殘留小于國家限制標準。這就要求在實際的生產實踐中遵循國家出臺的飼用抗生素飼用標準，嚴格把握飼用抗生素的使用量，將飼用抗生素正效應大于負效應，達到真正的奶牛安全飼養。

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