奶牛體況與血漿生化指標對酮病的風險預警

陳彥如，孟德超，陳媛媛，徐 闖，崔一喆

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江大慶163319）

酮病是奶牛常見的一種群發性代謝病，是圍產期奶牛因能量負平衡（NEB）導致糖和脂代謝出現紊亂的一種現象，常發生于妊娠晚期和泌乳早期[1-2]。酮病的發病率在高產奶牛中達30%以上。酮癥的發病率已超過瘤胃酸中毒和奶牛熱的發病率。酮病主要動員機體脂肪組織中長鏈脂肪酸，這些脂肪酸在肝臟中被氧化成酮體。脂肪組織中的甘油三酯進行脂解，釋放大量游離或非酯化脂肪酸（NEFA）進入血液循環。一般NEFA 在肝臟中酯化，并以低密度脂蛋白膽固醇（VLDL-C）傳遞到全身的循環中[3]。但是，如果NEFA 的數量超過肝臟的酯化能力，就會在肝細胞線粒體中不完全氧化最終形成酮體，導致β-羥基丁酸（BHBA）升高，導致酮病發生[4]。酮病在臨床中會導致奶牛的泌乳量及乳質量下降，使其經濟價值造成巨大損失。因此，本試驗旨在確定圍產期奶牛體況、血液生化指標與酮病的關系，并作出風險預警。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與試驗設計

本試驗在黑龍江省某集約化牧場進行。試驗奶牛均為中國荷斯坦奶牛。試驗選取94頭胎次相近的圍產期奶牛進行跟蹤調查，通過檢測試驗奶牛分娩當天、產后7 d與產后 14 d 血漿 BHBA 水平，將產后 7 d 和產后 14 d 血漿BHBA濃度都超過1.2 mmol/L確定為酮病組（K組，n=52），低于1.2 mmol/L 確定為對照組（C 組，n=42），試驗奶牛均按照中國奶牛飼養標準飼喂全混合日糧（TMR），試驗期間自由飲水。

1.2 測定指標及方法

選擇圍產期奶牛94頭，分別在分娩當天、產后7 d和產后14 d，根據奶牛體況評分標準（5 分制）利用BCSCowdition軟件對奶牛進行體況評分，并通過牧場飼養管理系統采集奶牛泌乳信息。同時，在分娩當天（0 d）、產后7 d 和產后14 d 清晨對試驗奶牛進行尾根靜脈采血20 mL，注入肝素抗凝管，低轉速離心機以4 000 r/min離心10 min，取上層清液，用高速離心機12 000 r/min 離心5 min，試驗樣品-80 ℃下保存至生化檢測。

血液指標檢測：葡萄糖（Glu）以葡萄糖氧化酶法檢測；β-羥丁酸（BHBA）采用化學法檢測；游離脂肪酸（NEFA）通過比色法檢測；谷草轉氨酶（AST）采用速率法檢測；甘油三酯（TG）采用酶法檢測；總膽固醇（TC）采用化學法檢測；鈣（Ca）使用鄰甲酚酞絡合酮法檢測檢；鎂（Mg）使用偶氮胂Ⅲ比色；磷（P）采用孔雀綠比色法；鉀（K）采用蛋白水解酶法檢測。

1.3 數據統計與分析

使用SPSS 22.0軟件對數據進行統計分析，數據以“平均值±標準差”表示。采用GLM 模式對兩組試驗奶牛血漿生化指標及泌乳水平進行分析，其中包括時間效應（T）和組間效應（G），以及時間與組間的交互效應（T×G）。通過皮爾遜相關系數對存在顯著性差異指標進行相關性分析。建立二元Logistic回歸來模擬各項指標對試驗奶牛酮病的預測性，采用受試者工作曲（ROC）分析風險預警效果及最佳預警值。P<0.05表示顯著性差異，P<0.01表示極顯著差異。

2 結果與分析

2.1 試驗奶牛的體況分析（見表1）

由表1可知，兩組奶牛在分娩當天、產后7 d的體況存在極顯著差異（P<0.01），在產后14 d的體況存在顯著差異（P<0.05），并且分娩到產后14 d的體況損失存在極顯著差異（P<0.01）。

表1 試驗奶牛的體況分析Tab.1 Body condition analysis of experimental dairy cows

2.2 試驗奶牛的泌乳水平（見表2）

由表2 可知，產后7 d，K 組奶牛的日均泌乳量極顯著低于C組奶牛（P<0.01），在產后14 d，K組奶牛的日均泌乳量顯著低于C組奶牛（P<0.05）。

表2 試驗奶牛的泌乳水平Tab.2 Lactation performance of experimental dairy cows

2.3 試驗奶牛能量代謝水平（見表3）

表3 試驗奶牛能量代謝的水平Tab.3 Energy metabolism levels of experimental dairy cows 單位：mmol/L

由表3可知，在分娩當天，K 組血漿中Glu 與C 組無顯著差異（P>0.05），BHBA、NEFA 含量與C 組存在極顯著差異（P<0.01）。在產后7 d，K 組血漿中Glu 含量顯著低于C 組（P<0.05），BHBA、NEFA 含 量 極 顯 著 高 于 C 組（P<0.01）。在產后14 d，K 組血漿中Glu 含量極顯著低于C 組（P<0.01），BHBA、NEFA 含 量 極 顯 著 高 于 C 組（P<0.01）。在分娩當天到產后14 d，K 組奶牛血漿中Glu含量極顯著下降（P<0.01），BHBA、NEFA 含量極顯著升高（P<0.01）。C組奶牛Glu含量顯著下降（P<0.05），NEFA含量顯著升高（P<0.05）。

2.4 試驗奶牛肝功水平（見表4）

由表 4 可知，在產后 7 d，K 組血漿中 AST 活性、TC含量與 C 組存在顯著差異（P<0.05）。產后 14 d，K 組血漿中 AST 活性顯著高于 C 組（P<0.05），TC 含量極顯著高于 C 組（P<0.01）。在分娩當天到產后 14 d，K 組血漿中TG 含量極顯著高于C 組（P<0.01）。兩組奶牛血漿中AST 活性極顯著上升（P<0.01），然后下降。兩組奶牛血漿中TC 含量在分娩到產后7 d 極顯著升高（P<0.01），TC 含量在分娩到產后14 d 極顯著升高（P<0.01）。

表4 試驗奶牛血漿肝功水平Tab.4 Plasma levels of liver function of experimental dairy cows

2.5 試驗奶牛血漿礦物質元素水平（見表5、表6）

由表5、表6可知，K組奶牛血漿中K、Ca、Mg和P的含量與C 組無顯著性差異（P>0.05）。在分娩當天到產后14 d，兩組組奶牛血漿中Ca含量極顯著下降（P<0.01）。

表5 試驗奶牛血漿K、Ca水平Tab.5 Plasma K and Ca levels of experimental dairy cows 單位：mmol/L

表6 試驗奶牛血漿Mg、P水平Tab.6 Plasma levels of Mg and P of experimental dairy cows 單位：mmol/L

2.6 奶牛酮病的預警評估（見表7、表8、圖1）

由表7可知，奶牛BCS、血漿BHBA、NEFA、TG與奶牛酮病顯著正相關（P<0.05）。

使用二元Logistic回歸模型模擬分娩當天指標對奶牛酮病預測性。奶牛BCS、血漿BHBA 和NEFA 可預測奶牛酮病。由表8、圖1可知，通過Youden指數確定奶牛酮病相關指標BCS 的最佳分界值為3.625，敏感度為88.1%，特異度為54.6%；奶牛血漿BHBA 的最佳分界值為0.68 mmol/L，敏感度為72.9%，特異度為74.4%；血漿NEFA的最佳分界值為0.78 mmol/L，敏感度為69.5%，特異度為 71.8%。BCS、BHBA 和 NEFA 的 ROC 曲線下面積分別為0.796、0776和0.676，具有一定的診斷意義。

表7 奶牛分娩當天BCS、血液檢測指標與酮病的相關性Tab.7 Correlation between BCS,blood test indexes and ketosis in dairy cows on the day of delivery（n=104）

表8 奶牛酮病診斷的BCS、BHBA、NEFA的分界值、敏感度、特異性、標準誤及ROC曲線下面積Tab.8 The cutoff point,sensitivity,specificity,standard error,and area under the ROC curve of BHBA,NEFA and BCS diagnosed by ketosis

圖1 酮病奶牛BCS、血漿BHBA、NEFA診斷的曲線下面積Fig.1 Area under curve of BCS,BHBA and NEFA in ketosis cows

3 討論

3.1 體況對奶牛酮病的影響

奶牛體況的變化會影響其代謝能力。體況損失可能通過血液代謝物濃度的改變對奶牛的生化指標[5]，會增強圍產期奶牛的血漿活性氧、活性硫巴比妥酸前體和硫醇基團活性，并降低血漿超氧化物歧化酶活性。奶牛營養不良會影響機體的生理、生化指標[6]。高的BCS 能夠增加奶牛患酮病的風險[7]。能量缺乏，奶牛處于低血糖狀態，脂肪加速分解。脂肪的過度動員導致血液中NEFA 含量升高[8]。循環中的NEFA 可以在肝細胞中氧化或作為極低密度脂蛋白膽固醇（VLDL-C）的組成部分。然而，NEFA 的產生超過肝臟的能量需求和氧化能力，導致酮體的產生[9-10]。當肝臟的代謝效率不足時，在血液、尿液或牛奶中可以發現酮體，并且過量的NEFA和BHBA還對機體的免疫細胞功能產生負面影響。

3.2 泌乳性能對奶牛酮病的影響

能量儲備過多或過少對奶牛都有負面影響，是降低奶牛產奶量的風險因素。高產奶牛在泌乳早期不能通過攝取飼料來滿足能量需求，隨著能量儲備的調動和干物質攝入量的減少，導致NEB的發生[11]，從而發生酮病，伴隨長時間抑制采食。能量補充不足，導致生產性能不佳。繁殖和疾病問題也是影響奶牛泌乳性能的主要因素。酮病奶牛在泌乳早期BCS損失過多會有不規則的體溫，致使第1次排卵的時間更長，而且可能無法受孕，這使奶牛以后胎次泌乳量會受到更嚴重影響[12]。

3.3 血液指標對奶牛酮病的影響

血漿AST 活性反映肝功情況，提示肝細胞損傷及其損傷程度，尤其是在脂肪肝綜合征、肝炎、肝硬化時，血漿AST 活性將會大幅升高。高BCS 損失奶牛具有較高的循環AST 活性，表明肝臟已經受損。本試驗中，酮病奶牛呈現高活性 AST 的特征。Vargová 等[13]報道，奶牛AST 活性升高與較低的采食量和酮癥有關，與本試驗結果一致。本試驗中，酮病奶牛呈現高血漿BHBA、NEFA、TC、TG 和低 Glu 的生化特征，產后 7~14 d 血漿BHBA、NEFA、TC、TG、Glu、AST 變化更為劇烈。脂肪組織代表身體的主要能量儲備，奶牛脂解和脂肪生成不斷發生，因此產生NEFA。當過度動員脂質儲備，奶牛NEFA、TC、TG 含量會隨之上升，NEFA 代謝產生乙酰輔酶A，肝細胞將過量的乙酰輔酶A 通過β 氧化轉化為酮體，當不完全氧化時，血漿BHBA 隨之上升。Cincovic等[14]報道，奶牛泌乳早期的脂肪動員會導致Glu 下降，NEFA 和 BHBA 濃度升高。奶牛血漿 NEFA、TC 升高和Glu 下降趨勢表明NEB 狀態更嚴重[15]，這在一定程度上解釋了在本試驗中酮病奶牛體內這些代謝物的異常濃度。酮病奶牛經歷過度的脂肪動員和長時間的NEB，影響免疫系統的功能。

4 結論

本試驗中，確定圍產期奶牛BCS 及血漿BHBA、NEFA、TG 與奶牛酮病存在強相關性，分娩當天BCS>3.625、奶 牛 血 漿 BHBA>0.68 mmol/L、血 漿 NEFA>0.78 mmol/L時，奶牛有患酮病的風險。