中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎的影響研究進展

張曉東， 楊文嬌， 孟 然， 馮 薇， 王秀萍， 江建梅， 李趙嘉*

（1.河北省農林科學院濱海農業研究所，唐山市蒲公英工程技術研究中心，唐山市植物耐鹽研究重點實驗室，河北唐山063200；2.唐山拓普生物科技有限公司，河北唐山063000）

伴隨著我國奶牛集約化養殖的快速發展，乳房炎成為奶牛養殖中重大生產疾病之一。目前，奶牛乳房炎的預防與治療主要依靠抗生素， 其濫用和亂用則會對人、 動物及生態環境造成嚴重的危害。隨著人們物質生活豐富程度的提高，對畜禽食品安全的要求也逐漸提高， 綠色畜禽產品的需求將嚴重不足。為保障我國畜牧業持續健康發展，尋找安全、 綠色的飼料添加劑尤為重要 （雪梅，2017）。 中草藥制劑及其提取物中富含黃酮類、多糖類等多種天然功能成分（崔藝燕等，2018；楊德蓮等，2018），安全、綠色、無殘留，同時具有良好的抑菌、消炎、促生長作用（Oh 等，2017）。 研究表明中草藥及其提取物對奶牛乳房炎的防治有積極效果，但目前研究內容相對單一、分散。因此，本文以奶牛乳房炎發病機制為切入點， 對中草藥飼料添加劑在奶牛乳房炎防治中的應用研究進展進行綜述， 為中草藥及其提取物的開發利用及奶牛乳房炎防治提供可行的參考依據。

1 奶牛乳房炎發病機制

奶牛乳房炎又稱為乳癰，中獸醫辯證理論認為發病原因如下：因飼養管理不善、久臥濕熱沙床等， 致使濕熱毒氣長期蒸騰乳房， 侵害乳房（宋華容，2009）；或因胃熱雍盛、肝郁氣滯等內在因素，使得乳絡失暢，導致乳房氣血凝滯，淤結致癰腫（陸德銘，1992）。 所謂“通則不痛，痛則不通”，脈絡不通，必會引發乳房炎（郭夢堯等，2010）。 “脈絡”常被中獸醫指為血液循環，當奶牛乳腺部位血液循環受到障礙時， 便會造成乳腺細胞缺氧，腺體上皮細胞排列也會發生紊亂，促進炎性細胞的產生， 增大乳腺細胞被外界病原菌入侵的機率， 進而引發炎癥 （姚學萍等，2010）； 催乳素、 催產素等因乳腺局部血液循環障礙無法順利發揮作用， 腺泡收縮功能受到抑制（王建辰，1993），使大量乳汁無法排出，積聚、腐敗的乳汁便滋養大量病原菌，加劇病情，延長病程（郭夢堯等，2010）。

現代醫學研究證實， 奶牛乳房炎是由多種因素所引發的乳腺組織的炎性反應， 其中以金黃色葡萄球菌、 無乳鏈球菌等病原菌的入侵感染為主（王麗芳等，2013）。乳頭管作為乳腺組織的天然防線，其上皮細胞所分泌的角蛋白有良好的殺菌、消炎、抵御病原菌入侵的作用（郭夢堯等，2010）。 當乳頭管細胞喪失該功能后， 病原菌便會趁機入侵乳腺組織，引發血液循環障礙，損傷黏膜系統，降低腺體細胞分泌宿主防衛肽、 鐵離子結合蛋白等炎性介質的能力（郭夢堯等，2010）， 同時減小B淋巴細胞、 效應T 淋巴細胞對感染部位的作用（王世若等，2001），并形成炎性病灶，嚴重時可使乳腺上皮細胞脫落， 與浸潤的中性粒子細胞一起進入腺泡腔內形成膿球， 導致局部乳腺組織壞死溶解， 破壞激素-細胞因子-免疫三者之間的平衡，降低免疫機能的同時，病原菌趁機入侵乳腺細胞并快速繁殖，最終引發炎癥（郭夢堯等，2010）。

2 中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎的影響

2.1 對致病菌的影響 乳房炎主要有兩種類型：傳染性乳房炎和環境性乳房炎。 傳染性乳房炎致病菌主要通過擠奶期間由病牛傳染至健康牛，主要致病菌包括無乳鏈球菌、金黃色葡萄球菌等；環境性乳房炎致病菌主要存在于環境中，大腸桿菌、停乳鏈球菌等則是主要的致病菌（Kher 等，2019）。研究表明， 中草藥中的多酚類化合物具有顯著的抗菌效果（Gomes 等，2018），Shafi（2016）等使用圣羅勒葉粉對患有乳房炎的奶牛進行飼喂治療，14 d后可以顯著消除奶牛乳房內感染的金黃色葡萄球菌、無乳鏈球菌等致病菌；代敏（2011）等進行體外抑菌試驗發現，地榆提取物具有較強的抑菌效果，最小抑菌濃度（MIC)可達0.39 ～6.25 mg/mL；呂平（2012）等研究發現，蒲公英提取物在體外抑菌條件下對奶牛乳房炎病原菌金黃色葡萄球菌、 無乳鏈球菌等作用明顯；潘佳亮（2012）等將蒲公英、黃連等中草藥提取物隨機復配并對奶牛病原菌金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等進行體外抑菌試驗，結果表明中草藥提取物均表現出抑菌效果，且紅花、黃連、黃芩、連翹復方的抑菌效果最好。

研究表明中草藥的天然有效成分可以直接抑制病原菌繁殖速度，并減弱其致病性，甚至直接殺死病原菌。 其主要的作用機理如下（Hu 等，2019；Watson 等，2016）：（1）破壞病原菌的細胞膜結構，使病原菌細胞中的核酸物質失去活性， 導致細菌死亡；（2） 降低病原菌中Ca2+/Mg2+、Na+/K+-ATP 等酶活性，使Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子細胞內外物質交換受到抑制，破壞細胞內外的滲透壓，最終殺死病原菌；（3） 抑制病原菌細胞內β-半乳糖苷酶的活性，減少細菌正常代謝所需能量的供應；（4）抑制病原菌細胞內調控糖代謝過程的關鍵調節酶葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性；（5） 影響病原菌細胞DNA 并改變其結構，使其生物活性減弱。

綜上， 中草藥主要通過影響病原菌的細胞結構、物質能量代謝等來防治奶牛乳房炎，且效果較為明顯。

2.2 對炎癥機制的影響 當奶牛乳腺發生感染和炎癥時，就會導致乳房炎的產生，當炎癥反應過度時，便會使乳腺組織受到損傷。乳腺細胞中存在大量的有模式識別受體（PRR），可與病原菌中相關分子模式（PAMPs）產生作用，進而激活乳腺細胞的免疫應答過程（宋潔等，2020）。 Toll 樣受體（TLRs）作為PRR 家族中重要的成員，在免疫應答過程中可快速、準確地識別與革蘭氏陽、陰性乳房炎病原菌的PAMPs，如肽聚糖（PGN）、脂多糖（LPS）（Sordillo 等，2018）等，并將核轉錄因子-κB（NFκB）途徑、絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）途徑2 種重要的炎癥信號通路激活（Yang 等，2018），進而促進炎性因子基因的表達， 如白細胞介素（IL）-6、IL-1β 等（Li 等，2014），同時炎癥反應會產生大量的活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）等，破壞乳腺細胞的抗氧化防御體系，加劇炎癥反應（Hu 等，2018）。存在于中草藥中的多糖類、 黃酮類等天然活性成分均可以抑制炎性因子分泌，增強免疫能力，降低乳房炎奶牛體細胞數量（侯昆等，2019）。

2.2.1 多糖類 炎癥反應是一種機體防御反應，主要表現為血管通透性改變，血液內物質滲出，組織和細胞的變性、增生和修復等。中草藥多糖類物質可以很好抑制炎癥部位毛細血管的通透性，降低滲出液的體積和白細胞的數量， 抑制白細胞向炎癥部位的游走（李芬芬等，2014；易陽等，2011；陳一晴等，2009）；增強巨噬細胞的吞噬能力，并產生大量的炎癥反應介質-NO， 抑制病原微生物的生長或直接殺死細胞內病原體（程安瑋等，2009）；阻斷細胞膜中L-選擇素或P-選擇素所介導的白細胞浸潤和組織損傷， 減緩炎癥 （崔艷秋等，2008）；降低炎性因子TNF-α、IL-10、IL-6 等的分泌量（李芬芬等，2014），下調NF-κB 的核轉位，阻斷NF-κBP65、MAPK 信號通路 （張文莉，2016），抑制NLRP3 炎性小體活化和COX-2 mRNA 表達等（陳玉勝等，2016）。

2.2.2 黃酮類 中草藥黃酮類物質可抑制iNOS、COX-2 兩種酶的表達活性， 降低NO、PEG2 的表達量（Nair 等，2015）；抑制T 細胞活化、增殖，降低TNF-α、IL-8、IL-6、IL-1β 等的基因表達（Chanput等，2016）； 快速清除體內DPPH、ABTS 等自由基（Lee 等，2016）； 增加Nrf2 mRNA 的表達， 提高Nrf2 核轉錄水平和Nrf2/ARE 轉錄活性，調控機體抗氧化能力（Oliveira 等，2015；Paredes 等，2015）；阻止NF-κB 進行核轉錄，抑制Iκk（Iκ 激酶）的產生，增加IκB 的表達（Funakoshi-Tago 等，2016），影響AP-1 參與先天性免疫效應因子和細胞因子的合成反應（Serafini 等，2010），抑制MAPK 信號通路的傳導與表達等（劉丹丹等，2015）。

中草藥中酚酸類、皂苷類、生物堿類等有效成分均可通過多種相似途徑、環節來發揮抗炎作用，主要涉及影響NF-κB、JAK、MAPK 等信號通路的表達，減少iNOS、COX-2、IL-1β 等分泌量。 綜上，中草藥及其提取物通過影響與乳腺細胞炎癥相關的信號表達通路， 并提高奶牛機體抗氧化能力來抵御病原菌的入侵，降低乳房炎的發病率。

2.3 對機體免疫機能的影響 中草藥及其提取物中的功能成分，可促進奶牛胸腺、脾臟等免疫器官發育（何斌等，2016），維持機體體液和細胞免疫狀態平衡（侯昆等，2019）。B 淋巴細胞作為體液免疫的重要活性細胞， 在奶牛乳房炎的防治中產生特異抗體，發揮體液免疫功能（侯昆等，2019）。 研究表明， 奶牛乳房炎防治的中草藥復合劑可以顯著提高小白鼠脾臟及外周血清中CD3+、CD4+、CD19+細胞百分率及CD4+/CD8+的比值， 增強小白鼠的免疫功能（陳永慶等，2012）；復方中草藥添加劑可以使血清中B 淋巴細胞紅細胞-抗體-補體（EAC）花環形成率、中性粒細胞吞噬指數、T 淋巴細胞轉化率顯著提高 （姬改珍等，2010）， 且B淋巴細胞表面補體3（C3）的受體含量上升，抗原抗體復合物激活C3 的能力增強（侯昆等，2019）；細胞中的一氧化氮（NO）可參與免疫功能的雙向調節，適量的NO 對體液免疫力有促進作用，多糖類物質可以增強巨噬細胞中NO 酶mRNA 的表達， 促進NO 的分泌， 增強免疫力 （趙天章等，2014）。 另有研究證實，中草藥及其提取物可抑制免疫細胞中環腺苷酸（cAMP）-磷酸二酯酶（PDE）（cAMP-PDE）的活性，提升cAMP 的含量影響多形核白細胞（PMN）的細胞功能（張春剛等，2017；費嘉等，2004）， 或抑制PDE 及鈣調蛋白的活性（徐霜等，2011），抑制血小板聚集，增強免疫受體的表達及IgA、IgG、IgM 等免疫球蛋白的釋放 （張呈等，2010），提高機體對病原菌的抵抗能力。奶牛乳房炎會加速外周淋巴細胞的凋亡，Bcl-2 基因和p53 基因是調控細胞凋亡的兩個重要基因，當p53 基因表達量高，則抑制Bcl-2 基因表達，促進細胞凋亡， 反之Bcl-2 基因表達量升高又可抑制p53 基因介導的細胞凋亡，延長細胞周期（Alvarez等，2006）。胡永靈（2015）等研究表明，復合中草藥添加劑能顯著增強Bcl-2 基因表達并降低p53 基因表達，有效地降低奶牛淋巴細胞的凋亡速率。

綜上， 中草藥及其提取物可通過調控免疫相關基因，增強細胞免疫和體液免疫能力，減緩乳房炎對機體造成的損傷。

3 中草藥飼料添加劑在奶牛養殖中的應用

近年來，對中草藥制劑在奶牛抗熱應激（占今舜等，2014；劉海林，2010）、改善奶牛抗氧化性能（鄭會超等，2010）及免疫性能（孫齊英，2010）等方面的作用效果進行了研究。 研究表明當飼喂奶牛100 g/d 復合中草藥制劑可以提高GSH-Px 和CAT 的表達， 進而改善奶牛機體的抗氧化性能，提高Bcl-2 的表達水平，降低p53 的表達，改善奶牛機體的免疫功能（胡永靈等，2015）；金銀花提取物中的咖啡酸對金黃色葡萄球菌的抑制率達90%，對無乳鏈球菌的抑制率達50%以上，魚腥草癸酰乙醛、 揮發油對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用外，并且對大腸埃希菌有一定抑制作用（郭夢堯等，2010）。Olagarag（2019）等使用黃芪提取物飼喂奶牛60 d 發現，體細胞數量顯著降低，奶牛的泌乳性能增強，且乳汁中的蛋白質、脂肪、糖的含量顯著增加。胡少輝（2013）等研究表明，富含綠原酸的蒲公英對奶牛隱形乳房炎分離出來的致病菌有較好的抑制作用。 將不同種類的中草藥（黃芪、蒲公英、連翹等）進行配伍組合，添加至飼料中飼喂患有乳房炎的奶牛發現， 均可加快乳房處血液的循環，顯著增強奶牛免疫能力，有效降低乳房炎發病率（賴金倫等，2017；王鳳霞等，2012）；蒲公英、金銀花、連翹等6 種中草藥制成復方藥劑，以200 g/d 的添加量飼喂患有隱性乳腺炎的奶牛7 d，治愈率可達80%（王子敬等，2013）；將由當歸、木香等中草藥組方（張玲，2014），人參、白術、茯苓、甘草、金銀花、連翹等（趙天章等，2014）中草藥組方組成的飼料添加劑添加至飼料中飼喂患有乳房炎的奶牛，均可有效治療奶牛乳房炎，并且可以顯著改善其他產科疾病的發生（王娜等，2012）。復合中草藥飼料添加劑具有較強的體外抑菌作用，并可顯著提升奶牛免疫機能， 使乳房炎發病率從41.48%下降至3.13%， 有效控制奶牛乳房炎的發病率， 并可顯著提高奶牛平均產奶量 （李雪蓮，2005）。

綜上， 中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎有很好的防控效果，同時可以改善奶牛產奶量、細胞免疫和體液免疫能力等。

4 小結

中草藥飼料添加劑針對奶牛乳房炎的主要發病機制， 通過消炎抑菌改善乳腺細胞局部血液循環，參與調控炎性表達信號通路，提高奶牛機體細胞免疫、體液免疫和抗氧化能力，最終達到治愈目的。但單一植物存在效果表達緩慢、吸收利用率低等問題， 影響了中草藥飼料添加劑在奶牛乳房炎防治和提高生產性能方面的應用效果。因此，研制快速、便捷、療效好的中草藥制劑或飼料添加劑，對生產中防治奶牛乳房炎具有積極意義， 并且具有很好的抗生素替代產品市場開發應用前景。