奶牛酮病的致病機制和診斷方法研究進展

王世璽，巴雅爾，胡 亮

1 巴彥淖爾市動物疫病預防控制中心，內蒙古巴彥淖爾 0150002 巴彥淖爾市農牧業(yè)科學研究所，內蒙古巴彥淖爾 015000

0 引言

奶牛飼養(yǎng)是我國農業(yè)重要組成部分，但酮病這一營養(yǎng)代謝性疾病的高發(fā)率對養(yǎng)殖業(yè)穩(wěn)定發(fā)展造成巨大威脅。圍產后期奶牛由于體內激素水平劇烈變化、環(huán)境應激和泌乳而處于能量負平衡狀態(tài)，容易引發(fā)機體的能量代謝紊亂，誘發(fā)酮病。隨著我國奶業(yè)規(guī)模化、集約化飼養(yǎng)模式快速發(fā)展，奶牛酮病發(fā)病率逐年上升，嚴重威脅奶牛健康和養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文詳細介紹了奶牛酮病相關知識，重點討論檢測技術，為奶牛養(yǎng)殖業(yè)健康管理和發(fā)展提供參考。

1 奶牛酮病的分類及危害

1.1 奶牛酮病的分類

奶牛酮病是一種常見的代謝疾病，主要特征是高非酯化脂肪酸（Non-Esterified Fatty Acids，NEFA）和高β-羥基丁酸水平。根據(jù)β-羥基丁酸水平不同，酮病可分為兩類：亞臨床型酮病和臨床型酮病[1]。亞臨床型酮病通常沒有明顯癥狀，但血液中β-羥基丁酸濃度1.2～3.0 mmol/L。臨床型酮病表現(xiàn)精神沉郁、食欲下降、體重減輕、產奶量低等癥狀，同時β-羥基丁酸濃度超過3.0 mmol/L。酮病還可根據(jù)時間和原因分類，包括基礎型、繼發(fā)型和營養(yǎng)型[2]。亞臨床型酮病發(fā)病率因地區(qū)而異，但在全球范圍內（除北美和西歐外），平均發(fā)病率約為24.1%。尤其是高產潛力奶牛和已泌乳兩次或以上胎次的奶牛更容易患酮病。酮病發(fā)生與飲食有關，改變飼料是影響酮體濃度的主要因素。β-羥基丁酸濃度在奶牛哺乳期初升高后逐漸降低，在哺乳期結束時略有升高。β-羥基丁酸濃度還受季節(jié)影響，而丙酮濃度則不受季節(jié)變化影響[3]。

1.2 奶牛酮病的危害

酮病是一種嚴重的代謝性疾病，對奶牛健康、產奶量和牛奶質量都會造成很大危害[4]。首先，酮病影響奶牛泌乳性能。病牛體內能量負平衡，導致乳腺組織萎縮、產奶量下降等。同時，由于酮病發(fā)作時體內葡萄糖水平下降，乳糖合成能力減弱，導致牛奶中的乳糖含量下降。其次，酮病對奶牛生殖造成不良影響。病牛出現(xiàn)周期性發(fā)情障礙、受胎率下降、胚胎死亡率增加等。這些問題主要是由于酮病引起的糖脂代謝紊亂，導致胰島素敏感性降低，影響卵泡正常發(fā)育和卵細胞質量，導致繁殖問題。此外，酮病還會影響牛的免疫功能。病牛體內免疫細胞數(shù)量和活性下降，影響了抵抗力和免疫功能，這使病牛更易罹患其他疾病。最后，酮病治療和管理會增加牧場運營成本。酮病是一種慢性疾病，治療周期長，治療費用高昂。同時，酮病預防和管理需成本投入，如提高飼料質量、保持奶牛健康狀態(tài)、加強體檢和監(jiān)控等。

總之，奶牛酮病危害不僅涉及健康和生產表現(xiàn)，也會直接影響牛奶質量和乳制品生產，增加生產成本和牧場運營風險。

1.3 奶牛酮病的臨床癥狀

1.3.1 初期階段

奶牛患酮病早期可能會對濃縮飼料和青貯飼料的偏好降低，更愿意吃草，導致飼料攝入量減少。另外，病牛可能表現(xiàn)異常的飲食行為，如啃食沙子、鵝卵石等，步態(tài)也可能不太穩(wěn)定。有些奶牛躺下時會將頭部靠在障礙物上。

1.3.2 中期階段

進一步發(fā)展后，病牛食欲明顯減退，表現(xiàn)遲鈍和冷漠行為。產奶量明顯減少，同時奶中脂肪含量較高（有時可達5%），而蛋白質含量較低。病牛呼出氣體可能帶有丙酮和發(fā)酵水果氣味，這是由于體內過量酮體引起。此外，病牛糞便干硬，帶有黏液。行為上，病牛常低頭、閉眼。

2 奶牛酮病的發(fā)病原因分析

奶牛酮病的發(fā)病原因可分為五類。（1）原發(fā)性酮病，主要發(fā)生在身體健康且產奶量較高的奶牛，尤其是在集約化的養(yǎng)殖場。這種類型的酮病主要是由能量代謝不平衡導致，使體內酮體含量增加。（2）繼發(fā)性酮病，與圍產期的其他疾病有關。患有繼發(fā)性酮病的奶牛通常出現(xiàn)食欲減退和采食量下降等外部癥狀。這種酮病的機制是因為病牛血液中葡萄糖含量較低，導致脂質異常代謝，增加酮體產生。（3）食源性酮病，指奶牛攝入少量易產生酮體的食物，或由于飼料質量差引起采食量下降，導致機體能量失衡。（4）饑餓性酮病，多見于體質較差的泌乳奶牛。由于奶牛體質較差并且攝入不合理飼料，導致體內缺乏足夠升糖物質，造成能量缺口，引發(fā)能量負平衡。（5）某些特定營養(yǎng)成分缺乏也可導致奶牛酮病。

奶牛圍產期酮病是一種能量不平衡引起的代謝紊亂疾病，與糖代謝紊亂、脂代謝紊亂、蛋白質代謝紊亂和激素調節(jié)4 個方面有關[5]。

首先，糖代謝紊亂是酮病發(fā)病的主要原因之一。奶牛產后需大量葡萄糖合成乳糖，但患酮病時，由于食欲減退或拒食等原因，無法攝入足夠的前體物質產生葡萄糖，導致體內葡萄糖水平下降。為滿足能量需求，奶牛開始動用肝糖原、脂肪和體蛋白，加速糖異生作用，確保泌乳過程正常進行。產后泌乳初期，血液中葡萄糖含量迅速下降，胎盤催乳素水平升高，進一步促使脂肪動員增加，導致非酯化脂肪酸濃度升高，促使肝臟中的乙酰輔酶A轉化為酮體，引發(fā)酮病。

其次，脂代謝紊亂也是引起酮病的重要因素之一。奶牛體內NEFA一部分被氧化供能，另一部分在肝臟內被轉化為甘油三酯。然而，奶牛肝臟缺乏相應的酶活性，無法有效清除甘油三酯，導致其在肝臟內積累形成脂滴，進一步加劇脂肪沉積。同時，高水平的NEFA會導致肝臟內三酸甘油脂積累，影響糖異生功能，使血液中葡萄糖水平降低，進一步刺激脂肪動員，增加NEFA和酮體的合成速率。而血液、尿液和乳汁中酮體聚積會加重奶牛食欲減退，甚至導致食欲完全消失，進一步加劇能量不平衡狀態(tài)，形成惡性循環(huán)。

此外，蛋白質代謝紊亂也與酮病發(fā)生密切相關。在能量不足的情況下，奶牛除動用脂肪外，還會分解體內蛋白質。這些分解產生的氨基酸參與糖異生和酮體合成過程。糖異生過程中，產生草酮酸，并通過三羧酸循環(huán)和酯化過程轉化為能量。這會導致血液中酮體濃度升高，引發(fā)酮病。

最后，激素調節(jié)也對奶牛酮病發(fā)生有影響。圍產期奶牛的能量平衡易受多種激素水平調控。例如，肥胖奶牛體內脂肪細胞較多，能量需求較大，但采食量卻明顯減少。在能量負平衡狀態(tài)下，瘦蛋白和促炎細胞因子TNF-α表達增加，降低胰島素敏感性；腎上腺素水平升高和胰島素水平下降則促進脂肪組織分解。臨近臨產期時，胎盤產生的雌激素含量上升，尤其是雌二醇含量增加。在營養(yǎng)不足的情況下，體內雌激素水平上升會增加肝臟中甘油三酯積累，進一步加劇能量負平衡。

3 奶牛酮病的診斷

奶牛酮病診斷主要包括酮粉法、試劑法和試紙條法等定性檢測方法和水楊醛比色法、分光光度法和氣相色譜法等定量檢測方法。

3.1 定性檢測方法

3.1.1 酮粉法

酮粉法運用亞硝基鐵氰化鈉和酮體在弱堿性環(huán)境下的反應，產生紫紅色物質進行檢測，簡單易行，成本較低。具體操作包括將亞硝基鐵氰化鈉、硫酸銨和無水碳酸混合，取少量粉末于載玻片上，滴加尿液或乳液樣本，觀察顏色變化。如發(fā)生變色，則判斷為陽性，且顏色越深表示酮體含量越高。

3.1.2 試劑法

試劑法使用5%亞硝基鐵氰化鈉溶液、10%氫氧化鈉水溶液和20%醋酸3 種試劑，將新鮮尿液或乳汁加入試管中，逐步加入亞硝基鐵氰化鈉溶液、氫氧化鈉水溶液和醋酸，最后攪拌均勻，如溶液呈紅色，則判斷為陽性。

3.1.3 試紙條法

試紙條法通常使用商品化尿酮體試紙條檢測。操作步驟包括將試紙條蘸取少量尿液，通過對試紙條顏色觀察來判斷結果是否陽性。酮體含量越高，試紙條的顏色越深。

3.2 定量檢測方法

3.2.1 水楊醛比色法

水楊醛比色法是先將血液中的酮體氧化制得丙酮，然后利用水楊醛比色分析方法定量檢測。這種方法操作繁瑣、耗時，現(xiàn)很少使用，已被酶催化方法取代。

3.2.2 分光光度法

分光光度法通過測定血液中β-羥基丁酸含量判斷是否患酮病。β-羥基丁酸是酮體的主要成分，其含量穩(wěn)定不易降解。該方法被廣泛認可為國際上奶牛酮病篩查診斷的“金標準”。酮病的臨界值存在爭議，一般以血液中β-羥基丁酸含量高于1.2 mmol/L作為判斷標準。

3.2.3 氣相色譜法

氣相色譜法是一種利用呼出氣體中丙酮含量判斷血液中丙酮濃度的奶牛酮病定量檢測方法，利用呼出氣體中的丙酮濃度與血液中的相關性，通過氣相色譜技術檢測呼出氣體中的丙酮含量。該方法需專門設備和技術支持，可用于微量揮發(fā)物質的分析。