围产前期不同钙水平日粮对奶牛血钙水平及钙代谢的影响

■ 甄玉国 赵 巍 王兰惠 王小虎 陈 雪

（1.吉林农业大学动物科技学院，吉林长春130118；2.吉林农业大学吉农博瑞奶牛研发中心，吉林长春130118）

在生产实践中，奶牛产后瘫痪是令奶农非常头疼的一个问题。饲养员通常只有在出现产后瘫痪后才找兽医，或者为了防止奶牛分娩时出现低血钙而盲目地采取给奶牛产前饲喂高钙日粮的方法，结果却恰恰相反，使得低血钙的发生比例和严重程度进一步提高和加重。这主要是由于产前饲喂高钙日粮，不仅降低奶牛肠道对钙的吸收率，并且多余的钙离子会增加血液中阳离子的含量，使血液呈碱性；此外，日粮粗料中普遍含有含钾相对较高的苜蓿等，使奶牛比较容易出现代偿性碱中毒。碱中毒会诱导PTH受体发生构象改变而影响PTH的生理活性，结果增加了低血钙的危险程度[1]。除此之外，由于日粮中的钙不能被奶牛很好的消化吸收，进而以血钙的形式贮存在体内也被视为是一种人为的经济浪费。于是，学者们开始采用产前使用低钙日粮的方法，其目的主要就是为了刺激奶牛的甲状旁腺在奶牛分娩前就分泌甲状旁腺激素，提前启动奶牛的钙调节机制。

围产期奶牛会因生理、内分泌、日粮和外界环境发生变化而影响自身的营养代谢、神经内分泌、免疫系统等，并在产后极易出现各种代谢性疾病。产后低血钙症是最为常见的代谢疾病，本研究希望能够通过在围产前期饲喂奶牛不同钙水平日粮进行产前营养调控，进一步减少产后奶牛低血钙问题，从而筛选出产前日粮的钙水平，并进一步提高奶牛业经济效益。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

本试验在吉林农业大学教学实验基地进行。

1.2 试验动物与管理

本试验所用试验动物来自吉林农业大学教学实验基地。试验动物选择体重相近，胎次相近，体况评分3.5以上，机能状态、生产性能良好，无任何临床症状，即将进入围产期的荷斯坦奶牛16头，按照配对试验设计原则分为4组，每组4头。试验前所有试验牛只饲喂牧场常规的干奶期日粮，自预产期前21 d开始饲喂试验用围产前期日粮，产后转饲喂新产牛日粮。试验期为产前21 d～产后60 d。采用舍内单槽栓系饲养。每天4：00～5：00、10：00～11：00、16：00～17：00 3个时间段饲喂，自由饮水。

1.3 试验日粮与试验设计

根据美国NRC 2001奶牛营养标准，分别设计4种钙水平不同的围产前期日粮，日粮干物质含钙水平分别为0.360%、0.500%、0.640%和0.780%。试验日粮组成及营养水平见表1。

表1 试验日粮组成及营养水平

1.4 产后日粮设计及投喂方式

产后当天饲喂新产牛日粮，饲喂21 d，根据产后食欲定量。产后21 d后饲喂常规产奶牛日粮。试验牛产犊后(3 d之内)，每天挤奶时不再饲喂精补料，不在运动场补饲，只是添加畜牧盐或舔块，自由饮水。根据奶牛产后恢复情况，通常3 d左右从产房转到产奶舍进行饲养。

1.5 样品采集与指标测定

1.5.1 血样制备

在距离奶牛预产期7 d时，分别对各组每头试验奶牛进行采血，并收集各组试验牛产前第3 d、产前第2 d、产前第1 d、分娩当天、产后12 h内、产后第1 d、产后第2 d、产后第3 d，共计7 d血样。

在晨饲前，用10 ml一次性采血器从奶牛尾静脉采血10 ml，并分装于2支灭菌的10 ml离心管中，倾斜45°静置。静置30 min后，放入离心机中以3 000 r/min离心10 min，用无菌的一次性吸管将上层血清分装到灭菌的1.5 ml离心管中，置-20℃保存。用于测定血清中钙离子、无机磷、Mg、甲状旁腺素、骨钙素、降钙素的浓度和碱性磷酸酶的活力。

1.5.2 数据整理及统计分析

试验数据通过Excel 2007软件统计整理后，运用DPS 7.05统计软件中的Duncan's新复极差法进行统计分析，并进行显著性检验，结果均以“平均值±标准误”来表示。

2 结果与分析

2.1 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清钙离子浓度的影响(见表2)

本试验研究表明，围产前期饲喂不同钙水平日粮，奶牛产前3 d的血清钙水平均维持在2.0 mmol/l以上，各试验组间差异不显著。但从产前第2 d开始，各组的血清钙水平有下降的趋势，其中日粮钙水平较高的试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组较试验Ⅰ组下降更为明显。分娩的当天和产后的第1 d，日粮钙水平较高的试验第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组血清钙水平下降趋势较为明显，其中产后第1 d试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的奶牛血清钙水平低于2.0 mmol/l。但钙水平最低的试验Ⅰ组血清钙水平维持比较稳定，下降趋势不明显，始终很稳定地维持在2.2 mmol/l以上。产后第2 d开始，试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组奶牛血清钙水平有所回升，但其血清钙水平仍低于试验Ⅰ组。

表2 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清钙离子浓度的影响(mmol/l)

2.2 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清无机磷浓度的影响(见表3)

本试验研究表明，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前和产后的血清无机磷水平无显著影响(P＞0.05)。其中，试验Ⅲ、Ⅳ组产后第1 d血清无机磷水平略有下降的趋势，试验Ⅰ组产后第1 d和第2 d血清无机磷也略有下降，但趋势不明显。

表3 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清无机磷浓度的影响(mmol/l)

2.3 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清镁离子浓度的影响(见表4)

本试验研究表明，除了产前第3 d[试验Ⅲ组显著高于试验Ⅳ组(P＜0.05)]以及产后第2 d[试验Ⅳ组极显著高于试验Ⅰ组、试验Ⅱ组、试验Ⅲ组(P＜0.01)，试验Ⅰ组显著低于试验Ⅱ组(P＜0.05)]外，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前和产后其它几个时间点的血清镁离子水平无显著影响(P＞0.05)。其中，各试验组在产前1 d和分娩当天有上升的趋势，但趋势不明显，但是产后1 d到产后3 d却明显下降，其中日粮钙水平较高的试验Ⅲ、Ⅳ组下降趋势比钙水平较低的试验Ⅰ、Ⅱ组明显。从各试验组镁水平的数值上看，变化幅度不大，整体水平基本维持在稳定水平。

表4 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清镁离子浓度的影响(mmol/l)

2.4 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清甲状旁腺素浓度的影响(见表5)

本试验研究表明，除了产前第3 d试验Ⅰ组显著高于试验Ⅱ组（P＜0.05）以及产后第2 d试验Ⅳ组显著低于其他试验组（P＜0.05）外，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前和产后其它几个时间点的血清甲状旁腺激素浓度的影响不显著(P＞0.05)。其中，试验Ⅲ、Ⅳ组的血清甲状旁腺激素浓度明显在分娩当天迅速上升，且试验Ⅳ组明显高于试验Ⅲ组和试验Ⅰ、Ⅱ组，说明日粮钙水平越高，其血清甲状旁腺激素浓度在分晚当天上升越快，浓度越大。试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组血清甲状旁腺激素均在产后1 d开始逐渐下降，并趋于平缓；也可以看出产前日粮钙水平越低，其血清甲状旁腺激素浓度从产前3 d到产后3 d的变化幅度越小。

表5 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清甲状旁腺素浓度的影响(pg/ml)

2.5 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清骨钙素浓度的影响(见表6)

本试验研究表明，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前和产后的血清骨钙素浓度的影响从整体上来看差异不显著(P＞0.05)，但是在产前第3 d和第2 d中，试验Ⅰ组显著或极显著高于试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组(P＜0.05、P＜0.01)。从整体上看，各试验组骨钙素水平呈现出产前日粮钙水平越低，其骨钙素水平越高的趋势。

表6 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清骨钙素浓度的影响(ng/ml)

2.6 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清降钙素浓度的影响(见表7)

本试验研究表明，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前(第1 d)和产后的血清降钙素浓度的影响不显著(P＞0.05)，但是在产前第3 d，试验Ⅰ组均与试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组差异显著(P＜0.05)，第2 d，试验Ⅰ组与试验Ⅱ组差异显著(P＜0.05)。

2.7 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清碱性磷酸酶活力的影响(见表8)

本试验研究表明，围产前期不同钙水平日粮对奶牛产前和产后的血清碱性磷酸酶活力无显著影响(P＞0.05)。其中，各试验组血清碱性磷酸酶活力均在分娩之前呈上升趋势，并在分娩当天达到最高值，产后逐渐趋于稳定。围产前期日粮水平较低的试验Ⅰ、Ⅱ组产后的血清碱性磷酸酶浓度明显高于产前日粮钙水平高的试验Ⅲ、Ⅳ组。

表7 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清降钙素浓度的影响(ng/l)

表8 围产前期不同钙水平日粮对奶牛血清碱性磷酸酶活力的影响(U/l)

3 讨论

奶牛正常血钙浓度一般为2.24～3.05 mmo1/l，当奶牛血钙浓度低于2.20 mmol/l即为低血钙，低于2.00 mmol/l时，则为低血钙症，如无明显临床表现时，可判定为亚临床型低血钙症；当奶牛血钙浓度低于1.50 mmo1/l时，有明显的瘫痪、知觉丧失、昏睡、眼睑反射减弱或消失等临床表现时，可判定为临床型低血钙症，即生产瘫痪[2]。本试验中，试验Ⅰ组奶牛每天每头摄取日粮中的钙25 g/(d·头)，从分娩前3 d到分娩后3 d其血钙浓度均没有低于2.20 mmol/l，未发生低血钙：其它三组在分娩前1 d到分娩后两天均出现低血钙，并且在产后第1 d其血钙浓度均低于2.00 mmol/l，即出现低血钙症，但是由于没有出现明显的临床症状，因此，可判定为亚临床型低血钙症，与Oetzel等提出的观点相符合[3]。从表2可看出，试验奶牛血钙浓度临近分娩时逐渐降低，试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组在分娩后第1 d达到最低点，试验Ⅰ组在分娩后第2 d达到最低，之后逐渐升高，在产后第3 d基本可以恢复到正常水平。试验Ⅰ组没有出现任何低血钙症状，而试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组均出现低血钙症状，并且奶牛从日粮中摄取的钙越多，在分娩当天和产后第1 d的血钙浓度越低，可能是因为机体从肠道吸收的钙减少，并且在分娩过程中需要钙的消耗和分娩后初乳的分泌，都使体内大量流失钙。另外，也可能由于日粮中的钙含量没有低到一定水平，导致钙调节因子未能充分动员，这是一方面抑制了骨钙的充分释放，另一方面致使饲料中的钙不能被充分利用。

血液中磷的正常浓度为1.30～2.60 mmo1/l。本试验中，各试验组奶牛血清无机磷浓度均从产前第3 d到产后第3 d逐渐降低，产后总体水平低于产前，但是未出现低血磷或者高血磷现象，均在正常范围之内，且从产前3 d到产后3 d的7个时间点彼此之间的差异不显著(P＞0.05)，整体上变化不大。这可能是因为机体随着产后泌乳而大量消耗钙，进而抑制了肠道对P的吸收。Valk等曾指出[4]，日粮中0.28%的磷水平即可满足9 000 kg的泌乳需要。也就是说，各试验组P水平差异不显著可能是由于日粮中的磷并没有完全被吸收，多余的磷通过粪尿形式排出体外导致的。

机体的血镁浓度是影响低血钙发生率的重要因素之一，对围产期奶牛血钙的调控发挥着重要的作用。从表4可以看出，血清镁离子从产前3 d到产后3 d的7个时间点彼此之间的差异不显著(P＞0.05)（除产前第3 d、产后第2 d有不同显著性外），整体上比较稳定，但是血清镁离子浓度随着分娩的临近而逐渐升高，在分娩当天或产后第1 d达到最高值，之后逐渐下降。这可能是与日粮中的不饱和脂肪酸稍多有关，因为日粮中的不饱和脂肪酸会增加镁离子在奶牛瘤胃中的皂化而降低其吸收利用率，致使镁离子从粪便中排泄出去。除此之外，也可能是机体未能充分动员体内储备的镁离子以抵御镁离子的缺乏。因此，为了预防奶牛在围产后期出现低血镁，应当在围产期日粮中适当增加镁离子浓度。

甲状旁腺素(PTH)对奶牛血钙浓度具有调节作用。本试验中各试验组奶牛血清PTH随着临近分娩而逐渐增高，在产前1 d、分娩当天或产后1 d达到最高值，并在产后逐渐降低至正常水平，说明PTH随着机体血钙浓度的降低而分泌增加，发挥了一定的调节作用。通过对比表2和表5发现，机体血钙水平波动起伏趋势较大的试验组，其血清PTH水平也同样相反的发生较大变化。例如试验Ⅳ组，由于产前日粮的钙水平较高，到分娩时血钙急剧降低，致使体内快速分泌PTH以维持体内血钙水平。另外，分别对比表2和表5各对应试验组发现，日粮中钙水平越低的试验组，其组中奶牛在分娩前后3 d的PTH的变化波动越平缓。

骨钙素(BGP)是由成骨细胞在其基质矿化期所分泌，其生理作用主要是维持骨的正常矿化速度，抑制异常轻基磷灰石的形成和生长软骨的矿化速度[5]。BGP可以反映出机体骨钙的周转速度。本试验中，产前日粮钙水平越高，临近分娩时机体的血钙下降的越快，越需要大量分泌BGP，进而加快骨钙转换速度，起到稳定机体血钙水平的作用。试验Ⅰ组产前第2、3 d的骨钙素水平显著或极显著高于试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组，这可能是由于奶牛从日粮摄取的钙含量不能维持需要，机体就开始动员大量的骨骼中的钙，提高骨转化速度，BGP被大量地释放到血液中，引起BGP在血液中含量的大量增加。成海荣等曾报道，血清骨钙素水平的升高是因为骨转换速度而引起的[6]，本研究与该结论相符。另外，从表6可以看出，日粮钙水平越低的试验组其BGP浓度越高，也就是机体骨钙的周转速度越快。这也说明了钙浓度降低能够促进BGP的生成，进而提高机体的骨转化率和减缓骨骼代谢障碍。这也与翟必华[7]的研究、与Kanatani等[8]和Lorget等[9]的报道相符。

降钙素(CT)在机体血钙调控中起着降低血钙浓度的作用。本试验中，各试验组的降钙素浓度基本上从产前3 d到分娩当天逐渐降低，并在分娩当天达到最低值，分娩后逐渐上升。通过与表2对比可以发现，各试验组奶牛的降钙素水平随着钙水平的升高而升高，反之降低。并且，日粮钙水平越低的试验组奶牛，其CT整体水平越低，说明奶牛从日粮中摄取钙量的减少从而减少了机体CT的分泌，促进了钙的吸收，抑制了钙的沉积，起到了很好的调节作用。

碱性磷酸酶(ALP)在机体钙的消化、吸收、分泌及骨化过程中发挥了重要作用。从表8可以看出，各试验组奶牛的ALP水平在产前第3 d或第2 d处于较低水平，随后逐渐上升，并在分娩当天达到最高水平。分娩后，ALP水平平稳下降到正常水平。这与初汉平研究[10]得出的“ALP活性随钙水平的提高而呈现上升的趋势”基本吻合。但是通过与表2进行对比发现，各试验组奶牛的ALP水平并没有随着血钙水平的降低而短时间内降低，存在一小段时间的延迟，甚至有些偏高。可能是由于机体某种维生素含量较低导致ALP的敏感性不高导致的。王松艳等[11]曾通过试验表明钙和维生素D缺乏均导致ALP升高。

4 小结

通过本试验，可以得出：① 在本试验条件下，0.36%钙含量的产前低钙日粮在围产期可维持较高的钙水平。

②与其它钙水平相比，在0.36%钙含量的产前低钙日粮条件下，产前第2 d和第3 d奶牛的CT和BGP促进作用明显。