放养密度对泌乳奶牛氧化应激状态和乳腺通透性的影响

邓双义

（新疆农业职业技术学院，新疆昌吉 830052）

乳腺通透性在调节奶牛等反刍动物泌乳量方面发挥重要作用。为探讨哺乳反刍动物乳腺通透性的调节因素，Koutsouli等（2017）研究发现，泌乳频率越低的泌乳山羊乳腺通透性越高。此外，脂多糖诱导的乳腺炎增加了乳腺渗透性（Wall等，2016），而其他研究表明，较低的饲喂水平与较高的乳腺渗透性相关（Stumpf等，2013）。此外，应激水平较高时，奶牛乳腺可能具有更大的渗透性。研究发现，对于血浆皮质醇含量低和高的奶牛，应激均导致乳腺通透性增加（Stelwagen等，2000）。牛奶和血液中皮质醇水平的升高表明泌乳奶牛氧化应激水平较高，因此氧化应激在增加乳腺通透性方面发挥重要作用。奶牛的饲养密度在奶牛生产、舒适和生理等方面发挥重要作用，在奶牛场日常管理中一直受到重视。众所周知，过度放牧的奶牛必然影响奶牛自然休息行为，其导致的问题包括反刍减少、躺卧时间不足及泌乳中期奶牛舒适度降低。最近研究表明，过量放牧也会对处于关键生理阶段的犊牛或泌乳过渡期牛产生负面影响，如放牧密度提高会导致平均日增重和免疫功能下降（Calvolorenzo等，2016）、氧化应激相关激素水平升高（Fustini等，2016）。目前关于放养密度对奶牛氧化应激和乳腺通透性影响的研究较少，因此，我们假设在100%放养密度下的早期泌乳奶牛比75%放养密度的奶牛有更高的氧化应激和更大的乳腺渗透性。

1 材料与方法

1.1 试验动物、日粮及设计 试验选择32头泌乳期奶牛，根据奶次和产奶量随机分为两组，每组16头牛，每个重复1头牛。奶牛采用两种放养方式，即75%（20个牛棚，16个饲料桶）的放养密度和100%（16个牛棚，16个饲料桶）放养密度，试验共开展8周且试验期间两组奶牛饲喂相同的饲料，饲料成分及营养水平见表1。在试验期间，奶牛被安置在开放牛棚中，并且可以自由饮水。分别于每天早上6点半、下午2点和7点给奶牛提供全混合日粮，在试验期间，每天给奶牛挤奶3次，试验时间为8周。

表1 饲料成分及营养水平

1.2 泌乳量、乳成分及体重变化 每周收集全混合日粮代表性样品进行化学成分分析，样品在65℃干燥48 h，然后使用高速研磨机粉碎过1 mm分析筛，并在4℃的密闭塑料瓶中保存，直到进一步分析。每头奶牛的周产奶量在适应期和试验期间的第3天和第4天通过牛奶取样装置记录。参考Roche等（2005）研究采用原子吸收分光光度法测定Na+和K+浓度。牛奶中纤溶酶活性的测定方法参考Silanikove等（2000）研究方法。

1.3 血液参数 奶牛适应后第4天、第4周和第8周早上饲喂前2 h从尾椎静脉取血样5 mL，放入含有肝素钠的真空管中。3000×g，4℃离心10 min，分离血浆-20℃保存。采用试剂盒法测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、总抗氧化力（T-AOC）活力、丙二醛（MDA）含量。ELISA法测定血浆激素活性，包括皮质醇、胰岛素、胰高血糖素、IGF-1、生长激素和催乳素。

1.4 统计分析 所有数据均采用SAS软件系统PROC混合程序进行分析。采用重复测量的随机区组设计研究周龄、处理及处理×周龄的交互作用，组间差异用Turkey’s法进行多重比较，P＜0.05表示具有显著统计学意义。

2 结果与分析

2.1 放养密度对泌乳早期奶牛泌乳性能和体重变化的影响 由表2结果可知，总的来说，75%较100%放养密度组显著提高了泌乳量、能量校正乳和4%脂肪校正乳产量（P＜0.05）。此外，从第3周到第8周，上述指标的变化存在显著差异（P＜0.05），同时75%放养密度组显著降低了乳中尿素氮含量（P＜0.05），显著提高整个试验期间乳中蛋白质含量（P＜0.05）。100%放养密度组较75%放养密度组显著提高奶牛乳中体细胞数量（P＜0.05），且从1～6周表现出显著差异（P＜0.05）。各项指标随周龄变化的数据未列出。与100%放养密度组相比，1～7周MDA含量存在显著差异（P＜0.05）。同时，75%放养密度组乳中钠离子水平、钠/钾、白蛋白含量及纤维蛋白溶酶显著低于100%放养密度组。

表2 放养密度对泌乳早期奶牛泌乳性能和体重变化的影响

2.2 放养密度对泌乳早期奶牛血清生化指标的影响 由表3可知，75%放养密度组血清乳糖含量显著低于100%放养密度组（P＜0.05），两组对血清葡萄糖浓度的影响无显著差异（P＞0.05）。但75%放养密度组较100%放养密度组显著提高血清SOD和T-AOC活力（P＜0.05）。同时，两组对血清GSH-Px活力及MDA含量均无显著影响（P＞0.05）。75%放养密度组血清胰岛素及胰岛素与胰高血糖素比值最低（P＜0.05），但催乳素和生长激素最高（P＜0.05）。两组对血清IGF-1含量的影响无显著差异（P＞0.05）。

表3 放养密度对泌乳早期奶牛血清生化指标的影响

3 讨论

早期泌乳是奶牛对应激敏感的时期，血浆中SOD和T-AOC等指标是奶牛氧化应激的生物标志物。此外，当奶牛受到氧化应激时可以观察到较高浓度的活性氧和MDA。同时，一些血浆激素的变化也是氧化应激的重要指标。如躺卧时间减少导致奶牛血浆生长激素降低，当奶牛处于热应激状态时，血浆泌乳素浓度显著增加（Roy和Prakash，2007）。但与75%放养密度相比，100%放养密度组降低了血浆催乳素含量。有研究报道，挤奶频率越低的奶牛乳腺通透性越高，血浆泌乳素水平越低（Lacasse和 Ollier，2014）。此外，较高的血浆皮质醇浓度表明在泌乳奶牛中存在严重的氧化状态，上述血浆变量的变化表明75%放养密度组奶牛氧化应激水平低于100%放牧密度组。众所周知，热应激在降低奶牛血浆胰岛素浓度中起重要作用。在本研究中，75%放养密度组和100%放养密度组奶牛血浆胰高血糖素含量没有显著差异。Itoh等（1998）测定了热应激奶牛注射胰岛素后胰高血糖素含量的反应，并观察到奶牛血浆胰高血糖素的反应在注射胰岛素后3 h才出现。本研究采用相同的样品测定血浆中胰岛素和胰高血糖素，因此，胰高血糖素的负反应可能是由于采样点的问题。此外，血浆胰岛素水平越高，IGF-1水平越高，虽然75%放养密度奶牛血浆IGF-1含量高于100%放养密度组，但缺乏显著性，可能与个体差异有关，也可能与荷斯坦奶牛IGF-1基因多态性有关。

本试验除了血浆变量变化外，还用牛奶中的一些参数作为提示牛奶氧化应激的指标。乳中MDA含量与体细胞数有关，可以作为奶牛炎症或氧化应激状态的有用指标。此外，在运输应激下奶牛血浆皮质醇浓度更高，表明牛奶中皮质醇含量越高，氧化应激越大。因此，与75%放牧密度组奶牛相比，100%放牧密度组乳中皮质醇和MDA浓度较高，表明这些奶牛处于较高的氧化应激状态。但75%和100%放养密度组血浆皮质醇含量相似，这与乳中皮质醇浓度不一致。Sgorlon等（2015）认为，乳中皮质醇含量与血浆中皮质醇含量无相关性，而乳中皮质醇含量可能与乳腺健康状况有关。因此推测，在早期泌乳奶牛中，较高放养密度会导致乳腺氧化应激。

奶牛场的一些管理实践（如降低挤奶频率、饲喂不足）通常会导致泌乳奶牛发生氧化应激，可能会进一步增加乳腺通透性。乳中的一些参数，如白蛋白、纤维蛋白溶酶、矿物质（Na+和K+）和血浆中乳糖浓度被广泛认为是乳腺渗透性的生物标志物（Stelwagen等，2000）。例如，当奶牛乳腺通透性较强时，牛奶中的Na+浓度较高，K+浓度较低，此外，泌乳次数减少引起的乳腺紧密连接的泄漏伴随着牛奶中白蛋白和血浆蛋白浓度的增加（Stelwagen等，2000）。同样，当泌乳通透性较高时，更多的乳糖可以通过乳腺紧密连接进入血液循环，说明血浆乳糖含量越高，乳腺通透性越好，而乳腺通透性越高的奶牛，其泌乳中体细胞数越多，这与本试验结果一致，即高放养密度下的牛具有更高的乳腺渗透性，主要归因于较低的产奶量和较高的体细胞数。

4 结论

泌乳早期奶牛在75%放养密度条件下氧化应激水平较低，而100%放养密度导致氧化应激水平升高，同时乳腺通透性较高。因此建议泌乳早期奶牛的放养密度应维持在较低水平，防止氧化应激。