荷斯坦牛血液中矿物质含量与常见疾病发病关系的研究

（兰州牧工商有限责任公司甘肃荷斯坦奶牛繁育示范中心，兰州 730080）

乳房炎、胎衣不下、子宫炎等奶牛场常见疾病与挤奶系统质量、干奶期管理、围产期营养卫生等多种因素相关，但是疾病的暴发往往是因为奶牛免疫功能的下降。众所周知微量元素在机体免疫过程中起着举足轻重的作用。微量元素通常是动物机体酶的主要组成部分，其中铜和锌是组成铜锌超氧化物歧化酶（Cu-Zn Superoxide Dismutase，SOD1）的重要成分，铜锌超氧化物歧化酶主要分布在真核细胞的胞质、胞核、过氧化物酶体和线粒体膜间隙以及细菌的周质空间中，在神经元中有高水平的表达，可以保护活细胞免受自由基的损害，调节细胞活力和新陈代谢[1]。

钙广泛存在于动物机体的各个结构中，是动物肌肉兴奋、骨骼组织形成、血液凝固等生理过程必需的，并且也是牛奶的组成部分。97%以上的钙在动物机体内以磷酸钙盐的形式组成了牙齿和骨骼，其余的钙以离子或者其他化合物的形式存在于细胞外液当中，当奶牛细胞外液中的钙离子浓度过低时，会引发低血钙症[2]。低血钙会降低免疫细胞对免疫应激的敏感性，从而导致免疫反应滞后，增加乳房炎、子宫内膜炎等感染性疾病的发生。同时，钙离子的缺乏会降低平滑肌收缩，从而降低瘤胃和皱胃的运动性，诱发真胃变位和前胃弛缓。低血钙也会影响乳头括约肌收缩，导致乳头孔闭合不及时，从而导致乳房炎[3]。

磷是已知生理功能最多的一种矿物元素。牛体内80%左右的磷存在于骨骼和牙齿中。骨骼中的磷与钙结合，主要以磷灰石盐及磷酸钙的形式存在。体内每一个细胞都含有磷，磷酸盐中的氧通过高能键与碳或碳-氮化合物(如三磷酸腺苷)相连，而几乎所有的能量活动都涉及高能键的形成或断裂。磷还与血液和其他体液的酸-碱缓冲系统以及细胞分化密切相关，是细胞壁以及磷脂、磷蛋白、核酸等细胞内容物的成分[4]。核苷与磷酸缩合形成核酸，是DNA和RNA的结构成分，存在于所有的细胞中，是遗传信息的重要载体。另外，磷还以磷脂的方式促进脂类物质和脂溶性维生素的吸收[5]。

镁是骨骼和牙齿的重要组成成分，机体内所有组织都含有镁，其主要作用是与钾、钠协同维持肌肉和神经兴奋性[6]。 动物体内的镁元素以离子形式存在，大约70%分布在骨骼中，29%贮存于软组织细胞中，另外1%存在于细胞外液中，蹄甲部位也含有少量的镁。骨骼中的镁不但具有结构功能，而且有重要的储备作用，动物动用骨骼镁的能力随着生长而下降。随着动物生长，日粮中镁不能满足动物生理需要会造成生理机能失调。镁在反刍动物体内主要是作为酶的激活剂参与体内物质代谢，提高瘤胃纤维素分解菌的活性，参与瘤胃中纤维素的降解，在血清中镁可以通过清除脂肪来显著降低血浆脂肪含量，从而促进体内各营养物质的吸收与利用[7]。

甘肃奶牛中心牛群的常见疾病主要集中在子宫炎、乳房炎、胎衣不下和蹄病四大方面，而这几种疾病与奶牛免疫功能下降和低血钙症状比较相符，因此本研究通过检测奶牛血液中钙、磷、镁、锌四种元素的含量并结合临床症状进行分析，来确定发病的主要因素，以期通过改善营养供给达到解决问题的目的。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以甘肃奶牛中心的271头奶牛为研究对象。根据临床症状将奶牛分为健康组、子宫炎组、乳房炎组和胎衣不下组四个组，四组奶牛数量分别为148头、33头、40头和50头。尾静脉采血10mL，离心机离心分离血清，置于-80℃冰箱保存，待测。

1.2 检测方法

利用全自动生化分析仪进行钙（C a）、镁（Mg）、锌（Zn）和磷（P）检测。

1.3 数据处理

采用SPSS17.0软件对检测数据进行统计学分析，各组对比采用成组t检验进行比较。

2 结果与分析

2.1 不同组别奶牛血清中的微量元素含量

通过检测分析，发现4个组奶牛血清中Ca、Zn两种微量元素含量没有差异。健康组Mg含量与子宫炎组和乳房炎组之间有极显著差异（P＜0.01），与胎衣不下组之间有显著差异（P＜0.05），胎衣不下组P含量显著高于其他三组（P＜0.05）。详见表1。

表1 不同组别奶牛血清中微量元素含量检测结果

2.2 不同组别奶牛血清中Ca、Mg、Zn和P低于正常参考值奶牛分布情况（表2～3）

经过进一步分析发现，健康组血清中Ca含量低于2.0mmol/L的奶牛为51头，占34.46%；Mg含量低于0.7mmol/L的为39头，占26.35%；Zn含量低于10.7µmol/L的为100头，占67.57%；P含量低于1.4mmol/L的为35头，占23.65%。

子宫炎组血清中Ca含量低于2.0mmol/L的奶牛为18头，占54.55%，低于1.6mmol/L的奶牛为7头，占21.21%；Mg含量低于0.7mmol/L的奶牛为21头，占63.64%；Zn含量低于10.7µmol/L的为21头，占63.64%；P含量低于1.4mmol/L的为17头，占51.52%。

乳房炎组血清中Ca含量低于2.0mmol/L的奶牛为24头，占60%；Mg含量低于0.7mmol/L的为22头，占55%；Zn含量低于10.7µmol/L的为30头，占75%；P含量低于1.4mmol/L的为10头，占25%。

胎衣不下组血清中Ca含量低于2.0mmol/L的奶牛为30头，占60%；Mg含量低于0.7mmol/L的为21头，占42%；Zn含量低于10.7µmol/L的为42头，占84%；P含量低于1.4mmol/L的为13头，占26%。

表2 各组牛群低于正常参考值牛头数

表3 各组牛群低于正常参考值所占比例

2.3 分析

由表2、3可以看出，该牛场的奶牛血清锌的含量低于标准推荐值10.7µmol/L的占比高达71.22%，大量奶牛处于缺锌状态。锌与奶牛的生长发育、新陈代谢、繁殖机能和免疫功能等密切相关，被称为“生命元素”，大量奶牛处于缺锌状态，证明在日粮中锌的添加量或者可吸收量是未能满足奶牛需要的，由于锌是体内多种酶的重要成分，锌的缺乏会导致奶牛机体免疫力的下降，这可能是导致疾病高发的原因。

本研究中，血清中钙含量低于2.0mmol/L的牛占到45.39%，在病牛中超过半数的牛只都处于低血钙的症状。据张子扬等[8]的试验结果，低血钙与乳房炎呈显著的正相关性，与子宫炎具有相关性；王刚等[9]的研究表明胎衣不下与低血钙症呈中等程度的正关联。前人研究表明低血钙症是很多疾病发病的诱因，多种疾病的发病在低血钙牛群中都会显著增加，这与本次试验结果相符。因此低血钙是限制该牛场生产的重要原因。

本研究中检测牛只血清中镁的含量在健康牛群中基本处于推荐值范围的下限，健康牛群和疾病牛群中含量差异显著。Classen等[10]的研究表明，镁在受到应激、药物、中毒、激素紊乱等因素的影响时细胞的吸收和贮存作用会被削弱，此时镁的需要量会增加，这与本次试验的结果也相吻合，在疾病牛群中血清镁含量明显降低。

本研究中胎衣不下牛血清中磷的含量较之其他三组差异显著。其他三组牛血清中磷的含量都在正常推荐值范围内，考虑到胎衣不下的特殊因素，牛只刚经过围产前期饲养转入新产牛群饲养，这一阶段牛只处于极度钙的负平衡状态，会动用大量的骨钙，骨骼每消溶释放10个钙离子，同时就会有6个磷酸根离子得到消溶释放而进入血液循环[4]，间接导致血清中磷的升高。相关研究表明高血磷会同样引起类似于低血钙症的症状。

钙、磷是奶牛体内分列第一、第二的矿物质，在奶牛体内70%以钙磷化合物的形式存在，正常情况下，奶牛血钙和血磷的含量是相对稳定的，吸收的钙、磷经血液循环运送到骨骼和其他组织，以保证骨钙的需要，而骨骼带的钙、磷也不断地进行分解进入血液，其过程受维生素D、PTH和降钙素的共同调节而保持着动态平衡[11]，维持这种动态平衡是保障钙磷代谢平衡的关键，因此在调节血清钙磷时一定要综合考量钙磷平衡。

3 讨论

在本次研究中发现，该牛场奶牛血清中的钙、锌含量是不够的，这可能是造成疾病高发的主要因素。相关报道指出钙磷的代谢失衡会影响到锌的利用，长期的钙磷代谢失衡会导致机体锌的缺乏[12]，而锌又在奶牛机体免疫过程中起着重要作用。因此，在改善饲养管理时首先要解决的问题就是因钙的不足导致的钙磷失调，应该增加奶牛钙的摄入量。其次在解决钙的基础上可以再适当地补充锌，补锌时应首要考虑有机锌饲料，这样在锌的吸收过程中受到日粮的影响因素会降低，可提高锌的利用率。同时我们可以看出，在疾病牛群中血清镁的含量是严重不足的，因此在疾病治疗过程中应该针对表现出低血镁症状的牛只进行镁的补充，可考虑口服和注射两种补充方式，以提高治疗效率。在新产牛分娩后，牛群出现了异常的高磷，故该阶段一定要加强钙的补充。为了弥补钙在这一阶段的严重不足，需要增加钙的供给途径和方式，通过多种补钙措施的共同作用调节钙磷平衡。