奶牛维生素E缺乏症的血液病理学及其预警

于泓漪，张翠羽，钱伟东，赵 畅，张洪友，夏 成

(黑龙江八一农垦大学 动物科技学院，黑龙江 大庆 163319)

目前，随着我国奶牛饲养规模的不断扩大，单产量的不断提高，奶牛维生素E(VE)缺乏的问题越发严重，发病率可以高达20%以上。VE 又叫做生育酚,是生物体内的一种脂溶性维生素，具有多种生物学功能。它的抗氧化作用最为突出,具有保护细胞及细胞器脂质膜结构的稳定性和完整性，维持机体防御机制正常等功能[1]。VE缺乏会引起机体多不饱和脂肪酸(PUFA)过度氧化，细胞膜和溶酶体膜就会受损并释放出各种溶酶体酶，例如β-葡萄糖醛酸苷酶、β-半乳糖苷酶和组织蛋白酶等，导致器官组织的变性等退行性病变[2]。奶牛VE缺乏症常发生在围产期和泌乳早期，VE的缺乏可降低细胞膜的抗氧化能力，尤其降低子宫和乳腺部的中性粒细胞的生物活性，使其易受细菌侵袭，导致胎衣不下、子宫炎和乳腺炎的发生[3]。然而，由于牛场缺乏有效的快速检测手段，VE缺乏常难以被发现而危害奶牛健康。

本试验针对集约化牛场围产期奶牛开展围产期VE缺乏的调查研究，旨在探究围产期奶牛VE缺乏与抗氧化、肝功、能量代谢、矿物元素和其他维生素的关系及其风险预警，为牛场今后泌乳奶牛VE缺乏的早期监测和科学防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及分组在黑龙江某一大型集约化牛场,选取产前10 d至产后90 d的奶牛，牧场采用阿菲金软件进行信息管理，应用 TMR 全混日粮饲喂，采用集约化散栏式饲养，随机挑选无病，且年龄、胎次、体况、泌乳量相近的奶牛为试验对象，根据血浆VE含量低于2 mg/L为缺乏组，高于4 mg/L为健康组对照组，每组40头。对试验奶牛清晨空腹进行尾跟静脉采集血液10 mL，用肝素抗凝，立即以4 000 r/min离心10 min，取上清液分装于EP管内，放于-80℃冰箱内冻存待检。

1.2 检测项目VE(mg/L，液相色谱法)，总抗氧化能力(T-AOC，mmol/L，微量法)，丙二醛(MDA，mmol/L，微量法)，超氧化物歧化酶(SOD，U/mL，微量法)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px，U/mL，微量法)，过氧化氢酶(CAT，U/mL，微量法)，β-羟丁酸(BHBA，mmol/L，生化分析仪)，游离脂肪酸(NEFA，μmol/L，微量法)，葡萄糖(GLU，mmol/L，生化分析仪)，总胆固醇(TC，mmol/L，生化分析仪)，肌酐(CREA，mmol/L，生化分析仪)，谷丙转氨酶(ALT，U/L，生化分析仪)，谷草转氨酶(AST，U/L，生化分析仪)，低密度脂蛋白(LDL，mmol/L，生化分析仪)，高密度脂蛋白(HDL，mmol/L，生化分析仪)，白蛋白(ALB，g/L，生化分析仪)。

1.3 统计分析使用SPSS 22.0软件的独立样本t检验对检测指标进行统计分析，结果以“平均数±标准差”表示，阈值P设为0.05。使用Pearson相关系数分析相关性。

2 结果

2.1 VE缺乏对试验牛抗氧化功能的影响由表1所示，与健康组相比，VE缺乏组血浆T-AOC含量极显著降低(P<0.01),MDA和CAT含量极显著升高(P<0.01)。

2.2 VE与氧化应激指标的相关性分析由Pearson相关性分析(表2)可知，T-AOC与VE水平呈极显著正相关，MDA和CAT与VE水平呈极显著负相关。

表2 VE与抗氧化指标的相关性

2.3 VE缺乏对试验牛肝功的影响由表3所示，与健康组相比，缺乏组血浆ALT含量显著升高(P<0.05)，AST、LDL含量极显著升高(P<0.01)，而ALB、HDL含量极显著降低(P<0.01)。

表3 试验奶牛肝功状况

2.4 VE与肝功指标的相关性分析由Pearson相关性分析(表4)可知，血浆中ALT与VE水平呈显著负相关，AST和LDL与VE水平呈极显著负相关，HDL和ALB与VE水平呈极显著正相关。

表4 VE与肝功指标的相关性

2.5 VE缺乏对试验牛能量代谢的影响由表5所示，与健康组相比，缺乏组血浆BHBA含量显著增高(P<0.05),NEFA和CREA含量极显著增高(P<0.01)。

表5 试验奶牛能量代谢状况

2.6 VE与能量代谢指标的相关性分析由Pearson相关性分析(表6)可知，血浆中NEFA和CREA与VE水平呈极显著负相关。

表6 VE与能量代谢指标的相关性

2.7 泌乳奶牛VE缺乏的风险预测表7显示了奶牛VE缺乏的分界值、敏感度、特异度、标准误、阳性似然比(+LR)和ROC曲线下面积(AUC)。根据ROC分析结果(图1)可知，血浆中HDL、T-AOC、LDL、ALB、MDA、AST和NEFA的曲线下面积依次分别为0.835，0.820，0.807，0.783，0.755，0.741和0.736，可作为VE缺乏的良好的预警指标，其预警阈值分别为HDL<1.495 mmol/L，T-AOC<0.305 mmol/L，LDL>4.09 mmol/L，ALB<51.70 g/L，MDA>11.19 mmol/L，AST>37.20 U/L和NEFA>713.00 μmol/L。

图1 ROC曲线

3 讨论

3.1 VE缺乏对奶牛抗氧化功能的影响在正常情况下，奶牛机体的抗氧化能力和氧化能力一直处于一个相对平衡的状态，然而在围产期，奶牛对能量的需求急剧增加，但摄入的能量不能满足奶牛所需，这就会使奶牛产生能量负平衡(NEB)。目前普遍认为，能量负平衡是围产期奶牛机体免疫力低下和泌乳早期氧化应激的主要病因，并且VE缺乏会加重它们对机体健康的危害[4-7]。

本试验VE缺乏组奶牛血液中MDA的含量显著升高，与VE呈负相关；CAT的含量与VE呈现负相关；VE与T-AOC呈极显著正相关。由于MDA是膜脂过氧化最重要的产物之一，因此在发生氧化应激时，过多的自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化终产物为MDA[8]。CAT参与动物机体的氧化应激反应。蛋白羰基和蛋白氧化产物是体内氧化应激的标志，运动导致体内氧化应激产物增加[9]。总抗氧化能力(T-AOC)代表整个机体防御体系的抗氧化能力。本试验中在奶牛体内VE减少时，氧化应激加重，机体调动CAT和T-AOC来减缓氧化应激。因此，VE缺乏时奶牛机体通过酶促和非酶促两个系统来增强抗氧化能力。

表7 分界值、敏感度、特异度、标准误、阳性似然比和ROC曲线下面积

3.2 VE缺乏对奶牛肝功的影响肝脏是维持动物机体健康的最重要的器官。本试验中VE缺乏组奶牛ALT和AST含量显著升高。当AST和ALT都升高，表示肝脏受损[10]。血液ALB是肝功的重要指标，也是机体蛋白质营养状况的标志。ALB浓度与日粮蛋白质有关，当ALB浓度降低时，表明机体缺乏蛋白质，或肝脏白蛋白合成降低。白蛋白和球蛋白通过相互补偿的方式来维持总蛋白的恒定水平[11]。

在本试验中，VE缺乏组LDL含量极显著升高，HDL含量极显著降低，并且LDL与VE呈极显著负相关，HDL与VE呈极显著正相关。VE是循环及细胞内脂质过氧化的主要保护剂，它能有效降低脂质过氧化作用导致的氧化应激，防止载脂蛋白B和脂蛋白A的氧化降解，从而有利于肝脏及外周组织VLDL和HDL的分泌， 减少高胆固醇血症和糖尿病病人F2-异前列腺素的分泌[12]。

3.3 VE缺乏对试验奶牛能量代谢的影响氧化应激与高NEFA、BHBA血症密切相关[13]。当血清中BHBA的浓度≥3.0 mmol/L时可确定为临床酮病[14]，BHBA的浓度在1.2～2.9 mmol/L时可确定为亚临床酮病[15]。NEFA可通过降低抗氧化酶的活性来促进氧化应激的发生[16]。本试验VE缺乏组奶牛BHBA含量高于1.2 mmol/L，提示VE缺乏与奶牛亚临床酮病有关。

本试验结果中酮病奶牛血液中CREA含量显著升高，提示酮病奶牛肌肉代谢增强，与补偿机体对能量需求增高有关。王枫等[17]报道VE可以降低血浆总胆固醇的含量，这与本试验研究结果一致。

3.4 VE缺乏的初步预警本研究通过Spearman相关分析、二元Logistic回归和ROC分析界定了牛场VE缺乏症的预警值。血浆中HDL水平不应超过1.495 mmol/L，T-ACO水平不应超过0.305 mmol/L，LDL水平不应低于4.09 mmol/L，ALB水平不应超过51.70 g/L，MDA水平不应低于11.19 mmol/L，AST水平不应低于37.20 U/L，NEFA水平不应低于713.00 μmol/L。对应的敏感度分别是100.0%,57.5%,97.5%,82.5%,95.0%,77.5%,80.0%，对应的ROC曲线下面积均大于0.5，具有诊断意义。其中HDL、LDL和T-AOC的ROC曲线下面积大于0.8，可作为主要预警指标，其他指标作为辅助指标。

综上所述，奶牛产后VE缺乏会促进氧化应激，与奶牛亚临床酮病有关，并对肝功造成了影响。确立了HDL、T-AOC、ALB、LDL、AST、NEFA和MDA可作为VE缺乏症的预警指标及其预警值。