亚临床酮病对围产期奶牛生产性能和血液糖脂代谢指标的影响

■田 超 王雪莹 邵 琦 李元晓 杨自军 张 才 刘宗平

（1.扬州大学兽医学院，江苏扬州225009；2.河南科技大学动物科技学院，河南洛阳471023；3.河南农业职业学院，河南郑州451450；4.河南省动物福利与健康养殖国际联合实验室，河南洛阳471023）

近年来，中国奶牛养殖业迅速发展，奶牛饲养规模迅速壮大且奶牛单产水平不断提高，但管理技术相对滞后，跟不上行业的发展，导致奶牛疾病多发。围产期是奶牛疾病的高发时期，其中酮病是围产期奶牛最常见的营养代谢病之一。据统计，奶牛在产后第一个月奶牛亚临床酮病症（subclinical ketosis，SCK）的发病率为10%～60%，临床酮病（clinical ketosis，CK）的发病率为2%～15%[1]。2018年中国主要养殖区奶牛临床酮病的发病率为20%～30%，且同区域有逐年升高的趋势[2-3]。酮病的危害在于不仅降低奶牛的生产性能和繁殖效率，还会增加真胃移位、子宫炎、脂肪肝病等疾病的风险，给养殖场带来巨大的经济损失。Gohary等[4]建立模型评估亚临床酮病奶牛每年造成的损失约为203美元/头。徐硕烁等[5]统计中国一例酮病奶牛的损失，一年约为3 200元。孙照磊[6]综合分析了中国奶牛酮病的发病情况后认为，中国奶牛养殖业每年因酮病造成的损失约为11亿元。而亚临床酮病因缺乏明显的临床表现，常被养殖者所忽略，因此牛场应多关注酮病，减少酮病尤其是亚临床酮病带来的损失。本试验通过研究亚临床酮病奶牛的体况、产奶量、乳成分以及血液生化指标β-羟基丁酸(β-hydroxy butyric acid，BHBA)、非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acid，NEFA)、葡萄糖(glucose，GLU)、三酰甘油(Triglyceride，TG)、总胆固醇(cholesterol，CHO)、高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的改变，进一步了解奶牛亚临床酮病给奶牛生产带来的危害和发病机制。

1 材料与方法

1.1 试验动物及样品采集

试验在河南郑州某大型集约化牛场进行，采用自由卧栏、TMR饲喂，选择产奶量相近、胎次为2～4胎的健康荷斯坦奶牛40 头；采集奶牛相对产犊日期产前21、14、7 d，产后1、3、5、7、14、21 d 的尾静脉血液样品。血液样本在晨饲前于尾静脉根处使用肝素抗凝真空采血管采集，3 000 r/min 离心，15 min 分离血浆。同时跟踪记录奶牛产后8 周的泌乳量和产后第60 d 的乳成分，以及产前3 周～产后3 周的体况评分（body condition score，BCS）变化。

1.2 样品检测

β-羟基丁酸（BHBA）、非酯化脂肪酸（NEFA）、胰高血糖素（GC）、胰岛素（INS）试剂盒，购于钰博生物有限公司；血液中葡萄糖（GLU）、三酰甘油（TG）、总胆固醇（CHO）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的水平，采用全自动生化分析仪进行检测。

1.3 数据统计

跟踪奶牛任何采集时间点的血浆BHBA 浓度≥21.92 μmol/L[试剂盒健康奶牛参考值（8.21±2.75）μmol/L]为亚临床酮病组（SCK组），各时间点血浆BHBA 浓度＜21.92 μmol/L 的奶牛为健康对照组。试验开始时选取了40头奶牛，其中4头奶牛产前样本量不足舍弃，最终样本量为36 头（SCK 组16 头，C 组20头）。试验数据采用Excel 2016软件预处理，SPSS 20.0软件进行分析，结果以“平均值±标准差（X±S）”表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 奶牛血液中BHBA浓度特征

对试验所选奶牛进行统计，其中患有SCK的奶牛16 头，占总数的44.4%。如表1 所示，在产前，高血酮水平的奶牛较少仅有4 头，在产后5、7、14、21 d 分别有8、10、11、10 头。不同组奶牛血液中BHBA 的特征如图1所示，与C组相比，SCK组奶牛血液BHBA水平在产前一周开始逐渐升高，产后第3 d和第5 d显著高于C 组（P＜0.05），产后7、14、21 d，SCK 组奶牛BHBA水平极显著高于C 组（P＜0.01），表明了产后1～3 周是亚临床酮病的高发时期。

表1 跟踪牛群SCK发病特征

图1 围产期奶牛血液中BHBA的水平特征

2.2 奶牛体况评分的特征

跟踪统计奶牛在产前3 周～产后3 周体况评分的变化特征如图2 所示，SCK 组奶牛BCS 在产前高于C组，在产后低于C 组，差异不显著（P＞0.05）。其中，C组奶牛在产前7 d～产后7 d 体况变化较大，SCK 组奶牛BCS 在产前7 d～产后14 d 下降迅速且产后体况评分≤2.5分牛的数量比C组多。

2.3 奶牛泌乳量和乳成分的特征

跟踪统计牛群产后8周奶牛泌乳量的变化，如图3 所示。奶牛在产后前4 周泌乳量增加较快，产后5～8 周泌乳量增加较慢，逐渐稳定；与C 组相比，SCK 组奶牛产后5～8周的泌乳量虽然低于C 组，但没有显著性差异（P＞0.05）。奶牛产后第60 d 乳成分测定结果如表2所示，与C组相比，SCK组奶牛乳成分中乳脂率显著高于C 组（P＜0.05），SCK 组乳脂和乳蛋白比值极显著高于C组（P＜0.01），乳蛋白率低于C组（P＞0.05），体细胞数、尿素氮含量高于C 组，但两组之间无显著性差异（P＞0.05）。

图2 跟踪牛群围产期间体况评分变化

图3 奶牛产后8周泌乳量特征

2.4 奶牛糖脂代谢相关血液生化指标特征

本试验记录了SCK 组和C 组奶牛产前产后血液中NEFA 的变化特征如图4a 所示，结果发现：试验牛在产前2～3 周血液中NEFA 升高缓慢，且SCK 组奶牛血液中NEFA 水平和C 组之间无显著性差异（P＞0.05）；其中C 组奶牛在前7 d～产后3 d 上升迅速，产后5 d 逐渐恢复正常水平；SCK 组奶牛在产前7 d～产后7 d都处于上升的状态，产后7 d开始下降，至产后21 d仍处于较高水平，其中在产后7 d、14 d，与C组相比，SCK组奶牛血液中NEFA显著高于C组（P＜0.05）。

图4 牛群糖脂代谢相关生化指标的特征跟踪

奶牛血液中葡萄糖的水平如图4b 所示，奶牛血液中葡萄糖的水平在产前2～3周无明显变化，在产前7 d迅速升高，在产犊后又迅速下降。其中在产前，与C 组相比，SCK 组奶牛血糖水平和C 组之间无显著差异（P＞0.05）；跟踪发现SCK组奶牛在产后血糖水平下降比健康奶牛下降快，至产后7 d开始稳定，产后14、21 d 开始逐渐恢复；与C 组相比，SCK 组奶牛血糖在产后下降较快，其中在产后3、5、7、21 d都显著低于C组（P＜0.05）。

三酰甘油（TG）常用来反映血液中脂质水平，结果如图4c所示，统计发现：奶牛血液中TG的水平，在产前2～3周无明显变化，产前1周至产犊当天迅速下降，在产后7 d开始逐渐升高，但仍处于较低水平，与C组相比，SCK组和对照组奶牛之间差异不显著（P＞0.05）。

如图4d～f 所示，在本研究中，SCK 组和C 组奶牛血液中CHO、HDL-C、LDL-C 的水平没有显著性差异（P＞0.05）；SCK 组奶牛CHO、HDL-C 的水平整体低于C组，LDL-C的水平低于C组，其中CHO、LDL-C的水平从产前开始到产犊，逐渐降低，产犊之后开始逐渐恢复。HDL-C的水平产后第5 d开始逐渐升高，产后第14 d趋于稳定。

2.5 奶牛血液中胰高血糖素和胰岛素的特征

跟踪牛群围产期血清中胰高血糖素（GC）的变化如图5a所示，C组奶牛血清中GC的水平在产前1周迅速升高，产后1 d逐渐下降，产后5 d逐渐恢复至产前21 d水平。与C组相比，SCK组奶牛血清中GC的水平整体高于C组，但两者之间差异不显著（P＞0.05）。

奶牛血清中胰岛素（INS）的水平如图5b所示，与C 组相比，SCK 组奶牛血清中INS 的水平整体高于C组，但两组之间差异不显著（P＞0.05）。其中，C组奶牛血清中INS在产后3 d迅速下降，产后第7 d恢复至产前水平；SCK 组在产前7 d 开始逐渐下降，产后第3 d下降至最低水平，第5 d之后逐渐恢复至产前水平。

图5 牛群血液中胰高血糖素和胰岛素的特征跟踪

3 讨论

酮病是围产期奶牛高发的一种营养代谢性疾病，在奶牛妊娠后期至奶牛泌乳初期高发。患有酮病的奶牛泌乳性能和繁殖性能降低，真胃移位、脂肪肝病、胎衣不下、乳房炎等疾病的发病率会增加，增加了奶牛的淘汰率，缩短奶牛使用年限，给养殖场带来巨大的经济损失。

3.1 SCK对围产期奶牛生产性能的影响

体况评分是评估奶牛能量代谢和脂肪沉积状况的一种常用方法，有研究表明，奶牛进入干奶期的体况最佳BCS 评分为3.00～3.25，围产期奶牛维持在3.25～3.50，如果BCS过高就会增加产后瘫痪和酮病的发病率[7]。本试验中，奶牛在产前21 d，SCK组BCS大于3.5 的奶牛有11 头，占SCK 组的68.75%；C 组有7头，占C组奶牛的33.33%。奶牛在产后1～2周体况评分下降的最快，同时在产后21 d，SCK 组奶牛的整体评分反而要低于C 组。说明产前21 d 奶牛BCS 评分高于3.5，产后发生酮病的风险就越大。有研究表明患有酮病的奶牛泌乳量降低，泌乳周期延长，配种次数、配种天数、产犊间隔都会延长[8]。本试验跟踪记录奶牛产后1～8 周的泌乳量发现，SCK 组奶牛与C 组奶牛相比差异并不显著。但是，奶牛在产后第1～2 周，SCK 组奶牛泌乳量升高速度低于C 组奶牛，结合NE⁃FA 的水平，可能是由于SCK 组奶牛此时仍处于能量负平衡状态（NEB），葡萄糖的生成不足以满足机体需求，导致泌乳量的恢复滞后于C 组；还发现SCK 组奶牛，在产后5～8周泌乳量的水平低于C组，随着酮病的持续发展，会继续降低奶牛的产奶量。NEFA是脂肪分解的产物，检测奶牛血液中NEFA的水平可以在一定程度上反映奶牛脂肪动员的情况。围产期奶牛处于能量负平衡状态时会促进体内脂肪的分解，血液中NEFA升高，会导致乳脂含量增加和乳蛋白含量降低[9-10]。本研究检测乳成分发现，SCK 组奶牛乳脂率显著高于C 组，SCK 组奶牛脂蛋比＞1.4，极显著高于C 组，结果与Buckley 等[11]研究中结果基本一致，且较高的脂蛋比被认为是高风险牛酮病的特征之一。两组奶牛乳样中乳蛋白率、体细胞数、尿素氮的含量没有显著性差异，但是SCK 组尿素氮、体细胞数高于C 组，与Yang等[12]的试验结果基本一致。孙先枝等[13]在研究酮病对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响时发现，在奶牛胎次为1～2胎时，酮病高风险组奶牛乳中体细胞数比中、低风险酮病组显著或极显著升高。表明酮病会导致奶牛乳品质的下降，如果不及时治疗或预防会降低产奶量。

3.2 酮病对围产期奶牛血液中糖脂代谢相关指标的影响

奶牛在围产后期胎儿生长发育迅速及产后泌乳需要大量的葡萄糖提供机体所需要的能量，反刍动物体内葡萄糖的来源主要依靠糖异生作用。围产期奶牛体内激素水平变化剧烈且面临着分娩应激、氧化应激等应激，食欲下降导致摄入的能量不足以满足奶牛日常消耗。为了弥补能量的不足，机体就会促进体内脂肪的动员，脂肪被分解为甘油和脂肪酸，甘油通过糖异生途径形成葡萄糖为机体提供能量，脂肪酸在肝脏内通过β氧化形成乙酰辅酶A，进入柠檬酸循环，最终产生能量。当过多的脂肪酸超过肝脏的代谢能力时，会被不完全氧化为酮体，酮体在血液中积累引发酮病。本试验中，SCK 组奶牛产后血液中GLU 降低，NEFA、BHBA 的浓度迅速升高且显著高于C 组，表明SCK组奶牛处于比较严重的NEB状态，体内脂肪动员程度较大，引起体况评分在这一段时间急剧下降。脂肪动员产生大量的游离脂肪酸在血液中以不同脂质类别的形式运输[例如中性脂质（-NL-），磷脂（PL-），NEFA][14]。NL包括三酰甘油（TG）、二酰甘油等，NL和PL都是通过脂蛋白运输的。脂蛋白包括极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）和高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL），其功能是将这些脂质保持在水溶液中[15]。HDL由肝脏合成，在生理上可与肝外组织多余的胆固醇结合为HDL-C并把沉积于血管壁的LDL-C、TG等有害物质转运到肝脏进行分解排泄、抗氧化等功能，能够促进胆固醇逆向转运，即将外周组织中多余的胆固醇运输到肝脏合成胆汁酸、脂蛋白等。LDL是运输内源性胆固醇的主要载体，将胆固醇从肝脏运输到体内其余组织。总胆固醇（CHO）作为细胞膜的成分，能够维持细胞的形态和功能，是类固醇激素和胆汁酸的前体，主要由肝脏合成，其次在小肠、卵巢等组织。对脂肪代谢异常和某些肝胆疾病的诊断具有一定意义。本研究中发现SCK组奶牛血液中TG 的水平与C 组奶牛并无明显变化；CHO、HDL-C 的水平低于C 组，可能是由于SCK 奶牛肝功能受损，进而导致肝脏合成CHO、HDL 的能力受到抑制所导致，与林根祥[16]研究结果一致。但是杨威等[17]研究中发现，酮病组血液中的HDL-C显著高于对照组，认为是由于能量负平衡或者胆汁酸分泌不足，促进小肠和肝脏中HDL 的合成增加所致。本试验中SCK组奶牛LDL-C的水平低于C组，可能由于患有亚临床酮病的奶牛。采食量下降，导致营养物质摄取不足和肝脏功能不全引起的。

葡萄糖是机体能量代谢的重要物质，也是用来衡量机体能量代谢状态的常用指标之一。血糖水平受到肝脏、激素和神经系统的共同调节，肝脏主要通过糖异生、糖原转化、糖转脂肪等方式调节机体对糖的需求。神经系统主要通过调节胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等激素来实现对血糖的调控。胰岛素在维持血糖平衡和抗脂解中发挥重要作用[18]。胰高血糖素是由A胰岛细胞分泌的一种多肽激素，主要作用于肝脏，促进糖肝原的分解，抑制糖原合成，促进葡萄糖异生，还能促进脂肪分解，使酮体生成增多，并使氨基酸加速进入肝细胞，脱去氨基，经葡萄糖异生途径转化为糖[19]。在本研究中，C 组奶牛血液中的胰岛素水平在产前7 d～产后3 d 上升，说明外周组织对胰岛素的敏感性降低，出现了胰岛素抵抗现象，适度的胰岛素抵抗能促进体内脂肪的代谢，缓解能量负平衡，在产后第5 d下降到正常水平，表明机体的NEB状态得到缓解。SCK组奶牛血液中胰岛素的水平在试验期间整体高于C组，但是血液中葡萄糖的水平低于C组，表明SCK 组奶牛一直处于NEB。试验期间，C 组奶牛血液中胰高血糖素的水平，与产前7 d相比，产后1 d迅速升高，也说明了奶牛在这一段时间内处于NEB，需要机体动员脂肪分解产生能量。SCK组奶牛血液中胰高血糖素的水平整体高于C 组，表明SCK 组奶牛长期处于NEB状态，摄入的能量不足以满足机体需要，需要消耗大量的脂肪来产生葡萄糖，同时脂肪的分解也导致了酮体的产生，进而导致酮病的发生。

4 结论

本试验证明在产后5～21 d 内，酮病发病率较高。SCK能够在一定程度上降低奶牛的产奶量，使乳汁中乳脂率、体细胞数升高，乳蛋白率降低，影响奶品质；SCK奶牛血液中BHBA、NEFA、LDL-C、GC、INS的水平会升高，GLU、HDL-C、CHO 的水平降低，危害奶牛的健康。以上结果为揭示SCK 奶牛血液生理生化指标的变化、指导预防和治疗奶牛酮病，减少酮病给奶牛带来的危害和经济损失都有参考作用。