临床围产过渡期健康奶牛血糖、脂肪和蛋白质代

第 1 章 围产期奶牛代谢特征及影响其健康的风险因素

奶牛围产期（periparturient period），又称过渡期（transition period），是指奶牛产前4周至产后4周的一段时期（也有研究者将该时期规定为产前3周至产后3周）；围产期对于保证奶牛健康、生产和经济效益是至关重要的。相比泌乳循环（泌乳-妊娠-泌乳）的其它阶段，对有关奶牛围产期的基本生物学过程的了解相对不足。在围产期，奶牛经历妊娠-泌乳启动，以及一系列相应的生理性适应过程；另外，其它如畜舍、饲养和管理等也发生相应的改变，使得奶牛在分娩初期处于各种生理应激状态。
分娩前期，奶牛干物质摄入（dry matter intake，DMI）大幅减少（最高可降至30%）；产后，由于分娩应激等使DMI短期内难以恢复，加之泌乳启动，机体能量供不应求，导致围产期奶牛机体普遍处于能量负平衡（negative energy balance，NEB）状态。这也是奶牛大多数代谢紊乱性疾病发生于这一时期的主要原因。以下本文将从糖、脂肪酸和矿物质代谢等角度出发，对奶牛围产期代谢特征及影响围产期奶牛健康的风险因素加以综述。

1.1 围产期奶牛代谢特征

1.1.1 糖、蛋白质代谢
葡萄糖（glucose）是主要的代谢能源，并且对维持重要器官的功能、胎儿生长以及泌乳是绝对必需的。在围产期，奶牛糖代谢的自体平衡主要是通过增加肝脏糖异生（gluconeogenesis）和减少外周组织葡萄糖氧化，使葡萄糖直接合成为乳糖，从而满足泌乳需要。Reynolds等研究表明，从产前9d到产后21d输出的葡萄糖增加了267%，而这些糖几乎全部来自于肝脏糖异生。在反刍动物，肝糖异生主要底物是来自瘤胃发酵的丙酸（propionate）、三羧酸循环的乳酸（lactate）、蛋白质分解代谢的氨基酸和脂肪组织分解所释放的甘油（glycerol）。围产期，接近50-60%的葡萄糖由丙酸生成；约20-30%的糖来自乳酸；约2-4%的糖来自甘油。
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1.2 影响围产期奶牛健康的风险因素

1.2.1 糖、脂代谢紊乱
脂肪组织的过度动员与围产期奶牛生产性疾病的发病率较高密切相关。肝脏是能量代谢的中心器官，奶牛体内约85%的糖代谢来自于肝脏糖异生，而且肝脏对于饲料摄入、生育力和免疫等也具有核心调节作用。脂肪肝和酮病是围产期奶牛普遍发生的脂代谢相关疾病。
大多数奶牛在围产期均经历不同程度的脂肪肝和酮病。有证据表明，脂肪肝和酮病的病因学因素是相似的，而且两种疾病均能造成肝功能的损伤。
在泌乳早期，肝脏脂肪蓄积并不表现临床症状。有研究者将脂肪肝也称为“脂肪动员综合症”，意即奶牛体脂动员并使脂质沉积于肝脏、肌肉以及其它组织。酮病、皱胃变位以及胎衣不下等疾病发病率升高也与分娩期NEFA浓度升高有关。
过度的脂肪动员能引起肝脏摄入的NEFA增加，并引起TG蓄积（图1-1）。如果脂质浸润进一步加剧，不仅导致肝脏脂肪变性综合征或脂肪肝的发生，而且还增加了其它疾病的患病风险，直至最后发展为母牛倒地不起综合征（downer cow syndrome）甚至死亡。

1.2.1.1 脂肪肝（fatty liver）
脂肪肝与奶牛健康状态、福利、生产力和繁殖性能的降低紧密相关。而且，脂肪肝也与兽医成本的增加、产犊间隔延长、产奶量降低以及奶牛平均寿命的降低密切相关。对脂肪肝治疗成本的估计是有困难的，因为目前对于脂肪肝的确证唯一的手段是通过肝组织活检。根据单位湿重肝组织中TAG的比重将脂肪肝可分为轻度、中度和重度脂肪肝。在美国脂肪肝治疗的平均成本和原发性酮病的发病率约为145$/例和4.8%。
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第 2 章 奶牛酮病和低钙血症的研究进展及群体监测

酮病（ketosis）和低钙血症（hypocalcemia；又称乳热，milk fever）是奶牛围产期常见多发的两种代谢性疾病，且均多发于高产奶牛。本综述将对奶牛酮病和低钙血症的病因学、分类、早期诊断以及生产疾病的群体监测分别进行阐述。

2.1 酮病病因学及分类

2.1.1 病因学
酮病是普遍发生于奶牛围产期、与肝脂沉积症密切相关的一种代谢性疾病。酮病的发生与干奶期过度饲喂、产后初期采食恢复缓慢，及泌乳早期摄入的能量无法满足泌乳需要导致的能量负平衡有关。
原发性酮病的病因学与脂肪肝的发生有关，当血糖供应不足时，奶牛体脂大量动员，随体脂动员大量的NEFA随血液循环进入肝脏，要么完全氧化为机体供能；要么再次酯化为TG，少量的TG以VLDL形式运出肝外，大部分TG蓄积于肝脏；部分动员的体脂在肝脏中经不完全氧化转变为酮体（BHBA，乙酰乙酸和丙酮等），可导致血液、尿液和乳汁中酮体含量增加。一旦代谢和内分泌系统由于能量负平衡失调，酮体含量持续升高，则必然导致酮病的发生。
另外，从理论上讲，其它凡是能引起围产期奶牛干物质摄入不足和脂肪动员增加的代谢性疾病，均具有继发酮病的风险。例如，低钙血症、低镁血症、真胃变位和乳房炎等。但这些疾病与酮病发生之间的相关性还有待进一步研究。
奶牛酮病的病理学机制尚不完全清楚，但可以肯定的是该病的发生与葡萄糖需求的增加和脂肪的强烈动员密切相关。因此奶牛酮病一般表现为高酮、高酯，虽然也有研究者认为低糖也是酮病的一个特点，但根据其发病机理来看，并非所有奶牛酮病均有此特点。
酮病的分类方法有多种，一般根据有无临床症状可将酮病分为临床酮病和亚临床酮病两类；Holtenius等最早根据发病机理和发病时间的不同将酮病分为Ⅰ型酮病和Ⅱ型酮病。
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2.2 低钙血症病因学及分类

2.2.1 病因学
低钙血症是一种发生于泌乳初期的、复杂的代谢性疾病，尤其多发于高产奶牛。该病以血浆中的钙浓度随初乳的形成而快速下降为特征。每产生10L初乳即可损伤23g钙，约为存在于整个血浆钙库中总量的9倍。血浆钙库（calcium pool）中的钙损失必须通过增加肠道中钙吸收和/或骨钙的吸收得以补充。干奶期奶牛的钙需求量较少，因此该时期对于血浆中钙的补充是相对不活跃的。然而，在分娩期，奶牛每天从血浆中摄取的钙必须在30g以上。由于钙需求的突然增加，因此，几乎所有的奶牛在产后第1天均经历不同程度的钙负平衡。但低钙血症的的发生不仅仅是泌乳，还与其它众多因素有关。
本文以下将对引起低钙血症的主要因素进行介绍。

2.2.1.1 代谢性碱中毒
研究表明代谢性碱中毒（metabolic alkalosis）可使奶牛对低钙血症的易感性增加。代谢性碱中毒能钝化奶牛PTH对血钙降低的应答反应，这是因为在代谢性碱中毒条件下，PTH受体的空间结构发生了改变，使PTH无法与受体正常结合，以致骨和肾脏等器官、组织对PTH敏感性降低（图2-3）。PTH响应能力的下降能抑制骨钙吸收，而且肾脏中肾小球滤过在PTH响应能力下降时肾脏中肾小球对钙的滤过作用（即重吸收）也减少。更为重要的是，肾脏无法将25(OH)D3转变为1,25(OH)2D3，导致肠道对钙的吸收也受到限制。图2-3 不同生理条件对骨和肾脏细胞表面甲状旁腺素（PTH）受体的影响。

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第 3 章 亚临床低钙血症奶牛血液代谢参数的分析 .......79
3.1 材料和方法......................................................................80
3.2 结果.................................................................................81
3.3 讨论................................................................................88
3.4 小结.............................................................................93
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第 3 章 亚临床低钙血症奶牛血液代谢参数的分析

低钙血症是泌乳初期奶牛常见多发的生产性疾病。充足的血钙对于维持动物的健康和生产是必须的。围产期奶牛经历产后从非泌乳到泌乳的转变，钙需量突然增加，且同时由于分娩应激、DMI 下降等使得钙摄入普遍不足，因此，这一时期对机体维持钙内环境恒定（homeostasis）是一个巨大的挑战。一旦这一调节过程失败，血钙浓度急剧下降，将极大地增加了低钙血症（hypocalcemia，或称乳热，milk fever）或亚临床低钙血症（subclinical hypocalcemia）发生的可能。正常生理浓度的钙对于维持神经纤维和肌肉的正常兴奋性以及神经递质的释放是必需的，当奶牛发生低钙血症时，由于血钙浓度不足，导致全身肌肉的收缩能力减弱，使胃肠蠕动、子宫平滑肌及乳头括约肌收缩等受到影响，从而增加了真胃变位、胎衣不下和乳房炎等疾病的患病风险。另外，由于低钙血症奶牛日粮摄入普遍不足，使泌乳早期脂大量动员，加剧了能量负平衡，一定程度上可增加酮病和脂肪肝等能量代谢障碍性疾病的患病风险。研究证实，低钙血症能直接影响免疫细胞对外界刺激物的应答反应，使得奶牛感染性疾病的风险大大增加。研究显示，低钙血症可使奶牛乳房炎的发病率增加8-9 倍，酮病的发病率增加 9 倍，皱胃变位和胎衣不下的发病率增加 3-4 倍。可见低钙血症对奶牛业的影响并不局限于疾病本身，而是一种“关口疾病”（gateway disease）。
临床低钙血症具有典型的临床症状，如感觉过敏、轻瘫和昏迷等，结合发病特点在现场较易作出诊断。而亚临床低钙血症虽然血钙浓度下降，但并不表现明显的临床症状，因此，在现场很难做出准确诊断。据调查，临床低钙血症的发病率约为 3.5-7%，亚临床低钙血症的发病率约为 33%，而在老龄的经产母牛群其发病率可接近 50%，由此可见亚临床低钙血症对奶牛业潜在的影响是巨大的。
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结 论
本研究血液中部分能量代谢相关指标的 ROC 曲线分析结果显示，BHBA 的 AUC（0.653）最大，其次为 NEFA（0.664），但 BHBA 和 NEFA 的敏感度均较小（分别为 0.68 和 0.50），因此，NEFA 和 BHBA 作为奶牛亚临床低钙血症能量代谢状态的评价指标缺乏敏感性；而GLU 的 AUC 为 0.390<0.50，故在奶牛亚临床低钙血症的诊断中没有实际诊断价值。
血清酶学指标的 ROC 曲线分析结果显示，GGT 的 AUC（0.646）最大，其次为 AST/ALT（0.608）和 AST（0.548），但 AST/ALT 和 AST 的 Se 值较小（分别为 0.40 和 0.23），因此，AST/ALT 和 AST 作为奶牛亚临床低钙血症的肝功能评价指标缺乏敏感性；GGT 可作为亚临床低钙血症肝功能评价指标，其可能的 cut-point 值为 18.50 U/L。血钙是围产期奶牛亚临床低钙血症监测的首选指标，TRAP 和 GGT 可作为辅助指标。

1.观测确定了围产期健康奶牛血液中能量和矿物元素代谢、激素、细胞因子及急性期反应蛋白等指标的变动范围及规律。
2. 血液 NEFA、BHBA 和 GLU 是围产期奶牛酮病监测的首选指标，RQUICKI、AST、AST/ALT、LDH、DBIL、TBIL 和 CREA 等指标可作为辅助指标，产后头 3 周时奶牛酮病监测的重点；血钙是亚临床低钙血症监测的首选指标，TRAP 和 GGT 可作为辅助指标；初步确定其 cut-point 值。
3. 围产期健康奶牛普遍存在生理性能量和钙负平衡，胰岛素敏感性降低，肝脏功能受到一定程度的影响，免疫力低下，酮病和亚临床低钙血症奶牛表现的尤为明显。
4. 依据血糖等指标，可将酮病分为两个类型。与Ⅰ型酮病奶牛相比，Ⅱ型酮病奶牛的肝功能异常和胰岛素抵抗更加明显。
5. 亚临床低钙血症奶牛存在的钙内环境恒定调节机制反应迟钝可能与高血磷、低血镁有关。

参考文献（略）