奶牛乳房炎發病機理及血清生化指標的研究進展

葛影影++李靜茹++白雪利++王根林++張震

摘要：從病原菌、環境衛生因素、生產管理因素、奶牛自身及遺傳因素等方面，對乳房炎的發病因素進行了綜述。

關鍵詞：奶牛乳房炎；發病機理；血清；生化指標

中圖分類號：S858.23 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2016）09-0014-04

奶牛乳房炎通常是因為在牛群圍產期、泌乳期和干奶期管理不當使奶牛乳腺受到感染而引起的復雜性炎癥反應，是最普遍、危害最大的奶牛疾病之一。乳房炎降低奶牛產奶性能、繁殖性能和使用價值，并影響乳制品安全和消費者健康。至今，國內外有關奶牛乳房炎的發病機理、機體的生理代謝及血清相關生化指標的變化尚不清楚，該病的發病率、危害性依然居高不下。目前，全世界約有2.2億頭奶牛，近1/3的奶?；加胁煌愋偷娜榉垦譡1]，臨床型乳房炎發病率約10%～20%，而隱性乳房炎發病率占絕大部分[2]。

因此，為揭示乳房炎的發病機理，本文重點闡述乳房炎的病因、發病機理及血清生化指標的變化與乳房炎的關系，期望為判斷動物體內生理代謝活動、飼養管理水平以及臨床診療效果提供了參考依據。

1 乳房炎病因

奶牛乳房炎是病原微生物、環境因素、管理因素、奶牛自身及遺傳等多因素綜合作用引起的乳腺炎癥疾病。

1.1 病原微生物

乳房炎的致病菌種類繁多，據統計，大體上有150多種，常見多發的有20多種，一般按病原菌傳播方式和生存場所分為兩類：接觸傳染型，主要包括金黃色葡萄球菌、無乳鏈球菌、停乳鏈球菌、支原體、凝固酶陰性葡萄球菌和牛棒狀桿菌等[3]。該類病原菌常附著在乳房皮膚表面和寄生在乳導管內，通過牛群間互相接觸、擠奶工手臂、擠奶機器進行傳染；環境型，主要有乳房鏈球菌、大腸桿菌、克雷伯氏菌和綠膿桿菌、變形桿菌等[4]。此類病原菌主要存在于牛糞、墊料、污水、土壤等環境中。上述病原菌中以葡萄球菌和鏈球菌感染多發，國內報道占90%～95%，國外報道約占74%[5-7]，其次是大腸桿菌。近幾年，大腸桿菌的發病率逐漸增加，據李宏勝等[8]報道，分離的大腸桿菌株數占病原菌總數的24.44%，僅次金葡菌和鏈球菌所占比例。這3種病原菌引起的奶牛乳房炎持續高發，而其他病原菌引起的乳房炎呈散發或繼發趨勢。

然而，引起奶牛乳房炎的致病菌種類多且具有復雜的地理環境差異性，臨床上常以兩種或兩種以上病原菌混合感染為主，這種特點增加了乳房炎發病機理的研究難度。

1.2 飼養管理因素

乳房炎發病率的高低與飼養管理密切相關。飼料營養失衡、飼喂不當，如飼料配方的改變、飼料霉變及飼料中維生素和微量元素的缺乏可導致乳房炎發病率上升[8]；精料采食過量會降低奶牛對粗纖維的利用率，蛋白質或蛋白氮采食過多會導致奶牛的代謝功能紊亂，削弱免疫系統，增加患病幾率。由于牛舍、奶廳、擠奶機和運動場未堅持嚴格消毒；機械擠奶未按合理、規范的程序操作；手工擠奶方法不熟練，擠奶員更換頻繁；已處于干奶期的奶牛未能及時、有效地進行徹底干奶，久治不愈的病牛未及時淘汰；擠奶時丟棄在地面上的牛奶未及時沖洗；牛舍環境條件差，運動場高低不平，糞尿和污泥混合的地面泥濘，導致牛體不清潔，環境病原菌大量滋生，以上這些因素都易引發乳房炎[9]。

1.3 環境因素

環境中的溫度和濕度的顯著變化是導致乳房炎發病率上升的關鍵因素。夏季高熱，牛舍相對濕度過大，高溫高濕環境利于病原菌大量生長繁殖，從而引起乳房炎發病率上升。同時，高溫直接影響奶牛機體熱平衡和生產性能，導致機體食欲減退，抗病力減弱，引起乳房炎發病率上升[10]。同時，乳房炎的發生具有廣泛地域差異性，南方高溫高濕地區乳房炎的發病率顯著高于北方地區，沿海地區顯著高于內陸地區。

1.4 奶牛自身及遺傳因素

乳房炎是一種具有特定遺傳性的奶牛疾病。奶牛的體型、胎次、泌乳季節和產犢月份等因素都影響奶牛乳房炎的發病率。近年來研究表明，奶牛乳房形態、乳中抑菌物質的分泌及機體的抵抗力水平對乳房炎的發生有影響[11]。據報道，高產奶牛乳房炎的發病率較高，且能傳遞給后代，血型因子和乳房炎抗病力之間有相關性。因此，遺傳因素一定程度上影響奶牛乳房炎的發病率。

2 乳房炎的發病機理

乳房炎癥發生大體上經歷病原菌入侵、乳腺感染、乳腺炎癥建立以及個體臨床癥狀表現等一系列發展變化過程。

2.1 病原菌

由于乳腺生理結構的特殊性，除了通過乳腺管口外，病原菌也可以經血液循環或皮膚損傷進入乳腺造成感染。一般病原菌入侵乳房的主要通道為：乳頭表面或乳頭管→乳池→乳導管→乳腺泡。擠奶間隔期乳頭管處于緊閉狀態，能阻止病原菌的入侵；擠奶期乳頭管完全開放，增加了乳汁中或乳頭末端的細菌經真空泵吸進乳頭管進入乳池的可能性，因此，病原菌在擠奶過程最易感染乳腺。同時，損傷的乳頭管長期保持半開放狀態，乳頭接觸受被污染的墊料、糞便、污水等物質，給環境性病原菌或寄生在乳頭末端損傷皮膚內的細菌提供了入侵機會，這些病原菌突破乳頭管周圍組織的防御作用侵入到組織內部引發感染。同時，注射器未嚴格消毒或穿刺乳頭管過深，未規范使用擠奶設備，牛舍環境未定期消毒，藥物灌注時可能將病原菌帶入奶牛乳腺。此外，不同病原菌的種類、繁殖速度、毒力性性質、感染頻率，奶牛的免疫調節和生理代謝活動，乳頭管中是否有抗生素殘留等因素也影響微生物的入侵。

2.2 乳腺感染

病原菌突破乳頭管的屏障侵入乳腺后，由于乳腺或乳汁中少量的白細胞和其他免疫細胞對病原菌擴散的吞噬和殺滅作用，建立了奶?？垢腥镜牡诙榔琳?，防止感染乳房炎。但高產奶牛的長期選擇和培育，使奶牛的產奶量顯著提高，乳腺組織需要從血液中吸收營養物質，持續不斷地轉化為乳成分并排出體外。由于乳腺持續超負荷的生產，飼料中微量元素和維生素的缺乏，使乳房組織受到氧化損傷，降低奶牛對乳房炎的抵抗力。病原菌未被及時有效清除，先在乳區下部的乳管壁或分泌組織中生存和繁殖，并形成感染區，逐漸向上擴散到乳區其他部位，大量的白細胞游離至感染部位，引起感染乳區發生炎癥反應。炎癥反應的變化程度因病原菌的種類、數量和感染程度而有所差別。炎癥反應緩和時，乳房和乳汁外觀均無明顯變化，但檢測時乳汁的SCC升高，因而SCC是判斷早期乳房炎癥的重要參數。炎癥反應加劇時，乳房和乳汁外觀表現異常，嚴重時機體出現體溫升高等異常反應。

2.3 乳腺炎癥

乳腺組織對細菌毒素敏感，迅速引起乳腺產生防御性反應，乳房炎的發展進入炎癥階段。炎癥反應前期，損傷乳區的血管因擴張而通透性增強，血液中含有的組胺、白三烯與凝固因子等炎性介質增多，炎癥反應進一步加劇。炎癥反應中期，引起乳腺組織釋放一種特殊化學物質，并誘導大量嗜中性多形核白細胞（PMN）進入乳腺[12，13]。PMN成為奶牛乳腺抵抗病原菌的主要防線體現在兩方面，其一是釋放改變乳腺血管通透性的物質，到達乳腺組織后稀釋刺激物質并中和有毒產物；其二是積聚在乳區周圍，然后迅速進入乳汁，吞噬和殺菌能力強，減少病原菌數量[14]。炎癥反應是乳腺組織的一種天然防御機制。乳區感染輕微時，感染消退數天內乳汁的分泌逐漸恢復正常。乳區持續感染時，排乳導管堵塞嚴重，白細胞在穿透完整泌乳細胞和遷移的過程中釋放酶類物質，使泌乳細胞減少甚至消失，泌乳組織損傷逐漸停止泌乳，直到下次產犢時才能恢復，這正是乳房炎引起產奶量下降、經濟損失嚴重的重要原因。如果感染非常嚴重時，致使具有泌乳功能的乳腺泡減少甚至退化，易形成疤痕組織[15]。

3 血清成分變化

目前，奶牛乳房炎致病菌的分離鑒定、乳房炎的診斷和治療技術一直是國內外研究的重點和熱點，而對血清學方面的研究很少，特別是乳房炎對奶牛血清生化指標影響的報道較少。由于血液是維持機體正常生命活動最重要的部分，當血清中蛋白含量、酶類物質活性、微量元素和維生素含量發生變化時，表明機體處于患病或隱性感染的階段。因此，奶牛血清生化指標的變化一定程度上反映了乳房炎奶牛的發病情況。

3.1 急性期蛋白的變化

當機體受到感染、炎癥或組織損傷時，患牛肝臟合成和釋放某些血漿蛋白含量增加，這些血漿蛋白被稱作急性期蛋白（Acute Phase Protein，APP）。研究發現急性期蛋白（APP）的檢測不受抗生素、免疫抑制劑和激素使用的影響，可作為感染性炎癥的診斷指標[16]。乳房炎患牛急性期反應時，結合珠蛋白（Haptoglobin，HP）和血清淀粉樣蛋白A（Serum Arnyloid A，SAA）作為最敏感的主要陽性急性期蛋白在血清中的濃度升高達100倍以上，α1-酸性糖蛋白含量增加，反應較慢[17]。楊永新等[18]通過差異蛋白質組學分析，結合珠蛋白在臨床型乳房炎奶牛血漿中表達量升高，可作為奶牛乳房炎的診斷標記分子。焦連國等[19]報道奶牛乳腺內感染金黃色葡萄球菌急性期反應增強，引起血清和乳汁中結合珠蛋白和血清淀粉樣蛋白含量增加。乳汁與血清中的結合珠蛋白濃度密切相關；血清淀粉樣蛋白在血清與乳汁中的濃度不相關，但是它能夠反應乳房炎的感染程度[20]。通過大腸埃希菌誘導型乳房炎奶牛乳清蛋白質組的研究發現，乳清中α1酸性糖蛋白顯著升高，同時血清白蛋白、抗菌肽、α2-HS糖蛋白和S100鈣結合蛋白A12等表達量升高[21]。αI酸性糖蛋白在重度克雷伯肺炎菌源性乳房炎奶牛血清中表達量明顯增加[22]。

3.2 酶類成分的變化

乳汁中N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性的變化與SCC密切相關，可作為檢測乳腺感染及損傷程度的良好指標[23]。堿性磷酸酶（ALP）的活性在乳房炎發生時有明顯變化，ALP活性增加，因此臨床上常以ALP活性的變化協助診斷感染性質[24]。張磊等[25]研究發現，臨床型乳房炎奶牛血清中ALP和NAG活性較隱性和健康奶牛顯著升高。LDH活性變化是奶牛乳房炎癥的敏感指標。張永英等[26]研究發現，乳房炎患牛體內LDH活性顯著降低，但Chagunda等[27]報道，測定LDH活性診斷奶牛乳房炎的敏感性僅為73%，因此，LDH作為早期診斷奶牛隱性乳房炎指標的敏感性，有待進一步研究。研究發現，泌乳期乳房炎患牛血清中SOD、GSH-Px、CAT三種抗氧化物酶活性顯著低于正常奶牛，表明了乳房炎奶牛機體抗氧化失衡，大量自由基蓄積加劇了對乳腺組織的氧化應激性損傷[28]。

3.3 免疫球蛋白的變化

乳腺中有4種免疫球蛋白對細菌起抗感染防御作用，即IgA、Ig G1、IgG2和IgM。IgG1主要存在于健康乳汁中，而IgG2含量在乳房炎的發生階段增高[29]。感染性炎癥的血清中最早是IgM的存在，由于該抗體的血清半衰期短，因而血清中IgM含量的增加，預示著機體有近期感染。奶?；既橄傺讜r，乳汁中免疫球蛋白含量的變化不僅與乳腺感染程度有關，還與感染病原菌的種類有關。臨床型乳房炎奶牛血清中IgG和IgM含量顯著高于隱性乳房炎奶牛，IgG對乳房炎的發病程度較為敏感，但血清中IgG濃度的增加究竟是IgG1還是IgG2，有待進一步的研究[25，30]。大腸桿菌釋放毒力因子脂多糖（LPS）經乳導管誘導乳腺炎后，引起乳汁中IgG1和IgG2濃度的上升；而金黃色葡萄球菌釋放毒力因子（LTA）脂磷壁酸只引起IgG2濃度上升，對乳汁中IgG1濃度變化無影響[31]。

3.4 微量元素和維生素的變化

微量元素和維生素在保護乳房組織免受過氧化物損害方面發揮著重要作用。據報道，乳房炎患牛血清Cu和Fe濃度高于健康奶牛，提示乳房炎奶牛血清中微量元素含量的變化與炎癥程度存在一定的相關性[32]。但近期有研究表明，乳房炎奶牛血清中Fe含量顯著低于健康奶牛，可作為奶牛急性炎癥反應的指標，這與以上研究結果不一致，尚需進一步證實。斯日古楞等[33]報道，乳房炎奶牛血清中Se和Cu含量低于正常奶牛，認為奶牛血清中Cu和Se濃度低與乳腺組織損傷所致乳房炎密切相關。尹柏雙等[34]發現，乳房炎奶牛血清維生素E、維生素C和硒含量低于健康奶牛，而Cu含量明顯增加時，體內抗氧化物酶的活性減弱，加劇自由基對乳腺的氧化損傷。大多研究認為，β-胡蘿卜素對奶牛乳房炎起抗氧化防御作用。據報道，奶牛乳腺感染越嚴重，其血漿β-胡蘿卜素和維生素A濃度就越低[35]。Batra等[36]發現，乳房炎奶牛血漿中β-胡蘿卜素濃度明顯低于健康牛，奶?；既榉垦椎某潭扰c其血漿中β-胡蘿卜素濃度呈負相關。目前，β-胡蘿卜素與維生素A對奶牛乳房炎的防御機理仍不十分清楚。

3.5 血清細胞因子的變化

細胞因子在奶牛乳腺免疫反應和炎癥反應中發揮重要的功能。如大腸桿菌誘導的臨床型乳房炎可造成機體產生的白介素-8和腫瘤壞死因子-α表達量顯著增加，而Rambeaud等[37]利用白細胞和胞漿動力學研究發現，乳房炎奶牛白介素-1β、白介素-8、腫瘤壞死-α可能在葡萄球菌源性乳房炎中起重要作用。上述表明血清中細胞因子含量可能與乳房炎致病菌的種類、性質有關。由于健康奶牛和隱性乳房炎奶牛血清中上述細胞因子變化不顯著，進一步期望成為評價乳房炎治療效果的指標。

4 結語

乳房炎是國內外奶牛業普遍高發的疾病之一。由于病原的復雜性，還需深入進行奶牛乳房炎致病性研究。通過乳房炎的主要發病因素分析、血清生化指標的測定為乳房炎疾病的觀察、診斷、治療等提供良好的指導作用。鑒于奶牛乳房炎是一個綜合性的病理變化過程，血清中酶活性和蛋白的含量在乳房炎發病過程中的特異性變化尚需進一步探究，所以乳房炎的診療過程需綜合考慮各種因素。

參考文獻：

[1] 彭麗英，潘鐃苘，田文霞，等. 奶牛乳房炎防制研究進展[J].中國動物檢疫，2005，22（3）：44-45.

[2] 劉文利，段春華，韓征軍.奶牛乳房炎的防治[J].動物醫學，2004，戎21（10）：58-60.

[3] BRADLEY A J. Bovine mastitis： an evolving disease[J].Veterinary Journal，2002，164（2）：116-128.

[4] FOX L K，GAY J M. Contagious mastitis.[J]. Veterinary Clinics of North America Food Animal Practice，1993，9（3）：475-487.

[5] OLIVER S P. Frequency of isolation of environmental mastitis-causing pathogens and incidence of new intramammary infection during the nonlactating period.[J]. American Journal of Veterinary Research，1988，49（11）：1789-1793.

[6] 劉 瑋，王玉泉，銀寶山，等.奶牛乳房炎的檢測及防治[J].獸醫導刊，2008（3）：25-26.

[7] 李 明，孫彥偉.奶牛乳腺炎的防治與研究動態[J]. 廣東畜牧獸醫科技，2006，31（3）：11-14.

[8] 李宏勝，郁 杰，羅金印，等. 我國部分地區個體奶牛場乳房炎細菌學調查[J]. 中獸醫醫藥雜志，2002，21（6）：14-17.

[9] 蔣春茂，周新民，周廣生，等. 奶牛乳房炎研究進展[J].中國畜牧獸醫，2004，31（5）：36-38.

[10] 劉玉平，李慧敏，谷國英. 淺談奶牛乳房炎的病因分析及防治對策[J]. 山東畜牧獸醫，2009，30（4）：24.

[11] 王建梅，劉賢俠，楊秀榮，等.主要氣象指標對奶牛疾病的影響[J]. 中國奶牛，2008（3）：33-36.

[12] 肖定漢. 奶牛病學[M]. 北京：中國農業大學出版社，2002.

[13] 郝建國，梁淑萍.日本學者對體細胞數與乳房炎關系論述[J].中國奶牛，2002（6）：52-54.

[14] 葛君萍.牛奶中體細胞含量高的成因與對策[J].浙江畜牧獸醫，2004，29（1）：45.

[15] KUZMA K，MALINOWSKI E. Some factors affecting mastitis occurrence rate in cows[J]. Bulletin- Veterinary Institute in Pulawy，2001，45（2）：297-305.

[16] 趙興緒.獸醫產科學[M].北京：中國農業出版社，2006.

[17] ECKERSALL P D，YOUNG F J，MCCOMB C，et al.Acute phase proteins in serum and milk from dairy cows with clinical mastitis[J]. Veterinary Record，2001，148（2）：35-41.

[18] 楊永新，趙興緒，張 勇，等. 臨床型乳房炎與正常奶牛血漿的差異蛋白質組研究[J]. 中國農業科學，2008（7）：2162-2167.

[19] 焦連國，王九峰，馬金磊，等. 奶牛金黃色葡萄球菌性乳房炎檢測的敏感指標探討[J]. 中國獸醫雜志，2006，42（5）：31.

[20] KUTILA T，SUOJALA L，LEHTOLAINEN T，et al. The efficacy of bovine lactoferrin in the treatment of cows with experimentally induced Escherichia coli， mastitis[J]. Journal of Veterinary Pharmacology & Therapeutics，2004，27（4）：197-202.

[21] BOEHMER J L，BANNERMAN D D，SHEFCHECK K，et al. Proteomic analysis of differentially expressed proteins in bovine milk during experimentally induced Escherichia coli， Mastitis[J].Journal of Dairy Science，2008，91（11）：4206-4218.

[22] HISAEDA K，ARIMA H，SONOBE T，et al. Changes in acute-phase proteins and cytokines in serum and milk whey from dairy cows with naturally occurring peracute mastitis caused by Klebsiella pneumoniae and the relationship to clinical outcome.[J].Journal of Veterinary Medical Science，2011，73（11）：1399-404.

[23] 馬保臣，秦卓明，李建基，等.奶牛隱性乳腺炎病原菌的分離鑒定和體細胞數及酶的相關性研究[J].家畜生態學報，2006，27（2）：63-67.

[24] 楊德英，曹隨忠，劉長松，等. 奶牛隱性乳房炎診斷新指標研究進展[J]. 安徽農業科學，2008，36（9）：3665-3666.

[25] 張 磊，馮士彬，王希春，等. 乳房炎奶牛部分血液生化指標的變化[J]. 畜牧與飼料科學，2009，30（3）：163-164.

[26] 張永英，鐘翠紅，王慧真，等. 乳房炎患牛血清生化指標的觀察[J]. 黑龍江畜牧獸醫，2014（20）：53-54.

[27] CHAGUNDA M G，FRIGGENS N C，RASMUSSEN M D，et al. A Model for Detection of Individual Cow Mastitis Based on an Indicator Measured in Milk[J].Journal of Dairy Science，2006， 89（8）：2980-2998.

[28] 尹柏雙，李靜姬，呼顯生，等. 乳房炎病奶牛血清抗氧化物酶活性[J]. 中國獸醫學報，2012，32（7）：1053-1055.

[29] 胡松華.談奶牛乳腺的免疫機能[J].中國奶牛，1997（5）：53-55.

[30] OLIVER S P，JAYARAO B M，ALMEIDA R A. Foodborne pathogens in milk and the dairy farm environment： food safety and public health implications.[J]. Foodborne Pathogens & Disease，2005，2（2）：115-129.

[31] WELLNITZ O，ARNOLD E T. Short communication： differential immunoglobulin transfer during mastitis challenge by pathogen-specific components.[J]. Journal of Dairy Science， 2013，96（3）：1681-1684.

[32] 劉平平，潘佳亮，劉本君，等. 不同程度奶牛乳腺炎血清中微量元素含量變化的試驗[J]. 中國獸醫雜志，2012，48（5）：35-36.

[33] 斯日古楞，杜憲文，王 宇. 乳房炎奶牛血清中部分微量元素的測定[J]. 黑龍江畜牧獸醫，2014（13）：25-27.

[34] 尹柏雙，李靜姬，呼顯生，等. 血清微量元素與奶牛乳房炎發病關系的試驗[J]. 中國獸醫雜志，2011，47（6）：27-29.

[35] 馮春霞，豆 衛. 合理利用維生素和微量元素可降低奶牛乳房炎的發病率[J]. 中國草食動物，2002，22（6）：43-44.

[36] BATRA T R，HIDIROGLOU M，SMITH M W. Effect of vitamin E on incidence of mastitis in dairy cattle.[J]. Canadian Journal of Animal Science，1992，72：287-297.

[37] RAMBEAUD M，ALMEIDA R A，PIGHETTI G M，et al. Dynamics of leukocytes and cytokines during experimentally induced Streptococcus uberis， mastitis[J]. Veterinary Immunology & Immunopathology，2003，96（3-4）：193-205.