圍產(chǎn)期奶牛健康指標體系和營養(yǎng)代謝研究進展

■劉大森 姜明明

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

1 圍產(chǎn)期的界定

成年奶牛是指第一次產(chǎn)犢后的母牛，步入成年階段奶牛就開始周而復(fù)始的產(chǎn)奶、干奶、妊娠、分娩，一個泌乳周期約為305 d，其中包含妊娠期約為280 d。圍產(chǎn)期奶牛的相關(guān)問題一直是飼養(yǎng)管理中的重點和難點，也是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點。國內(nèi)外關(guān)于圍產(chǎn)期的界定基本上一致。圍產(chǎn)期，通常定義為產(chǎn)前2～3周至產(chǎn)后2～3周的一段時期（Grummer，1995；Drackley，1999）。結(jié)合奶牛生理規(guī)律和我國現(xiàn)代奶牛生產(chǎn)實踐我們把成年母牛按其泌乳階段，一般分為六個時期（莫放，2012）。干乳期（60 d）：自停奶日期至分娩日期，此期對奶牛產(chǎn)后及乳房健康至關(guān)重要。干奶期可分為兩個階段：干奶早期（即干奶后至產(chǎn)前15 d）和干奶后期（即產(chǎn)前15 d至分娩）也叫圍產(chǎn)前期；圍產(chǎn)期（30 d）：分娩前和產(chǎn)后各15 d，此期對奶牛的健康及以后的產(chǎn)奶量是關(guān)鍵飼養(yǎng)期，包括圍產(chǎn)前期（妊娠的最后15 d）和圍產(chǎn)后期(泌乳早期)。泌乳早期(15 d)：分娩后1～15 d。泌乳盛期（85 d）：分娩后16～100 d，產(chǎn)奶量占全泌乳期產(chǎn)奶量的45%～50%。泌乳中期（100 d）：分娩后101～200 d，產(chǎn)奶量占全泌乳期產(chǎn)奶量的30%左右。泌乳后期（105 d）：分娩后201 d至停奶前1 d，產(chǎn)奶量占全泌乳期產(chǎn)期產(chǎn)奶量的20%～25%。

2 圍產(chǎn)期奶牛代謝特點

諸如日糧變化、干奶、產(chǎn)前兩個月胎兒迅速發(fā)育、分娩、初乳等一系列內(nèi)外環(huán)境變化對圍產(chǎn)期奶牛產(chǎn)生巨大的應(yīng)激，導(dǎo)致干物質(zhì)攝入量（DMI）減少和嚴重的能量負平衡（NEB）。據(jù)統(tǒng)計圍產(chǎn)期奶牛能量需要量比其它時期增加30%～50%（Overton等，2004）；奶牛分娩后4 d的乳腺、胎兒發(fā)育所需糖類是妊娠250 d時的3倍，氨基酸為2倍，脂肪酸大約為5倍（Bell,1995），分娩時鈣的需求量提高了4倍（Horst等,1997）。為適應(yīng)母牛的營養(yǎng)需要，導(dǎo)致體內(nèi)糖代謝、脂類物質(zhì)代謝和礦物質(zhì)代謝均發(fā)生了顯著變化。

2.1 葡萄糖代謝

圍產(chǎn)期奶牛主要是通過肝臟糖元異生和周圍組織增加葡萄糖代謝（Reynolds等，2003），減少糖氧化作用以保證泌乳時乳腺組織合成乳糖需要的葡萄糖。據(jù)報道，90%的葡萄糖來源于肝臟的糖異生作用，預(yù)產(chǎn)期前9 d到產(chǎn)后21 d內(nèi)臟器官的葡萄糖幾乎全部來源于肝臟的糖異生，總輸出量升高267%。奶牛主要依靠瘤胃微生物發(fā)酵碳水化合物后產(chǎn)生的丙酸等揮發(fā)性脂肪酸通過糖異生作用合成葡萄糖，圍產(chǎn)期奶牛DMI減少、丙酸生成量減少，造成肝臟糖異生障礙，由于自身需求、胎兒分娩、泌乳以及應(yīng)激等需要大量的葡萄糖，所以造成能量負平衡(NEB)。

2.2 脂肪代謝

當(dāng)奶牛NEB嚴重時，體脂被大量動員以緩解糖異生障礙和泌乳能量需求增加導(dǎo)致的能量負平衡。釋放甘油三酯（TG）入血液，水解為非酯化脂肪酸（NEFA）和甘油，NEFA經(jīng)血液循環(huán)進入肝臟，從而引起肝臟中脂肪代謝發(fā)生一系列變化，同時由于丙酸產(chǎn)量不足，導(dǎo)致肝臟對NEFA的代謝能力有限，肝臟中不能及時代謝NEFA又導(dǎo)致β-羥基丁酸（BHBA）、丙酮、總膽固醇等大量產(chǎn)生，引起奶牛脂肪肝、酮病的發(fā)生。

2.3 鈣代謝

鈣離子是重要的代謝調(diào)節(jié)物和許多酶的激活物，當(dāng)體內(nèi)缺乏時會導(dǎo)致一系列生理障礙。據(jù)測定，產(chǎn)后健康牛的血鈣濃度為0.08～0.12 mg/ml，平均為0.1 mg/ml。奶牛機體對血鈣濃度有很強的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)日糧不能滿足需求時，會動員骨鈣分解代謝來維持血鈣濃度的正常。由于奶牛在分娩過程和產(chǎn)后泌乳中會損失大量的鈣，導(dǎo)致奶牛的鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制沒來得及形成就已經(jīng)出現(xiàn)障礙，造成鈣代謝失調(diào)。甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白對促進Ca、Mg和P在乳腺中的代謝具有非常重要的作用（Thiede,1994）。甲狀旁腺激素和1,25-二羥維生素D可促進腸道對鈣的吸收、腎臟對鈣的重吸收以及骨骼對鈣的重吸收增加，以維持細胞外鈣池的穩(wěn)定。血鈣含量升高，可促進甲狀腺釋放降鈣素，引起鈣在骨骼中沉積增多、腸吸收鈣減少以及鈣從尿液中的排泄增加。

所以，圍產(chǎn)期奶牛應(yīng)激嚴重，極易發(fā)生代謝紊亂，誘發(fā)代謝性疾病。圍產(chǎn)期奶牛常發(fā)生生產(chǎn)癱瘓（產(chǎn)褥熱、低血鈣）、葡萄糖代謝紊亂、脂肪肝和酮病、瘤胃酸中毒、皺胃移位、乳房水腫和乳房炎等代謝疾病。據(jù)報道，美國高產(chǎn)奶牛產(chǎn)褥熱發(fā)病率約為7.2%，經(jīng)產(chǎn)奶牛產(chǎn)后亞急性低血鈣發(fā)病率為66%，產(chǎn)褥熱的奶牛產(chǎn)奶量下降14%，產(chǎn)奶周期縮短3～4年。我國由于圍產(chǎn)期飼養(yǎng)管理不當(dāng)，導(dǎo)致4～6胎的母牛淘汰率非常高，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

3 圍產(chǎn)期奶牛健康監(jiān)控指標體系

為了更有效地監(jiān)測圍產(chǎn)期健康和生產(chǎn)性能，需要及時評估代謝性應(yīng)激，建立奶牛疾病的風(fēng)險評估指標，以便在干奶期采取相應(yīng)的管理措施，同時矯正措施應(yīng)覆蓋產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后各個階段（Sordillo等，2014）。

3.1 能量狀況

分別對產(chǎn)前15 d、產(chǎn)前7 d、產(chǎn)前1 d、產(chǎn)后1 d、產(chǎn)后7 d、產(chǎn)后15 d各10頭共計60頭圍產(chǎn)期奶牛進行血液生理生化指標檢測。結(jié)果表明，利用血清游離脂肪酸、血清葡萄糖含量和血清天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性，可作為診斷奶牛脂肪肝的依據(jù)（李俊杰等，2014）。分娩前血漿非酯化脂肪酸濃度和結(jié)合珠蛋白是評價產(chǎn)后奶牛是否過度動員了脂肪，可有效診斷健康狀況，為早期預(yù)防或改善飼養(yǎng)管理提供依據(jù)（Huzzey等，2009）。由于胰島素樣生長因子1（IGF-1）對采食量有影響，通過胰島素樣生長因子1（FGF-1），結(jié)合蛋白2（IGFBP-2）或結(jié)合蛋白4（IGFBP-4）的濃度可以評價哺乳初期能量負平衡狀況（Laege等，2014）。

3.2 產(chǎn)后癱瘓及相關(guān)骨營養(yǎng)代謝病

奶牛血清鈣含量降低，血清羥脯氨酸含量和血清堿性磷酸酶活性升高可作為奶牛骨營養(yǎng)不良的診斷依據(jù)。奶牛低血鈣癥用DPD（骨特異堿性磷酸酶）/BAP（尿脫氧吡啶啉）比值來評估，在分娩的時候，經(jīng)產(chǎn)牛血清鈣離子濃度和BAP活性明顯低于初產(chǎn)牛，而DPD濃度沒有變化。DPD可以作為骨形成標志物評估骨代謝狀態(tài)，但特異性測試需要確認（Reiichiro等，2013）。在哺乳期，5-羥色胺（5-HT）與鈣離子代謝和葡萄糖穩(wěn)態(tài)有關(guān)。產(chǎn)后第1 d血漿中5-HT的濃度可以作為圍產(chǎn)期代謝紊亂相關(guān)疾病的指示器：血清中5-HT與鈣離子濃度和甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白（PTHrP）正相關(guān)（r＞0.37）；血清中5-HT與產(chǎn)褥熱發(fā)病率負相關(guān)（r＜-0.33）。5-HT濃度增加將減少產(chǎn)褥熱的發(fā)病率（Laporta等，2013）。奶?？傃}濃度低于1.4 mmol/l時的臨床低血鈣癥稱為產(chǎn)褥熱，血鈣濃度低于2.0 mmol/l時的亞臨床低血鈣癥稱為亞臨床產(chǎn)褥熱。產(chǎn)后奶牛的血鈣濃度、堿性磷酸酶和血清羥脯氨酸含量、血清陽離子（Na+、K+）總量和血清陰離子（Cl-）含量可作為奶牛生產(chǎn)癱瘓的監(jiān)測指標。

3.3 酮病

尿酮體監(jiān)測可作為奶牛酮病的診斷依據(jù)（李俊杰等，2014）。血液葡萄糖濃度的變化是對機體能量代謝情況最直接的反映。分娩時肝臟中TG與糖原的比例常被作為奶牛易感酮癥的一個指標（Drackley等，1999）。

3.4 炎癥與免疫抑制

炎癥反應(yīng)通常由組織損傷、感染等因素引起，而各種類型的應(yīng)激（分娩、氧化應(yīng)激、熱應(yīng)激、劇烈運動等）也可引發(fā)機體發(fā)生炎癥反應(yīng)。圍產(chǎn)期奶牛炎癥反應(yīng)非常普遍，據(jù)分析炎癥反應(yīng)會抑制免疫功能并改變代謝過程，是奶牛圍產(chǎn)期代謝性疾病發(fā)生的核心因素（李鵬等，2014）。深入研究圍產(chǎn)期炎癥反應(yīng)與營養(yǎng)代謝性疾病之間的關(guān)系，既有利于深入研究酮病、脂肪肝等代謝性疾病的發(fā)病機制，又便于闡述圍產(chǎn)期奶牛感染性疾病與以酮病、脂肪肝為代表的能量代謝障礙性疾病的聯(lián)系。

因此，為了更好地提高奶牛疾病預(yù)防措施的效果，增強奶牛健康和福利，應(yīng)該建立代謝應(yīng)激評估指數(shù)（脂肪動員、氧化應(yīng)激、炎癥），用于監(jiān)測牛群疾病發(fā)病率（Sordillo，2014）。

4 圍產(chǎn)期奶牛營養(yǎng)調(diào)控

關(guān)于圍產(chǎn)期奶牛營養(yǎng)調(diào)控，國內(nèi)外進行了許多成熟的研究，主要集中在日糧、飼料添加劑、管理技術(shù)等方面。

4.1 日糧能量水平

關(guān)于圍產(chǎn)期日糧調(diào)整一直存在爭議，主要有產(chǎn)前“高能飼喂”觀點，該觀點指出產(chǎn)前高能日糧不但要最大程度地滿足機體能量需求外，而且使奶牛減少產(chǎn)后換料應(yīng)激，更好地適應(yīng)產(chǎn)后高精料日糧，促進瘤胃微生物生長及瘤胃乳頭發(fā)育。而“低能飼喂”觀點認為，產(chǎn)前低能飼喂可使奶牛產(chǎn)后代償性地增加能量采食量，提高產(chǎn)奶性能。產(chǎn)前控制能量的攝入更有利于圍產(chǎn)期向泌乳期的平穩(wěn)過渡，并可防止產(chǎn)后代謝疾病的發(fā)生。也有研究表明，產(chǎn)前日糧能量水平對產(chǎn)后泌乳性能沒有影響。最新研究表明，圍產(chǎn)前期飼喂高能日糧損傷奶牛肝臟功能，和對照組相比，減弱糖異生和脂肪酸代謝；根據(jù)基因表達分析，高能日糧不能減少脂肪組織（SAT）的胰島素抗性（IR）。干奶期過度的能量供應(yīng)能改變肝臟中關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄表達，但是在脂肪組織改變較少（Selim,2014）。圍產(chǎn)前期飼喂低能日糧降低了奶牛產(chǎn)前的DMI變化應(yīng)激，提高了產(chǎn)后的DMI和奶產(chǎn)量，降低了體脂動員量，有利于緩解產(chǎn)后能量供需負平衡（黃文明，2014），低能日糧顯著提高了圍產(chǎn)前期奶牛血漿非酯化脂肪酸（NEFA）的濃度以及產(chǎn)后的血糖濃度，顯著降低了產(chǎn)后NEFA和β-羥基丁酸濃度（P＜0.05）。降低NEB日糧是核心，但關(guān)于日糧能量水平問題還需要進行深入研究。

4.2 飼料添加劑

4.2.1 過瘤胃膽堿

奶牛蛋氨酸的缺乏會導(dǎo)致膽堿不足（Davidson等，2008）。奶牛肝臟脂肪主要以VLDLs的形式轉(zhuǎn)運出肝臟，而膽堿可促進VLDLs合成，因此可降低肝臟脂肪沉積，減少能量代謝性疾病的發(fā)生（Pieoenbrink等，2003）。膽堿參與構(gòu)成VLDLs中的一種主要磷脂——卵磷脂。當(dāng)卵磷脂不足時，添加膽堿能增加VLDL的合成，從而防止過量TG在肝臟中積累，形成脂肪肝（Grummer，2008）。劉翔等（2014）采用單因素試驗設(shè)計，對60頭胎次、年齡、上一胎次泌乳量和預(yù)產(chǎn)期相近的健康荷斯坦奶牛，產(chǎn)前14 d開始至產(chǎn)后60 d結(jié)束，開展研究過瘤胃膽堿（RPC），研究表明，飼糧添加RPC能夠緩解圍產(chǎn)期奶牛的能量負平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)奶牛體內(nèi)的脂肪代謝，提高生產(chǎn)性能；圍產(chǎn)期奶牛飼糧RPC適宜添加量為30 g/d。

4.2.2 亞麻籽

圍產(chǎn)期每天補飼1.0 kg的亞麻籽不改變干物質(zhì)采食量，增加牛奶產(chǎn)量、乳糖產(chǎn)量和減少乳脂率。由于補充亞麻籽，使C16∶0的比例減少，而ω-3脂肪酸和共軛亞油酸濃度增加。亞麻籽增加GLUT2在肝臟的表達，這表明更多的葡萄糖是用于乳糖合成。亞麻籽不僅減少乳腺脂類和碳水化合物通路的表達與代謝，而且增加代謝通路參與細胞增殖和免疫應(yīng)答（Mach，2013）。

4.2.3 鈣制劑

在哺乳初期以稻草為唯一的粗飼料來源的情況下，飼喂奶牛日糧1%水平的鈣，同時注意鎂的補充，可以有效避免鈣離子負平衡的出現(xiàn)（Smitha等，2014）。

4.3 管理技術(shù)

據(jù)報道，為了改善鈣離子代謝，在管理技術(shù)實施產(chǎn)前7 d擠奶和產(chǎn)后擠奶的對照試驗，研究表明，圍產(chǎn)前期擠奶雖然激活了鈣離子動員機制，但是血漿中鈣離子、甲狀旁腺素、骨鈣動員都比分娩時要緩慢，而且不能提高鈣離子水平（Kronqvist，2014）。在能夠有效地控制圍產(chǎn)期奶牛血鈣水平的前提下，奶牛在產(chǎn)后進行一次性擠凈初乳對奶牛產(chǎn)后鈣水平調(diào)節(jié)沒有影響（王小虎等，2014）。

圍產(chǎn)期奶牛的生理變化、營養(yǎng)調(diào)控機理和營養(yǎng)代謝疾病的研究已成為奶牛營養(yǎng)、生理學(xué)和病理學(xué)研究的重點和熱點，然而針對圍產(chǎn)期奶牛健康指標體系的研究目前還很少。明晰圍產(chǎn)期奶牛代謝機理和相關(guān)代謝病的發(fā)病機理，建立圍產(chǎn)期奶牛健康指標體系，通過相應(yīng)指標監(jiān)控奶牛的健康狀況是值得深入研究的課題。