奶牛能量負平衡與產(chǎn)后疾病高發(fā)相關性的研究

文/高 健 王劍飛

（上海美農生物科技股份有限公司）

隨著規(guī)?；蜆藴驶B(yǎng)殖趨勢的不斷推進，目前我國奶牛養(yǎng)殖模式已經(jīng)從最初粗放型個體化奶牛養(yǎng)殖成功地過渡到規(guī)?；?、標準化養(yǎng)殖，截至2016年12月我國100 頭以上規(guī)?；膛霰壤呀?jīng)達到52%，預計2020年奶牛規(guī)模化養(yǎng)殖比例有望突破60%[1]?！梆B(yǎng)牛就要養(yǎng)瘤胃”“TMR全混合均衡日糧”“奶牛舒適度提升”“精細化營養(yǎng)及管理”以及“健康奶牛產(chǎn)優(yōu)質高產(chǎn)奶”等養(yǎng)殖理念已經(jīng)被我國奶牛養(yǎng)殖者所接受和執(zhí)行。在此背景下，為保障牧場運營效益與規(guī)模同步提升，分析并解決影響目前國內奶牛養(yǎng)殖運營效益相關問題尤為重要。

1 國內奶牛養(yǎng)殖業(yè)存在問題

2017年8月依據(jù)隨機原則對江蘇、安徽、山東、河北及寧夏五省10 家不同規(guī)模奶牛場實施影響運營效益相關因素的電話調研。由調研結果可知，奶牛疾病因素對牧場運營效益具有重要影響，占35%（圖1）。對近年來國內奶牛養(yǎng)殖發(fā)病率較高的四類疾?。ㄈ榉垦?、繁殖疾病、蹄病及酮病）的相關報道進行匯總（表1），以上四類疾病的發(fā)病時間主要集中在圍產(chǎn)后期和泌乳高峰期，除繁殖疾病外，發(fā)病率均在20%以上。近年來因圍產(chǎn)期奶牛疾病高發(fā)因素導致70%～80%成母牛淘汰發(fā)生在此階段，給奶牛場造成了嚴重的經(jīng)濟損失[2]。

圖1 影響牧場運營效益的相關因素

2 圍產(chǎn)后期和泌乳高峰期奶牛疾病高發(fā)的原因

圍產(chǎn)后期（產(chǎn)后0～15 天）和泌乳高峰期（產(chǎn)后16～100 天）是奶牛生產(chǎn)性能發(fā)揮的關鍵期。奶牛產(chǎn)前受妊娠性機械壓迫因素影響，產(chǎn)后瘤胃黏膜吸附能力需要4～5周才能恢復[14]，同時產(chǎn)后受到催乳素的刺激，奶牛產(chǎn)奶量不斷增加，導致產(chǎn)奶量高峰時間（產(chǎn)后4～6 周）早于采食量高峰時間（產(chǎn)后8～10周），引起產(chǎn)后能量攝入小于產(chǎn)奶需求，從而形成能量負平衡[15]。能量負平衡會直接引起氨基酸糖異生和不飽和脂肪動員增加，導致血漿中嘌呤產(chǎn)物和自由基含量增多，加劇了免疫器官的負擔，引起免疫力下降和細胞損傷，增加隱性乳房炎發(fā)生率（45%～62%）[16，17]。嚴重的能量負平衡會加劇奶牛產(chǎn)后干物質采食量下降，進而體重下降，誘發(fā)營養(yǎng)不良性產(chǎn)后乏情及酮病。因此，能量負平衡是引起奶牛產(chǎn)后疾病增多以及影響奶牛場運營效益的關鍵因素。我國50%以上奶牛產(chǎn)后出現(xiàn)能量負平衡，產(chǎn)奶量越高，能量負平衡發(fā)生率越高[18]。

表1 奶牛常見四類疾病的發(fā)病率及發(fā)病時間對比

3 能量負平衡對奶牛的危害

3.1 能量負平衡對奶牛健康危害

能量負平衡可以直接造成奶牛的低血糖和酮病。奶牛圍產(chǎn)后期低血糖發(fā)生率約為81.5%，產(chǎn)后低血糖增加了疾病危險系數(shù)，降低了奶牛的干物質采食量[2]。酮病主要發(fā)生在產(chǎn)后2～7 周，發(fā)病率16%～46%，造成損失約78 美元/頭[8]。對產(chǎn)后70 天內、產(chǎn)奶量25 kg的88 頭新產(chǎn)奶牛血液β-羥丁酸含量進行檢測，酮病發(fā)病率達35.23%[9]。對產(chǎn)后28 天內2 個不同規(guī)模奶牛場酮病發(fā)生率進行調查，分別為17.95%和64.15%[10]。

能量負平衡也能間接增加奶牛產(chǎn)后隱性乳房炎及蹄病發(fā)生率，降低產(chǎn)后發(fā)情率，導致配種延遲。據(jù)Lago等[4]發(fā)現(xiàn)，能量負平衡引起奶牛產(chǎn)后體質下降，隱性乳房炎發(fā)生率達到38%～59%。隨著奶牛產(chǎn)奶量的增加，能量負平衡使奶牛體能消耗加大，導致子宮復舊不全和產(chǎn)后90 天發(fā)情率降低[13]。受到能量負平衡影響的奶牛產(chǎn)后2 周內血液β-羥丁酸含量高于1.4 mmol/L，人工授精后奶牛受孕率下降20%[19]。

3.2 能量負平衡對奶牛生產(chǎn)性能的影響

能量負平衡不僅嚴重危害奶牛健康，同樣會影響奶牛的泌乳性能。Duffield等[16]發(fā)現(xiàn)能量負平衡的嚴重程度與奶牛泌乳量之間具有相關性，能量負平衡越嚴重，奶牛體脂動員越多，引起血液中β-羥丁酸含量越高，奶牛產(chǎn)后2 周血液中β-羥丁酸含量為1.4 mmol/L時，產(chǎn)奶量降低1.88 kg/天，當血液中β-羥丁酸含量達到2.0 mmol/L時，產(chǎn)奶量降低3.3 kg/天。奶牛能量負平衡會加劇血糖消耗，而血漿中的葡萄糖是乳腺唯一可利用的能量物質，乳腺通過吸收葡萄糖合成乳糖，是調控乳腺滲透壓控制產(chǎn)奶量的關鍵因素，血糖降低會干擾乳糖合成，從而影響產(chǎn)奶量。除此之外，能量負平衡繼發(fā)的隱性乳房炎，會影響乳腺細胞對乳脂肪和乳蛋白的合成，間接導致產(chǎn)奶量下降約17.5%[17]。

4 能量負平衡的發(fā)生機理

目前普遍認為導致奶牛能量負平衡的因素主要包括產(chǎn)后干物質采食量不足和糖異生障礙。

4.1 干物質采食量不足

奶牛從干奶期過渡到泌乳期，會受到機械壓迫導致產(chǎn)后瘤胃黏膜吸附能力恢復時間長，產(chǎn)后泌乳應激能耗增加[21]，分娩應激和瘤胃菌群平衡紊亂[22]以及熱應激[23]。這些因素均會導致奶牛干物質采食量下降，攝入能量難以滿足需求，血糖消耗和機體體脂動員增加，最終加劇能量負平衡[2]（圖2）。

圖2 干物質采食量與能量負平衡的關系

圖3 奶牛能量代謝及能量負平衡[21]

4.2 瘤胃酵解及糖異生代謝障礙

奶牛攝入葡萄糖的途徑包括兩種：一是瘤胃酵解產(chǎn)生短鏈脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）參與糖異生過程；二是小腸葡萄糖吸收[24]。糖異生是機體組織器官將非糖物質（部分短鏈脂肪酸、乳酸、甘油及生糖氨基酸等）轉化為葡萄糖的過程，奶牛圍產(chǎn)期通過瘤胃酵解短鏈脂肪酸（丙酸為主）供能占奶牛泌乳凈能需要量的50%～60%[25]。

由圖2和圖3所示，奶牛產(chǎn)后瘤胃菌群及瘤胃蠕動機能短期難以恢復正常，導致圍產(chǎn)后期干物質采食量下降，瘤胃酵解障礙，產(chǎn)生丙酸、乙酸和丁酸含量降低[21]，短鏈脂肪酸含量下降引起糖異生氧化供能障礙，形成能量負平衡。圍產(chǎn)期因乳糖合成及產(chǎn)奶凈能增加導致血糖大量消耗，此時機體開始動員生糖氨基酸轉化為葡萄糖，以及體脂動員氧化供能。當機體動用體脂產(chǎn)生的酮體和甘油三酯超過肝臟運輸能力，引起脂肪肝和酮病發(fā)生并抑制脂肪氧化供能。干物質采食量上升緩慢，引起外源氨基酸供應不充足，血液氨基酸的不斷消耗降低了生糖氨基酸糖異生過程，從而造成奶牛能量負平衡加重、血糖降低及乳蛋白合成障礙。因此快速提高小腸葡萄糖濃度和小腸吸收率成為解決圍產(chǎn)期奶牛能量負平衡的關鍵。

5 解決能量負平衡的措施

產(chǎn)后血糖快速消耗和外源補充不及時，是能量負平衡發(fā)生的直接原因。輕微能量負平衡，奶牛短期內可通過體脂動員及糖異生途徑自行解決，當發(fā)生嚴重能量負平衡或能量負平衡長期未得到解決時，會加劇對奶牛健康的危害。因此，如何建立預防和快速有效解決奶牛能量負平衡是全球奶業(yè)關注的焦點。目前國內外對奶牛能量負平衡的解決主要包括3 種途徑：優(yōu)化牛群結構管理、調整TMR日糧以及補充飼料添加劑。

5.1 優(yōu)化牛群結構管理

做好干奶期及圍產(chǎn)期牛群結構管理可有效改善奶牛體況，緩解能量負平衡。優(yōu)化牛群管理主要包括牛群干奶期體況監(jiān)控和新產(chǎn)牛產(chǎn)后輸液補能。體況監(jiān)控是利用5 分評分法及分群管理將奶牛產(chǎn)前體況控制在3.0～3.5 分，以避免產(chǎn)后過肥或過瘦引起干物質采食量下降和體脂動員及酮病發(fā)生。

5.2 調整TMR日糧

受妊娠期間胎兒壓迫影響，干奶期前7周瘤胃吸收面積減少了50%，導致奶牛圍產(chǎn)期TMR日糧提供的能量僅占需求的80%[22]。產(chǎn)前7 天是胎兒生長快速期，此時因瘤胃吸收面積降低導致奶牛采食干物質獲取的營養(yǎng)難以滿足胎兒生長和自身機體代謝需要。因此，理論上提高臨產(chǎn)前奶牛TMR日糧中精料比例可解決圍產(chǎn)前期能量負平衡問題，但是此措施會降低瘤胃pH值，當pH值小于6時，纖維消化率降低，又進一步降低干物質的采食量，加重能量負平衡。

5.3 補充飼料添加劑

圍產(chǎn)后期瘤胃吸收面積處于恢復期，只有充分利用小腸吸收才可以有效改善產(chǎn)后能量負平衡。飼料添加劑添加量少，過瘤胃率高且小腸吸收率高，恢復供能效果顯著。不同飼料添加劑的作用原理不同，解決奶牛能量負平衡的效率存在很大差異。目前改善奶牛能量負平衡及其并發(fā)癥常用的飼料添加劑主要包括：丙酸鹽（丙二醇、丙三醇等）、過瘤胃膽堿、過瘤胃脂肪及葡萄糖等[23，24]。

[1] 內蒙古自治區(qū)農牧廳.未來10年中國農業(yè)發(fā)展——奶業(yè)[EB/OL]. http://www.nmagri.gov.cn/zxq/msxxlb/bt/665981.shtml，2017-05-05.

[2] 李國鵬. 圍產(chǎn)期奶牛低血糖癥、高酮血癥、亞臨床低鈣血癥血液生化指標的監(jiān)測：[碩士論文][D]. 長春：吉林大學，2015.

[3] 張槐，黃聲全，陳必生，等. 中獸醫(yī)對奶牛乳房炎的辯證論治[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2011（20）：87-88.

[4] Lago A，Godden S M，Bey R，et al. The selective treatment of clinical mastitis based on on-farm culture results：II. Effects on lactation performance，including clinical mastitis recurrence[J]. Journal of Dairy Science，2011，94（9）：4457-4467.

[5] 孫玲偉，包凱，李影，等. 奶牛臨床和亞臨床酮病的血漿代謝組學研究[J]. 中國農業(yè)科學，2014，47（8）：1588-1599.

[6] 高陽. 奶牛酮病發(fā)病率調查及丙二醇預防酮病的效果研究：[碩士論文][D]. 大慶：黑龍江八一農墾大學，2015.

[7] 牛聰，姚遠，高陽，等. 奶牛Ⅰ型和Ⅱ型酮病的調查研究[J]. 中國獸醫(yī)雜志，2016，52（1）：57-59.

[8] 嚴作廷，王東升，王旭榮，等. 我國奶牛主要疾病研究進展[J].中國草食動物科學，2011，31（6）：69-72.

[9] 羅瑞卿，谷新利. 促孕散治療奶牛卵巢疾病引起不孕癥的研究[J]. 石河子大學學報（自然科學版），2009,27（4）：455-457.

[10] 孟玲玲，王麗娟. 淺析寧夏奶牛產(chǎn)后不發(fā)情原因及防治措施[J]. 畜牧獸醫(yī)科技信息，2013（3）：51-52.

[11] 蘇華維，曹志軍，李勝利. 圍產(chǎn)期奶牛的代謝特點及其營養(yǎng)調控[J]. 中國畜牧雜志，2011，47（16）：44-48.

[12] Driksen G U，Liebich H G，Mayer E.Adaptive changes of the ruminal mucosa and functional and clinical significance[J].Bovine Practitioner，1985，20：116-120.

[13] Hegde H，Isloor S，Prabhu K N，et al. Incidence of subclinical mastitis and prevalence of major mastitis pathogens in organized farms and unorganized sectors[J]. Indian Journal of Microbiology，2013，53（3）：315-320.

[14] 夏成，朱玉哲，張洪友，等. 能量平衡對圍產(chǎn)期奶牛泌乳和干物質攝入量及機體代謝的影響[J].動物醫(yī)學進展，2010，31（2）：48-51.

[15] Walsh R B，Walton J S，Kelton D F，et al. The effect of subclinical ketosis in early lactation on reproductive performance of postpartum dairy cows[J]. Journal of Dairy Science，2007，90（6）：2788-2796.

[16] Duffield T F，Lissemore K D，Mcbride B W，et al. Impact of hyperketonemia in early dairy cows on health and production[J]. Journal of Dairy Science，2009，92（2）：571.

[17] 盧德勛.反芻動物葡萄糖營養(yǎng)調控理論體系及其應用[J]. 畜牧與飼料科學，2010（1）：402-409.

[18] 李大剛，王加起. 圍產(chǎn)應激對奶牛營養(yǎng)與生理狀況的影響[J]. 中國奶牛，2004（6）：26-28.

[19] 溫雅俐，堵瑞平，高民，等.熱應激對奶牛采食、消化和生產(chǎn)性能的影響[J]. 中國畜牧雜志，2013，15（49）：84-86

[20] 郭新懷，吳廣安，張勝利，等. 過瘤胃葡萄糖對泌乳奶牛產(chǎn)奶量及乳成分的影響[J]. 家畜生態(tài)學報，2009，30（1）：62-64.

[21] 李紅梅. 干奶期不同能量攝食對奶牛糖異生的影響：[碩士論文][D]. 哈爾濱：東北農業(yè)大學，2006.

[22] 余超. 生物素對圍產(chǎn)期奶牛泌乳凈能和代謝蛋白平衡及生產(chǎn)性能的影響：[碩士論文][D]. 楊凌：西北農林科技大學，2016.

[23] Wang C，Liu Q，Yang W Z，et al. Effects of glycerol on lactation performance，energy balance and metabolites in early lactation Holstein dairy cows[J]. Animal Feed and Science&Technology，2009，151（1-2）：12-20.

[24] Cherepanov G G，Danfar A，Cant J P.Simulation analysis of substrate utilization in the mammary gland of lactating cows[J].Journal of Dairy Research，2000，67（2）：171.