奶牛產(chǎn)后子宮炎早期預(yù)警指標(biāo)確立與評估

喬彥杰，李紅歡，張保軍，梁小瑞，曾義夫，劉賢俠，谷新利

（石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆石河子 832003）

隨著人工授精技術(shù)的普及和規(guī)?；膛龅陌l(fā)展，子宮炎發(fā)病率較以往有所增加。據(jù)調(diào)查，產(chǎn)后45 d 內(nèi)奶牛子宮炎發(fā)病率平均高達(dá)30%，并具有較高的淘汰率；相比健康奶牛，患有子宮炎的奶牛增加1.5 倍的淘汰率，產(chǎn)奶量下降[1]。目前認(rèn)為子宮炎的病因包括病原微生物、母體自身、產(chǎn)科疾病、飼養(yǎng)管理等，其中母體自身的激素和代謝水平對子宮炎的產(chǎn)生發(fā)揮關(guān)鍵作用。Sattler 等[2]研究表明，門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）可作為診斷子宮內(nèi)膜炎及判定炎癥嚴(yán)重程度的指標(biāo)。祝曉麗[3]報道，促卵泡生成素（FSH）與雌二醇（E2）、黃體生成素（LH）的協(xié)同作用可以促進(jìn)卵泡發(fā)育、成熟、排卵。Azawi 等[4]報道，孕酮（P4）可增加子宮內(nèi)膜腺體分化、分泌，減少子宮頸黏液的分泌量，抑制子宮收縮力，具有降低免疫調(diào)節(jié)的作用。前列腺素（PGE2）參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)與生殖活動[5]，具有免疫抑制作用、降低子宮免疫球蛋白濃度，使機(jī)體抗感染的能力下降[6]。

盡管奶牛產(chǎn)后子宮炎的病因?qū)W、臨床病理學(xué)及診斷治療有較多的研究，但目前關(guān)于該病早期監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警的研究很少，因此本試驗(yàn)通過檢測新疆石河子地區(qū)某牛場產(chǎn)后1～10 d 子宮炎奶牛部分代謝指標(biāo)和激素的水平變化，旨在尋求血清中各指標(biāo)對子宮炎發(fā)生風(fēng)險的預(yù)警作用，為今后早期防治子宮炎及提高奶牛生產(chǎn)繁殖能力提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器 50s 型Tringa Vet 獸用便攜式B 超儀，配備5.0～7.5 MHz 變頻線陣探頭（荷蘭Piemed ICAL公司生產(chǎn)）；酶標(biāo)儀（美國賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)）；移液槍20 μL、100 μL、200 μL（德國普蘭德公司生產(chǎn)）；超低溫冰箱（美國賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)）。

1.2 試驗(yàn)動物及分組 試驗(yàn)于2017 年9 月—2018 年6月在新疆石河子地區(qū)某牛場進(jìn)行。選取胎次、體重、產(chǎn)奶量差異不顯著的產(chǎn)后1～10 d 荷斯坦奶牛35 頭，根據(jù)臨床癥狀、陰道分泌物的性狀、B 超檢查，分為患病組（20頭）、正常組（15 頭），記錄每頭牛的耳號及產(chǎn)犢日期。子宮炎判定標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 子宮炎判定標(biāo)準(zhǔn)

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 采血樣品收集 產(chǎn)后1～10 d 的試驗(yàn)動物于每天14:30—16:00 投料上頸枷時，進(jìn)行樣品采集。紙巾擦凈奶牛尾根腹面表面，隨后醫(yī)用酒精棉球消毒，通過尾靜脈采血10 mL（一次性使用采血管購自三門縣民生醫(yī)藥有限公司），置于室溫析出血清，收集血清-80℃保存，待檢。

1.3.2 激素、代謝指標(biāo)的測定 利用ELISA 法檢測血清AST、β-羥丁酸（BHBA）、尿素氮（BUN）、E2、P4、FSH、LH、PGE2、前列腺素F2α（PGF2α）、催產(chǎn)素（OT）含量，檢測試劑盒購自上海藍(lán)基生物科技有限公司。

1.4 預(yù)警指標(biāo)的初步篩選 利用SPSS 軟件對產(chǎn)后1～10 d 正常組、患病組奶牛血清中AST、BHBA、BUN、E2、P4、FSH、LH、PGE2、PGF2α、OT 等10 個代謝、激素指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)，分析篩選出預(yù)警指標(biāo)可能的待選指標(biāo)。

1.5 預(yù)警監(jiān)測為確定奶牛產(chǎn)后1～10 d 血清中部分代謝指標(biāo)和激素與奶牛產(chǎn)后子宮炎的關(guān)系，利用二元logistic 回歸分析確定以上指標(biāo)是否對子宮炎有預(yù)測作用，再通過ROC 分析建立分界值。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)使用IBM SPSS17.0 軟件Oneway ANOVA 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各組間進(jìn)行獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)分析，采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；相關(guān)性利用Pearson相關(guān)系數(shù)分析；疾病預(yù)測利用二元Logistic 回歸分析；診斷效果以及分界值的確定利用ROC 分析。

2 結(jié)果

2.1 奶牛產(chǎn)后子宮炎代謝、激素指標(biāo)的變化 由表2 可見，正常組奶牛血清中E2、FSH 水平顯著高于子宮炎組，而P4、PGE2與AST 含量顯著低于子宮炎組，其他指標(biāo)各組之間差異不顯著。結(jié)果表明，E2、FSH、P4、PGE2、AST 可能作為預(yù)警指標(biāo)的待選指標(biāo)，進(jìn)行下一步預(yù)警指標(biāo)的建立。

表2 奶牛產(chǎn)后子宮炎激素與代謝指標(biāo)變化

2.2 子宮炎群體監(jiān)測和預(yù)警

2.2.1 奶牛子宮炎血清代謝與激素指標(biāo)的相關(guān)性分析通過Pearson 相關(guān)系數(shù)分析各指標(biāo)之間關(guān)系，結(jié)果由表3 可見，P4與E2、FSH 呈負(fù)相關(guān)，其中與FSH 極顯著相關(guān)；與AST、PGE2極顯著正相關(guān)。

表3 奶牛各指標(biāo)之間的相關(guān)性與顯著性

2.2.2 子宮炎奶牛預(yù)警指標(biāo)的確立及風(fēng)險評估 在相關(guān)性的基礎(chǔ)上建立一個二元Logistic 回歸模型來模擬以上各項(xiàng)指標(biāo)對子宮炎的預(yù)測性，其中模型包括E2、P4、FSH、PGE2、AST 5 項(xiàng) 指 標(biāo)。分 析 得 出，P4、AST、PGE2可對子宮炎進(jìn)行早期預(yù)警，P4與AST 結(jié)合可以監(jiān)測奶牛產(chǎn)后子宮炎的發(fā)生與否，PGE2可以作為輔助指標(biāo)。

由表4 和圖1 可見，牛場奶牛子宮炎相關(guān)指標(biāo)P4、AST、PGE2的曲線下面積（AUC）分別為0.993、0.922、0.797，其中P4、AST 的AUC 均大于0.9，對子宮炎有較高的預(yù)警意義；而PGE2的AUC 大于0.7，對子宮炎有一定的預(yù)警意義，可作為輔助指標(biāo)；所以可得出當(dāng)產(chǎn)后5～9 d 奶牛血清中AST＞6.39 ng/mL、P4＞9.53 ng/mL、PGE2＞3.92 ng/mL 時奶牛會在后期有患子宮炎的風(fēng)險。

3 討 論

3.1 代謝、激素指標(biāo)與奶牛子宮炎的關(guān)系 近年來國內(nèi)外研究均報道奶牛圍產(chǎn)期營養(yǎng)代謝病引起泌乳奶牛產(chǎn)奶量下降，同時常誘發(fā)胎衣不下、子宮炎[7]。韓銀華[8]研究發(fā)現(xiàn)，肝功能異常的奶牛胎衣不下發(fā)生率為26.7%，而胎衣不下與子宮炎的發(fā)生密切相關(guān)；李天宇[9]研究發(fā)現(xiàn)，奶牛分娩后健康奶牛血漿中AST 活性在產(chǎn)后第7 天出現(xiàn)波動式上升，之后又下降；Sattler 等[2]與劉明超[10]的研究均發(fā)現(xiàn)子宮炎奶牛的AST 活性顯著高于健康奶牛。肝臟是奶牛機(jī)體中重要的代謝器官，當(dāng)動物機(jī)體出現(xiàn)肝臟疾病時，肝功能會發(fā)生不同程度的損害，因此，通過檢測奶牛肝功能各相關(guān)指標(biāo)有助于對代謝疾病與子宮炎做出初步診斷[11]。本研究中子宮炎組奶牛AST 活性顯著高于正常組，與上述研究結(jié)果一致。可能有兩方面原因：第一，子宮黏膜、子宮平滑肌受損引起的子宮炎增加細(xì)胞膜的通透性，致使大量酶進(jìn)入血液，使其活性增高；第二，奶牛產(chǎn)后能量負(fù)平衡誘發(fā)奶牛脂肪、蛋白等組織動員，從而導(dǎo)致細(xì)胞中AST 進(jìn)入血液，進(jìn)一步提高了血清中AST 含量[12]。

表4 子宮炎診斷的E2、P4、FSH、PGE2、AST 的分界值、敏感度、特異性

奶牛產(chǎn)后子宮炎不僅與營養(yǎng)代謝有關(guān)系，更與其自身免疫能力有重要聯(lián)系，而奶牛分泌的生殖激素與其免疫機(jī)能密切相關(guān)，尤其在圍產(chǎn)期，其體內(nèi)激素紊亂會導(dǎo)致機(jī)體免疫機(jī)能下降，為外來病原微生物創(chuàng)造侵入體內(nèi)的條件，從而誘發(fā)子宮炎。P4具有負(fù)免疫調(diào)節(jié)作用，使子宮污染轉(zhuǎn)化為子宮感染；E2可以提高機(jī)體免疫能力[13]；PGE2可調(diào)控發(fā)情周期，在子宮內(nèi)膜炎癥反應(yīng)中具有免疫調(diào)節(jié)作用[14]；PGE2具有免疫抑制作用，能反應(yīng)感染嚴(yán)重程度，高水平PGE2會增加細(xì)菌感染的嚴(yán)重程度[15]。研究結(jié)果表明，在整個發(fā)情周期中，高濃度E2可提高子宮組織中前列腺素類物質(zhì)環(huán)氧合酶（COX）等的表達(dá)量，促進(jìn)前列腺素（PGE2、PGF2α）的分泌[16-17]。有研究表明當(dāng)E2達(dá)到最小閾值時，對下丘腦或垂體前葉的負(fù)反饋?zhàn)饔脺p弱，導(dǎo)致FSH 釋放，與LH 協(xié)同使卵泡產(chǎn)生E2，促進(jìn)奶牛發(fā)情[18]。研究發(fā)現(xiàn)奶牛產(chǎn)后5 d P4水平為1.97 ng/mL，一直維持在較低水平，產(chǎn)后5～9 d FSH 呈上升的趨勢[19]；5～9 d 子宮炎奶牛E2水平顯著低于正常組[18]。本試驗(yàn)表明子宮炎組P4水平顯著高于正常組，E2、FSH 水平顯著低于正常組，與上述研究一致。有研究發(fā)現(xiàn)，奶牛胎衣不下組胎盤組織中PGE2含量低于健康組[20]，原因可能為胎盤中分泌的PGE2水平與血清中PGE2水平存在一定差異，胎盤組織中分泌的PGE2屬于體液免疫，能夠增加子宮和胎盤的血流量；而血清中PGE2屬于細(xì)胞免疫，通過激活巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子、抗體發(fā)揮著促炎抗炎的雙重作用[21]。而本試驗(yàn)表明子宮炎血清中PGE2水平顯著高于正常組，高水平的PGE2易使子宮感染，從而增加子宮炎發(fā)生的可能性。正常奶牛的生殖激素隨著奶牛的不同繁殖階段呈周期性變化，各生殖激素之間存在必然內(nèi)在聯(lián)系，其對機(jī)體免疫系統(tǒng)功能發(fā)揮具有關(guān)鍵作用，因此，任何一種激素的紊亂均會造成機(jī)體免疫系統(tǒng)受到損傷。

3.2 代謝、激素指標(biāo)與子宮炎的群體監(jiān)測與預(yù)警 近年來利用群體健康觀念對奶牛生產(chǎn)疾病進(jìn)行風(fēng)險評估和預(yù)警成為國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。有研究報道AST可作為診斷子宮內(nèi)膜炎、判定炎癥嚴(yán)重程度的指標(biāo)[2]，在奶牛血漿AST 活性產(chǎn)后急劇上升，并于第14 天出現(xiàn)高峰[22]。在奶牛血清中AST 含量于產(chǎn)前1 d 開始升高，產(chǎn)后1 d 達(dá)到最高（15.33 U/L），至產(chǎn)后15 d 開始下降[23]。在健康奶牛中AST 活性在產(chǎn)后1～2 周達(dá)到高峰（82 U/L）[24]。在新疆石河子地區(qū)健康奶牛AST 活性為12.9～104.2 U/L[25]；而四川地區(qū)奶牛AST 活性為23～372 U/L[26]；據(jù)國外報道[27]正常奶牛AST 活性標(biāo)準(zhǔn)為45～110 U/L，但也有學(xué)者報道健康奶牛AST 活性標(biāo)準(zhǔn)為78～132 U/L。也有研究發(fā)現(xiàn)河南地區(qū)正常奶牛AST活性為54.67 U/L，而子宮炎奶牛為62.02 U/L，顯著高于正常組[28]。本研究利用ROC 分析界定了血清中AST的預(yù)警值，通過單位換算發(fā)現(xiàn)子宮炎奶牛5～9 d 的AST的預(yù)警值與李新萍等[25]、賈先波等[26]研究結(jié)果較為接近，但顯著低于國外標(biāo)準(zhǔn)。這可能與國內(nèi)外奶牛品種差異、飼養(yǎng)管理方面有關(guān)。激素在一定程度上與生殖機(jī)能有關(guān)，直接或間接地對機(jī)體發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。一般產(chǎn)后5～9 d FSH 水平呈上升趨勢，平均含量為1.75 mIU/mL；P4處于較低水平，平均含量為1.64 ng/mL[19]；而在正常奶牛胎盤中PGE2平均水平為5.58 pg/mL[20]。本研究利用ROC 分析界定了血清中P4、PGE2的預(yù)警值，發(fā)現(xiàn)5～9 d P4、PGE2的預(yù)警值與姚路連[19]、王建永[20]研究中激素含量有一定差異，可能與個體差異、營養(yǎng)水平、體況和指標(biāo)檢測方法不同有關(guān)。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)在產(chǎn)后早期進(jìn)行奶牛群體子宮炎關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測及預(yù)警指標(biāo)的建立。通過應(yīng)用Pearson 相關(guān)系數(shù)分析和二元Logistic 回歸模型得出AST、P4和PGE2與子宮炎早期預(yù)警有關(guān)，且利于ROC 分析界定產(chǎn)后5～9 d 奶牛子宮炎血清中AST＞6.388 ng/mL、P4＞9.529 ng/mL、PGE2＞3.92 ng/mL 的預(yù)警值，為今后預(yù)測子宮炎發(fā)生風(fēng)險提供依據(jù)。