北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 體細(xì)胞數(shù)群體規(guī)律及其影響因素研究

蔣振興，黃上真，邱 奧，解 湉，盧 迪，竹 磊，張海亮，郭彥斌，馬亞賓，王雅春*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100176；3.河北省畜牧良種工作站，河北石家莊 050061）

牛奶體細(xì)胞計(jì)數(shù)（Somatic Cell Counts，SCC）為每毫升牛奶中的細(xì)胞總數(shù)，一般包括嗜中性白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸性細(xì)胞及各種乳腺上皮細(xì)胞等多種類型的細(xì)胞[1]。SCC 在生產(chǎn)中常常作為生鮮乳質(zhì)量、牛群健康狀況和隱性乳房炎的衡量指標(biāo)。將牛群SCC控制在較低水平，不但有利于維持泌乳牛健康，還能提高生鮮乳的產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。此外，奶牛乳房炎是造成奶牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)損失的最大影響因素，而SCC 則是指示奶牛乳房炎的最佳指標(biāo)。

奶牛產(chǎn)后1～7 d（泌乳早期）是圍產(chǎn)后期奶牛飼養(yǎng)管理的關(guān)鍵時(shí)期，也是保障母牛和犢牛健康以及母牛產(chǎn)奶量的關(guān)鍵階段。有研究表明，泌乳早期SCC 較高的奶牛在泌乳期患隱性乳房炎的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)比泌乳早期SCC正常的奶牛更高[3]；此外，泌乳早期SCC 較高會(huì)降低泌乳期的產(chǎn)奶量[4]。中國(guó)荷斯坦牛群體與國(guó)外荷斯坦牛群體在遺傳背景和飼養(yǎng)管理等方面均存在差異，如就生產(chǎn)水平而言，美國(guó)荷斯坦牛305 d 產(chǎn)奶量為11.3 t，乳脂率為3.68%，乳蛋白率為3.08%；而中國(guó)荷斯坦牛305 d 產(chǎn)奶量為8.6 t，乳脂率為3.83%，乳蛋白率為3.3%（https://www.dairyinfo.gc.ca/）。由于不同群體的生產(chǎn)水平和健康水平存在較大差異，其他牛群中的有關(guān)報(bào)道可能無(wú)法揭示中國(guó)荷斯坦牛群體中泌乳早期SCC 的相關(guān)規(guī)律。在中國(guó)荷斯坦牛群體中，關(guān)注泌乳早期（尤其是產(chǎn)后1～7 d）產(chǎn)奶量、SCC 和乳成分指標(biāo)的研究較少，竹磊等[5]對(duì)測(cè)定日SCC 數(shù)據(jù)并對(duì)泌乳早期SCC 的群體規(guī)律和影響因素進(jìn)行了分析，但其沒(méi)有對(duì)產(chǎn)后奶牛的SCC 進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，在產(chǎn)后1～7 d 每天只有一個(gè)早中晚3 次擠奶的混合樣測(cè)定的SCC 數(shù)據(jù)，且尚未探究泌乳早期SCC 與其他乳成分指標(biāo)之間的關(guān)系。

因此，本研究通過(guò)測(cè)定北京地區(qū)2 個(gè)規(guī)模化牧場(chǎng)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 早、中、晚每次擠奶的牛奶SCC、乳糖率、乳脂率和乳蛋白率等數(shù)據(jù)，以探究北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCC 的變化規(guī)律及其影響因素，分析產(chǎn)后1～7 d SCC 與其他乳成分指標(biāo)之間的關(guān)系，以期為牧場(chǎng)利用泌乳早期SCC 管理牛群、控制泌乳期SCC 提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究于2018 年7 月23 日—2018 年8月27 日對(duì)北京市東南部2 個(gè)規(guī)?；翀?chǎng)產(chǎn)后7 d 內(nèi)的健康中國(guó)荷斯坦牛進(jìn)行樣品采集，其中35 頭來(lái)自場(chǎng)A，29 頭來(lái)自場(chǎng)B。同時(shí)收集實(shí)驗(yàn)牛的產(chǎn)犢記錄、淘汰記錄、上一胎次的臨床乳房炎發(fā)病記錄（2 胎及以上實(shí)驗(yàn)牛整個(gè)泌乳期內(nèi)的發(fā)病記錄）、當(dāng)前胎次的臨床乳房炎發(fā)病記錄（所有實(shí)驗(yàn)牛泌乳7 d 后泌乳期內(nèi)的發(fā)病記錄），以及實(shí)驗(yàn)牛群的測(cè)定日生產(chǎn)性能測(cè)定記錄（Dairy Herd Improvement，DHI）。

1.2 SCC 測(cè)定 實(shí)驗(yàn)期間，實(shí)驗(yàn)人員每天分早、中、晚3 次采集實(shí)驗(yàn)牛產(chǎn)后前7 d 每次擠奶的奶樣，每次采集30 mL，使用雙層紗布對(duì)奶樣進(jìn)行過(guò)濾并保存于低溫環(huán)境，后送至河北奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定中心對(duì)奶樣中的SCC和其他乳成分進(jìn)行測(cè)定，樣品采集和測(cè)定的細(xì)節(jié)與黃上真等[6]的研究相同。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 數(shù)據(jù)整理 本研究共得到55 頭牛的1 575 條SCC數(shù)據(jù)，剔除重復(fù)測(cè)定、胎次和泌乳天數(shù)等信息缺失及SCC 測(cè)定值為0 和大于9.999×106個(gè)/mL 的數(shù)據(jù)，最終得到數(shù)據(jù)集1，用于分析影響中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCC 的因素；在數(shù)據(jù)集1 的基礎(chǔ)上，剔除頭胎實(shí)驗(yàn)牛，獲得數(shù)據(jù)集2，用于分析上一胎次是否患過(guò)臨床乳房炎對(duì)產(chǎn)后1～7 d SCC 的影響。由于SCC 呈偏態(tài)分布，且方差不同質(zhì)，為了便于后續(xù)分析，本研究根據(jù)Coffey 等[2]提出的方法將SCC 轉(zhuǎn)化為體細(xì)胞評(píng)分（Somatic Cell Score，SCS），轉(zhuǎn)換公式為SCS=

為了使數(shù)據(jù)分布均衡，本研究將胎次劃分為4 個(gè)水平，分別為1、2、3、4 胎及以上；將泌乳天數(shù)劃分為7個(gè)水平，分別為第1、第2、第3、第4、第5、第6 天和第7 天；將試驗(yàn)牛按所屬牛場(chǎng)劃分為場(chǎng)1 和場(chǎng)2 2 個(gè)水平；將樣品采集時(shí)間劃分為早晨、中午和晚上3 個(gè)水平；根據(jù)試驗(yàn)牛上一胎次是否患過(guò)臨床乳房炎，將2 胎及以上的試驗(yàn)牛劃分為患乳房炎和未患乳房炎2個(gè)水平。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)方法 采用R 軟件（https://www.r-project.org/）對(duì)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的SCC 和SCS 進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)。采用SAS9.2 GLM 過(guò)程，利用數(shù)據(jù)集1和數(shù)據(jù)集2，分別分析胎次、牧場(chǎng)、擠奶時(shí)間點(diǎn)和泌乳天數(shù)等因素對(duì)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS 的影響（模型1），及上一胎次是否患有臨床乳房炎對(duì)2 胎及以上中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS 的影響（模型2），采用Duncan 檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較，顯著水平為P＜0.05。

式中，Y為體細(xì)胞評(píng)分；μ為總體平均數(shù)；parity為胎次效應(yīng)；herd為牛場(chǎng)效應(yīng)；time為樣品采集時(shí)間效應(yīng)；day為泌乳天數(shù)效應(yīng)；e為隨機(jī)殘差。

式中，Y為二胎及以上奶牛的體細(xì)胞評(píng)分；mastitis為上一胎次臨床乳房炎是否患病效應(yīng)，其他因素同模型1。

2 結(jié)果

2.1 北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的SCC 和SCS如表1 所示，中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCC 平均值為671.27×103個(gè)/mL，范圍為19×103～9 410×103個(gè)/mL。母牛產(chǎn)后，泌乳第1 天的SCC 最高，為1 164.42×103個(gè)/mL；泌乳第7 天SCC 最低，為350.99×103個(gè)/mL；中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的SCC 隨泌乳天數(shù)增加呈逐漸下降的趨勢(shì)，第7 天時(shí)仍高于泌乳期內(nèi)第1 個(gè)和第2 個(gè)測(cè)定日的SCC 均值。中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS 均值為4.65 分，范圍為0.60～9.56 分。產(chǎn)后1～7 d，泌乳第1 天的SCS 最高，為5.65 分；泌乳第7 天的SCS 最低，為3.85 分。中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的SCS 均值隨泌乳天數(shù)的增加呈逐漸下降的趨勢(shì)，而標(biāo)準(zhǔn)差并未產(chǎn)生明顯變化，產(chǎn)后1～7 d 的SCS 變異系數(shù)從第1 天的30.44%上升至第6 天的46.76%?？傮w上，泌乳早期SCS 在群體內(nèi)具有較大的變異。

表1 中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCC 和SCS 描述性統(tǒng)計(jì)

中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d，每次擠奶的牛奶SCC 隨產(chǎn)后時(shí)間（每8 h）的變化趨勢(shì)如圖1 所示。產(chǎn)后前30 h內(nèi)，牛奶SCC 隨產(chǎn)后時(shí)間的增加迅速降低，從第2 h 的4 231.20×103個(gè)/mL 降低到第30 h 的670.71×103個(gè)/mL。產(chǎn)后8 h 到產(chǎn)后30 h 這段時(shí)間內(nèi)，牛奶中SCC 平均下降了700×103個(gè)/mL，其中，在產(chǎn)后2 h 到產(chǎn)后8 h 這段時(shí)間內(nèi)，牛奶中SCC 下降最快，下降幅度為75.3%；產(chǎn)后2 h 的奶樣和產(chǎn)后22 h 的奶樣中，平均SCC 相差3 863.2×103個(gè)/mL。

圖1 牛奶中體細(xì)胞數(shù)隨擠奶次數(shù)變化的趨勢(shì)

2.2 各因素對(duì)北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛1～7d 體細(xì)胞評(píng)分的影響 利用固定模型1 分析各因素對(duì)產(chǎn)后1～7 d SCS 的影響，結(jié)果表明，泌乳天數(shù)、牛場(chǎng)、樣品采集時(shí)間、胎次等因素均對(duì)泌乳早期SCS 有顯著影響（P＜0.05），各因素不同水平的最小二乘均值及多重比較結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可知，在產(chǎn)后1～7 d 內(nèi)，SCS 隨泌乳天數(shù)的增加呈下降趨勢(shì)，SCS 從產(chǎn)后第1 天的5.70 分下降至產(chǎn)后第7 天的3.82 分，相當(dāng)于體細(xì)胞數(shù)下降72.77%，產(chǎn)后第7 天的SCS 與產(chǎn)后前4 d 的SCS 均存在顯著差異。

表2 各因素對(duì)產(chǎn)后1～7 d 體細(xì)胞評(píng)分的影響

本研究中，2 個(gè)牧場(chǎng)產(chǎn)后1～7 d 內(nèi)SCS 存在顯著差異。早中晚3 次擠奶之間，早上采集的牛奶SCS 最低，為4.49 分，即SCC 為2 801.89×103個(gè)/mL；晚上采集的牛奶SCS 最高，為4.89 分，即SCC 為3 691.48×103個(gè)/mL，早上采集的牛奶SCS 顯著低于晚上采集的牛奶。

不同胎次之間，產(chǎn)后1～7 d 的牛奶SCS 差異顯著，但頭胎牛與其他胎次的牛產(chǎn)后1～7 d SCS 無(wú)顯著差異。二胎牛和三胎牛的產(chǎn)后1～7 d SCC 存在顯著差異，差值百分比達(dá)39.61%。

2.3 北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS 與乳成分之間的關(guān)系 由表3 可知，中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的牛奶SCS 與乳糖率、乳蛋白率、乳脂率之間均存在極顯著的相關(guān)關(guān)系，在乳糖率、乳蛋白率和乳脂率中，產(chǎn)后1～7 d SCS 與乳糖率之間的相關(guān)最高（相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值），為-0.562 3，即SCS 越高，乳糖率越低。

表3 產(chǎn)后1～7 d SCS 與乳成分之間的相關(guān)關(guān)系

2.4 北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS 與臨床乳房炎患病的關(guān)系 采用模型2 分析上一胎次臨床乳房炎患病情況對(duì)當(dāng)前胎次產(chǎn)后1～7 d SCS 的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，上一胎次臨床乳房炎患病情況對(duì)產(chǎn)后1～7 d 牛奶SCS 無(wú)顯著影響（P=0.22），但上一胎次患臨床乳房炎的中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 牛奶SCS 高于上一胎次未患乳房炎的牛只，前者為4.72 分，即SCC 為3 287.75×103個(gè)/mL，后者為4.54 分，即SCC 為2 898.89×103個(gè)/mL，兩者相差388.86×103個(gè)/mL。此外，模型中其他因素對(duì)產(chǎn)后1～7 d 牛奶SCS 的影響與模型1 的結(jié)果類似。

由圖2 可知，上一胎次患病個(gè)體產(chǎn)后第3、第5 天的SCS 高于未患病的個(gè)體，其他時(shí)間兩組之間SCS 差異不大。

圖2 上一胎次臨床乳房炎患病對(duì)產(chǎn)后前7 dSCS 的影響

圖3 為當(dāng)前胎次臨床乳房炎患病和未患病的2 組個(gè)體產(chǎn)后1～7 d SCS 的差異。由圖3 可知，除產(chǎn)后第1 天外，當(dāng)前胎次患病個(gè)體產(chǎn)后1～7 d SCS 均高于未患病個(gè)體；其中，第2 天和第6 天的SCS 差異較大。2 組個(gè)體SCS 無(wú)顯著差異（P=0.22）。

圖3 產(chǎn)后前7 d SCS 與當(dāng)前胎次臨床乳房炎患病情況的關(guān)系

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCC平均值為670.02×103個(gè)/mL，由產(chǎn)后第1 天1 164.42×103個(gè)/mL 降至第7 天350.99×103個(gè)/mL，竹磊等[5]的研究中產(chǎn)后1～7 d SCC 也有下降趨勢(shì)；此外，De Vliegher 等[4]發(fā)現(xiàn)產(chǎn)后第5 天SCC 顯著高于產(chǎn)后第14天，從178×103個(gè)/mL 下降至74×103個(gè)/mL；由此可見(jiàn)，產(chǎn)后1～7 d 的牛奶SCC 水平高于常乳，且隨泌乳天數(shù)的增加逐漸下降，產(chǎn)后泌乳早期的牛奶SCC 有不同于常乳SCC 的特殊群體規(guī)律。本研究發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛在產(chǎn)后前30 h 內(nèi)牛奶SCC 水平急劇下降，王陽(yáng)等[7]在經(jīng)產(chǎn)中國(guó)荷斯坦牛中也發(fā)現(xiàn)產(chǎn)后6～24 h 內(nèi)牛奶SCC 急劇下降，從7 799×103個(gè)/mL 下降至1 210×103個(gè)/mL，中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后數(shù)小時(shí)內(nèi)牛奶SCC 的下降幅度最大。產(chǎn)后1～7 d，SCS 的變異系數(shù)均高于30%，表明中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的牛奶SCC 變異較大，王陽(yáng)等[7]在對(duì)經(jīng)產(chǎn)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后2～120 h 的牛奶SCC 的研究也發(fā)現(xiàn)泌乳早期SCC 的變異幅度較大。

本研究發(fā)現(xiàn)，胎次對(duì)中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d SCS有顯著影響，3 胎牛泌乳早期SCC 顯著高于2、4 胎及4 胎以上牛；趙番番等[8]研究泌乳期測(cè)定日SCC 時(shí)，發(fā)現(xiàn)胎次對(duì)測(cè)定日SCC 也具有顯著影響。可見(jiàn)，泌乳早期SCC 隨胎次的變化趨勢(shì)和泌乳期SCC 的變化趨勢(shì)相似。此外，本研究發(fā)現(xiàn)樣品采集時(shí)間對(duì)產(chǎn)后1～7 d SCS 有顯著影響，早上采集的牛奶SCS 顯著低于晚上采集的樣品，這可能是奶牛晚上遭受的環(huán)境應(yīng)激少于白天，因而早晨泌乳時(shí)牛奶SCC 較低。中國(guó)荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 的牛奶SCC 對(duì)包括胎次、樣品采集時(shí)間等在內(nèi)的生理和環(huán)境差異較為敏感。

本研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)荷斯坦牛泌乳早期SCS 與乳糖率呈極顯著負(fù)相關(guān)，吳海濤等[9]關(guān)于泌乳期測(cè)定日SCC 的研究中，發(fā)現(xiàn)測(cè)定日SCS 與乳糖率也呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，可見(jiàn)SCS 與乳糖率之間存在相關(guān)關(guān)系，且不受泌乳階段的影響，這可能是由于乳腺上皮細(xì)胞載體被破壞，造成牛奶中乳糖的流失[8]，另一方面可能是由于SCC 較高的奶牛其乳腺組織已經(jīng)遭受破壞，毛細(xì)血管破裂，血液融入牛乳中，血液中的離子與無(wú)機(jī)鹽等成分會(huì)使牛乳的滲透壓降低，從而影響了乳糖向牛乳中的分泌[9]。此外，黃上真等[6]研究發(fā)現(xiàn)，荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d 乳糖率隨泌乳天數(shù)的增加逐漸升高，而本研究發(fā)現(xiàn)，SCS 隨泌乳天數(shù)的增加逐漸降低；相同時(shí)期內(nèi)，乳糖率和SCS 分別隨泌乳天數(shù)呈現(xiàn)的相反變化趨勢(shì)可能也是造成這兩項(xiàng)指標(biāo)之間存在顯著負(fù)相關(guān)的原因之一。其他研究中[9-10]，荷斯坦牛泌乳期測(cè)定日SCS 與乳蛋白率、乳脂率呈極顯著正相關(guān)，這與本研究結(jié)果類似，說(shuō)明SCS 與乳蛋白率、乳脂率的相關(guān)關(guān)系也不受泌乳階段的影響。此外，本研究發(fā)現(xiàn)上一胎次或當(dāng)前胎次臨床乳房炎患病的個(gè)體中，產(chǎn)后1～7 d SCS 通常高于未患病的個(gè)體，分析結(jié)果未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平，這可能與本研究所使用的樣本量較小及中國(guó)荷斯坦牛泌乳早期SCC的變異較大有關(guān)；后續(xù)研究中應(yīng)擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步探究泌乳早期SCC 與臨床乳房炎患病之間的關(guān)系。

4 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，北京地區(qū)中國(guó)荷斯坦牛泌乳早期（產(chǎn)后1～7 d）的SCC 處于較高水平，且隨泌乳天數(shù)的增加逐漸下降，產(chǎn)后30 h 內(nèi)SCC 下降幅度最大；泌乳天數(shù)、胎次、牛場(chǎng)和樣品采集時(shí)間對(duì)中國(guó)荷斯坦牛泌乳早期SCS 均有顯著影響。泌乳早期SCS 與乳糖率、乳蛋白率和乳脂率均存在極顯著相關(guān)關(guān)系，與乳糖率之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系最強(qiáng)。

致謝：感謝牛百科青年計(jì)劃組的劉安國(guó)、李金曉、汪子茗、周榆淞、王語(yǔ)濃等同學(xué)在2018 年夏季在樣品采樣、數(shù)據(jù)收集和整理方面的幫助，感謝首農(nóng)畜牧下屬奶牛場(chǎng)張亞一對(duì)采樣工作的大力支持。