中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎的影響研究進(jìn)展

張曉東， 楊文嬌， 孟 然， 馮 薇， 王秀萍， 江建梅， 李趙嘉*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，唐山市蒲公英工程技術(shù)研究中心，唐山市植物耐鹽研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063200；2.唐山拓普生物科技有限公司，河北唐山063000）

伴隨著我國奶牛集約化養(yǎng)殖的快速發(fā)展，乳房炎成為奶牛養(yǎng)殖中重大生產(chǎn)疾病之一。目前，奶牛乳房炎的預(yù)防與治療主要依靠抗生素， 其濫用和亂用則會對人、 動物及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。隨著人們物質(zhì)生活豐富程度的提高，對畜禽食品安全的要求也逐漸提高， 綠色畜禽產(chǎn)品的需求將嚴(yán)重不足。為保障我國畜牧業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，尋找安全、 綠色的飼料添加劑尤為重要 （雪梅，2017）。 中草藥制劑及其提取物中富含黃酮類、多糖類等多種天然功能成分（崔藝燕等，2018；楊德蓮等，2018），安全、綠色、無殘留，同時具有良好的抑菌、消炎、促生長作用（Oh 等，2017）。 研究表明中草藥及其提取物對奶牛乳房炎的防治有積極效果，但目前研究內(nèi)容相對單一、分散。因此，本文以奶牛乳房炎發(fā)病機(jī)制為切入點(diǎn)， 對中草藥飼料添加劑在奶牛乳房炎防治中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述， 為中草藥及其提取物的開發(fā)利用及奶牛乳房炎防治提供可行的參考依據(jù)。

1 奶牛乳房炎發(fā)病機(jī)制

奶牛乳房炎又稱為乳癰，中獸醫(yī)辯證理論認(rèn)為發(fā)病原因如下：因飼養(yǎng)管理不善、久臥濕熱沙床等， 致使?jié)駸岫練忾L期蒸騰乳房， 侵害乳房（宋華容，2009）；或因胃熱雍盛、肝郁氣滯等內(nèi)在因素，使得乳絡(luò)失暢，導(dǎo)致乳房氣血凝滯，淤結(jié)致癰腫（陸德銘，1992）。 所謂“通則不痛，痛則不通”，脈絡(luò)不通，必會引發(fā)乳房炎（郭夢堯等，2010）。 “脈絡(luò)”常被中獸醫(yī)指為血液循環(huán)，當(dāng)奶牛乳腺部位血液循環(huán)受到障礙時， 便會造成乳腺細(xì)胞缺氧，腺體上皮細(xì)胞排列也會發(fā)生紊亂，促進(jìn)炎性細(xì)胞的產(chǎn)生， 增大乳腺細(xì)胞被外界病原菌入侵的機(jī)率， 進(jìn)而引發(fā)炎癥 （姚學(xué)萍等，2010）； 催乳素、 催產(chǎn)素等因乳腺局部血液循環(huán)障礙無法順利發(fā)揮作用， 腺泡收縮功能受到抑制（王建辰，1993），使大量乳汁無法排出，積聚、腐敗的乳汁便滋養(yǎng)大量病原菌，加劇病情，延長病程（郭夢堯等，2010）。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實(shí)， 奶牛乳房炎是由多種因素所引發(fā)的乳腺組織的炎性反應(yīng)， 其中以金黃色葡萄球菌、 無乳鏈球菌等病原菌的入侵感染為主（王麗芳等，2013）。乳頭管作為乳腺組織的天然防線，其上皮細(xì)胞所分泌的角蛋白有良好的殺菌、消炎、抵御病原菌入侵的作用（郭夢堯等，2010）。 當(dāng)乳頭管細(xì)胞喪失該功能后， 病原菌便會趁機(jī)入侵乳腺組織，引發(fā)血液循環(huán)障礙，損傷黏膜系統(tǒng)，降低腺體細(xì)胞分泌宿主防衛(wèi)肽、 鐵離子結(jié)合蛋白等炎性介質(zhì)的能力（郭夢堯等，2010）， 同時減小B淋巴細(xì)胞、 效應(yīng)T 淋巴細(xì)胞對感染部位的作用（王世若等，2001），并形成炎性病灶，嚴(yán)重時可使乳腺上皮細(xì)胞脫落， 與浸潤的中性粒子細(xì)胞一起進(jìn)入腺泡腔內(nèi)形成膿球， 導(dǎo)致局部乳腺組織壞死溶解， 破壞激素-細(xì)胞因子-免疫三者之間的平衡，降低免疫機(jī)能的同時，病原菌趁機(jī)入侵乳腺細(xì)胞并快速繁殖，最終引發(fā)炎癥（郭夢堯等，2010）。

2 中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎的影響

2.1 對致病菌的影響 乳房炎主要有兩種類型：傳染性乳房炎和環(huán)境性乳房炎。 傳染性乳房炎致病菌主要通過擠奶期間由病牛傳染至健康牛，主要致病菌包括無乳鏈球菌、金黃色葡萄球菌等；環(huán)境性乳房炎致病菌主要存在于環(huán)境中，大腸桿菌、停乳鏈球菌等則是主要的致病菌（Kher 等，2019）。研究表明， 中草藥中的多酚類化合物具有顯著的抗菌效果（Gomes 等，2018），Shafi（2016）等使用圣羅勒葉粉對患有乳房炎的奶牛進(jìn)行飼喂治療，14 d后可以顯著消除奶牛乳房內(nèi)感染的金黃色葡萄球菌、無乳鏈球菌等致病菌；代敏（2011）等進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，地榆提取物具有較強(qiáng)的抑菌效果，最小抑菌濃度（MIC)可達(dá)0.39 ～6.25 mg/mL；呂平（2012）等研究發(fā)現(xiàn)，蒲公英提取物在體外抑菌條件下對奶牛乳房炎病原菌金黃色葡萄球菌、 無乳鏈球菌等作用明顯；潘佳亮（2012）等將蒲公英、黃連等中草藥提取物隨機(jī)復(fù)配并對奶牛病原菌金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果表明中草藥提取物均表現(xiàn)出抑菌效果，且紅花、黃連、黃芩、連翹復(fù)方的抑菌效果最好。

研究表明中草藥的天然有效成分可以直接抑制病原菌繁殖速度，并減弱其致病性，甚至直接殺死病原菌。 其主要的作用機(jī)理如下（Hu 等，2019；Watson 等，2016）：（1）破壞病原菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使病原菌細(xì)胞中的核酸物質(zhì)失去活性， 導(dǎo)致細(xì)菌死亡；（2） 降低病原菌中Ca2+/Mg2+、Na+/K+-ATP 等酶活性，使Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換受到抑制，破壞細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓，最終殺死病原菌；（3） 抑制病原菌細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶的活性，減少細(xì)菌正常代謝所需能量的供應(yīng)；（4）抑制病原菌細(xì)胞內(nèi)調(diào)控糖代謝過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性；（5） 影響病原菌細(xì)胞DNA 并改變其結(jié)構(gòu)，使其生物活性減弱。

綜上， 中草藥主要通過影響病原菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、物質(zhì)能量代謝等來防治奶牛乳房炎，且效果較為明顯。

2.2 對炎癥機(jī)制的影響 當(dāng)奶牛乳腺發(fā)生感染和炎癥時，就會導(dǎo)致乳房炎的產(chǎn)生，當(dāng)炎癥反應(yīng)過度時，便會使乳腺組織受到損傷。乳腺細(xì)胞中存在大量的有模式識別受體（PRR），可與病原菌中相關(guān)分子模式（PAMPs）產(chǎn)生作用，進(jìn)而激活乳腺細(xì)胞的免疫應(yīng)答過程（宋潔等，2020）。 Toll 樣受體（TLRs）作為PRR 家族中重要的成員，在免疫應(yīng)答過程中可快速、準(zhǔn)確地識別與革蘭氏陽、陰性乳房炎病原菌的PAMPs，如肽聚糖（PGN）、脂多糖（LPS）（Sordillo 等，2018）等，并將核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NFκB）途徑、絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）途徑2 種重要的炎癥信號通路激活（Yang 等，2018），進(jìn)而促進(jìn)炎性因子基因的表達(dá)， 如白細(xì)胞介素（IL）-6、IL-1β 等（Li 等，2014），同時炎癥反應(yīng)會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）等，破壞乳腺細(xì)胞的抗氧化防御體系，加劇炎癥反應(yīng)（Hu 等，2018）。存在于中草藥中的多糖類、 黃酮類等天然活性成分均可以抑制炎性因子分泌，增強(qiáng)免疫能力，降低乳房炎奶牛體細(xì)胞數(shù)量（侯昆等，2019）。

2.2.1 多糖類 炎癥反應(yīng)是一種機(jī)體防御反應(yīng)，主要表現(xiàn)為血管通透性改變，血液內(nèi)物質(zhì)滲出，組織和細(xì)胞的變性、增生和修復(fù)等。中草藥多糖類物質(zhì)可以很好抑制炎癥部位毛細(xì)血管的通透性，降低滲出液的體積和白細(xì)胞的數(shù)量， 抑制白細(xì)胞向炎癥部位的游走（李芬芬等，2014；易陽等，2011；陳一晴等，2009）；增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力，并產(chǎn)生大量的炎癥反應(yīng)介質(zhì)-NO， 抑制病原微生物的生長或直接殺死細(xì)胞內(nèi)病原體（程安瑋等，2009）；阻斷細(xì)胞膜中L-選擇素或P-選擇素所介導(dǎo)的白細(xì)胞浸潤和組織損傷， 減緩炎癥 （崔艷秋等，2008）；降低炎性因子TNF-α、IL-10、IL-6 等的分泌量（李芬芬等，2014），下調(diào)NF-κB 的核轉(zhuǎn)位，阻斷NF-κBP65、MAPK 信號通路 （張文莉，2016），抑制NLRP3 炎性小體活化和COX-2 mRNA 表達(dá)等（陳玉勝等，2016）。

2.2.2 黃酮類 中草藥黃酮類物質(zhì)可抑制iNOS、COX-2 兩種酶的表達(dá)活性， 降低NO、PEG2 的表達(dá)量（Nair 等，2015）；抑制T 細(xì)胞活化、增殖，降低TNF-α、IL-8、IL-6、IL-1β 等的基因表達(dá)（Chanput等，2016）； 快速清除體內(nèi)DPPH、ABTS 等自由基（Lee 等，2016）； 增加Nrf2 mRNA 的表達(dá)， 提高Nrf2 核轉(zhuǎn)錄水平和Nrf2/ARE 轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)控機(jī)體抗氧化能力（Oliveira 等，2015；Paredes 等，2015）；阻止NF-κB 進(jìn)行核轉(zhuǎn)錄，抑制Iκk（Iκ 激酶）的產(chǎn)生，增加IκB 的表達(dá)（Funakoshi-Tago 等，2016），影響AP-1 參與先天性免疫效應(yīng)因子和細(xì)胞因子的合成反應(yīng)（Serafini 等，2010），抑制MAPK 信號通路的傳導(dǎo)與表達(dá)等（劉丹丹等，2015）。

中草藥中酚酸類、皂苷類、生物堿類等有效成分均可通過多種相似途徑、環(huán)節(jié)來發(fā)揮抗炎作用，主要涉及影響NF-κB、JAK、MAPK 等信號通路的表達(dá)，減少iNOS、COX-2、IL-1β 等分泌量。 綜上，中草藥及其提取物通過影響與乳腺細(xì)胞炎癥相關(guān)的信號表達(dá)通路， 并提高奶牛機(jī)體抗氧化能力來抵御病原菌的入侵，降低乳房炎的發(fā)病率。

2.3 對機(jī)體免疫機(jī)能的影響 中草藥及其提取物中的功能成分，可促進(jìn)奶牛胸腺、脾臟等免疫器官發(fā)育（何斌等，2016），維持機(jī)體體液和細(xì)胞免疫狀態(tài)平衡（侯昆等，2019）。B 淋巴細(xì)胞作為體液免疫的重要活性細(xì)胞， 在奶牛乳房炎的防治中產(chǎn)生特異抗體，發(fā)揮體液免疫功能（侯昆等，2019）。 研究表明， 奶牛乳房炎防治的中草藥復(fù)合劑可以顯著提高小白鼠脾臟及外周血清中CD3+、CD4+、CD19+細(xì)胞百分率及CD4+/CD8+的比值， 增強(qiáng)小白鼠的免疫功能（陳永慶等，2012）；復(fù)方中草藥添加劑可以使血清中B 淋巴細(xì)胞紅細(xì)胞-抗體-補(bǔ)體（EAC）花環(huán)形成率、中性粒細(xì)胞吞噬指數(shù)、T 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率顯著提高 （姬改珍等，2010）， 且B淋巴細(xì)胞表面補(bǔ)體3（C3）的受體含量上升，抗原抗體復(fù)合物激活C3 的能力增強(qiáng)（侯昆等，2019）；細(xì)胞中的一氧化氮（NO）可參與免疫功能的雙向調(diào)節(jié)，適量的NO 對體液免疫力有促進(jìn)作用，多糖類物質(zhì)可以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞中NO 酶mRNA 的表達(dá)， 促進(jìn)NO 的分泌， 增強(qiáng)免疫力 （趙天章等，2014）。 另有研究證實(shí)，中草藥及其提取物可抑制免疫細(xì)胞中環(huán)腺苷酸（cAMP）-磷酸二酯酶（PDE）（cAMP-PDE）的活性，提升cAMP 的含量影響多形核白細(xì)胞（PMN）的細(xì)胞功能（張春剛等，2017；費(fèi)嘉等，2004）， 或抑制PDE 及鈣調(diào)蛋白的活性（徐霜等，2011），抑制血小板聚集，增強(qiáng)免疫受體的表達(dá)及IgA、IgG、IgM 等免疫球蛋白的釋放 （張呈等，2010），提高機(jī)體對病原菌的抵抗能力。奶牛乳房炎會加速外周淋巴細(xì)胞的凋亡，Bcl-2 基因和p53 基因是調(diào)控細(xì)胞凋亡的兩個重要基因，當(dāng)p53 基因表達(dá)量高，則抑制Bcl-2 基因表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡， 反之Bcl-2 基因表達(dá)量升高又可抑制p53 基因介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，延長細(xì)胞周期（Alvarez等，2006）。胡永靈（2015）等研究表明，復(fù)合中草藥添加劑能顯著增強(qiáng)Bcl-2 基因表達(dá)并降低p53 基因表達(dá)，有效地降低奶牛淋巴細(xì)胞的凋亡速率。

綜上， 中草藥及其提取物可通過調(diào)控免疫相關(guān)基因，增強(qiáng)細(xì)胞免疫和體液免疫能力，減緩乳房炎對機(jī)體造成的損傷。

3 中草藥飼料添加劑在奶牛養(yǎng)殖中的應(yīng)用

近年來，對中草藥制劑在奶?？篃釕?yīng)激（占今舜等，2014；劉海林，2010）、改善奶牛抗氧化性能（鄭會超等，2010）及免疫性能（孫齊英，2010）等方面的作用效果進(jìn)行了研究。 研究表明當(dāng)飼喂奶牛100 g/d 復(fù)合中草藥制劑可以提高GSH-Px 和CAT 的表達(dá)， 進(jìn)而改善奶牛機(jī)體的抗氧化性能，提高Bcl-2 的表達(dá)水平，降低p53 的表達(dá)，改善奶牛機(jī)體的免疫功能（胡永靈等，2015）；金銀花提取物中的咖啡酸對金黃色葡萄球菌的抑制率達(dá)90%，對無乳鏈球菌的抑制率達(dá)50%以上，魚腥草癸酰乙醛、 揮發(fā)油對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用外，并且對大腸埃希菌有一定抑制作用（郭夢堯等，2010）。Olagarag（2019）等使用黃芪提取物飼喂奶牛60 d 發(fā)現(xiàn)，體細(xì)胞數(shù)量顯著降低，奶牛的泌乳性能增強(qiáng)，且乳汁中的蛋白質(zhì)、脂肪、糖的含量顯著增加。胡少輝（2013）等研究表明，富含綠原酸的蒲公英對奶牛隱形乳房炎分離出來的致病菌有較好的抑制作用。 將不同種類的中草藥（黃芪、蒲公英、連翹等）進(jìn)行配伍組合，添加至飼料中飼喂患有乳房炎的奶牛發(fā)現(xiàn)， 均可加快乳房處血液的循環(huán)，顯著增強(qiáng)奶牛免疫能力，有效降低乳房炎發(fā)病率（賴金倫等，2017；王鳳霞等，2012）；蒲公英、金銀花、連翹等6 種中草藥制成復(fù)方藥劑，以200 g/d 的添加量飼喂患有隱性乳腺炎的奶牛7 d，治愈率可達(dá)80%（王子敬等，2013）；將由當(dāng)歸、木香等中草藥組方（張玲，2014），人參、白術(shù)、茯苓、甘草、金銀花、連翹等（趙天章等，2014）中草藥組方組成的飼料添加劑添加至飼料中飼喂患有乳房炎的奶牛，均可有效治療奶牛乳房炎，并且可以顯著改善其他產(chǎn)科疾病的發(fā)生（王娜等，2012）。復(fù)合中草藥飼料添加劑具有較強(qiáng)的體外抑菌作用，并可顯著提升奶牛免疫機(jī)能， 使乳房炎發(fā)病率從41.48%下降至3.13%， 有效控制奶牛乳房炎的發(fā)病率， 并可顯著提高奶牛平均產(chǎn)奶量 （李雪蓮，2005）。

綜上， 中草藥飼料添加劑對奶牛乳房炎有很好的防控效果，同時可以改善奶牛產(chǎn)奶量、細(xì)胞免疫和體液免疫能力等。

4 小結(jié)

中草藥飼料添加劑針對奶牛乳房炎的主要發(fā)病機(jī)制， 通過消炎抑菌改善乳腺細(xì)胞局部血液循環(huán)，參與調(diào)控炎性表達(dá)信號通路，提高奶牛機(jī)體細(xì)胞免疫、體液免疫和抗氧化能力，最終達(dá)到治愈目的。但單一植物存在效果表達(dá)緩慢、吸收利用率低等問題， 影響了中草藥飼料添加劑在奶牛乳房炎防治和提高生產(chǎn)性能方面的應(yīng)用效果。因此，研制快速、便捷、療效好的中草藥制劑或飼料添加劑，對生產(chǎn)中防治奶牛乳房炎具有積極意義， 并且具有很好的抗生素替代產(chǎn)品市場開發(fā)應(yīng)用前景。