奶牛生产疾病的早期诊断
奶牛生产疾病(production diseases)是奶牛不能满足高产代谢需求所引发疾病的统称。奶牛生产疾病以往主要是指低钙血症、酮病、脂肪肝和低镁血症等主要的代谢病,现已将瘤胃酸中毒、真胃变位、胎盘停滞和蹄叶炎等疾病也纳入生产疾病范畴。过渡期(围产期)是奶牛生产疾病的高发期。因此,生产疾病对奶牛的健康、生产性能和经济效益至关重要。就目前而言,即便在饲养管理规范的奶牛场,奶牛生产疾病的发病率较比几十年前并没有大的减少,甚至呈现只增不减的趋势。目前,奶牛生产疾病大多以亚临床的形式发生,如亚临床酮病、亚临床低钙血症的发病率往往是临床型病例的几倍甚至十几倍,过渡期奶牛亚急性瘤胃酸中毒的发病率也很高。患亚临床生产疾病的病牛大都不表现明显的临床症状,使得该类疾病的临床诊断很困难。因此,建立亚临床生产疾病早期诊断方法和技术,开展奶牛群体营养代谢状监测,预测预报牛群生产疾病的发生,是防治奶牛生产疾病的有效技术手段。
1 奶牛生产疾病的早期诊断
选择奶牛生产疾病早期诊断指标的基本原则是灵敏、特异、简便、实用、价廉。
1.1 酮病早期诊断技术和方法传统的奶牛酮病诊断主要依赖临床症状和尿、乳酮体的检测。尿、乳酮体检查主要是检测乙酰乙酸,因其化学性质不稳定易于氧化,且含量不如β-羟丁酸(β-hydroxybu-tyric acid,BHBA)高,以致尿液酮体检查的结果敏感性高但特异性差,存在假阳性;而乳汁酮体检查特异性高但敏感性低,存在假阴性。为弥补尿、乳酮体检查的不足和缺陷,国外研发了检测乳汁BHBA的试纸条,在一定程度上提高了酮病诊断的准确性。2008年我们实验室研制出检测乳汁BHBA的奶牛亚临床酮病诊断试纸条,特异性、敏感性、重复性和稳定性符合国家标准,达到了国外同类产品的水平,但其价格仅为国外同类产品的1/3,已获国家发明专利授权。
与尿、乳酮体检查相比,测定血清BHBA诊断酮病的准确性和敏感性更高。近年来,国外兽医临床提出酮病诊断的‘金标准’:BHBA>1.2mmol/L,葡萄糖(Glucose)<2.5mmol/L。临床酮病血清BHBA>1.5mmol/L,亚临床酮病血清BHBA=1.2~1.4mmol/L。Iwersen等评价了手持电子BHBA测定仪诊断酮病的价值。全血BHBA浓度为1.2、1.4mmol/L时,其检测的敏感性分别为88%和96%,特异性分别为96%和97%,优于2种常用的化学试纸条(Ketostix and Ketolac),但其检测尿液和乳汁的阳性和阴性预测值很低。认为应用电子BHBA测定仪检测全血BHBA可用于亚临床酮病的诊断。
由于采血检测BHBA在生产实际受到一定限制,寻找新的诊断标志物和建立更便于牛旁检测(cowside test)特别是群体诊断的方法和技术是亚临床酮病早期诊断的关键。
Van der Drift等采用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared(FTIR)spectroscopy)检测乳汁酮体和BHBA浓度,结果表明仅凭乳中酮体和BHBA的浓度诊断酮病价值有限,因有较大比例的假阳性。在整个泌乳期间,乳汁高丙三醇磷酸胆碱(glycerolphosphocholine,GPC)值与低酮病发病率关联。泌乳1个月时,GPC/PC摩尔比等于或大于2.5指示发生酮病的危险性很低。乳汁GPC和PC(phosphocholine)的浓度可反映降解磷酸胆碱作为脂肪酸来源以满足泌乳早期能量需求增加的能力。也有人提出乳汁柠檬酸盐可能是能量负平衡的生物标志物,但其临床诊断价值还有待进一步确定。迄今为止,尚未有比检测血清BHBA诊断亚临床酮病准确性更高的方法和技术。
1.2 脂肪肝早期诊断技术和方法 肝组织活检技术是目前奶牛脂肪肝诊断唯一可靠的方法。根据肝组织甘油三酯(TG)的含量(%湿重)可判断脂肪肝的轻重:TG含量1%~5%为轻度,5%~10%为中度,>10%为重度。由于肝组织活检属介入性诊断技术很难为奶牛场的管理者所接受,在很大程度上限制了其应用。寻找适合兽医临床需要的非介入性诊断方法和技术已成为奶牛脂肪肝研究的热点。
可用于脂肪肝检验诊断的血液生化指标主要包括以下几类:①能量代谢指标,如NEFA、BHBA、葡萄糖等;②蛋白代谢指标,如白蛋白、总蛋白、尿素氮(BUN)、VLDL等;③肝机能指标,如GGT、AST、SDH等肝特异性酶,胆红素、胆酸等胆汁流动指标。Kalaitzakis等认为血清鸟氨酸氨基转移酶(orni-thine carbamoyl transferase,OCT)和谷氨酸脱氢酶活性,及NEFA/胆固醇比值是脂肪肝良好的指征。血清apoB-100,apo A-Ⅰand apoC-Ⅲ浓度降低,卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin:cholesterol acyl-transferase,LCAT)活性降低,及触珠蛋白和血清淀粉样蛋白A浓度增加与脂肪肝和脂肪肝相关疾病的发生密切相关。因此,测定载脂蛋白和酶活性有助于这些疾病的早期诊断。测定血清胆汁酸对脂肪肝的诊断价值不大,因其浓度的变动大。可作为人脂肪肝的标志物有:细胞角蛋白-18片段(CK-18),脂肪细胞脂肪酸结合蛋白(AFABP)和成纤维细胞生长因子(FGF21)等。值得指出,这些指标并不是脂肪肝的特异性诊断指标,且在轻、中度脂肪肝病牛未必呈现明显变化,其诊断的敏感性和特异性未必能满足奶牛脂肪肝早期诊断的需要。
肝脏超声作为一种非介入性诊断技术有可能成为奶牛脂肪肝诊断的手段和方法。Starke等应用经皮和术中肝表面直接多普勒超声检测覆盖在门脉上面的肝脏大小和厚度。记录评价了脂肪肝患牛肝门血流(PBF)速度和静脉搏动指数(VPI)。经皮超声的影像不清,术中肝表面直接超声结果表明,脂肪肝病牛VIP和PBF速度降低,且与肝脂沉积程度负相关,可能是脂肪浸润降低了肝脏血管的柔韧性,在TG含量>150mg/g FW时,其改变尤为明显。Starke等检验了肝脏超声影像刻度式数字分析诊断奶牛脂肪肝的准确性。数字分析采用计算机辅助超声诊断新方法(CAUS)。151头受试牛肝脂质量浓度在4.6~292.4mg/g(FW)。肝TG含量与平均回波水平(r=0.59)和残留衰减(r=0.80)高度相关,残留衰减和平均回波水平高度相关(r=0.76)。根据回归方程建立的接器工作特征曲线下面积是0.94(<50与≥50mg TAG/g湿重),0.83(<100与≥100mg),0.97(<50与≥100mg)。认为数字分析肝脏超声影像的CAUS方法和软件作为一种牛群脂肪肝非介入性筛选方法是可行的。采用单参数线性回归方程更适合实际使用。Haudum等报道,肝甘油三酯含量大致为100mg/g湿重时,超声可见肝变大,边缘变圆;超过150mg/g,肝明显增大、变厚,肝角增加。但是超声测量肝大小和形状对识别脂肪肝的价值有限,因个体间变异大。可见,超声技术用于奶牛脂肪肝的诊断还需时日,其主要瓶途径和评价方法。
1.3 亚急性瘤胃酸中毒(SARA)早期诊断技术和方法 SARA的诊断很困难,一方面是由于发生酸中毒后病牛临床表现不明显;二是SARA病牛瘤胃pH值每天只有数小时≤5.8,要建立诊断需连续监测瘤胃pH值,而多次经胃导管或瘤胃穿刺采集瘤胃液不切合生产实际。目前,诊断SARA的唯一方法是根据牛群常规的监测和相关疾病发病率的记录,及异常的临床常用参数(para-clinical parame-ters)。瘤胃炎、采食量减少、蹄叶炎、真胃变位和真胃溃疡、瘤胃臌气及繁殖障碍等疾病的发病率增加应考虑牛群存在SARA。监视SARA的症状,如粪便发亮淡黄色,有甜酸味(sweet-sour),有泡沫,含多量未消化纤维和谷物,以及鼻出血,淘汰和死亡率显著增加。监测临床常用参数(para-clinical param-eters),如瘤胃液参数,pH≤5.8,可诊断为SARA。SARA病牛常呈现低产奶量、低乳蛋白、低乳脂。SARA继发瘤胃炎引起的急性期蛋白反应,如血清淀粉样蛋白A(amyloid-A)和血液触珠蛋白(hapto-globin)浓度增加,可能作为监测指标。
近年在连续监测瘤胃pH值的方法和技术方面有了突破性进展。AlZahal等应用瘤胃无线电遥测球(radiotelemetric ruminal bolus)观测了瘤胃温度与pH值的相关性,瘤胃pH最低值与其相对应的瘤胃温度呈负相关。瘤胃温度有可能预测瘤胃pH值,而有助于亚急性瘤胃酸中毒的诊断。Sato等研制出无线传输pH测定系统(radio trans-mission pH measurement system),由无线pH传感器、数据测量接收器、继电器和配有特殊软件的个人电脑。经瘤胃瘘管将pH传感器置于瘤胃实时监测瘤胃pH值的变动。Sato等通过比较瘤胃和网胃pH值变化,认为网胃pH值可用于牛SARA的诊断。
1.4 低钙血症的早期诊断指标和方法正常牛血钙维持在2.1~2.5mmol/L(8.5~10mg/dl)之间。产后12~24h血钙浓度最低。围产期奶牛血钙浓度在2.0~1.38mmol/L(8.0~5.5mg/dl)即可诊断为亚临床低钙血症。目前,除血钙尚无其他可用于亚临床低钙血症诊断的指标。
Katoh等提出apoC-Ⅲand apoB-100可能与乳热的发生有关,测定围产期奶牛血清apoC-Ⅲ浓度有助于乳热的诊断。脂肪肝、酮病、皱胃左方变位、乳热和胎衣不下病牛血清apoC-Ⅲ降低。apoC-Ⅲ降低与产后疾病,尤其乳热密切相关。血清酸性磷酸酶是监测饲喂阴离子盐奶牛钙代谢激活最好的生物标志物。血清脱氧吡啶啉(deoxypyridin-oline,DPD)和吡啶啉(pyridinoline,PYD)是监视奶牛骨吸收有用的手段。但上述指标在奶牛亚临床低钙血症诊断的实际价值还有待验证。在寻找奶牛低钙血症早期诊断指标时,可考虑借鉴医学临床研究有关评价骨代谢的相关指标,如Ⅰ型胶原交联羧基末端肽(cross-linked carboxy-terminal telopep-tide of typeⅠcollagen,ICTP)、硬化蛋白(scleros-tin)、耐酒石酸盐碱性磷酸酶(tartrate-resistantacid phosphatase,TRAP)等骨更新(bone turn-over)指标;骨碱性磷酸酶、Ⅰ型前胶原羧基末端前肽(carboxy-terminal propeptide of typeⅠpro-col-lagen,PICP)、骨钙素(osteocalcin)、骨保护素(OPG)等骨形成指标。
(吉林大学动物医学学院,刘国文,李心慰,李小兵,王哲)
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