技术分娩应激对围产期奶牛免疫机能的影响

摘要

本文通过对围产期期间，分娩应激对奶牛免疫机能的影响，从宏观和微观两种角度进行了仔细的描述。包括奶牛的乳腺炎，子宫内膜炎，皱胃移位，胎衣不下等症状。

关键词：分娩应激；免疫机能

分娩是哺乳动物正常的生理现象，在分娩期间常常伴随着大量的生理学的变化。比如精神沉郁，食欲减退等症状，势必会给处于高能量需求的奶牛造成很大的影响。围产期奶牛常常由于应激以及营养的平衡失调状态造成严重的代谢紊乱，继而出现免疫机能受到影响的情况，从而增加了奶牛对疾病的易感性。本文通过了解围产期奶牛的分娩应激对其免疫机能的影响，为围产期奶牛的饲养管理提供一个深入的科学理论依据。

1围产期期奶牛所接受的代谢挑战

从生物学角度来说，围产期奶牛所面临的健康和生殖疾病的原因是非常复杂的。健康的奶牛通常被人们形象的描述为“代谢运动员”。但是，有大约30%到50%的奶牛在分娩期间会受到不同形式的代谢或感染方面的疾病的影响。几乎所有的奶牛在都会在分娩期间出现以下的情况：有一段时间的胰岛素抗性，采食量下降，能量负平衡，脂肪分解，在泌乳早期体重减轻，在产前的1到2周，产后2到3周的免疫功能下降，产后2到3周子宫遭到细菌的感染等。

以上这些因素伴随着体内黄体酮，雌性激素，皮质醇激素的循环的动态变化，将会导致奶牛机体的免疫机能显著下降，尤其是中性粒细胞的作用减弱，此时，在子宫内，中性粒细胞是先天免疫的最基本形式，它的转移，吞噬作用，以及抗氧化活动同胎衣不下，子宫炎，子宫内膜炎的发病息息相关。倘若，多个牛群中的大多数奶牛患有代谢性的疾病，或者是一个牛群中大多数的奶牛都患病的话，此时应从营养角度出发进行剖析造成此情况的主要原因，提前进行相关的免疫机能的检测以及代谢情况的检测对于很好的管理奶牛生产起到了非常重要的指导作用。

1.1类似2型肥胖症

有趣的是，尽管大多数的奶牛不会患有肥胖症，但是研究发现，围产期奶牛确实出现了一段时间的胰岛素抗性，这个现象和2型肥胖症的原理极为相似，最为不同的是，此时奶牛的血糖浓度很低。围产期奶牛有时候还会出现大量的脂肪分解，高流量的脂肪酸进入肝脏等情况。血液中大量的循环的游离脂肪酸也增加了奶牛患有脂肪肝的风险，同时也影响了中性粒细胞的功能。由于过高的代谢需求以及病原菌感染的挑战，此时，也导致奶牛出现了大量的氧化应激。

为了达到经济目的，在产后的80到天之后，大部分的奶牛又要重新开始怀孕，子宫必须快速恢复，从而能够适应新的孕期的到来，此时必须建立一个新的，有规则的发情周期。这是由一系列的大脑，肝脏，阴道以及子宫部位激素的信号传导相互作用的结果。

当前已经有很多研究机构正在从事能量代谢和生殖功能之间的研究，他们发现子宫疾病和能量代谢有着很大的相关性。子宫的健康问题是产后前60天困扰超过一半奶牛的最为棘手的问题。它主要包括：子宫内膜炎，胎衣不下等。目前的研究已经可以证实，在产犊之前奶牛的干物质摄入量下降和PMN功能的受损具有正相关性。

同时，由于中性粒细胞的功能受损，最终导致很多健康问题的发生。这些中粒细胞就是阻止病原微生物进入乳腺的第一道防线。受损的中性粒细胞将会增加乳腺炎病原菌在乳腺内寄生的机会，最终产生新的乳腺炎感染而且难以克服和治疗。

胎衣不下属于免疫功能的疾病，主要是在产犊两周前出现中性粒细胞和IL-8水平的变化。患有胎衣不下的奶牛在分娩前的几天血清中会出现较高浓度的皮质醇，而皮质醇或许就是损坏中性粒细胞功能的因素之一。而子宫内膜炎主要是由于先天免疫功能受损，IL-1，IL-6以及IL-10的表达存在差异性，同时发现吞噬作用，TNFα以及IL-6在产前也发生了变化，而此时也明显的或者可以说是巧合的出现了胰岛素抗性以及脂肪的大量分解（这也将会是奶牛的发病率增大）。

在处于很严重的能量负平衡的情况下，尤其是那些又接着患有子宫炎或者子宫内膜炎的奶牛，将更有可能会出现免疫功能的损伤。产前奶牛出现能量负平衡的程度主要是通过NEFA的浓度来测定的，当NEFA的浓度达到80%时，奶牛极易患有胎衣不下，除此之外，体内维生素E的含量过低也会增加胎衣不下的风险。这也就支持了这一观点——过于严重的能量负平衡会损坏免疫功能，但是反过来又会增加胎衣不下的风险，同时这也说明了胎衣不下是由多种因素所造成。

代谢性疾病出现临床征兆时还会出现一种情况就是皱胃移位，尤其是在产后的第十天左右，主要是在脂肪动员和能量代谢前发生。这就很清楚的告知我们，子宫疾病主要是在产后的1到8周的时间范围之内发生的，最终在代谢和免疫学改变推动的情况下，在产后的第9周恢复了正常的动情周期和排卵。

1.2子宫的健康问题

乳腺的免疫防御机制以及其在过渡阶段是如何遭受损害的，目前已经受到科学界的广泛讨论。但是，人们对于子宫健康的决定性因素以及怎样通过管理模式的改变来提高奶牛抵抗子宫疾病等方面还知之乎甚少。奶牛在产后子宫遭受潜在病原菌的感染还是很普遍的，但是仅有一少部分的奶牛发展成为了临床型疾病。同胎衣不下比较相似，子宫炎的形成还是和产后早期的免疫功能有很大的关系。患有严重的子宫炎的奶牛同健康个体相比，在没有形成明显临床症状前的2到3周干物质摄入量会下降2到3kg/天。较低的饲料摄入量最终会导致NEFA的浓度增加，这也就增加了患有脂肪肝的风险，这样的话就会依次导致中性粒细胞的功能受损，最终导致免疫抑制情况的发生。

目前，已经有体外试验证实，NEFA能够抑制中性粒细胞的功能。健康的奶牛能够在产后的3周以内将子宫内侵染的菌群清除，但是目前人们在理解奶牛生殖道免疫生物学方面还是有很大的缺口。接近17%的奶牛并没有成功的清除细菌的感染，最终形成了临床子宫内膜炎，此外还有15%到20%的奶牛患有慢性的亚临床炎症。这两种情况最终都会导致奶牛的受胎率明显下降。

总之，奶牛的代谢疾病出现于产前的两周而后在产后的1到9周的时间内影响奶牛的生殖健康，最终影响奶牛的繁殖性能数周乃至数月。

1.3乳腺的健康性疾病

乳腺的先天免疫主要包括体液免疫和细胞免疫。体液免疫因素主要包括补体，乳铁蛋白，溶菌酶，以及乳过氧化物酶-氰硫酸-氢化氧化系统。而细胞免疫因素主要涉及到的是吞噬细胞。乳腺的吞噬细胞主要指的是PMN（多形核白细胞），主要是通过吞噬，消化，杀灭等特殊步骤将侵染的病原微生物杀死。病原微生物移除的效率同乳腺中分布的吞噬细胞的质量和数量具有很大的相关性。

有报道指出，奶牛在分娩后，由于受到分娩应激的影响，是奶牛的采食量发生明显的下降，能量无法维持身体所需，继而出现了能量负平衡（NEB）情况，而能量负平衡能够导致乳腺的免疫防御机制受损，继而增加了其患临床型乳腺炎的概率。酮病牛的白细胞数目明显低于正常的奶牛。产后出现能量负平衡的奶牛的白细胞在产生化学诱导剂，转移率，产生超氧化物阴离子方面较正常牛明显减慢。白细胞的功能受到产后能量负平衡持续的时间和严重性的影响。

在研究人类方面发现，人类在产后期，白细胞的六磷酸葡萄糖脱氢酶，丙酮酸激酶，腺苷激酶等酶的活性降到了最低水平。因为白细胞的随机移动和合成超氧化物阴离子需要大量的能量，奶牛体内能量代谢出现负平衡将直接导致白细胞的功能受损。

2围产期期奶牛相关的免疫学变化2.1淋巴细胞增殖反应

多项研究认为在分娩前后淋巴细胞增殖反应能力下降。Kehrli等证明荷斯坦青年母牛在产前2周，外周血液淋巴细胞反应下降，产后2周逐渐回升，推测与生殖相关的激素和糖皮质激素在体内可以调节这些反应变化。乳汁中淋巴细胞的分裂活性下降可能由于存在抑制细胞活性的细胞或分子。在急性临床型乳房炎时，可依淋巴细胞的反应性将奶牛分组。淋巴细胞的反应与可的松浓度变化相关。这些进一步证实了围产期淋巴细胞的反应变化与乳房炎易感性增高有关，而且激素变化在其中起作用。

最近研究荷斯坦牛在分娩前后，淋巴细胞对有丝分裂原ConA和卵清蛋白的反应性下降。可的松、生长激素，IGF-1和疾病在产前后3周的外周血淋巴细胞对分裂原的反应变化中起作用，只有可的松影响PBL对卵清蛋白的反应。表明激素水平变化与围产期外周血液淋巴细胞的增殖反应变化有关，但并没有因果关系，需要进一步研究激素对围产期免疫状态的影响。

2.2嗜中性粒细胞的动态变化

奶牛嗜中性粒细胞是血液中非特异性免疫系统中的第一线防御细胞!约占白细胞总量的70%嗜中性粒细胞由骨髓产生并释放到血液循环系统中，从而监控感染点。嗜中性粒细胞通过沿血管内皮内滚动来监控和到达感染点。血管内皮组织局部产生的细胞因子使得嗜中性粒细胞牢固地粘附于感染位点附近。从血管内皮向病原迁移，随后通过吞噬作用清除病原嗜中性粒细胞的滚动是通过细胞外的嗜中性粒细胞粘附分子（L-选择素）与其它的内皮细胞表面相关的黏附分子之间的精细的相互作用介导的。粘附因子L-选择素在此过程中起关键作用。

奶牛围产期间肾上腺素（与应激相关的）的分泌达到高峰。致使嗜中性粒细胞L-选择素显著下降，严重削弱了嗜中性粒细胞的吞噬功能。Guidry等[26]学者推测，嗜中性粒细胞功能的削弱造成了奶牛产后乳房炎的发病率升高。嗜中性粒细胞和外周血液中淋巴细胞（PBL）在全身免疫系统及对传染病应答过程中扮演着重要的角色。

大量的研究表明，嗜中性粒细胞功能的降低可导致奶牛的临床乳房炎的发病率明显升高。大肠杆菌性乳房炎的严重程度取决于从外周血动员嗜中性粒细胞的速度。近期的一项对46头健康奶牛和51头患病奶牛的研究表明，嗜中性粒细胞功能的削弱，可明显地增加围产期奶牛子宫炎和乳房炎的发病率。而产前奶牛的嗜中性粒细胞功能明显被削弱。这可能是产后疾病发生的先驱因素。

2.3淋巴细胞亚群和粘附分子的动态平衡

用流式细胞术和特异性单克隆抗体检测显示，外周血单核细胞亚群，乳腺组织以及奶牛乳腺分泌物在围产期均有所变化。通过使用简单的免疫荧光检测，发现急性细菌性乳房炎，外周血中3淋巴细胞和T淋巴细胞的绝对数量减少（分别为63%和40%特别是围产期内，乳汁中T细胞含量降至最低（16%），但在哺乳后期升至62%。

奶牛血液中的CD4和CD8T细胞比率在不同的哺乳阶段有所改变，但在分娩前后，两者的比例高达3：1。一般情况下，牛奶中CD4和CD8的比率低于血液中的。由此可见，乳腺中CD8+细胞的比例较高，但是，还没有确定哺乳期间是如何变化的。

近期，关于围产期荷斯坦奶牛的牛奶和血液中单核细胞亚群的变化的检测结果，支持并发展了Park等和Hurley等的研究成果，即分娩前后特定的T细胞亚群的比例显著下降，但是B细胞没有下降。另外，产前和分娩时的T淋巴细胞含量同样比未怀孕，未哺乳的同种奶牛的含量低。

据Park等报道，表达牛奶中的独特活化分子ACT2的CD8+T细胞数量增加。后续研究显示，该亚群同样表达γδTcR/N12，但不表达γδTcR/N6标志。这些研究结果认为，该细胞亚群的增加表明了乳腺内CD4+细胞介导的免疫应答的功能出现障碍，因为CD8+，ACT2+和N12+细胞的缺失与PBL相比，增加了乳腺淋巴细胞的抗原应答。近期的一项研究发现$，奶牛围产期的传染性疾病，主要是乳房炎，影响特定的PBL亚群的比率，尤其是CD2（P0.01）和CD8（P0.05）。

Yang等人的报道证明，虽然乳房炎组中T细胞的绝对数量明显降低，但与对照组健康奶牛血液中的T细胞含量（65.8±7.2%）相比，乳房炎患牛血液中的T细胞含量较高（71.2±7.1%）。但是，围产期前后白细胞数量和功能的改变是围产期因素的结果，还是分娩时发病率升高造成的白细胞机能障碍，仍然存在争议。不论健康奶牛还是患病奶牛，血液中的特定淋巴细胞亚群均下降的事实与前一观点不符，但是否增加任何亚群的数量和反应都有助于防止局部或全身感染，仍然存在疑问。围产期γδ（WC1+和CD8+，N12+，ACT2+）和CD8+淋巴细胞亚群的一些独特的存在方式和免疫调节因素的确是值得特别