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酮病对奶牛繁殖性能影响的研究进展

[导读] 酮病对奶牛繁殖性能影响的研究进展
随着奶牛养殖业饲养管理水平的提高、营养配置的合理化、高产优质奶牛基因筛选的加强,奶牛的产奶量逐渐增加,但繁殖性能却呈现下降趋势。导致这种现象的一个重要原因是由于奶牛产后的能量负平衡,而奶牛酮病的发生状况则是衡量奶牛产后能量负平衡程度的一个重要指征。Walsh S W(2011)论述了提高奶牛繁殖性能的六种途径,其中第一个影响因素就是奶牛的能量负平衡问题,而其后指出分娩后发情时间、高品质卵母细胞的排出、子宫内环境状况、干扰素的变化情况在影响奶牛繁殖性能方面,都与能量负平衡存在着直接或间接的关系。

奶牛酮病(ketosis)又称奶牛醋酮血症(acetonemia)、酮血症(ketonemia),是高产奶牛产后因碳水化合物和脂肪酸代谢紊乱而引起的能量代谢性疾病。主要原因是由于机体能量摄入不能满足机体的生产的需要,引起机体的能量负平衡,导致脂肪动员增加,脂肪在肝脏内发生β-氧化生成酮体过多导致的疾病[3]。根据有无明显的临床症状可将奶牛酮病分为临床酮病和亚临床酮病。通常酮病会导致奶牛生产性能和繁殖性能出现一系列问题;但由于其发病机理复杂,特别是亚临床酮病不容易预防和诊断等特点,对奶牛养殖业危害严重,已经成为国内外学者研究和关注的焦点之一,本文将针对能量负平衡及酮病对繁殖性能造成的影响而展开论述。
1、酮病对奶牛繁殖性状的影响
许多报道都显示奶牛酮病和能量负平衡会引起奶牛繁殖性能的下降。能量负平衡是高产奶牛繁殖性能降低的重要的营养因素,这会延长产后第一次排卵时间,增加子宫疾病的发生率,降低受胎率,延长空怀期,增加胚胎的死亡率。张瑞华的研究表明,上海地区某奶牛场的亚临床酮病发生率25%,酮病会导致奶牛的胎衣不下率增加,第一、第二情期受胎率分别下降33.33%和11.12%。Simenov SI等(1984)的研究表明,酮病奶牛的难产率和胎衣滞留率增加5倍,死胎率增加2倍,子宫内膜炎增加了6倍,酮病影响奶奶牛的受胎率,20%的酮病奶牛会缺少发情周期,有33.3%的酮病牛因为不能受孕而被淘汰,临床性酮病奶牛呈现出更长的配种时间。Walsh R B(2007)等报道产后1-2 wk发生酮病的牛只比正常牛只一配受胎率下降50%,直到产后的165天都可能会导致奶牛怀孕率的下降,酮体超标的牛只的产后空怀时间更长,产后1-2 wk血液中的β-羟丁酸(BHBA,β-hydroxybutyric acid)浓度和持续时间都与一配受胎率呈负相关性。Cook(2001)等的研究发现酮病奶牛从产后到受孕的时间间隔明显延长,并且由于不能受孕引起的奶牛的淘汰率上升。此外 BHBA和其它的酮体含量的提升会损害免疫细胞的功能,造成产后的感染,使得奶牛感染子宫炎症、子宫内膜炎的几率上升。Reist和Erdin等(2003)的研究表明在奶牛提高的酮体和子宫内膜炎存在一定的联系,丙酮含量超过0.4mmol/L的奶牛子宫内膜炎的发生率是正常的3.2倍,Markusfeld (1984)也发现酮病可以引起胎衣不下和子宫内膜炎的发病率升高。
2、酮病和亚临床酮病影响繁殖功能的机理
随着奶牛分娩后能量需求的增加,奶牛会在产后第2周达到能量负平衡的最低点。在能量负平衡后,奶牛常会有新的卵泡发育,雌二醇的含量增加,逐渐开始排卵。通过缩小从分娩到首次排卵的间隔,可以使奶牛在输精前完成多个卵巢活动周期,这将相应的有助于奶牛受胎率的提高。在产后大于50天的时间里仍处于不排卵状态的奶牛,其受孕率将会降低,被淘汰的可能性将增大。通过对奶牛卵泡生长的B超检测,低繁殖能力与奶牛长时间存在较大卵泡相联系,而这时的更大排卵卵泡的奶牛却往往比有着更小排卵卵泡的奶牛呈现出更低的繁殖力。

2.1 对促黄体激素(LH,luteinizing hormone)的影响

LH的正常分泌对奶牛卵母细胞的生长和成熟极其重要,理想的LH波会唤起颗粒细胞所产生的类固醇含量的变化,进而导致卵母细胞减数分裂的进行,而Lindsey 等(2002)的研究表明,用GnRH(GnRH,gonadotropin-releasing hormone)促进剂处理的青年后备牛,其LH的脉冲分泌以及排卵前的LH波对于保护卵母细胞的细胞质环境的成熟很重要,但并不对卵母细胞的细胞核成熟产生影响。

Jolly(1995)和 Lucy(2000)等的研究表明,自发性的能量负平衡(NEB)会造成LH的分泌受损,抑制排卵的进行,同样也会导致卵巢对LH刺激反应的下调。R Jorritsma(2005)等的研究表明,产后3周血清中BHBA、胰岛素,血浆非酯化脂肪酸、葡萄糖,肝脏甘油三脂与LH脉冲频率或首次排卵时间并不存在显著相关。


2.2 对孕酮的影响


血浆孕酮水平的高低,将影响这奶牛受孕的成功与否。孕酮能够增加影响早期子宫内膜蛋白的分泌,奶牛排卵后2-5天孕酮较低的上升率与奶牛低繁殖力,以及排卵后16天时的胚胎生长速度的下降密切相关。胚胎的不充分发育将会导致干扰素-tau的分泌不足,导致催产素受体刺激PGF2α的释放,造成黄体溶解、妊娠的失败。此外,颗粒细胞产生适量的孕酮直接对排卵前卵母细胞进行作用,通过下调颗粒细胞的间隙连接,起到隔离卵丘复合物(COC,Cumulus complexes),降低卵母细胞中的雌二醇浓度以维持减数分裂,而影响卵母细胞的成熟以及排卵后的发育;孕酮还可能参与了母源mRNA的多腺苷酸化进程,因此可以调节卵母细胞中主要发育基因的表达。

奶牛黄体期的持续时间与能量平衡不相关,产后第9天的能量平衡状况与产后第2、3黄体期的孕酮浓度呈现正相关,能量缺乏会造成孕酮分泌量的下降,奶牛呈现更少的发情周期黄体,同样在分娩后的第2、3个黄体期,高产奶牛的孕酮浓度比对照组奶牛要低25-50%。此外,较高的营养水平所导致的肝脏中孕酮代谢消耗增加,导致高产奶牛在首次排卵后孕酮的增加频率出现降低或者放缓。在产后9天内有着严重能量负平衡的奶牛,在第3个发情周期中的孕酮水平仍然同生殖期起始阶段的变化相一致而处于低水平。

2.3 对其它激素、因子的影响

胰岛素可以促进体外和体内卵泡的发育,主要通过上调LH受体以增加卵泡对促性腺激素的反应,而促进卵泡的生长。另外一种与细胞增殖有关的胰岛素样生长因子(IGF-1,Insulin-like grow factor -?),也可以和胰岛素一样起到刺激黄体细胞产生孕酮的作用,血浆IGF-I的水平与雌二醇浓度也存在密切的联系,体外研究表明IGF-1对卵母细胞的成熟能够发挥刺激作用。IGF-I浓度和IGF结合蛋白(IGFBPs,Insulin-like grow factor binding protein )能够反应青年牛卵泡液浓度以及卵泡的发育程度,在产后2周内具有优势排卵卵泡的奶牛,其血浆IGF-I水平比没有排卵卵泡的奶牛高40-50%,在产后3周内含有排卵卵泡的奶牛中,IGHBP-3含量也要比没有排卵卵泡的奶牛浓度高。   
目前,GH对奶牛繁殖性能影响的说法上并不统一,Tripp等(2000)的研究没有发现注射生长激素对卵母细胞会产生影响,而K?lle(2003)等的研究表明,在体外培养时的GH(100ng/ml)可以促进卵母细胞核、细胞质的成熟,并提高卵母细胞的健康和增值能力。在能量负平衡情况下,肝脏中对GH进行反应的IGF-1含量并未出现上升,反而呈现下降趋势,这与胰岛素不足和肝脏生长激素受体(GHR-1A,Growth Hormone Receptor-1A)降低有关,因为胰岛素可以通过降低肝脏中IGF-1和GHR-1A的mRNA浓度而降低循环血液中IGF-1的水平。

奶牛发生酮病或能量负平衡时常伴发胰岛素、胰岛素样生长因子-1的下降,以及生长激素(GH)的上升,这会抑制优势卵泡分泌雌激素,导致卵泡的排出时间推迟。这种变化都反应了NEB期间的促生长轴参与了卵巢的代谢活性变化。  


2.4 对子宫的影响

人工授精前充足数量的排卵周期对于妊娠时子宫的启动是至关重要的。胚胎和子宫间的信号联系是通过生长因子进行作用,孕体可以刺激子宫内膜IGF-2的表达,而孕酮则能够刺激子宫内膜IGFBP-2的表达,子宫内环境的欠佳可能是由于不充足的孕酮或IGF浓度所造成,以致不能支持早期的胚胎生存。另一方面,酮病或者能量负平衡也可能通过使奶牛产后的免疫功能下降而影响产后子宫的健康,造成子宫炎症,从而增加了奶牛受孕的输精次数、分娩到首次配种的时间间隔、受胎率的降低。

奶牛产前和产后生理状态的改变会使血液中NEFA和BHBA浓度升高,导致白细胞趋化能力和吞噬能力降低。国内,薛俊欣(2010)的研究表明,亚临床酮病可以导致奶牛循环血液中白细胞总数、淋巴细胞数、中性粒细胞数,以及中性粒细胞的趋化和吞噬能力、淋巴细胞转化率降低;此外,亚临床酮病奶牛血液中细胞因子γ-干扰素(γ-IFN,γ-interferon)水平呈现显著下降,白介素-2(IL-2,interleukin-2)8和白介素-8(IL-8,interleukin-8)均呈现下降趋势。Grinberg等(2008)的研究表明血液中BHBA的浓度升高可以使中性粒细胞对致病性大肠杆菌的趋化能力降低10倍,吞噬能力降低5倍,而中性粒细胞的细胞内杀菌能力并不受影响。Kasey等(2009)通过人工诱发能量负平衡,发现能量负平衡奶牛血液中皮质醇、血清白蛋白、血清结合珠蛋白的浓度升高,同时发现中性粒细胞的吞噬功能下降,进而推测可能是由于产后糖皮质激素分泌的增加而加剧了免疫抑制作用。Suriyasathaporn等(2000)指出能量负平衡会影响机体调理素(如IgG)的产生,从而引起机体内吞噬细胞吞噬功能的降低。所以说,产后提升的BHBA可能在一定程度上提高了奶牛局部和全身对感染的易感性,导致奶牛产后子宫炎症的发生率增加,持久黄体呈上升趋势,影响子宫的正常恢复。


3、小结


总之,酮病或能量负平衡通过影响奶牛产后首次排卵时间、受胎率而降低奶牛的繁殖性能,目前的研究主要集中在对促黄体激素、孕酮、促生长轴进行的上面,通过这些指标的变化可以合理的解释酮病或能量负平衡期间类固醇激素分泌、卵母细胞成熟分裂、胚泡生长、黄体溶解期间所经历的一系列异常变化,但对LH分泌状况的研究还存在一定争议,对酮病时卵泡刺激素(FSH,Follicle-StimulatingHormone)、GnRH的变化情况的研究也鲜有报道。另一方面,现在对酮病状况下子宫炎症状况的研究较少,即便有也主要停留在对子宫炎症发生率状况的统计方面,缺少表征酮病奶牛的子宫炎症程度的细胞组织学检查,也缺乏对子宫角、子宫颈恢复状况的定量检测,分析酮病状况下子宫健康、恢复状况与繁殖性能的关系可能是一个值得进一步研究的领域。


(信息来源:亚禾营养  编辑:黑龙江奶业信息网)