作者：周俊 章森 董國忠 單位：西南大學動物科技學院

1奶牛瘤胃亞急性酸中毒的產(chǎn)生原因

1．1飼喂高精飼糧時瘤胃中LPS積聚源于微生物區(qū)系劇烈變化高精飼糧中碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸(volatilefattyacid，VFA)［6］。VFA在瘤胃中大量蓄積造成瘤胃液pH下降，滲透壓升高。升高的滲透壓不利于瘤胃壁對VFA的吸收，使pH進一步下降，最終導致SARA發(fā)生。使用高精飼糧誘發(fā)奶牛發(fā)生SARA時，瘤胃中會產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，特別是LPS(表1)。Gozho等［7］研究得出飼糧精飼料比例(x，%)與瘤胃液內(nèi)毒素LPS濃度(y，log10EU/mL)的關(guān)系式為:y=0．00009x2+0．0023x+3．8071(R2=0．99)。LPS是革蘭氏陰性菌的細胞壁結(jié)構(gòu)成分，由多糖和脂質(zhì)共價結(jié)合組成。多糖部分主要為O－抗原。O－抗原由50個重復單位的寡糖組成，其結(jié)構(gòu)保守性差，因此具有菌種特異性。脂質(zhì)A是LPS的毒性成分，其空間構(gòu)象影響其毒性，不同菌種的毒性不同［9］。諸多學者提出飼糧能通過改變瘤胃微生物區(qū)系從而影響瘤胃中LPS毒性［2，9－10］。Khafipour等［11］報道瘤胃中大腸桿菌LPS毒性最強。革蘭氏陰性菌在指數(shù)生長階段或在溶解后都會釋放出LPS［12］。Andersen［13］報道高達60%的LPS是由于革蘭氏陰性菌的快速生長而產(chǎn)生的。在快速生長期，細菌會釋放自溶酶(autolyticen-zymes)來促進生長，但是過量的自溶酶可導致細菌細胞裂解。研究表明，產(chǎn)琥珀酸擬桿菌(Fi-brobactersuccinogens)在快速生長期自體溶解比例比在靜止期高10倍［12］。奶牛自身不能分泌纖維素分解酶，它們依靠寄宿在瘤胃的細菌、真菌和原蟲分解纖維素。微生物依靠瘤胃提供的適宜生存場所，利用飼糧營養(yǎng)物質(zhì)進行自身新陳代謝并為奶牛提供蛋白質(zhì)、維生素、短鏈脂肪酸等。高精飼糧在滿足奶牛高泌乳能量需要的同時也造成瘤胃粗纖維不足，分解纖維素的微生物受到抑制，發(fā)酵碳水化合物的微生物快速生長［14］。發(fā)酵產(chǎn)生的大量葡萄糖為微生物的生長提供了足夠的能量和碳源，使瘤胃內(nèi)幾乎所有微生物生長速度加快，瘤胃微生物區(qū)系發(fā)生劇烈變化，這是奶牛SARA高發(fā)的根本原因［15－16］。Khafipour等［11］通過給奶牛飼喂高比例的谷物或苜蓿草顆粒飼糧成功誘發(fā)了奶牛SARA，并發(fā)現(xiàn)不同飼糧結(jié)構(gòu)下瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)差異明顯。他們根據(jù)瘤胃液LPS濃度、pH＜5．6的持續(xù)時間和血漿結(jié)合珠蛋白(haptoglobin，Hp)濃度創(chuàng)造性地將谷物誘發(fā)的SARA劃分為嚴重型和溫和型，并指出這2種類型SARA的瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)存在很大差異。Khafipour等［11］同時指出即使采食同一飼糧，在不同階段，瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)也不相同。采食后較短時間內(nèi)，谷物誘發(fā)嚴重型SARA時瘤胃中大腸桿菌、牛鏈球菌最多;谷物誘發(fā)溫和型SARA時瘤胃中主要是埃氏巨球形菌;苜蓿草誘發(fā)SARA時瘤胃中易北河普氏菌占優(yōu)勢。采食6h之后，瘤胃中優(yōu)勢菌種有所變化。埃氏巨球形菌和牛鏈球菌成為谷物誘發(fā)嚴重型SARA的優(yōu)勢菌;谷物誘發(fā)溫和型SARA時埃氏巨球形菌依然是第一優(yōu)勢菌，第二優(yōu)勢菌由原來的反芻動物月形單胞菌變?yōu)榱绥晁峄【?苜蓿草誘發(fā)SARA時優(yōu)勢菌新增了普雷沃氏菌和白色瘤胃球菌。由此可見，飼料原料種類和飼糧精粗比不同均會影響瘤胃微生物區(qū)系的動態(tài)變化，這種動態(tài)變化越劇烈革蘭氏陰性菌釋放的LPS就越多，瘤胃中積聚的LPS也隨之增加。

1．2LPS從胃腸道轉(zhuǎn)運至體內(nèi)導致奶牛生產(chǎn)性能下降正常情況下胃腸道能通過上皮細胞屏障將絕大多數(shù)LPS束縛于消化道內(nèi)［17］，只有極少量的LPS能通過上皮細胞膜內(nèi)吞作用或者緊密連接轉(zhuǎn)運至肝臟并迅速被肝臟清除［9］。在生理或心理應(yīng)激下，緊密連接屏障功能下降，上皮細胞通透性增加，LPS轉(zhuǎn)運量增多。奶牛發(fā)生SARA時，瘤胃液低pH和高滲透壓進一步破壞上皮細胞角質(zhì)層，LPS乘機通過瘤胃壁上皮細胞屏障進入體循環(huán)以及肝、脾、肺等遠隔器官［18］。進入血液的LPS與LPS結(jié)合蛋白(lipopo-lysaccharidebindingprotein，LBP)結(jié)合形成復合物(LPS-LBP)，這有助于LPS附著于巨噬細胞表面，使細胞對LPS的敏感性升高，促進脂蛋白對LPS的轉(zhuǎn)運。LPS-LBP復合物隨后與其特異受體CD14結(jié)合，CD14介導單核/巨噬細胞、內(nèi)皮細胞等識別LPS，再通過Toll樣受體如Toll樣受體－4(TLR-4)介導一系列細胞內(nèi)信號傳導機制，使細胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子如核因子－κB(NF-κB)磷酸化［18］。NF-κB由胞漿進入細胞核，并結(jié)合于基因的啟動區(qū)域，激發(fā)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程，釋放出大量的細胞因子，如腫瘤壞死因子－α(TNF-α)、白介素－1(IL-1)和IL-6等［18］。過量分泌的細胞因子會引起擴大的炎癥連鎖反應(yīng)，造成細胞廣泛損傷。例如，TNF-α可刺激血管內(nèi)皮細胞釋放組織因子，使微血管凝血活性增強，纖溶活性降低，出現(xiàn)彌漫性血管內(nèi)凝血。TNF-α還可增強血管內(nèi)皮細胞以及其他器官組織細胞凋亡速率，直接導致器官功能受損。另外，TNF-α似乎能通過增加肌球蛋白輕鏈激酶的表達來增強肌漿球蛋白輕鏈的磷酸化作用，使緊密連接功能下降，LPS滲透性增加［19］。IL-1可使毛細血管滲透性增加，引起機體發(fā)熱，誘導肝細胞合成急性期蛋白質(zhì)，如LPB、血清淀粉樣蛋白A(SAA)、Hp和C－反應(yīng)蛋白(CRP)等。Zebeli等［20］報道，奶牛采食高精飼糧可導致瘤胃液LPS濃度升高，血漿SAA和CRP水平上升，血漿中鈣、鐵、鋅和銅含量出現(xiàn)較大波動;血漿中鈣在肝臟清除LPS的過程中大量消耗，低含量的血漿鈣在得不到補充的情況下容易引發(fā)奶牛產(chǎn)乳熱。此外，大量的LPS經(jīng)體循環(huán)轉(zhuǎn)運至全身各器官會造成諸多器官病變，如脂肪肝、蹄葉炎、胎盤滯留、皺胃移位等［21］。另有研究表明，機體發(fā)生急性期反應(yīng)時，脂質(zhì)和葡萄糖代謝會發(fā)生諸多變化，表現(xiàn)為膽固醇合成減少，脂解作用加快，血漿中非酯化脂肪酸(NEFA)濃度增加［15］。Zebeli等［22］指出，全混合日糧(TMR)中精飼料比率達到60%時，血漿葡萄糖和乳酸鹽濃度升高，膽固醇和β－羥丁酸濃度降低，但NEFA變化趨勢與Ametaj等［15］報道不一致。但可以肯定的一點是，奶牛大量采食高精飼糧引發(fā)瘤胃SARA后，瘤胃液和血漿中LPS濃度均升高，大量的LPS不能被肝臟完全清除從而引起急性期反應(yīng)，使奶牛生產(chǎn)性能下降，表現(xiàn)為產(chǎn)奶量降低、乳脂率下降、牛奶能值降低［5］。

2控制奶牛亞急性酸中毒的營養(yǎng)學方法

奶牛發(fā)生SARA時除表現(xiàn)為瘤胃液pH下降以外，還以瘤胃液LPS濃度顯著升高為特征。目前，國內(nèi)外介紹的SARA防治方法主要是通過改善飼糧精粗比或添加緩沖劑來防止pH驟然下降。但是，在奶牛實際生產(chǎn)中，為了提高產(chǎn)奶量或由于牧草缺乏，減少精飼料的用量往往不太可行。另外，添加緩沖劑的效果也是有限的［23］。本文將以LPS這一關(guān)鍵的SARA異常代謝產(chǎn)物為出發(fā)點，從減少LPS產(chǎn)生和轉(zhuǎn)運2個方面闡述一些新方法和新思路。有報道稱接種抗LPS疫苗或者使用免疫調(diào)節(jié)劑能降低LPS對奶牛的影響，但因其成本太高暫未得到實際應(yīng)用［24］，因此，本文不做詳細闡述。