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奶牛子宫炎的诊断、预警和新型预防治疗方法研究进展

2023-01-29乔彦杰李红欢余梦环邵永斌连科迅谷新利

中国动物检疫 2023年1期
关键词:子宫炎分泌物奶牛

乔彦杰,李红欢,余梦环,徐 坤,蒋 松,邵永斌,连科迅,谷新利

(石河子大学动物科技学院,新疆石河子 832003)

奶牛子宫炎是指奶牛分娩过程中受各种应激因素影响产生的隐匿性疾病,如果治疗不及时,炎症易扩散转为慢性,导致子宫内环境无法恢复正常,最终引起长期不孕,严重影响奶牛场经济效益[1]。目前,奶牛子宫炎常用的诊断技术主要有直肠触诊、阴道检查、分泌物观察、B 超检查、实验室检查等;治疗方法有抗生素疗法、中药疗法、中西医结合疗法、激素疗法、微生物疗法、免疫学疗法等[2]。在临床实践操作中,不同地区的科研人员、兽医和畜主针对子宫炎的诊断、治疗和预防存在方法上的差异,因此查阅近几年国内外奶牛子宫炎相关文献,对奶牛子宫炎的诊断、监测、预防和治疗技术等进行综述,以期为临床生产中奶牛的健康养殖和持续发展提供帮助。

1 诊断技术

1.1 细胞学诊断法

按照患病时间,国外奶牛繁殖专家根据疾病进程和症状把奶牛子宫炎分为早期产后子宫炎和子宫内膜炎,两者以产后21 d 为界。子宫炎表现为产后21 d 内子宫增大、松弛,伴有恶臭、水样红褐色分泌物排出,同时伴有发烧、厌食、抑郁以及产奶量和采食量下降等表现[3]。子宫内膜炎又分为临床型子宫内膜炎和亚临床型子宫内膜炎。临床型在分娩后21 d 或更长时间内可在子宫内检测到脓性分泌物;亚临床型是机体炎症,但并未出现临床症状,可通过检测子宫样本中多形核白细胞(polymorphonuclear leukocyte,PMN)来诊断[3]。此外,子宫内膜细胞学目前被认为是子宫内膜炎的参考检查项目,因为它有可能诊断临床和亚临床病例[4]。虽然目前报道称,细胞学检查比超声、阴道镜和直肠触诊更准确,是诊断子宫内膜炎最可靠的技术[2],但其昂贵耗时,所以临床应用较少。研究[5]发现,在奶牛产后的整个区间内,PMN >5%是诊断子宫炎的阈值。而产后第4 周通过检测PMN 诊断隐性子宫炎有不同的研究结果:Baranski[6]认为PMN >18%是诊断隐性子宫炎阈值,而Lee[7]认为PMN ≥14%是诊断隐性子宫炎阈值;Madoz 等[5]研究发现,PMN >8%、>6%可分别作为产后21~33、34~47 d 诊断隐性子宫炎阈值;Prunner[8]等发现,亚临床型子宫内膜炎、临床型子宫内膜炎、健康奶牛产后前3 周的PMN比例呈立方函数变化,其中具有子宫内膜炎的奶牛PMN 比例较高。不同研究报道的PMN 阈值还有待于商榷。

1.2 直肠阴道检查诊断法

有研究[9]通过阴道分泌物评分(vaginal discharge score,VDS)对奶牛子宫炎进行分类(表1):当子宫分泌物薄、透明且有异味时,奶牛患有子宫炎;当黏液厚、透明呈条带状且无异味时,奶牛处于自我净化恢复过程;当分泌物薄或透明且无异味时,奶牛处于健康状态。有报道[4]称,70%的奶牛场通过直肠触诊获取阴道分泌物诊断子宫炎;28%的奶牛场通过观察会阴区是否有分泌物进行判断;2%的奶牛场不进行分泌物评估。18%的牛场仅根据发热使用抗生素治疗奶牛子宫炎,45%的牛场根据奶牛表现抑郁和厌食治疗奶牛子宫炎。这些研究结果反映了世界许多地区诊断奶牛子宫炎的情况。各地区诊断奶牛子宫炎的标准不一致,可能导致在其诊断方面存在误判。

表1 阴道分泌物评分

1.3 B 超检查

产后早期可以应用超声监测子宫复旧情况,在监测期间根据子宫超声形态学测量指标变化辅助诊断奶牛是否患子宫炎或子宫内膜炎等。超声检查子宫及其内容物也可用于诊断亚临床型子宫内膜炎。有研究[10]报道,子宫腔内有少量液体是子宫内膜轻度炎症的征兆。经直肠超声测量子宫内液体评分[11]见表2。

表2 直肠超声测量子宫内液体评分

1.4 PCR 诊断法

PCR 诊断技术敏感性高,检测成本低且较为可靠。近年来仅见Aghamiri 等[12]建立了大肠杆菌、化脓隐秘杆菌、坏死梭杆菌和产黑色素普氏菌的四重PCR 诊断方法。该方法特异性良好,操作简单,但不适用于国内子宫炎的病原检测,不具备广谱性。而国内王宁宁[13]建立的大肠埃希菌、化脓隐秘杆菌、金黄色葡萄球菌、乳房链球菌、绿脓杆菌、奇异变形杆菌的六重 PCR 检测方法,在临床上应用效果良好。

1.5 其他

其他检测方法包括:检测阴道分泌物pH,当pH 处于酸性时,有患子宫炎风险;另外,在精液中加入发情奶牛阴道分泌黏液,当在显微镜中观察到精子快速死亡,则表明奶牛可能患亚临床子宫内膜炎;还可以将奶牛尿液加入硝酸银试剂加热煮沸,若底部有黑色沉淀,则判断为子宫内膜炎[9]。

2 监测预警

2.1 指标预警

国外在奶牛子宫炎预警方面做了诸多研究,如行为监测器,生化指标、免疫指标分析,以及利用软件分析建立预警模型等[14]。这些技术可有效帮助尽早预测奶牛子宫炎发生,提升治愈率。一项结合奶牛反刍模式、身体行为的自动化健康监测系统[15]显示,预警奶牛子宫炎的敏感性为55%。而且患子宫炎的奶牛喜卧,P 物质、触珠蛋白浓度更高,血钙含量更低,循环白细胞和红细胞数量更少[16-17]。另一项研究[18]则表明,触珠蛋白浓度与奶牛子宫炎的治愈呈负相关。Dervishi 等[19]调查发现,患子宫炎奶牛在分娩前8 周,一些氨基酸、三羧酸循环代谢物和单糖排泄,以及半乳糖、亮氨酸、赖氨酸和泛酸组合可作为奶牛子宫炎预测的指标。另有研究[20]还描述了分娩前免疫细胞的特征,发现患子宫炎奶牛在产犊前42~4 d,CD14+单核细胞数目增加。陈梦醒等[21]研究发现,患子宫炎奶牛确诊前7 d 产奶量、前14 d 活动量、前21 d反刍时间、前3 d 反刍时间可以作为奶牛子宫炎的诊断指标,当这4 个指标超过临界值时,奶牛后期患子宫炎的风险较大。乔彦杰等[22]、张保军等[23]研究发现,门冬氨酸转移酶(AST)、孕酮(P4)、前列腺素(PGE2)、一氧化氮(NO)、白介素2(IL-2)和干扰素γ(IFN-γ)5 个指标与奶牛子宫炎早期预警有关,当产后5~9 d 奶牛血清中这些指标超过临界值时,后期患子宫炎的风险增高。孙宏亮等[24]报道,产前血清尿素(REA)和血清尿素氮(BUN)具有成为胎衣不下早期预警指标的潜力。

2.2 基因组预测

国外有研究表明,基因组预测有利于提前干预奶牛子宫炎等疾病的发生。McNeel 等[25]研究发现,健康特征预测与最差和最佳组间疾病发病率的表型差异有关,奶牛子宫炎最差和最佳基因组之间存在明显差异。因此,基因组预测有效结合小母牛的健康特征可以预测未来子宫的健康表现,并可能成为帮助降低子宫炎发生率和提高产奶量的一种有效手段。

3 新型预防治疗方法

受全球抗生素耐药性传播的影响和世界卫生组织对合理使用抗生素[26]的推动,越来越多的科研工作者致力于开发“替抗”疗法,以达到合理使用抗生素,减少子宫疾病的目的。目前研究的“替抗”疗法主要通过减少细菌增殖,或改善子宫的免疫调节发挥作用。

3.1 壳聚糖微粒(chitosan microparticles,CM)

壳聚糖是由甲壳素去乙酰化产生的线性多糖,具有无毒、黏附性、相容性和可降解性等特性[27]。有研究[28]报道,CM 在酸性和中性pH 下具有广谱抗菌活性,因此有成为替代传统抗生素的潜力。另外一项研究[29]发现,在产后2 d 宫内灌注CM,可降低产后7 d 奶牛子宫炎的发生率。而一项来自美国佛罗里达州北部的研究[30]发现,在奶牛子宫炎诊断时以及诊断后2 d、4 d 子宫内灌注24 g CM,不仅未能提高子宫炎的治愈率,且不利于奶牛的产奶、存活和繁殖。因此,就目前来说,CM 并不是治疗奶牛子宫炎的良好选择,关于后期能否应用于生产实践还需要进一步研究。

3.2 精油

精油是存在于牛至、百里香、冬季香薄荷等唇形科植物精油中的天然香芹酚,是一种单萜酚类化合物,具有抗氧化、抗炎和抗菌的特性[31]。其作用机制是,通过增加细胞内ATP 库的消耗、膜电位的变化以及质膜对质子和钾离子的渗透性,达到减少细菌增殖的效果[32]。Pinedo 等[33]对有机精油灌注液和碘聚维酮治疗奶牛子宫炎效果进行研究,发现使用有机精油灌注液治疗后6 d、14 d 的子宫炎发生率更低。

3.3 臭氧

臭氧的治疗原理有两方面:一方面是利用其对细菌、真菌、孢子和病毒等微生物的抑制、灭活作用[2];另一方面是通过抑制促炎细胞因子和磷脂酶A2,刺激免疫细胞因子活性,产生抗炎作用[34]。研究[35]发现,在分娩后35 d,用50 mL 臭氧制剂(50 μg/mL)处理奶牛,可以降低奶牛子宫炎发生率,同时增加受孕率。

3.4 益生菌

益生菌通过竞争性排斥和阻止病原体粘附,降低环境pH,调节微生物稳态,参与免疫反应和炎症反应,达到提高机体免疫力效果[36]。Ametaj等[37]研究发现,乳酸菌混合物可降低产后3 周的奶牛子宫炎发生率。Genis 等[38]研究发现,使用乳酸菌混合物进行阴道内治疗,可使子宫炎发生率从31.1%降至13.3%。宋朋杰等[39]研究发现,植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖杆菌混合活菌制剂加乳酸菌MRS 培养基发酵上清液,治疗临床型子宫内膜炎的有效率为90%,治愈率为60%。综上可见,阴道内灌注乳酸菌混合物似乎能有效降低奶牛子宫炎发生率。尽管如此,其作用机制仍需进一步阐明,需要进行广泛现场试验,以确认其可以作为一种“替抗”疗法应用于生产中。

3.5 子宫炎疫苗

国外有研究[40]报道,含有主要子宫炎病原体(大肠杆菌、坏死梭杆菌和化脓杆菌)主要毒力因子(fimH、lktA和pyolysin,Plo)的不同蛋白质组合和灭活全菌疫苗通过阴道或皮下联合施用,可有效将奶牛子宫炎的发生率从27.6%降至11.1%;临床试验[41]表明,灭活和亚单位组合免疫联合佐剂能有效降低母牛的子宫炎发生率。随着子宫微生物组学领域不断发展,未来十年新型疫苗将会是非常有前景的研究热点。

3.6 重组白细胞介素-8

白细胞介素-8(IL-8)是一种促炎细胞因子,由平滑肌、上皮细胞、内皮细胞和具有Toll 样受体的先天免疫系统细胞产生,并且通过与其受体CXCR1 和CXCR2 在中性粒细胞表面的结合诱导中性粒细胞活化,从而增加其吞噬和杀伤能力[42]。研究[43]报道,从分娩前15 d 到分娩后15 d,正常奶牛血浆的IL-8 浓度低于胎衣不下奶牛,表明IL-8可吸引中性粒细胞进入子宫,是维持子宫健康的关键。Zinicola 等[44]研究发现,在产犊后12 h,子宫内使用低剂量和高剂量的重组IL-8(rbIL-8),可降低多胎奶牛产褥期子宫炎的发生率,从而提升产奶量。推测这种免疫调节剂可以使机体恢复正常,提高产奶量,但需要进一步研究以揭示rbIL-8 改善泌乳性能的机制。此外,需要在多个养殖场进行大样本大规模实地研究,以确认是否可以复制对子宫炎干预。

4 展望

目前,关于奶牛子宫炎的诊断方法有很多,但也不乏局限性,比如操作中需要兽医主观判断、实验室检测耗时太长、采集病原遭受污染等问题,因此寻求更加简便、快捷的诊断方法以及诊断标准是下一步研究的方向。

对于奶牛子宫炎的预测,虽然前人的研究取得了一定进展,但其预测的准确度依然不足。样本量小、样本地域差异都会造成预警指标的差异。在奶牛子宫炎预警上应该加大样本量,并结合当地环境进行建立;同时预警指标建立后,一定要在所在地区进行多次重复验证,这样才能进一步确认预警指标;对于畜牧养殖人员也应当要提升数据分析能力。当然,使用基因组来预测健康特征是另一个进步,它将生物信息学与临床实践相结合,可以很快改变奶牛场子宫疾病的管理,但未来能否大面积受用还需要探究。

“替抗”疗法方面,子宫炎疫苗、免疫调节剂、益生菌等一系列研究为后续提供了研究基础和方向,但在成为治疗奶牛子宫炎的主流药物之前,仍需要进行大量的临床试验和效果评估,以真正解决抗生素残留问题,从而促进我国畜牧业可持续发展。

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