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维生素E和硒对奶牛乳房炎影响的研究

2011-9-6 15:32| 发布者: admin| 查看: 3172| 评论: 0|来自: 江苏奶业信息网

摘要:  奶牛乳房炎是危害奶牛最常见的疾病之一。全世界约有2.2亿头奶牛,其中约有1/3的奶牛患各种类型的乳房炎。目前,国内外学者对奶牛乳房炎的非抗生素治疗十分关注,试图通过调节乳腺免疫机能,增强机体对病原微生物的 ...
 
 奶牛乳房炎是危害奶牛最常见的疾病之一。全世界约有2.2亿头奶牛,其中约有1/3的奶牛患各种类型的乳房炎。目前,国内外学者对奶牛乳房炎的非抗生素治疗十分关注,试图通过调节乳腺免疫机能,增强机体对病原微生物的抵抗力,减少乳腺的感染。采用免疫接种,增强机体对某一种传染性病原的特异性免疫能力;或通过生物效应调节剂,调节乳腺的免疫功能,增强机体对各种病原的非特异性免疫能力,如细胞因子、中草药和营养微量因子等,是常用的两种方法。近十年来的研究显示,乳房炎的发病率和严重性与牛群中的维生素E和硒的状况有关。奶牛日粮中补充维生素E和硒能降低临床型乳房炎的发病率,并缩短临床症状持续时间。应用维生素E和硒可以增强奶牛对乳房炎的抗病力,维生素E和硒的作用可能涉及奶牛的非特异性防御机制。

  维生素E和硒的生物学功能

  维生素E又称生育酚,是一种天然的脂溶性物质。自然界的维生素E有8种,如α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚等。其中以α-生育酚的活性最强,且动物组织中90%以上都是α-生育酚,它也是饲料中维生素E的最主要存在形式。维生素E的主要生物学效应是抗氧化作用,能抑制和减缓体内多不饱和脂肪酸的氧化和过氧化,中和氧化过程中形成的自由基,保护细胞及细胞器脂质膜结构的完整性和稳定性,维持肌肉、神经和外周血管的正常功能。维生素E缺乏会导致体内多不饱和脂肪酸过度氧化,细胞膜和溶酶体膜遭受损伤释放出各种溶酶体酶,如β-葡萄糖醛酸酶、β-半乳糖酶、组织蛋白酶等,导致器官组织的变性等退行性病变。
  硒是动物必需的微量元素,在体内发挥着多种生物学效应,最主要的生物功能是硒的抗氧化性。硒在谷胱甘肽过氧化物酶的催化作用中具有关键作用,是谷光甘肽-过氧化物酶中起氧化还原催化作用的唯一原子,硒含量为4mo1/mol酶。哺乳动物体内第二个含硒酶是磷脂过氧化谷胱甘肽过氧化物酶,该酶的活性中心与谷光甘肽-过氧化物酶相同,该酶与谷光甘肽-过氧化物酶一样也是通过抑制膜磷脂过氧化而发挥其保护生物膜的作用。在膜脂质过氧化过程中,以脂质过氧自由基最为有害,对重要生物分子起损害作用,甚至引起DNA链断裂或变异。
  硒和维生素E在抗氧化中具有协同作用。含硒的谷光甘肽-过氧化物酶分解已形成的过氧化物,阻止了可能引发膜脂质过氧化的轻基自由基和单线态氧的生成;而维生素E阻止膜脂质过氧化链式反应,减少了过氧化物的形成,防止敏感的膜脂质受到氧化的损伤。

  硒和维生素E对乳腺的保护作用

  刘宇等采用硒和维生素E混饲方法,对87头中国荷斯坦奶牛进行了乳房炎和其他繁殖疾病的防治试验。结果表明,饲料中添加硒和维生素E,可明显降低奶牛临床型乳房炎的发病率,尤其是对泌乳前期的奶牛,而对隐性乳房炎发病率影响不大。该试验结果与近十年来国内外对维生素E和硒与乳房炎关系研究报道结果一致,试验表明维生素E和硒防治乳房炎的效果在奶牛的泌乳早期最显著。泌乳初期是乳房炎发病率高峰阶段,此阶段因泌乳增加,特别是初乳,排出大量生育酚,乳腺的抵抗力下降。奶牛日粮中缺乏维生素E,临床乳房炎发病率升高;而缺硒时,临床乳房炎持续时间持久,当维生素E和硒共同作用时,乳腺感染水平显著降低。缺硒土壤在地理分布上相当广泛,生长在缺硒土壤的植物通常不能提供足够的硒以满足奶牛的营养需要,因而奶牛缺硒的状况亦相当普遍。奶牛维生素E的主要来源是牧草,但牧草中维生素E的浓度随植物的成熟而降低,加工或储藏饲料也会造成维生素E的损失。因此许多牛群日粮中均可能缺乏维生素E和硒,长期不补充则会导致奶牛机体中缺乏,从而使机体乳腺抵抗病原菌的能力下降。
  Ndiwenin等添加α-生育酚、硒对奶牛中性粒白细胞功能影响的体外试验表明,在奶牛乳腺细胞防御免疫机制中多形核白细胞的免疫能力是防御病菌的关键。进一步的试验证明,维生素E和硒可增强多形核白细胞的趋化性并促进其在血液与乳腺组织内的随机转移。Megli等报道,围产期奶牛,血液中的营养因子、淋巴细胞、中性粒白细胞粘连分子的表达都会发生变化。血中维生素A、维生素E、Zn的浓度下降,淋巴细胞数量减少,导致这一结果的原因是初乳形成,瘤胃代谢在围产期发生变化,甚至可直接导致奶牛机体免疫机能的下降。另外在围产期间血中中性粒白细胞粘连分子CD62+的浓度也会下降。因此,对围产期的奶牛补充维生素E和硒可有效地防治奶牛乳房炎。迄今为止,国内外已有大量研究证实了这一观点。
  攻击试验也证实了维生素E和硒的积极作用。乳房炎病原菌的乳区感染导致乳房发炎后,补充硒对中性粒白细胞反应速度有益处。Er-Slclri2等给奶牛的乳区灌注大肠杆菌,与对照组相比,补硒的奶牛中,多形核白细胞流入被攻击的乳区的速度较快,从而使每升乳的大肠杆菌群落形成单位较少。因此,在补充硒的奶牛中,感染不太严重,并且消除较快,泌乳损失减少。日粮中补充维生素E能增加牛血中多形核白细胞胞内杀灭金黄色葡萄球菌和埃希氏大肠杆菌的能力,但不影响其吞噬细菌的能力。
  维生素E与疫苗混合使用具有免疫促进作用。Hogan等研究了维生素E与大肠杆菌J5疫苗一起使用时的佐剂功能。与弗氏不完全佐剂相比,维生素E和弗氏不完全佐剂的混合佐剂使注射部位出现较少的组织反应。混合佐剂也使血清和乳中免疫球蛋白G效价达到峰值,与弗氏不完全佐剂的效果相当,但使用混合效价抗体反应的持久性强于单独使用弗氏不完全佐剂认时抗体反应的持久性。

硒和维生素E增强中性粒白细胞免疫功能的途径

  增加中性白细胞的汇集量

  乳腺发生感染后,多形核白细胞优先游到乳头远端,而且游走是穿过实质组织而不是经过乳池,并与乳头管的防御机制相结合,将入侵乳腺的病原体吞噬和杀灭。乳汁中多形核白细胞含量要达到9×105个/毫升才能起到预防细菌感染的作用,这一浓度大大超过了正常体细胞含量(小于1×105)。Smith等对多形核白细胞的活动情况作了下列测试试验:对实验动物的乳腺预先注入1.0ug内毒素,随后检测乳腺内中性白细胞的活动情况。对实验组每头牛每天补充维生素E1000IU,并在每千克日粮中补充硒0.3毫克,结果显示,白细胞的汇集量明显增加,用几何平均数表示最大的细胞数,对照组为每毫升641200个,而添加补充剂的实验组为每毫升129000个。Erskine等的攻击实验也表明在补充维生素E和硒的奶牛中,多形核白细胞流入被攻击乳区的速度较快,从而使每毫升乳的致病菌群落形成单位减少。

  促进二十碳四烯酸的代谢

  维生素E有保持多不饱和脂肪酸、酶以及运转细胞内的蛋白质,使其不受自由基损害的作用。存在于所有的细胞膜内的多不饱和脂肪酸对自由基的损害作用非常敏感,多不饱和脂肪酸浓度越高,细胞和组织对自由基的损害作用越敏感。二十碳四烯酸是细胞膜间的一种重要的多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸可由复合的环氧合酶的代谢作用转变为前列腺素,同时亦可由复合的脂肪氧合酶的作用转变为与前列腺素化学结构有联系的代谢产物。经研究发现,病原菌对乳腺的侵袭导致多形核白细胞和其他白细胞的汇集,而二十碳四烯酸的代谢产物白细胞三烯对此反应的诱发和扩大起着主要的作用。白细胞三烯可促进白细胞的运动,提高多形核白细胞的趋化性,促进多形核白细胞黏附到内皮细胞表面,促进多形核白细胞的脱颗粒作用以及超氧基阴离子的产生,从而增加乳腺体细胞数量,提高免疫细胞功能。

  清除氧自由基

  由多形核白细胞引起细胞呼吸作用加剧的特征使氧化代谢明显改变,过氧化物和过氧化氢生成增加,这两种氧化产物损害多形核白细胞和周围组织,同时降低多形核白细胞胞内杀灭病原菌的能力。维生素E和硒能有效地清除机体组织内存留的自由基或过氧化物。维生素E在细胞膜上靠近启动自由基产生的氧化酶附近,能抑制多不饱和脂肪酸的自身氧化作用。谷光甘肽-过氧化物酶在胞液中,把过氧化氢转化为水和脂类过氧化物以至相应的乙醇。维生素E为细胞膜提供保护,可节约细胞膜上谷光甘肽-过氧化物酶氧化自由基的需要量,因而防止自由基漏进细胞液并保持细胞的胞内杀伤能力。胞质中谷光甘肽-过氧化物酶活性可节约膜上维生素E的需要量。

  推荐的日粮硒和维生素E水平

  维生素E和谷光甘肽-过氧化物酶是两种细胞内抗氧化剂,能防止多形核白细胞对细菌性乳房炎反应时产生的氧化代谢物对细胞的毒性作用,缺乏维生素E和硒的任何一种将导致多形核白细胞杀菌活性的削弱和乳房炎的增加。日粮维生素E和硒水平应保持适宜浓度,以对抗正常生理状况下产生的自由基的氧化作用。许多试验研究均证实了维生素E和硒有益于乳房的健康,且都已意识到对日粮的营养成分必须作必要的补充。目前国际上推荐的补充方法是对生长在缺硒地带的奶牛,在干奶期,每头每天补充维生素E1000毫克,泌乳期每头每天补充维生素E800毫克。维生素E的正确补充量必须按饲料的质量和饲喂量决定,硒的补充量泌乳期为每头每天补充每千克0.3毫克,干奶期,每头每天补充硒每千克0.5毫克。

  综上所述,日粮维生素E和硒能够影响奶牛乳房炎的发生率及严重程度。奶牛在产犊前后极易出现新的乳腺内感染,若不在日粮中补充适量的维生素E和硒,干乳奶牛常在此关键时期摄取不到定量的维生素E和硒。要减少奶牛群中乳房炎流行、乳中体细胞增数和临床乳房炎的发生,日粮维生素E和硒是应该考虑的因素之一。


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