维吉尼亚霉素对于奶牛乳酸中毒及瘤胃发酵的调控综述

赵雅楠，钱占宇，苗树君，程延彬，赵 辉，李红宇，刘文芝

（1.秦皇岛市农产品质量安全监督检验中心，河北 秦皇岛 066000；2.大连市雪龙黑牛股份有限公司，辽宁 大连 116035；3.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319；4.内蒙古大兴安岭林业管理局（森工集团），内蒙古 呼伦贝尔 022150；5.秦皇岛市海港区畜牧局，河北 秦皇岛 066000；6.黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005；7.东北农业大学动物科技学院，黑龙江 哈尔滨 150036；8.内蒙古呼伦贝尔市疾病预防控制中心，内蒙古 呼伦贝尔 021008）

饲用抗生素是指以亚治疗剂量应用于饲料中，保障动物健康、促进动物生长与生产、提高饲料利用率的抗生素，在畜牧生产上的应用已有50多年的历史。饲用抗生素按化学结构分类可包括多肽类、大环内酯类、含磷多糖类、聚醚类、四环素类、氨基糖苷类。维吉尼亚霉素作为多肽类抗生素类与大环内酯类抗生素的混合体能够抑制瘤胃乳酸发酵菌、预防瘤胃酸中毒、调控瘤胃内不良发酵、提高饲料利用率的作用。本文在总结归纳国内外相关试验与文献的基础上，综述了维吉尼亚霉素对于奶牛酸中毒的调控与对瘤胃内发酵的影响，旨在为今后在奶牛饲料日粮中合理的使用与添加提供参考。

1 奶牛乳酸中毒

1.1 奶牛乳酸中毒的危害

在高产奶牛的饲养与管理中，由于奶牛瘤胃的特殊生理特点与瘤胃发酵的复杂性通常在实践生产中会出现许多问题，例如，奶牛长期采食精粗比不适的饲料日粮或在偶发性采食大量精饲料后，较普遍发生的问题就是奶牛瘤胃乳酸中毒。乳酸中毒包括急性酸中毒与亚急性酸中毒，其中急性酸中毒对于奶牛的危害最大，具有发病快、病期短、发病时无明显症状的特点，且极易诱发瘤胃炎、瘤胃广泛坏死、肝脓肿、肝门静脉炎继而引起腹膜炎损害腹腔中的其他内脏器官，因该病也多发生于分娩后，也出现卧地瘫痪的类似症状，易与产后瘫痪混淆，若不及时正确处理亦易造成奶牛的死亡［1－3］；亚急性乳酸中毒虽不如急性乳酸中毒发病严重但也会影响奶牛的正常生理机能，例如奶牛表现为食欲废绝、精神沉郁、呆立、不愿行走、或行走时步态蹒跚、眼窝凹陷、肌肉震颤、腹泻、瘤胃迟缓、日粮营养成分消化率与转化率降低等［4］。瘤胃酸中毒对奶牛消化、循环、繁殖等系统带来的不良影响都将会给奶牛养殖者造成严重的经济损失。

1.2 奶牛乳酸中毒的发生机制

对于奶牛乳酸中毒的发生机制国内外做了大量的研究，并存在两种观点。虽然两种观点的中毒机制有所不同，但是两种观点对于奶牛乳酸中毒的发生条件却是同一的，即奶牛的酸中毒多发生于日粮精比例过大或奶牛偶发性大量摄食精饲料时。

第一种观点认为，奶牛摄入了大量易发酵可溶性碳水化合物后，瘤胃内细菌将会首先利用可溶性碳水化合物，产生大量的挥发性脂肪酸（VFA），由于瘤胃壁及奶牛分泌的唾液不能将产生的VFA进行及时地吸收与中和导致了瘤胃内VFA浓度增加，以及瘤胃内TVFA浓度增加［5］。在这种条件下当瘤胃内的pH值降到6.2～5.5时，瘤胃内其他种类细菌就会受到抑制而瘤胃内的发酵乳酸杆菌、牛链球菌等乳酸产生菌会继续将摄入的易发酵碳水化合物转化为L－乳酸；此外据 Huntington等（1979）报道，急性酸中毒时血液中的乳酸会增加6倍，其中D－乳酸约占2／3［6］，致使瘤胃内的pH值急剧下降导致乳酸利用菌大批死亡以及瘤胃的吸收运动功能迟缓，使乳酸将会在瘤胃内大量的聚集，进而造成了奶牛瘤胃内环境及微生物区系的紊乱，最终诱发了一系列的生理病变反应［7］。目前，该观点已受到多数学者的广泛认可。

另外部分国内外学者经试验研究认为，奶牛的酸中毒不仅仅是与奶牛瘤胃的不良发酵导致的乳酸产量过多有关，还有可能与奶牛在酸中毒应激条件下导致的机体内产生大量有害因子有关。Andersen等（1994）对于瘤胃酸中毒机制再次进行的研究发现，来源于肝前区的内毒素和花生四烯酸代谢物很可能参与了瘤胃酸中毒的发病机制［8］。汪恩强等（2000）研究发现，给奶山羊投服玉米粉诱发瘤胃酸中毒4～8h后，瘤胃液、血液、尿液中的乳酸、内毒素、组织胺均提高，并呈逐渐上升趋势。并指出乳酸、内毒素、组织胺均为奶山羊瘤胃酸中毒的致病因素且不可偏执［9］。Aschenbach等（2000）研究指出，瘤胃对于组织胺的吸收不但使机体内组织胺含量上升，还可加重由乳酸中毒引起的瘤胃上皮细胞的损伤，这可使得乳酸中毒进一步加重［10］。在奶牛酸中毒时，瘤胃内pH值会大幅度的下降致使大量瘤胃内微生物死亡，其中就会包括革兰氏阴性菌。而革兰氏阴性菌死亡后会裂解释放出大量的内毒素。而机体的腺苷酸环化酶与细胞内的线粒体膜又极易受到内毒素的破坏，这就使得机体的生物氧化反应受到抑制ATP供给不足；而对于丙酮酸脱氢酶的抑制也可使丙酮酸进入三羧酸循环受阻，进而严重影响了乳酸的吸收形成代谢性的乳酸中毒；内毒素对于血液、系统的影响也会造成内毒素休克引发微循环障碍与衰竭，造成血压将低、供氧不足［11］。而对于这一观点的研究仍有待进步的深化。

1.3 对于奶牛酸中毒的预防

针对预防奶牛的乳酸中毒采用的最普遍方法就是在高比例精料日粮中添加小苏打（NaHCO3）降低瘤胃内的pH值减少酸中毒的发生，但是这种方法仅仅是利用酸碱中和以及缓冲液的原理来保证瘤胃内的pH值稳定，不仅不能从根本上抑制乳酸的产生，而且还会增加动物的饮水量，降低瘤胃渗透压增加淀粉在瘤胃中的流失率，造成了饲料的浪费、降低饲料的利用率［12］。反刍动物瘤胃中的乳酸产生菌多以牛链球菌和乳酸杆菌为主，国外的一些研究曾提出通过抑制以上两种菌来减少乳酸的产生量，避免酸中毒［13］。而对于目前抑制瘤胃的乳酸产生菌采取的主要方式就是在奶牛日粮中添加使用抗生素。对于饲用抗生素的选择则要求不但能抑制目的菌还要不影响动物机体及其产品，维吉尼亚霉素作为常用的饲用抗生素对大部分革兰氏阳性菌（例如，金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌等）及部分革兰氏阴性菌（例如，坏死梭杆菌）都有较强的抗菌活性；而对于瘤胃内的乳酸产生菌也可有较好的抑制作用，特别是一些属于革兰氏阳性菌的乳酸产生菌［14］。

2 维吉尼亚霉素对于奶牛酸中毒的调控

2.1 维吉尼亚霉素作用机理

维吉尼亚霉素又名纯霉素、维及霉素、威里霉素、抗金葡霉素等，属于多肽类抗生素，此类抗生素吸收差、排泄快、无残留、毒性小、抗药性细菌出现概率低、且抗药性不易通过转移因子传递给人类等特点。维吉尼亚霉素的作用机理是破坏细菌的核糖体从而阻止它对蛋白质的合成达到杀菌效果。维吉尼亚霉素在分子的构成上主要有两个基团构成分别为M因子和S因子。其中M为大环内酯，分子式为C28H35N3O7主要对金黄色细球菌最有效而得名，S为环状多肽，分子式C43H49N7O10，主要对藤黄八迭球菌最有效，所以说维吉尼亚霉素是由两种抗生素复合而成［15］。

2.2 维吉尼亚霉素对于酸中毒的调控

维吉尼亚霉素对于瘤胃内乳酸的调控实际是基于其对于瘤胃内乳酸产生菌菌群的调控，通过维吉尼亚霉素对于瘤胃内产乳酸菌的影响达到预防瘤胃乳酸中毒的目的。对瘤胃乳酸发酵菌调控是调控瘤胃内淀粉、可溶性糖类分解、发酵、代谢的重要手段，亦是维持瘤胃pH值稳定、抑制瘤胃酸中毒致病菌生长的有效途径［16］。Coe等（1999），利用4头荷斯坦瘘管牛通过4×4拉丁方研究，维吉尼亚霉素在对于奶牛瘤胃内发酵的影响结果发现，当维吉尼亚霉素的添加量在175、250mg·animal－1·d－1时奶牛瘤胃内的牛链球菌与乳酸杆菌的菌群数量显著降低［17］。郝俊玺等（2008），利用4头永久性瘤胃瘘管肉牛，采用3×3拉丁方试验设计，研究维吉尼亚霉素和碳酸氢钠在高精日粮条件下对于粪便pH的影响，结果发现日粮添加维吉尼亚霉素和碳酸氢钠与对照组相比均显著提高了粪便pH值，但维吉尼亚霉素的作用效果更显著（P ＜0.01）［18］。因乳酸的在直肠内的吸收要远远高于其在瘤胃内的吸，所以通过上述试验可以说明维吉尼亚霉素能够抑制瘤胃内乳酸的产生，便间接的说明瘤胃内乳酸产生菌菌群的数量受到了抑制。维吉尼亚霉素不但可以对瘤胃内乳酸发酵菌有影响，还可以对于一些瘤胃内的致病菌起到抑制作用。Nagaraja等（1998），研究发现当奶牛的日粮处于高比例精饲料条件下会引起瘤胃内的乳酸产生过多，而大量乳酸的产生就导致了坏死梭杆菌的大量繁殖极易造成奶牛的肝脓肿，而对于奶牛的基础日粮中添加维吉尼亚霉素可以有效的抑制乳酸在瘤胃内的发酵产生，通过控制乳酸的产生就可抑制坏死乳酸杆菌的繁殖减少奶牛的肝脏囊肿［19］。总的来说，由以上研究可看出维吉尼亚霉素不仅对于瘤胃内的乳酸菌有抑制作用还可以抑制一些瘤胃内的不良菌群，这对于奶牛瘤胃内的正常发酵以及一些疾病的预防都会起到积极的作用。

3 维吉尼亚霉素对于奶牛瘤胃内发酵的影响

3.1 维吉尼亚霉素对于过瘤胃蛋白的影响

反刍动物通过采食饲料所摄取的蛋白质可分为瘤胃内可降解蛋白质与非可降解蛋白质，而瘤胃内可降解蛋白质对于反刍动物具有重要的作用。对于瘤胃内的可降解蛋白，一部分被瘤胃内微生物降解为小肽、氨基酸或通过脱氨基作用将氨基酸转变为氨态氮，以供其自身利用；另一部分则进入后消化道被家畜消化吸收利用。Van Nevel等（1984），通过体外培养法研究发现维吉尼亚霉素具有抑制瘤胃内微生物的脱氨作用，这对于保证过瘤胃蛋白的数量具有重要的作用［20］。Ives等（2002），研究在两种不同基础日粮条件下添加维吉尼亚霉素对于瘤胃中蛋白质代谢的影响，结果显示添加维吉尼亚霉素可以提高过瘤胃蛋白质的数量，保证家畜对于蛋白质的吸收［21］。需要指出的是，虽然维吉尼亚霉素能够保证饲料中蛋白质在瘤胃内的通过量，但与此同时也抑制瘤胃内微生物的脱氨作用，瘤胃内微生物蛋白（MCP）的产生量便会受到影响，这可能会影响到反刍动物对于蛋白质的吸收与利用平衡。但据研究表明过瘤胃的蛋白可以弥补瘤胃中MCP产生的不足，这可以保证了奶牛对于蛋白质的吸收与利用［22］。对于过瘤胃蛋白质的增加，可以有效提高奶牛对于饲料中蛋白质的摄取以及节约饲料中的必须氨基酸提高饲料利用率。

3.2 维吉尼亚霉素对于瘤胃内挥发性脂肪酸的影响

瘤胃内的挥发性脂肪酸（volatile fatty acids，VFA）为1～6个碳的脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、己酸，其中乙酸、丙酸、丁酸占总挥发性脂肪酸的95%左右，反刍动物吸收的挥发性脂肪酸在糖异生的作用下是主要的能量来源［23］。VFA的变化是反映瘤胃发酵、消化代谢的重要指针，通常瘤胃内非结构性碳水化合物经发酵后的主要产物以丙酸为主，而结构性碳水化合物经发酵后则以产生乙酸为主。瘤胃内的革兰氏阳性菌的发酵产物大多为乙酸，并非是能够由糖异生能生成葡萄糖的丙酸。Coe等（1999）报道，添加维吉尼亚霉素能够有效增加瘤胃内TVFA的浓度以及丙酸、丁酸、戊酸的摩尔比例；降低了乙酸的摩尔比例及乙酸丙酸的比值。奶牛瘤胃内乙酸、丙酸摩尔比值的改变，便改变了瘤胃内的发酵类型，比值的缩小并最终形成丙酸发酵占优势，增加潜在的奶牛产奶能量［24］。而对于瘤胃乙酸摩尔比值的降低，可能影响到牛乳中乳脂率的含量影响到牛乳的质量。面对这情况，国外也采取了一些措施来缓解这一弊端并取得了一定的效果，例如提高日粮中粗纤维的含量，该方法主要是基于瘤胃中的乙酸是由饲料中的粗纤维发酵而来。

3.3 维吉尼亚霉素对于瘤胃内甲烷产量的影响

奶牛瘤胃内发酵产生的气体主要以二氧化碳与甲烷为主，其中二氧化碳约占65.5%、甲烷约占28.8%。但是瘤胃内甲烷的产量往往直接影响着饲料的利用效率，据资料显示单头奶牛甲烷的产量大概是200L／d；而甲烷所占的能量却约占饲料总能量的2%至15%，这无疑降低了奶牛日粮饲料中的可摄取能量［25］。在反刍动物瘤胃内主要的产甲烷菌属有甲烷短杆菌属、甲烷细菌属、甲烷微菌属、和甲烷八迭菌属等，这些产甲烷菌主要为革兰氏阳性菌［26］。而维吉尼亚霉素对于革兰氏阳性菌具有一定的抑制效果，对于这一特点的利用便可以抑制部分革兰氏阳性产甲烷菌［27］。此外，从甲烷的产生机制方面也可以说明维吉尼亚霉素对于甲烷的产生具有抑制作用。从根本上说，产甲烷菌会利用瘤胃内的一些单碳羟基化合物以及四碳以下的胺分别与氢气、水发生反应，用以生成自身所需要的能量和废弃物甲烷。维吉尼亚霉素对于革兰氏阳性菌的抑制特性使得瘤胃内革兰氏阳性菌对碳水化合物发酵受到抑制，也就是减少了氢气和甲酸的产量［28］。在一定意义上说，对于产甲烷反应物的减少便是对于甲烷产生的抑制。通过以上两点可以看出，无论是对于产甲烷菌的抑制还是对于反应物的减少都可以达到抑制瘤胃内甲烷的产生。

4 小结

从我国目前的实际情况出发，在奶牛饲料中添加使用一些饲用抗生素的情况还不可避免。但是在使用饲用抗生素的同时也应考虑到，在能够达到奶牛保健与提高饲料利用率的情况下也应不影响家畜的畜产品即在畜产品中无残留或残留小于国家限制标准。这就要求在实际的生产实践中遵循国家出台的饲用抗生素饲用标准，严格把握饲用抗生素的使用量，将饲用抗生素正效应大于负效应，达到真正的奶牛安全饲养。

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