硒与奶牛隐性乳房炎相关性的研究进展

贾大庆，武 瑞，王建发，宋 军，贺显晶，王晓雅

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319）

硒是重要的营养元素，在动物体内已发现25种硒蛋白，至少有12种硒蛋白具有广泛的免疫功能。硒是通过硒蛋白遗传编码的硒半胱氨酸残基发挥其生物学作用。硒蛋白参与了相关酶的代谢，因此，硒的缺乏将会抑制硒酶的合成、降低硒酶的活性。硒对动物机体的调节作用主要体现在三方面：抗氧化活性、甲状腺激素代谢、蛋白质抗氧化活性的调节［1］。此外，硒蛋白的抗氧化能力对于动物机体来说非常重要，它能清除机体代谢和呼吸产生的自由基、过氧化氢等物质，防止生物大分子进一步烷基化。

硒在奶牛乳腺健康和隐性乳腺炎控制等方面展示出了巨大的潜力。谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是奶牛机体中重要的硒蛋白，它是细胞抗氧化防御机制中的一个重要组成部分。它能清除破坏性脂质的过氧化物，并保护免疫细胞免受氧化应激诱导损伤。硒在牛乳腺免疫功能中的作用可归因于其高度协调的结果。其中硒与嗜中性粒细胞的相互作用是最重要的，嗜中性粒细胞杀菌的活性依赖于自由基的产生过程，但自由基的增多会对嗜中性粒细胞本身产生毒害作用。而GSH-Px有助于清除自由基，保证嗜中性粒细胞的免疫活性。有试验表明，硒缺乏的小鼠、大鼠和牛的嗜中性粒细胞在体外杀死病原体的效率比硒充足的动物的嗜中性粒细胞杀死病原体的效率低。然而，细胞的免疫功能增强并不能直接归因于对过氧化物的清除。有人提出硒酶可能影响类花生酸代谢来调节炎症和趋化活性化合物［2］。根据已知的报道得知，体细胞数（SCC）与动物的硒状态之间负相关（P<0.05）［3-4］。 该文意在整合微量元素硒与奶牛乳腺免疫的相关性联系，从而为合理地预防奶牛隐性乳房炎提供依据。

1 硒的功能

硒是机体必需的元素之一，对动物机体多个器官的生物学功能起着不可替代的作用。如调节代谢、颉颃有毒金属元素、清除自由基、抗氧化、延缓衰老、提高免疫力、防治癌症等［5］。

1.1 硒的抗氧化作用

抗氧化性是硒最主要的生物学功能。谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是非常重要的具有抗氧化性的硒酶。它能够清除动物体内的由代谢作用和呼吸作用产生的活性氧等氢氧化物，防止生物膜被氧化，保证细胞的结构完整和功能健全［6］。有研究表明，在日粮中添加酵母硒时，能显著提升血硒、GSH-Px及乳硒的含量。但当硒酵母的添加量超过 15 g 时，GSH-Px 的活力呈下降趋势［7］。

1.2 硒对激素的调节作用

有研究表明，硒在甲状腺激素的合成、代谢及活化中发挥着重要作用。甲状腺在人体器官中含硒量最多。Ⅰ型脱碘酶（ID-1）是一种含硒酶，硒是该酶的活性中心，它能使T4发生脱碘作用，转变为T3。当硒缺乏时，脱碘酶的活性降低，T4转变为T3的数量减少，T4大量聚集［8］。 另外，GSH-Px 与甲状腺的关系也较为密切。硒作为GSH-Px的活性中心，可消除脂质氢过氧化物和过氧化氢等活性氧，保护甲状腺滤泡上皮细胞膜结构和功能的完整性［9］。因此，硒对于维护甲状腺的生理功能，间接调节甲状腺激素的代谢具有重要作用。

1.3 硒对免疫功能的作用

硒还具有提高免疫的功能。虽然硒在体内的量非常少，但对机体的免疫系统具有重要作用。许多研究表明，硒缺乏会影响细胞免疫和体液免疫的免疫能力。邓桦等人通过向雏鸡的饮用水中添加硒来研究硒与免疫功能的关系，结果显示，硒能明显增加ND-HI抗体数量。此外，呙于明认为，低硒日粮可以使雏鸡血液中的自然杀伤性细胞的数目减少和淋巴细胞的增殖能力下降。由此可知，微量元素硒可以影响吞噬细胞对细菌的吞噬能力。国外研究发现，硒与VE的协同作用可以提高雏鸡NK细胞活性。此外，给雏鸡饮水补硒还发现，新城疫疫苗免疫的雏鸡红细胞免疫黏附促进因子活性明显增强，红细胞免疫黏附功能提高［10］。

2 硒与奶牛乳房炎的关系

动物的营养状况与其整体健康状况及其对抗疾病的能力密切相关。通过营养调节能有效改善免疫系统抵抗疾病的能力。微量营养元素对奶牛隐性乳房炎的免疫调节作用研究中，主要集中在硒、VA、VE、β-胡萝卜素、铜和锌。 其中，硒是通过其对细胞功能的作用来影响牛乳腺健康的微量元素。

2.1 硒水平与体细胞数的关系

牛奶的体细胞数（SCC）是判断奶牛乳房健康状况的一项重要指标，也是牛奶质量的重要评估标准。在奶牛泌乳期间，体细胞浓度会有很大变化。在健康的乳房中，只有极少数白细胞在泌乳期迁移到牛奶中。但当进入干奶期时，由于乳房中会出现一系列生理变化，会导致体细胞数增加。奶牛乳腺健康其牛奶中SCC非常少（<20 000/mL），当SCC超过20 000/mL以上时，乳腺组织就会有发生炎症的可能［11］。在干奶期前7～10 d内，SCC 浓度会增加到 2×106～5×106/mL， 然后稳定在1×106～3×106/mL。分娩后 7～10 d 内，SCC 降至 1×105/mL［12］。

如果奶牛群体提供的牛奶中SCC值高，则代表着该群奶牛隐性乳房炎发病率较高，牛奶的营养价值降低。根据报道得知，如果血液中的GSHPx活性低于3.3 μkat/g的血红蛋白，则会增加奶牛乳房感染概率［13］。GSH-Px的活性降低会导致软组织的氧化损伤，从而使乳房更容易受到乳腺炎病原体的影响。因此，在乳腺组织中的中性粒细胞浸入将导致SCC上升到更高的水平。中性粒细胞在抗微生物威胁中的有效作用也依赖于GSH-Px活性。所以通过改善奶牛硒水平使GSH-Px达到最适活性，对牛奶中SCC的降低和增强中性粒细胞的免疫能力具有重要作用。

2.2 硒水平与乳房炎易感性关系

奶牛乳腺对细菌的易感性与奶牛机体中硒水平有潜在联系。有研究表明，在0.2 mg/kg饮食水平补充硒8周后，奶牛乳腺感染情况明显减少（高达60%）［14］。此外，如果补充硒或VE的量高于动物的需要量，则会提高动物机体的免疫能力［15］。尤其对已经感染病原体的奶牛更加重要。Hemingway的试验曾提到，36头奶牛在干奶期乳房内注射抗生素后，有14头奶牛患乳房炎，而在干奶期补充了4 mg硒的36头奶牛中只有5头奶牛患乳房炎。有研究表明，奶牛乳腺健康归因于乳清蛋白对金黄色葡萄球菌的抗菌活性［16］。这种抗菌活性的机制尚不清楚。然而，有人提出，较高的GSH-Px活性会影响乳清中病原微生物的生长速率。由此可以得出结论，硒可能是通过改善机体募集吞噬细胞至感染灶的能力和诱导乳清中未知的抗菌活性抵抗疾病来影响奶牛乳房炎易感性。

2.3 硒与奶牛乳腺免疫的关系

2.3.1 硒与中性粒细胞的关系：硒与奶牛免疫功能之间最重要和最广泛的关联是对中性粒细胞功能的影响。嗜中性粒细胞通过产生超氧化物衍生自由基来发挥其杀菌功能。与此同时，自由基的增多会损害中性粒细胞自身，降低杀菌能力。而谷胱甘肽过氧化物酶能清除自由基等活性氧，保证中性粒细胞正常工作。如果奶牛机体中硒缺乏，则谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，催化能力下降，清除自由基能力下降，导致自由基在体内过多蓄积，使中性粒细胞功能和结构发生改变，杀菌能力降低。所以硒可以保证中性粒细胞发挥杀菌能力的同时，防止中性粒细胞自身受到损伤。有研究表明，当向体外培养的健康奶牛的中性粒细胞内添加硒浓度为10 μmol/L时，中性粒细胞迁移能力提高了1.29倍［17］。中性粒细胞的迁移能力与杀菌能力正相关。所以合理地补充硒可以更好地发挥中性粒细胞的功能，保持奶牛乳腺健康。

2.3.2 硒与可溶性因子的关系：奶牛乳腺免疫系统的可溶性因子由各种蛋白组成，包括补体蛋白、细胞因子和免疫球蛋白（Igs），对预防奶牛隐性乳房炎具有重要作用。牛补体蛋白存在于血清和牛奶中［18］。细胞因子由免疫细胞和非免疫细胞产生，参与调节免疫细胞的活性［19-20］。由浆细胞合成的Ig 有 4 种类型，分别是 IgA、IgM、IgG1、IgG2，每种类型都有不同的生物学功能［21］。目前，在硒与可溶性因子的研究中，硒与抗体的相关研究较多，硒对其他可溶性因子的影响相对较少。有研究表明，改善母牛产奶前的硒水平，会提高初乳中的免疫球蛋白的滴定度。分别饲喂产奶前母牛20 mg/kg硒和120 mg/kg硒，发现前一组血清和初乳中的IgG和IgM浓度显著低于后一组。Swecker等人证实，日粮中硒水平高，则奶牛结肠中IgG的浓度较高［22］。在B淋巴细胞体外培养试验中，培养基中添加100 ng/mL硒，使B淋巴细胞的增殖速度加快，由此可以得出结论，即硒促进IgM的产生［23］。

3 总结

综上所述，硒缺乏与泌乳早期乳房炎的发生有直接联系，添加硒能增强免疫细胞的吞噬活性并降低乳房炎的发病率。奶牛在生产和泌乳过程中会消耗大量的营养物质，当围产期奶牛饲料营养不均衡或缺乏时，会使奶牛对病原微生物的防御能力降低，乳房炎易感性增加，炎性症状加重。因此，对于不同时期的奶牛，补充不同剂量的硒，科学合理地搭配营养物质，对于预防奶牛隐性乳房炎具有重要意义。

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