头孢洛宁乳房注入剂(干乳期)防治奶牛干乳期乳房炎的研究进展

冯言言,陈 玲,郑 莉,林 红,尹伶灵,孔 梅,吴连勇

(1.齐鲁动物保健品有限公司,山东 济南 250100;2.山东省兽药质量检验所 山东省畜产品质量安全监测与风险评估重点实验室,山东 济南 250022)

头孢洛宁(Cefalonium)为半合成的头孢菌素类抗生素,化学名为(6 R,7 R)-3-[(4-氨基甲酰吡啶-1-鎓-1-基)甲基]-8-氧代-7-[(2-噻吩-2-基乙酰)氨基]-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸内盐二水合物,分子式为C20H18N4O5S2,分子量为458,极微溶于水和甲醇,易溶于二甲基亚砜,不溶于二氯甲烷、96%乙醇和乙醚,可溶解于稀酸和碱溶液[1]。英特威制药有限公司将头孢洛宁开发为乳房注入剂,商品名为Cepravin®,目前在欧盟及英联邦国家范围内使用,可用于治疗奶牛干乳期乳房炎以及预防乳房内新增感染,头孢洛宁在奶牛乳区能够广泛分布,并且吸收缓慢,能够在乳区维持长达10周的有效作用水平,用药后奶牛在干乳期以及产后初期感染乳房链球菌的概率均很小,同时牛奶中体细胞数较低,能够提高奶制品质量[2]。目前国内无头孢洛宁的原料及乳房注入剂产品,系统阐述了头孢洛宁乳房注入剂的抗菌活性、作用机制、临床应用等方面内容,为该药物的开发及临床应用提供参考。

1 抗菌活性

头孢洛宁抗菌谱广,对革兰阳性菌和革兰阴性菌均有较强的抗菌活性,并且对产β-内酰胺酶菌有很好的作用,头孢洛宁敏感菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、无乳链球菌、停乳链球菌、乳房链球菌、化脓隐秘杆菌、枸橼酸杆菌、溃疡棒状杆菌、克雷伯菌、变形杆菌等。头孢洛宁在兽医临床上主要用来治疗奶牛干乳期隐性乳房炎以及预防乳房内新增感染[2～4]。

2 作用机制

头孢洛宁的作用机制同其他β-内酰胺类抗生素,能与细菌胞质膜上的青霉素结合蛋白(PBPs)结合,使PBPs活性丧失,造成敏感菌内黏肽的交叉联结受到阻碍,细胞壁缺损,菌体内的高渗透压使胞外的水分不断渗入菌体内,引起菌体膨胀变形,加上激活自溶酶,使细菌裂解而死亡,达到繁殖期高效杀菌的作用[5]。

3 药代动力学

对干乳期奶牛以250 mg/乳区的剂量乳房注入头孢洛宁乳房注入剂后,头孢洛宁在乳区能够广泛分布但是吸收缓慢,给药后36小时能够达到血浆峰浓度0.268 μg/mL。头孢洛宁的药效维持时间长,乳房分泌物中头孢洛宁的有效浓度能够持续高达10周。头孢洛宁主要通过尿液排泄,给药后前3 d约有7%～13%的物质通过尿液排泄,同时期每天约低于1%的物质通过粪便排泄[2]。

英特威公司研究了头孢洛宁在靶动物牛体内的药动学[2-3]。研究人员对试验奶牛乳房注入Cepravin乳房注入剂后,检测奶牛的血清、尿液、粪便、组织和牛奶中检测到的放射性物质。结果表明,头孢洛宁在乳房能够广泛分布,吸收缓慢,主要通过尿液排泄。给药后前3 d,约有7%～13%的物质通过尿液排泄,同期每天约低于1%的物质通过粪便排出。头孢洛宁在给药后近10 d内血浆中的平均药物浓度是恒定的,这与头孢洛宁从乳房缓慢消除但吸收时间长是一致的。

EMA(European Medicines Agency,欧洲药品委员会)报道[4]了对干乳期奶牛每乳室注入250 mg未标记的头孢洛宁乳房注入剂后血清中头孢洛宁的浓度,结果显示在给药后8、12 h和24～72 h血清中的浓度分别为 0.21～0.42 μg/mL、0.15～0.27 μg/mL和<1 μg/mL;以相同剂量乳房注入放射性标记的头孢洛宁后,在给药后36 h平均血浆峰浓度为0.268 μg/mL。

研究人员对8头距离预产期51±3 d的干乳期奶牛以250 mg/乳区的剂量乳房注入放射性标记的头孢洛宁,结果显示,在给药后48 h能够达到血浆峰浓度Cmax,为0.015±0.038 μg/g,随后在96 h缓慢降为 0.085 μg/g[4]。

有研究显示,以250 mg/乳区乳房注入市售的头孢洛宁乳房注入剂后,在尿液中能够检测到较高浓度的头孢洛宁,给药后第1天高达23 μg/mL,随后在第8天和第15天降至低于0.08 μg/mL;另一项研究显示,在给药后12 h通过尿液排泄的头孢洛宁量为4.55～24.1 μg/mL,随后缓慢降至第19天的0.26 μg/mL以及之后的低于0.08 μg/mL。 在一项放射性标记试验中,干乳期奶牛以250 mg/乳区乳房注入头孢洛宁后,头孢洛宁通过尿液和粪便排出体外。在给药后的前3 d,分别有约29%和2%的总放射性剂量通过尿液和粪便排泄。在第7、14天和21天尿液和粪便中的放射性活性物质分别为总剂量的0.7%、0.4%、0.4% 和 0.3%、0.08%、0.03%,第1～3、7、14天和21天尿液、粪便以及笼子清洗中的放射性药物总量为所给剂量的49.43%[4]。

4 临床应用及安全性

国内外多篇文献报道,在奶牛干乳期乳房注入头孢洛宁乳房注入剂(干乳期),能够有效治疗乳房内常见病原菌并预防乳房内新增感染,对乳房局部无刺激性,安全性高。

李维静[6]进行了头孢洛宁乳房注入剂(干乳期)防治奶牛干乳期乳房炎的药效学研究。试验随机选择60头进入干乳期的奶牛,在最后一次给药后每头奶牛的每个乳区分别注入一支头孢洛宁乳房注入剂。对入选的每头奶牛分别在干奶前以及产后1、3、5日,采集每个乳区的乳样进行体细胞计数和细菌学检查。给药后至产后14日对受试动物进行临床型乳房炎检查。结果显示,头孢洛宁乳房注入剂对干乳期奶牛乳房炎具有良好的防治效果,能够有效治疗干乳期隐性乳房炎和预防新的乳房炎感染。

Bradley等[7]研究了干乳期单独或联合使用头孢洛宁乳房注入剂和乳头封闭剂的疗效。体细胞数高的感染奶牛乳区单独使用头孢洛宁乳房注入剂或结合使用乳头封闭剂,体细胞低的感染奶牛乳区单独使用乳头封闭剂或结合使用头孢洛宁乳房注入剂,在干乳时采集所有乳区的牛奶样品进行细菌学检查,并在产犊后10 d内再次采集牛奶样品进行细菌学检查。在泌乳期的前100 d进行临床乳房炎监测。研究结果显示,头孢洛宁对主要病原菌引起的乳房内感染的治愈率高于90%。头孢洛宁乳房注入剂与乳头封闭剂联合使用能够降低泌乳期前100 d临床乳房炎的患病概率。

Shephard等[8]比较了干乳期使用头孢洛宁和氯唑西林治疗奶牛乳房炎的效果。试验奶牛随机分到头孢洛宁乳房注入剂治疗组和氯唑西林乳房注入剂治疗组。产犊后在前两个牧场进行细菌学治愈率计算以及体细胞数计数,在另外4个牧场,产犊后7 d从所有患临床型乳房炎的奶牛采集牛奶进行培养。治疗效果以产犊后临床型乳房炎的发生率表示。结果显示,头孢洛宁乳房注入剂和氯唑西林乳房注入剂两种药物在治疗乳区因金黄色葡萄球菌、无乳链球菌和乳房链球菌引起的新增感染、慢性感染上无差异。当出现牛棒状杆菌和表皮葡萄球菌混合感染时,头孢洛宁乳房注入剂治疗组的感染乳区治愈率明显高于氯唑西林乳房注入剂治疗组,分别为80.3%和70.7%。研究表明,头孢洛宁乳房注入剂是干乳期治疗奶牛乳房炎的有效药物。

Petzer等[9]研究了包括头孢洛宁在内的6种乳房注入剂产品治疗奶牛乳房内细菌感染的疗效。研究显示,头孢洛宁对奶牛乳房炎的治愈率最高,达93.9%,同时头孢洛宁能够明显降低乳区的新增感染,新增感染率仅为13.4%,这表明头孢洛宁能够有效治疗奶牛干乳期乳房内感染并预防新增感染。

McDougall[10]研究了在干乳期使用一种新型的头孢洛宁制剂,与头孢洛宁乳房注入剂相比,治疗乳房内已有感染以及预防乳房内新增感染的疗效。研究选用体细胞数≤150 000 Cells/mL、无临床型乳房炎病史的奶牛,随机分到头孢洛宁新制剂(n=299)、参比制剂组(头孢洛宁乳房注入剂组,n=301)和阴性对照组(n=293);另选择体细胞数>150 000 Cells/mL、有或无临床乳房炎病史的动物随机分为三组,其中头孢洛宁新制剂组和头孢洛宁乳房注入剂组的试验动物数量分别为389头和399头。在干乳时、产犊后0～6 d、产犊后3～12 d分别采集乳区牛奶样品进行细菌学检测和体细胞计数。研究结果显示,头孢洛宁新制剂和头孢洛宁乳房注入剂均能有效治疗干乳期乳房感染和预防奶牛乳房内新增感染。

Parkinson等[11]比较了3种在奶牛干乳期使用的乳房注入剂对新西兰奶牛乳房炎的治疗效果。研究将493头结束泌乳期的奶牛随机分到3个试验组,分别为氯唑西林与氨苄西林乳房注入剂治疗组、头孢洛宁乳房注入剂治疗组、氯唑西林乳房注入剂治疗组,给药后在干乳期以及随后的泌乳期前10天每天两次观察奶牛乳房状况。在干乳时以及产后第7天和第28～35天采集乳区牛奶样品,进行牛奶体细胞计数。产犊后前10天采集患乳房炎奶牛的牛奶样品进行细菌学检测。研究结果显示,在整个干乳期所有奶牛均未发生乳房炎,产犊后前10天仅有16头奶牛发生临床乳房炎。研究表明,头孢洛宁乳房注入剂能够有效治疗干乳期奶牛乳房炎以及预防乳房内新增感染。

Bates等[12]评价了乳头封闭剂和头孢洛宁乳房注入剂(干乳期)治疗产犊后60～80 d体细胞数>150 000 Cells/mL奶牛的疗效,并且研究在产犊后的前100天奶牛临床乳房炎的发生率。在泌乳期结束后单独给予头孢洛宁乳房注入剂(n=289)或头孢洛宁乳房注入剂与乳头封闭剂连用(n=304)。在干乳期以及产犊后每天观察两次,泌乳前和产犊后记录牛奶体细胞数。研究结果显示,联合使用比单独使用头孢洛宁乳房注入剂疗效好,在产犊后前100天能够有效减少临床乳房炎的发生。

Bryan等[13]进行了两种不同的头孢洛宁乳房注入剂(干乳期)产品对奶牛乳房炎的治愈率和预防乳房内感染的等效性比较。试验选用来自4个商品奶牛场的1 570头奶牛,根据选自的牧场、胎次、患乳房炎病史和近期的体细胞数将试验奶牛随机分到两种头孢洛宁乳房注入剂试验组。采集干乳时体细胞数≥500 000 Cells/mL、产犊后分离到阳性敏感菌以及产后2～5天的所有奶牛乳区样品。记录所有患乳房炎样品并进行细菌培养,分析乳区细菌治愈率、乳房内新增感染和临床乳房炎的发生。研究结果显示,两种头孢洛宁乳房注入剂(干乳期)对病原菌的治愈率分别为78.0%和75.7%,乳房内新增感染率分别为16.1%和16.0%,临床乳房炎的发生率分别为1.0%和1.1%。研究表明,干乳时使用这两种头孢洛宁乳房注入剂能够有效治疗乳房炎、预防产后乳房新增感染以及早期临床乳房炎。

Ospina等[14]比较了奶牛干乳期乳房注入头孢洛宁乳房注入剂和头孢唑林乳房注入剂对乳房炎的治愈率、干乳期乳房内新增感染以及产犊后至产奶第60天之间临床型乳房炎的发生率。在干乳时、产奶第2～9天和产奶第10～17天采集奶牛乳区牛奶样品,在产奶60天采集患临床乳房炎奶牛的乳区牛奶样品。以干乳期细菌治愈率为主要评价指标。研究结果显示,两种药物均能有效治疗干乳期乳房炎,预防乳房内细菌的新增感染。

头孢洛宁的急性毒性较低,无局部刺激性,无致癌、致畸、致突变作用。临床应用中,头孢洛宁对奶牛乳房局部无刺激性,安全性高[4]。

5 残留研究

EMA报道[4],综合考虑头孢洛宁微生物学每日摄入量(ADI)为15.3 μg/kg体重,残留标示物为头孢洛宁原形化合物,根据牛奶中的残留物对奶制品发酵剂的抑制作用所建立的最大无作用剂量(NOEL)为0.020 μg/mL,并且已有经过验证的可定量检测牛奶中头孢洛宁残留量的检测方法,欧盟兽药委员会制定了头孢洛宁的最高残留限量(MRLs),见表1。

表1 头孢洛宁在牛奶中的最高残留限量

EMA报道了对在给药后第11～42天内产犊的干乳期奶牛,每乳室乳房注入250 mg放射性标记的头孢洛宁后,头孢洛宁在奶牛各组织中的残留分布情况[4]。在奶牛产犊后7天屠宰试验动物,结果显示,在最短休药期18 d时肾脏、肝脏、肌肉和脂肪中的总残留浓度分别为 265 μg/kg、43 μg/kg、 <13 μg/kg和<23 μg/kg,在最长休药期49 d时肾脏、肝脏、肌肉和脂肪中的总残留浓度分别为146 μg/kg、28 μg/kg、 <13 μg/kg 和 <23 μg/kg,乳房组织中的总残留浓度范围为<14～644 μg/kg。在给药后第18、36天和49天屠宰的3头动物的肾脏中原形药物的浓度较低,浓度范围为5%～8%,在给药后29 d屠宰的1头动物的肾脏中原形药物头孢洛宁浓度较高,为27%。肾脏中大部分残留物为未鉴定的代谢物。未检测其他组织中残留物的组成。

研究人员开展了另一项干乳期奶牛的研究,试验动物每乳区注入250 mg未标记的头孢洛宁,在给药后3周肾脏、肝脏、心脏、腿肌和脂肪中头孢洛宁的残留量均低于80 μg/kg,乳房组织的残留量范围为 <80 μg/kg～4 490 μg/kg[4]。

研究人员对8头干乳期奶牛以250 mg/乳区的剂量乳房注入放射性头孢洛宁,在给药时,试验动物距预产期约51±3 d。给药后36 h和96 h分别屠宰4头动物。在给药后36 h,肾脏、肝脏、脂肪、肌肉中平均总头孢洛宁相关残留物浓度分别为673 μg/kg、60 μg/kg、15 μg/kg 和 9 μg/kg。 给药后 96 h,组织中总残留量较低,但是肝脏中的浓度未降低。本研究指出,肾脏是主要的靶组织[4]。

EMA报道了牛奶中的残留消除研究[4]。研究选用7头将在给药后11～17 d(n=3)或29～37 d(n=3)产犊的奶牛,每乳室乳房注入250 mg放射性标记的头孢洛宁。产犊后首次挤奶,牛奶中总放射性残留物浓度范围为666～6 544 μg/kg,头孢洛宁浓度范围为<10～448 μg/kg,总的抗生素活性范围为<15～269 μg/kg。在产后最初几日,头孢洛宁原形药物的比例较低,并且呈现变化趋势。

研究人员对将在41～71 d后产犊的干乳期奶牛以250 mg/乳区的剂量乳房注入放射性标记的头孢洛宁[4],本次研究中干乳期时间较长,更能够反映头孢洛宁的实际使用情况。在第14次挤奶后屠宰所有奶牛。研究显示,在给药后前7 d约排泄出40%给药剂量的药物,其中尿液中约为33%～36%,粪便中约为3%～5%。低于3%总剂量的药物通过牛奶排泄。研究显示,头孢洛宁原形是牛奶中存在的惟一主要残留物。采用HPLC-MS/MS方法,第3、5、7次和9次挤奶后,牛奶中残留标示物(头孢洛宁原药)占总放射性残留的比例分别为0.88、1.39、1.15 和1.18,采用 radio-HPLC,对应的比例分别为0.61、0.64、0.61 和0.58。

研究人员进而研究了牛奶中具有微生物学活性的残留物的浓度[9]。试验选用20头干乳期长为29～97 d的奶牛,以250 mg/乳区乳房注入未进行放射性标记的头孢洛宁。研究结果显示,在最短的干奶期时间(即29 d),牛奶中头孢洛宁的浓度从第5次挤奶时的180 μg/kg降至第22次挤奶时的低于10 μg/kg。对于干乳期长为97 d的奶牛,有1头奶牛在第2次挤奶时可检测到的头孢洛宁的浓度为10 μg/kg,另有1头动物未检测到残留药物,可以看出,头孢洛宁的浓度和可检测到的头孢洛宁残留量均随着干乳期的延长而降低。

英特威原研产品说明书中规定[4],奶牛干乳期乳房注入头孢洛宁后,在产犊后96 h所产的奶方可供人类食用。若奶牛在给药后的54 d之前产犊,那么弃奶期为治疗后的54 d加上96 h,需确保至少有7次奶被弃去。试验奶牛需在最后一次给药后21 d进行屠宰,即牛组织休药期为21 d。

李维静[6]研究了在干乳期乳房注入头孢洛宁的弃奶期研究。试验选用40头进入干乳期的奶牛,干奶前挤干每个乳区内乳汁后,每个乳区分别注入1支250 mg的头孢洛宁乳房注入剂。给药后奶牛不再挤奶直至产后下一泌乳期开始,产犊后连续采集每头泌乳牛前10次所挤的奶样,将每头奶牛每次采集的4个乳区混合奶样中取100 mL供残留检测,采用已建立的HPLC/MS检测方法测定。结果表明,使用头孢洛宁干乳期乳房注入剂的奶牛产犊后前10次挤奶样品中头孢洛宁的残留量均低于检测限,若干乳期时间长于40 d或以上时,弃奶期定为0日。

张奥博[15]研究了对干乳期奶牛乳房注入头孢洛宁乳房注入剂后的弃奶期研究。对2头即将进行干乳期的奶牛,干乳前挤干每个乳区内的乳汁,每个乳区注入一支头孢洛宁乳房注入剂,产后采集前10次所挤的奶样,每次采集4个乳区的混合奶样进行头孢洛宁残留检测。研究结果显示,干乳期注入头孢洛宁乳房注入剂的2头奶牛干乳期持续时间分别为49 d和93 d,前10次采集的牛奶样品中头孢洛宁残留标示物的残留量均低于方法的检测限(0.5 μg/kg),并最终将干乳期乳房注入剂头孢洛宁给药后的弃奶期定为0日。

6 结语

综上所述,在奶牛干乳期乳房注入头孢洛宁乳房注入剂后,药物能够在乳区广泛分布,并且吸收缓慢,在乳区能够维持长达10周的有效作用水平,奶牛在干乳期以及产后初期感染乳房链球菌的概率很小,同时牛奶中体细胞数较低,能够提高奶制品质量。头孢洛宁毒性较低,干乳期仅需乳房注入1次,对乳房组织损伤少,乳房组织耐受性好,干乳期乳房给药残留少,能够保证食用奶的安全。因此,头孢洛宁乳房注入剂用于治疗奶牛干乳期乳房炎并且预防奶牛乳房内新增感染,具有广阔的市场应用前景。

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