褪黑素与奶牛牛乳体细胞数防控研究进展

文/姚松阳 刘国世

（中国农业大学动物科技学院）

随着人们对乳制品需求的增加，奶牛产业逐渐壮大，大型规模化奶牛养殖场越来越多。但是，随着牛场规模扩大，奶牛养殖问题逐步凸显，例如，奶牛的繁殖健康、奶牛的营养调控等，其中危害性大，难以解决的为奶牛牛乳体细胞数高的问题[1]。奶牛牛乳体细胞数与奶牛乳房的健康状况密切相关[2]，并影响着奶牛产奶量，而奶牛体细胞数问题每年给奶牛养殖企业带来巨大的经济损失，因此，对奶牛体细胞数的防控迫在眉睫。

目前，由于在收购奶时检测抗生素残余量，许多牛场一般不会采用抗生素治疗。因此，产生了许多非抗生素药物防控乳房炎的手段，褪黑素作为一种动物体内本身存在的激素，具有抗炎症、提高机体免疫力的功能，提高泌乳奶牛体内褪黑素含量可以增加奶牛抗炎症能力，对体细胞数高的奶牛具有一定的防控效果[3]。

1 体细胞数

体细胞数（Somatic Cell Count，SCC），是指每毫升牛奶中体细胞总数，包括与免疫相关的淋巴细胞和老化脱落的乳腺上皮细胞，主要为白细胞，占体细胞总数99%[4]，这两类细胞在正常的乳汁中是存在的，它们代表着乳腺的新陈代谢。但是，一旦奶牛发生病原微生物感染，奶牛血液中白细胞就会进入乳腺与病原微生物发生抗争，这时候乳汁中就会含有大量的白细胞（巨噬细胞、嗜中性细胞、淋巴细胞），SCC急剧上升，有可能发展为乳房炎。体细胞数反映泌乳奶牛乳房的健康程度[2]，一般认为体细胞数小于20 万个/mL为正常数值，20 万～50 万个/mL为已经发生感染，大于50 万个/mL则表明奶牛可能患有乳房炎，一些地区会拒绝收购或者减价收购体细胞数大于50 万个/mL的牛奶[5]。快速准确的获取体细胞数能够保证奶源质量和奶牛健康，现在测定体细胞数方法大体上分为两类：直接测定法和间接测定法。直接测定法可以直接对体细胞数进行检测，准确率较高[6]，例如，人工镜检法、电脉冲法、光脉冲法、计算机视觉检测法等。现在大多数实验室使用Milkscan FT乳成分自动检测仪。间接测定法是通过不同牛奶体细胞数物理、化学特性不同，根据与体细胞数不同的定量关系进行估算，主要方法有ATP法、DNA法、CMT法、pH值法、EC法等，间接方法只能快速区分乳房炎牛，但是不能区分乳房炎的严重程度[7]。

SCC高的原因主要是由于乳腺组织受到金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和链球菌等微生物的感染，这三种菌占整个乳房炎病例的90%以上[8]。由于隐性乳房炎（亚临床乳房炎）经常不易诊断，持续时间长，因此会成为牛群中的一个传染源，导致其他健康牛感染乳房炎。SCC高不仅影响奶牛健康，还会严重降低奶牛产奶量，经过统计，SCC在50 万～80 万个/mL的第一泌乳期牛奶损失量为90 kg；此后，每一个泌乳期牛奶损失量高达180 kg，SCC每增加1 倍，牛奶损失量翻1 倍[9]。SCC高的牛奶营养成分与风味口感也会大打折扣，更为关键的是，SCC高的牛奶对人体健康有害，因为乳房炎病牛乳汁中含有大量的病原微生物及其产生的毒素，还有很多经过乳房炎治疗后的抗生素残留，食用后可能引起发烧、呕吐、腹泻、脱水和过敏等症状，因此对SCC高引起的问题应当产生足够的重视[10]。

2 奶牛牛乳高体细胞数的防控

牛乳体细胞数高不仅仅因为病原体感染，还与饲养管理有关。奶牛饲养环境对牛乳体细胞数的防控有明显影响，高温、潮湿、肮脏的环境容易滋生细菌，应该保持牛舍的干燥、清洁和粪污的及时清理等，通过走访不同的牛场发现，配备卧床和牛体刷的牛舍具有更低的体细胞数，乳房洁净程度更好。

良好的挤奶设备，规范的挤奶操作，卫生的挤奶环境可以有效的降低奶牛体细胞数。挤奶设备与环境是否完好与奶牛体细胞数有直接的关系，现在大多数规模化牛场都配备奶厅，具有完整的挤奶设备，并且奶厅可以做到彻底消毒，及时清理。其次，规范的挤奶操作不仅仅可以减少体细胞数，还可以降低乳房损伤。挤奶时要弃用头3 把奶，注意观察头3 把奶是否正常，如果出现了结块、絮状物、血奶和水样等，应停止上杯，并且标记该牛，挤奶前后必须要完整做到前消毒和后消毒。

防重于治，防控体细胞数高的费用要远远小于治疗费用。良好的环境是防控体细胞数的第一道防线，保持牛舍各个分区环境干净卫生，保持牛体后躯和尾部干净，加强运动，牛场遮阳篷中加开风机，降低热应激[11]。生产中还可通过改变饲料营养成分来降低体细胞数，有研究表明，蛋氨酸锌可显著降低SCC（P＜0.05）；奶牛无论是患亚临床还是临床乳房炎在补充蛋氨酸锌后，其体细胞数、导电性、康复时间以及与未添加组奶牛相比消耗的费用都显著降低（P＜0.05）[12]。VanHom等[13]研究发现，添加有机微量元素可以显著降低奶牛体细胞数；郭琦[14]通过给体细胞数高的奶牛饲喂中草药提取物牛至油，发现饲喂牛至油可以降低隐性乳房炎奶牛体细胞数；赵海明等[15]给泌乳牛添加“虫草欣康”，发现其能有效提高产奶量、降低乳中体细胞数、改善肠道菌群，促进饲料的消化吸收。但是这些处理方式只能针对体细胞数过高、隐性乳房炎或轻微乳房炎，一旦发展为较严重乳房炎，则需要通过药物治疗，必要时需要配合抗生素治疗。

奶牛牛乳体细胞数不仅与环境和饲养有关，还与奶牛本身体质状况有关。乳区、乳头的感染可以直接影响体细胞数，奶牛年龄和胎次则会间接影响奶牛体细胞数，一般奶牛胎次越高，体细胞数越高。因此，在规模化牛场应当注意奶牛的胎次问题，对胎次较高的奶牛，要加强乳房的保养和护理。奶牛在干奶期要做好干奶期监控，发现体细胞数较高的奶牛，在泌乳期得不到很好的治疗，通常在干奶期可以得到有效的治疗。对于新产母牛应该做好体细胞数跟踪，一个好的开端可以为牛场节省很多费用。

3 褪黑素在奶牛繁殖中的应用

褪黑素（Melatonin，MT），N-乙酰-5-甲氧基色胺，是由松果体分泌的一种胺类物质，褪黑素是一种比维生素E更有效的自由基清除剂和抗氧化剂，它可以通过多条途径降低氧化应激，而且副作用非常小[16]；褪黑素通过调节促炎、抑炎因子，提高机体抗炎症能力[17]；褪黑素可以减少由于应激产生的缓激肽、蛋白水解酶和前列腺素等物质的数量和不良反应，调整机体适应力，提高机体免疫力[18]。

近年来，褪黑素在奶牛中的应用越来越多，杨明辉等[19]通过不同外源褪黑素处理方式，探究褪黑素在体内的分泌规律和代谢速率；在奶牛养殖过程中，使用褪黑素抗氧化复合物可以提高产后奶牛的情期受胎率，降低奶牛体细胞数，提高牛奶品质[3]。同时，褪黑素还被运用于奶牛胚胎生产中，研究表明褪黑素可以促进卵母细胞体外成熟，提高胚胎的发育质量[20]。褪黑素具有帮助睡眠的作用，褪黑素功能乳不仅能提供奶制品营养，还能帮助失眠人群提高睡眠质量。陈俊宏等[21]研究发现，通过外源添加色氨酸和过瘤胃色氨酸可以提高泌乳期奶牛产奶量、提高血浆中褪黑素含量，提高夜间奶牛乳中褪黑素含量。Eriksson等[22]研究发现，牛乳中24 h褪黑素含量变化和血液中是同步的，只不过有短暂的延迟，夜间的牛乳和血液中褪黑素含量有所升高。1999年，芬兰英格曼乳业与库奥皮奥大学的MaijaValtonen教授合作成功研发出天然高褪黑素奶。随后，英国、日本和爱尔兰等国家相继研发出褪黑素功能乳，售价为普通牛奶的2.5 倍，受到消费者的广泛欢迎[23]。

4 褪黑素对奶牛牛乳高体细胞数的防控

在奶牛产奶过程中，由于操作不当可能会导致奶牛乳房发炎，这个时候奶牛会调动自身免疫功能消除炎症，免疫功能差的奶牛可能会因此感染乳房炎。褪黑素具有抗炎症、提高机体免疫力的功能，其通过调节促炎、抑炎因子增加机体抗炎症能力；通过增加白蛋白，降低白细胞、淋巴细胞和中性粒细胞来提高机体免疫力[24]。

生物抗氧化剂具有一定的抗氧化能力和杀菌功能，可以提高机体免疫力，降低原奶中的体细胞数，降低乳房炎发病率[25]，而褪黑素是一种强效抗氧化剂，研究表明，皮下注射4.46 mg褪黑素对于体细胞数在30 万～100 万个/mL的高产奶牛体细胞降低更明显，下降幅度为16 万～30 万个/mL，褪黑素还缩短了乳房炎治疗时间，降低了乳房炎奶牛患酸中毒和酮病的风险[24]。奶牛在遭受应激时，皮质醇分泌量会增多，抑制机体的免疫功能，出现免疫器官萎缩，对疾病的抵抗能力下降。而研究发现，褪黑素可以降低皮质醇浓度，从而减少皮质醇对免疫的抑制作用[24]。Tao等[26]研究发现，过表达AANAT山羊体内具有更高的褪黑素水平，通过调控巨噬细胞自噬，具有更好的抗炎症能力。刘国世教授2017年获得授权专利《一种降低家畜体细胞数的复合抗氧化制剂及其制备方法与应用》，专利中指出浓度为2～30 g/L的褪黑素可以有效降低奶牛体细胞数，提高牛奶质量。因此，可以充分有理由认为，褪黑素对奶牛乳房炎具有一定的治疗作用，并且可以提高奶牛的抗炎症能力，可以作为一种添加剂来控制奶牛体细胞数。

5 展望

每天一杯奶，强壮中国人。中国奶业现在走在高速发展的道路上。安全发展，高产高量是奶牛养殖业一直追求的目标。2017年，生鲜乳抽检合格率99.8%，三聚氰胺等违禁添加物连续九年抽检合格率为100%[27]，中国奶制品质量在稳步上升。褪黑素由于其神奇的功能，在奶牛产业中运用的越来越广泛，现在不仅将褪黑素运用于降低牛乳体细胞数和提高繁殖力，还会开展筛选天然高褪黑素功能乳牛实验，用于生产天然高褪黑素鲜奶。由于褪黑素特殊的生物活性，其与奶牛产业的结合将产生不可估量的价值。