奶牛产后子宫炎早期预警指标确立与评估

乔彦杰，李红欢，张保军，梁小瑞，曾义夫，刘贤侠，谷新利

（石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003）

随着人工授精技术的普及和规模化奶牛场的发展，子宫炎发病率较以往有所增加。据调查，产后45 d 内奶牛子宫炎发病率平均高达30%，并具有较高的淘汰率；相比健康奶牛，患有子宫炎的奶牛增加1.5 倍的淘汰率，产奶量下降[1]。目前认为子宫炎的病因包括病原微生物、母体自身、产科疾病、饲养管理等，其中母体自身的激素和代谢水平对子宫炎的产生发挥关键作用。Sattler 等[2]研究表明，门冬氨酸氨基转移酶（AST）可作为诊断子宫内膜炎及判定炎症严重程度的指标。祝晓丽[3]报道，促卵泡生成素（FSH）与雌二醇（E2）、黄体生成素（LH）的协同作用可以促进卵泡发育、成熟、排卵。Azawi 等[4]报道，孕酮（P4）可增加子宫内膜腺体分化、分泌，减少子宫颈黏液的分泌量，抑制子宫收缩力，具有降低免疫调节的作用。前列腺素（PGE2）参与机体的炎症反应与生殖活动[5]，具有免疫抑制作用、降低子宫免疫球蛋白浓度，使机体抗感染的能力下降[6]。

尽管奶牛产后子宫炎的病因学、临床病理学及诊断治疗有较多的研究，但目前关于该病早期监测与风险预警的研究很少，因此本试验通过检测新疆石河子地区某牛场产后1～10 d 子宫炎奶牛部分代谢指标和激素的水平变化，旨在寻求血清中各指标对子宫炎发生风险的预警作用，为今后早期防治子宫炎及提高奶牛生产繁殖能力提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验仪器 50s 型Tringa Vet 兽用便携式B 超仪，配备5.0～7.5 MHz 变频线阵探头（荷兰Piemed ICAL公司生产）；酶标仪（美国赛默飞世尔科技公司生产）；移液枪20 μL、100 μL、200 μL（德国普兰德公司生产）；超低温冰箱（美国赛默飞世尔科技公司生产）。

1.2 试验动物及分组 试验于2017 年9 月—2018 年6月在新疆石河子地区某牛场进行。选取胎次、体重、产奶量差异不显著的产后1～10 d 荷斯坦奶牛35 头，根据临床症状、阴道分泌物的性状、B 超检查，分为患病组（20头）、正常组（15 头），记录每头牛的耳号及产犊日期。子宫炎判定标准如表1 所示。

表1 子宫炎判定标准

1.3 试验方法

1.3.1 采血样品收集 产后1～10 d 的试验动物于每天14:30—16:00 投料上颈枷时，进行样品采集。纸巾擦净奶牛尾根腹面表面，随后医用酒精棉球消毒，通过尾静脉采血10 mL（一次性使用采血管购自三门县民生医药有限公司），置于室温析出血清，收集血清-80℃保存，待检。

1.3.2 激素、代谢指标的测定 利用ELISA 法检测血清AST、β-羟丁酸（BHBA）、尿素氮（BUN）、E2、P4、FSH、LH、PGE2、前列腺素F2α（PGF2α）、催产素（OT）含量，检测试剂盒购自上海蓝基生物科技有限公司。

1.4 预警指标的初步筛选 利用SPSS 软件对产后1～10 d 正常组、患病组奶牛血清中AST、BHBA、BUN、E2、P4、FSH、LH、PGE2、PGF2α、OT 等10 个代谢、激素指标进行独立样本T 检验，分析筛选出预警指标可能的待选指标。

1.5 预警监测为确定奶牛产后1～10 d 血清中部分代谢指标和激素与奶牛产后子宫炎的关系，利用二元logistic 回归分析确定以上指标是否对子宫炎有预测作用，再通过ROC 分析建立分界值。

1.6 数据统计分析 数据使用IBM SPSS17.0 软件Oneway ANOVA 进行统计分析，各组间进行独立样本T 检验分析，采用平均值±标准差表示；相关性利用Pearson相关系数分析；疾病预测利用二元Logistic 回归分析；诊断效果以及分界值的确定利用ROC 分析。

2 结果

2.1 奶牛产后子宫炎代谢、激素指标的变化 由表2 可见，正常组奶牛血清中E2、FSH 水平显著高于子宫炎组，而P4、PGE2与AST 含量显著低于子宫炎组，其他指标各组之间差异不显著。结果表明，E2、FSH、P4、PGE2、AST 可能作为预警指标的待选指标，进行下一步预警指标的建立。

表2 奶牛产后子宫炎激素与代谢指标变化

2.2 子宫炎群体监测和预警

2.2.1 奶牛子宫炎血清代谢与激素指标的相关性分析通过Pearson 相关系数分析各指标之间关系，结果由表3 可见，P4与E2、FSH 呈负相关，其中与FSH 极显著相关；与AST、PGE2极显著正相关。

表3 奶牛各指标之间的相关性与显著性

2.2.2 子宫炎奶牛预警指标的确立及风险评估 在相关性的基础上建立一个二元Logistic 回归模型来模拟以上各项指标对子宫炎的预测性，其中模型包括E2、P4、FSH、PGE2、AST 5 项 指 标。分 析 得 出，P4、AST、PGE2可对子宫炎进行早期预警，P4与AST 结合可以监测奶牛产后子宫炎的发生与否，PGE2可以作为辅助指标。

由表4 和图1 可见，牛场奶牛子宫炎相关指标P4、AST、PGE2的曲线下面积（AUC）分别为0.993、0.922、0.797，其中P4、AST 的AUC 均大于0.9，对子宫炎有较高的预警意义；而PGE2的AUC 大于0.7，对子宫炎有一定的预警意义，可作为辅助指标；所以可得出当产后5～9 d 奶牛血清中AST＞6.39 ng/mL、P4＞9.53 ng/mL、PGE2＞3.92 ng/mL 时奶牛会在后期有患子宫炎的风险。

3 讨 论

3.1 代谢、激素指标与奶牛子宫炎的关系 近年来国内外研究均报道奶牛围产期营养代谢病引起泌乳奶牛产奶量下降，同时常诱发胎衣不下、子宫炎[7]。韩银华[8]研究发现，肝功能异常的奶牛胎衣不下发生率为26.7%，而胎衣不下与子宫炎的发生密切相关；李天宇[9]研究发现，奶牛分娩后健康奶牛血浆中AST 活性在产后第7 天出现波动式上升，之后又下降；Sattler 等[2]与刘明超[10]的研究均发现子宫炎奶牛的AST 活性显著高于健康奶牛。肝脏是奶牛机体中重要的代谢器官，当动物机体出现肝脏疾病时，肝功能会发生不同程度的损害，因此，通过检测奶牛肝功能各相关指标有助于对代谢疾病与子宫炎做出初步诊断[11]。本研究中子宫炎组奶牛AST 活性显著高于正常组，与上述研究结果一致。可能有两方面原因：第一，子宫黏膜、子宫平滑肌受损引起的子宫炎增加细胞膜的通透性，致使大量酶进入血液，使其活性增高；第二，奶牛产后能量负平衡诱发奶牛脂肪、蛋白等组织动员，从而导致细胞中AST 进入血液，进一步提高了血清中AST 含量[12]。

表4 子宫炎诊断的E2、P4、FSH、PGE2、AST 的分界值、敏感度、特异性

奶牛产后子宫炎不仅与营养代谢有关系，更与其自身免疫能力有重要联系，而奶牛分泌的生殖激素与其免疫机能密切相关，尤其在围产期，其体内激素紊乱会导致机体免疫机能下降，为外来病原微生物创造侵入体内的条件，从而诱发子宫炎。P4具有负免疫调节作用，使子宫污染转化为子宫感染；E2可以提高机体免疫能力[13]；PGE2可调控发情周期，在子宫内膜炎症反应中具有免疫调节作用[14]；PGE2具有免疫抑制作用，能反应感染严重程度，高水平PGE2会增加细菌感染的严重程度[15]。研究结果表明，在整个发情周期中，高浓度E2可提高子宫组织中前列腺素类物质环氧合酶（COX）等的表达量，促进前列腺素（PGE2、PGF2α）的分泌[16-17]。有研究表明当E2达到最小阈值时，对下丘脑或垂体前叶的负反馈作用减弱，导致FSH 释放，与LH 协同使卵泡产生E2，促进奶牛发情[18]。研究发现奶牛产后5 d P4水平为1.97 ng/mL，一直维持在较低水平，产后5～9 d FSH 呈上升的趋势[19]；5～9 d 子宫炎奶牛E2水平显著低于正常组[18]。本试验表明子宫炎组P4水平显著高于正常组，E2、FSH 水平显著低于正常组，与上述研究一致。有研究发现，奶牛胎衣不下组胎盘组织中PGE2含量低于健康组[20]，原因可能为胎盘中分泌的PGE2水平与血清中PGE2水平存在一定差异，胎盘组织中分泌的PGE2属于体液免疫，能够增加子宫和胎盘的血流量；而血清中PGE2属于细胞免疫，通过激活巨噬细胞、淋巴细胞产生细胞因子、抗体发挥着促炎抗炎的双重作用[21]。而本试验表明子宫炎血清中PGE2水平显著高于正常组，高水平的PGE2易使子宫感染，从而增加子宫炎发生的可能性。正常奶牛的生殖激素随着奶牛的不同繁殖阶段呈周期性变化，各生殖激素之间存在必然内在联系，其对机体免疫系统功能发挥具有关键作用，因此，任何一种激素的紊乱均会造成机体免疫系统受到损伤。

3.2 代谢、激素指标与子宫炎的群体监测与预警 近年来利用群体健康观念对奶牛生产疾病进行风险评估和预警成为国内外众多学者研究的热点。有研究报道AST可作为诊断子宫内膜炎、判定炎症严重程度的指标[2]，在奶牛血浆AST 活性产后急剧上升，并于第14 天出现高峰[22]。在奶牛血清中AST 含量于产前1 d 开始升高，产后1 d 达到最高（15.33 U/L），至产后15 d 开始下降[23]。在健康奶牛中AST 活性在产后1～2 周达到高峰（82 U/L）[24]。在新疆石河子地区健康奶牛AST 活性为12.9～104.2 U/L[25]；而四川地区奶牛AST 活性为23～372 U/L[26]；据国外报道[27]正常奶牛AST 活性标准为45～110 U/L，但也有学者报道健康奶牛AST 活性标准为78～132 U/L。也有研究发现河南地区正常奶牛AST活性为54.67 U/L，而子宫炎奶牛为62.02 U/L，显著高于正常组[28]。本研究利用ROC 分析界定了血清中AST的预警值，通过单位换算发现子宫炎奶牛5～9 d 的AST的预警值与李新萍等[25]、贾先波等[26]研究结果较为接近，但显著低于国外标准。这可能与国内外奶牛品种差异、饲养管理方面有关。激素在一定程度上与生殖机能有关，直接或间接地对机体发挥调节作用。一般产后5～9 d FSH 水平呈上升趋势，平均含量为1.75 mIU/mL；P4处于较低水平，平均含量为1.64 ng/mL[19]；而在正常奶牛胎盘中PGE2平均水平为5.58 pg/mL[20]。本研究利用ROC 分析界定了血清中P4、PGE2的预警值，发现5～9 d P4、PGE2的预警值与姚路连[19]、王建永[20]研究中激素含量有一定差异，可能与个体差异、营养水平、体况和指标检测方法不同有关。

4 结 论

本试验在产后早期进行奶牛群体子宫炎关键节点的监测及预警指标的建立。通过应用Pearson 相关系数分析和二元Logistic 回归模型得出AST、P4和PGE2与子宫炎早期预警有关，且利于ROC 分析界定产后5～9 d 奶牛子宫炎血清中AST＞6.388 ng/mL、P4＞9.529 ng/mL、PGE2＞3.92 ng/mL 的预警值，为今后预测子宫炎发生风险提供依据。