中草药饲料添加剂对奶牛乳房炎的影响研究进展

张晓东， 杨文娇， 孟 然， 冯 薇， 王秀萍， 江建梅， 李赵嘉*

（1.河北省农林科学院滨海农业研究所，唐山市蒲公英工程技术研究中心，唐山市植物耐盐研究重点实验室，河北唐山063200；2.唐山拓普生物科技有限公司，河北唐山063000）

伴随着我国奶牛集约化养殖的快速发展，乳房炎成为奶牛养殖中重大生产疾病之一。目前，奶牛乳房炎的预防与治疗主要依靠抗生素， 其滥用和乱用则会对人、 动物及生态环境造成严重的危害。随着人们物质生活丰富程度的提高，对畜禽食品安全的要求也逐渐提高， 绿色畜禽产品的需求将严重不足。为保障我国畜牧业持续健康发展，寻找安全、 绿色的饲料添加剂尤为重要 （雪梅，2017）。 中草药制剂及其提取物中富含黄酮类、多糖类等多种天然功能成分（崔艺燕等，2018；杨德莲等，2018），安全、绿色、无残留，同时具有良好的抑菌、消炎、促生长作用（Oh 等，2017）。 研究表明中草药及其提取物对奶牛乳房炎的防治有积极效果，但目前研究内容相对单一、分散。因此，本文以奶牛乳房炎发病机制为切入点， 对中草药饲料添加剂在奶牛乳房炎防治中的应用研究进展进行综述， 为中草药及其提取物的开发利用及奶牛乳房炎防治提供可行的参考依据。

1 奶牛乳房炎发病机制

奶牛乳房炎又称为乳痈，中兽医辩证理论认为发病原因如下：因饲养管理不善、久卧湿热沙床等， 致使湿热毒气长期蒸腾乳房， 侵害乳房（宋华容，2009）；或因胃热雍盛、肝郁气滞等内在因素，使得乳络失畅，导致乳房气血凝滞，淤结致痈肿（陆德铭，1992）。 所谓“通则不痛，痛则不通”，脉络不通，必会引发乳房炎（郭梦尧等，2010）。 “脉络”常被中兽医指为血液循环，当奶牛乳腺部位血液循环受到障碍时， 便会造成乳腺细胞缺氧，腺体上皮细胞排列也会发生紊乱，促进炎性细胞的产生， 增大乳腺细胞被外界病原菌入侵的机率， 进而引发炎症 （姚学萍等，2010）； 催乳素、 催产素等因乳腺局部血液循环障碍无法顺利发挥作用， 腺泡收缩功能受到抑制（王建辰，1993），使大量乳汁无法排出，积聚、腐败的乳汁便滋养大量病原菌，加剧病情，延长病程（郭梦尧等，2010）。

现代医学研究证实， 奶牛乳房炎是由多种因素所引发的乳腺组织的炎性反应， 其中以金黄色葡萄球菌、 无乳链球菌等病原菌的入侵感染为主（王丽芳等，2013）。乳头管作为乳腺组织的天然防线，其上皮细胞所分泌的角蛋白有良好的杀菌、消炎、抵御病原菌入侵的作用（郭梦尧等，2010）。 当乳头管细胞丧失该功能后， 病原菌便会趁机入侵乳腺组织，引发血液循环障碍，损伤黏膜系统，降低腺体细胞分泌宿主防卫肽、 铁离子结合蛋白等炎性介质的能力（郭梦尧等，2010）， 同时减小B淋巴细胞、 效应T 淋巴细胞对感染部位的作用（王世若等，2001），并形成炎性病灶，严重时可使乳腺上皮细胞脱落， 与浸润的中性粒子细胞一起进入腺泡腔内形成脓球， 导致局部乳腺组织坏死溶解， 破坏激素-细胞因子-免疫三者之间的平衡，降低免疫机能的同时，病原菌趁机入侵乳腺细胞并快速繁殖，最终引发炎症（郭梦尧等，2010）。

2 中草药饲料添加剂对奶牛乳房炎的影响

2.1 对致病菌的影响 乳房炎主要有两种类型：传染性乳房炎和环境性乳房炎。 传染性乳房炎致病菌主要通过挤奶期间由病牛传染至健康牛，主要致病菌包括无乳链球菌、金黄色葡萄球菌等；环境性乳房炎致病菌主要存在于环境中，大肠杆菌、停乳链球菌等则是主要的致病菌（Kher 等，2019）。研究表明， 中草药中的多酚类化合物具有显著的抗菌效果（Gomes 等，2018），Shafi（2016）等使用圣罗勒叶粉对患有乳房炎的奶牛进行饲喂治疗，14 d后可以显著消除奶牛乳房内感染的金黄色葡萄球菌、无乳链球菌等致病菌；代敏（2011）等进行体外抑菌试验发现，地榆提取物具有较强的抑菌效果，最小抑菌浓度（MIC)可达0.39 ～6.25 mg/mL；吕平（2012）等研究发现，蒲公英提取物在体外抑菌条件下对奶牛乳房炎病原菌金黄色葡萄球菌、 无乳链球菌等作用明显；潘佳亮（2012）等将蒲公英、黄连等中草药提取物随机复配并对奶牛病原菌金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等进行体外抑菌试验，结果表明中草药提取物均表现出抑菌效果，且红花、黄连、黄芩、连翘复方的抑菌效果最好。

研究表明中草药的天然有效成分可以直接抑制病原菌繁殖速度，并减弱其致病性，甚至直接杀死病原菌。 其主要的作用机理如下（Hu 等，2019；Watson 等，2016）：（1）破坏病原菌的细胞膜结构，使病原菌细胞中的核酸物质失去活性， 导致细菌死亡；（2） 降低病原菌中Ca2+/Mg2+、Na+/K+-ATP 等酶活性，使Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子细胞内外物质交换受到抑制，破坏细胞内外的渗透压，最终杀死病原菌；（3） 抑制病原菌细胞内β-半乳糖苷酶的活性，减少细菌正常代谢所需能量的供应；（4）抑制病原菌细胞内调控糖代谢过程的关键调节酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性；（5） 影响病原菌细胞DNA 并改变其结构，使其生物活性减弱。

综上， 中草药主要通过影响病原菌的细胞结构、物质能量代谢等来防治奶牛乳房炎，且效果较为明显。

2.2 对炎症机制的影响 当奶牛乳腺发生感染和炎症时，就会导致乳房炎的产生，当炎症反应过度时，便会使乳腺组织受到损伤。乳腺细胞中存在大量的有模式识别受体（PRR），可与病原菌中相关分子模式（PAMPs）产生作用，进而激活乳腺细胞的免疫应答过程（宋洁等，2020）。 Toll 样受体（TLRs）作为PRR 家族中重要的成员，在免疫应答过程中可快速、准确地识别与革兰氏阳、阴性乳房炎病原菌的PAMPs，如肽聚糖（PGN）、脂多糖（LPS）（Sordillo 等，2018）等，并将核转录因子-κB（NFκB）途径、丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）途径2 种重要的炎症信号通路激活（Yang 等，2018），进而促进炎性因子基因的表达， 如白细胞介素（IL）-6、IL-1β 等（Li 等，2014），同时炎症反应会产生大量的活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）等，破坏乳腺细胞的抗氧化防御体系，加剧炎症反应（Hu 等，2018）。存在于中草药中的多糖类、 黄酮类等天然活性成分均可以抑制炎性因子分泌，增强免疫能力，降低乳房炎奶牛体细胞数量（侯昆等，2019）。

2.2.1 多糖类 炎症反应是一种机体防御反应，主要表现为血管通透性改变，血液内物质渗出，组织和细胞的变性、增生和修复等。中草药多糖类物质可以很好抑制炎症部位毛细血管的通透性，降低渗出液的体积和白细胞的数量， 抑制白细胞向炎症部位的游走（李芬芬等，2014；易阳等，2011；陈一晴等，2009）；增强巨噬细胞的吞噬能力，并产生大量的炎症反应介质-NO， 抑制病原微生物的生长或直接杀死细胞内病原体（程安玮等，2009）；阻断细胞膜中L-选择素或P-选择素所介导的白细胞浸润和组织损伤， 减缓炎症 （崔艳秋等，2008）；降低炎性因子TNF-α、IL-10、IL-6 等的分泌量（李芬芬等，2014），下调NF-κB 的核转位，阻断NF-κBP65、MAPK 信号通路 （张文莉，2016），抑制NLRP3 炎性小体活化和COX-2 mRNA 表达等（陈玉胜等，2016）。

2.2.2 黄酮类 中草药黄酮类物质可抑制iNOS、COX-2 两种酶的表达活性， 降低NO、PEG2 的表达量（Nair 等，2015）；抑制T 细胞活化、增殖，降低TNF-α、IL-8、IL-6、IL-1β 等的基因表达（Chanput等，2016）； 快速清除体内DPPH、ABTS 等自由基（Lee 等，2016）； 增加Nrf2 mRNA 的表达， 提高Nrf2 核转录水平和Nrf2/ARE 转录活性，调控机体抗氧化能力（Oliveira 等，2015；Paredes 等，2015）；阻止NF-κB 进行核转录，抑制Iκk（Iκ 激酶）的产生，增加IκB 的表达（Funakoshi-Tago 等，2016），影响AP-1 参与先天性免疫效应因子和细胞因子的合成反应（Serafini 等，2010），抑制MAPK 信号通路的传导与表达等（刘丹丹等，2015）。

中草药中酚酸类、皂苷类、生物碱类等有效成分均可通过多种相似途径、环节来发挥抗炎作用，主要涉及影响NF-κB、JAK、MAPK 等信号通路的表达，减少iNOS、COX-2、IL-1β 等分泌量。 综上，中草药及其提取物通过影响与乳腺细胞炎症相关的信号表达通路， 并提高奶牛机体抗氧化能力来抵御病原菌的入侵，降低乳房炎的发病率。

2.3 对机体免疫机能的影响 中草药及其提取物中的功能成分，可促进奶牛胸腺、脾脏等免疫器官发育（何斌等，2016），维持机体体液和细胞免疫状态平衡（侯昆等，2019）。B 淋巴细胞作为体液免疫的重要活性细胞， 在奶牛乳房炎的防治中产生特异抗体，发挥体液免疫功能（侯昆等，2019）。 研究表明， 奶牛乳房炎防治的中草药复合剂可以显著提高小白鼠脾脏及外周血清中CD3+、CD4+、CD19+细胞百分率及CD4+/CD8+的比值， 增强小白鼠的免疫功能（陈永庆等，2012）；复方中草药添加剂可以使血清中B 淋巴细胞红细胞-抗体-补体（EAC）花环形成率、中性粒细胞吞噬指数、T 淋巴细胞转化率显著提高 （姬改珍等，2010）， 且B淋巴细胞表面补体3（C3）的受体含量上升，抗原抗体复合物激活C3 的能力增强（侯昆等，2019）；细胞中的一氧化氮（NO）可参与免疫功能的双向调节，适量的NO 对体液免疫力有促进作用，多糖类物质可以增强巨噬细胞中NO 酶mRNA 的表达， 促进NO 的分泌， 增强免疫力 （赵天章等，2014）。 另有研究证实，中草药及其提取物可抑制免疫细胞中环腺苷酸（cAMP）-磷酸二酯酶（PDE）（cAMP-PDE）的活性，提升cAMP 的含量影响多形核白细胞（PMN）的细胞功能（张春刚等，2017；费嘉等，2004）， 或抑制PDE 及钙调蛋白的活性（徐霜等，2011），抑制血小板聚集，增强免疫受体的表达及IgA、IgG、IgM 等免疫球蛋白的释放 （张呈等，2010），提高机体对病原菌的抵抗能力。奶牛乳房炎会加速外周淋巴细胞的凋亡，Bcl-2 基因和p53 基因是调控细胞凋亡的两个重要基因，当p53 基因表达量高，则抑制Bcl-2 基因表达，促进细胞凋亡， 反之Bcl-2 基因表达量升高又可抑制p53 基因介导的细胞凋亡，延长细胞周期（Alvarez等，2006）。胡永灵（2015）等研究表明，复合中草药添加剂能显著增强Bcl-2 基因表达并降低p53 基因表达，有效地降低奶牛淋巴细胞的凋亡速率。

综上， 中草药及其提取物可通过调控免疫相关基因，增强细胞免疫和体液免疫能力，减缓乳房炎对机体造成的损伤。

3 中草药饲料添加剂在奶牛养殖中的应用

近年来，对中草药制剂在奶牛抗热应激（占今舜等，2014；刘海林，2010）、改善奶牛抗氧化性能（郑会超等，2010）及免疫性能（孙齐英，2010）等方面的作用效果进行了研究。 研究表明当饲喂奶牛100 g/d 复合中草药制剂可以提高GSH-Px 和CAT 的表达， 进而改善奶牛机体的抗氧化性能，提高Bcl-2 的表达水平，降低p53 的表达，改善奶牛机体的免疫功能（胡永灵等，2015）；金银花提取物中的咖啡酸对金黄色葡萄球菌的抑制率达90%，对无乳链球菌的抑制率达50%以上，鱼腥草癸酰乙醛、 挥发油对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用外，并且对大肠埃希菌有一定抑制作用（郭梦尧等，2010）。Olagarag（2019）等使用黄芪提取物饲喂奶牛60 d 发现，体细胞数量显著降低，奶牛的泌乳性能增强，且乳汁中的蛋白质、脂肪、糖的含量显著增加。胡少辉（2013）等研究表明，富含绿原酸的蒲公英对奶牛隐形乳房炎分离出来的致病菌有较好的抑制作用。 将不同种类的中草药（黄芪、蒲公英、连翘等）进行配伍组合，添加至饲料中饲喂患有乳房炎的奶牛发现， 均可加快乳房处血液的循环，显著增强奶牛免疫能力，有效降低乳房炎发病率（赖金伦等，2017；王凤霞等，2012）；蒲公英、金银花、连翘等6 种中草药制成复方药剂，以200 g/d 的添加量饲喂患有隐性乳腺炎的奶牛7 d，治愈率可达80%（王子敬等，2013）；将由当归、木香等中草药组方（张玲，2014），人参、白术、茯苓、甘草、金银花、连翘等（赵天章等，2014）中草药组方组成的饲料添加剂添加至饲料中饲喂患有乳房炎的奶牛，均可有效治疗奶牛乳房炎，并且可以显著改善其他产科疾病的发生（王娜等，2012）。复合中草药饲料添加剂具有较强的体外抑菌作用，并可显著提升奶牛免疫机能， 使乳房炎发病率从41.48%下降至3.13%， 有效控制奶牛乳房炎的发病率， 并可显著提高奶牛平均产奶量 （李雪莲，2005）。

综上， 中草药饲料添加剂对奶牛乳房炎有很好的防控效果，同时可以改善奶牛产奶量、细胞免疫和体液免疫能力等。

4 小结

中草药饲料添加剂针对奶牛乳房炎的主要发病机制， 通过消炎抑菌改善乳腺细胞局部血液循环，参与调控炎性表达信号通路，提高奶牛机体细胞免疫、体液免疫和抗氧化能力，最终达到治愈目的。但单一植物存在效果表达缓慢、吸收利用率低等问题， 影响了中草药饲料添加剂在奶牛乳房炎防治和提高生产性能方面的应用效果。因此，研制快速、便捷、疗效好的中草药制剂或饲料添加剂，对生产中防治奶牛乳房炎具有积极意义， 并且具有很好的抗生素替代产品市场开发应用前景。