围产期奶牛低钙血症血液生化指标分析

李 超，王明琼，赵永攀，董 强

(1.西北农林科技大学动物医学院，陕西杨陵 712100；2.西藏错那县农牧综合服务中心，西藏错那 856700； 3.西藏乃东区农牧综合服务中心，西藏乃东 856100；4.陕西省畜牧产业试验示范中心，陕西泾阳 713700)

通常将奶牛分娩前后2周～3周的这段时间称为围产期，其特征是奶牛机体发生重要的生理、代谢和营养变化。由于妊娠后期/泌乳初期，胎儿发育和泌乳对钙的生理需求剧增，加之钙的摄入不足，奶牛机体的血钙动态平衡被打破，从而导致低钙血症的发生。临床上将低钙血症分为临床型(Ca≤1.4 mmol/L)和亚临床型(1.4 mmol/L

本研究通过对陕西地区某奶牛场90头围产期奶牛进行连续血钙、肝功、体况等指标监测，对围产期低钙血症奶牛的血液生化指标进行比较，研究低钙血症奶牛和健康奶牛血液生化指标的变化，为进一步了解规模化养殖模式中奶牛低钙血症的发病规律、特点和临床诊断等提供资料。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验用动物 根据预产期/生产日期，选取陕西省西安市某奶牛场90头围产期奶牛,根据奶牛临床检查和血液生化指标，将奶牛分为健康奶牛26头(normocalcemic,NORM; Ca≥2.0 mmol/L)，临床低钙血症奶牛4头(clinically hypocalcemic,CLIN；连续1次或1次以上Ca≤1.4 mmol/L，且无分娩瘫痪)和亚临床低钙血症奶牛15头(subclinically hypocalcemic,SUB；2次取样，1.4 mmol/L

1.1.2 主要试剂与仪器 谷草转氨酶(aspartate transaminase,AST)测定试剂盒(MDH法),贝克曼库尔特(中国)有限公司；游离脂肪酸(non-esterified fatty acid,NEFA)测定试剂盒(ACS-ACOD酶法)，北京利德曼生化股份有限公司；β-羟丁酸(β-hydroxybutyric acid,BHBA)测定试剂盒(循环酶法)，上海景源医疗器械有限公司；葡萄糖(Glucose,Glu)测定试剂盒(葡萄糖氧化酶法)、钙(Ca)测定试剂盒(邻甲酚酞络合酮法)、磷(P)测定试剂盒(磷钼酸盐法)和镁(Mg)测定试剂盒(二甲苯胺蓝法)，中生北控生物科技股份有限公司；钾(K)测定试剂盒(四苯硼钠比浊法)，北京北检·新创源生物技术有限公司。AU5800全自动生化分析仪，Beckman Couliter公司；乳成分分析仪，上海瑞玢国际贸易有限公司；台式离心机TDL80-2B，上海安亭科学仪器厂；-80℃超低温冰箱，中科美菱公司。

1.1.3 血液样品采集 根据养殖场记录的预产期/生产日期，于产前2周(-2W)、产前1周(-1W)、产后1周(+1W)、产后2周(+2W)分别对试验奶牛进行连续跟踪采样。血液样品的采集均于早晨投饲前空腹颈静脉无菌采血10 mL，37℃水浴30 min，3000 r/min 4℃离心10 min。收集血清分装于无菌冻存管中，置-80℃保存备用。

1.1.4 血液生化指标测定 血清中BHBA、NEFA、AST、Ca、P、Mg、K等生化指标在西安医学院附属医院,用BECKMAN COULITER AU5800全自动生化分析仪进行测定。具体操作按试剂盒说明进行。

1.1.5 数据收集 体况评分(body condition score,BCS)参照文献[7]于样品采集时评估，记录乳牛的干奶天数、日采食量、配种次数、年龄、胎次等信息。

1.1.6 数据分析 试验数据用IBM SPSS Statistics 22.0软件进行分析，结果用Mean±SE表示。用Bivariate correlations (Pearson检验)对指标间的相关性分析，通过Logistic回归分析指标对低钙血症的影响。检测结果用GraphPad prism 8对各处理组间数据对比作图。

2 结果

2.1 不同阶段奶牛低钙血症发病率

90头奶牛有59头发生低钙血症，发病率65.6%，其中临床低钙血症奶牛4头，发病率4.4%，亚临床低钙血症奶牛55头，发病率61.1%。亚临床低钙血症主要发生于产前1周和产后2周，其中产后1周亚临床型发病率最高，为34.8%(表1)。产前1周至产后2周发生亚临床低钙血症主要集中在3胎～ 4胎，随着围产期时间的延长，经产奶牛亚临床低钙血症发病率越高(表2)。产后1周奶牛血Ca浓度与胎次呈显著负相关(P<0.05)，但健康奶牛和亚临床低钙血症奶牛不显著(P>0.05)(表3)。

表1 围产期奶牛低钙血症发病率

2.2 奶牛血清中钙、磷、镁、钾浓度的变化

成年牛血液中Ca、P、Mg、K的参考范围为2.0 mmol/L～2.5 mmol/L、1.3 mmol/L～2.6 mmol/L、0.75 mmol/L～1.0 mmol/L、3.9 mmol/L～5.8 mmol/L(图1～图3)，围产期奶牛血液中Ca、P、Mg、K浓度呈现波动，Mg和K浓度均低于正常范围；SUB奶牛血液中Ca、P、K浓度从产前2周开始降低，产后1周降至最低，产后2周逐渐恢复；血液中Mg从产前2周开始升高，产后1周降低，产后2周逐渐恢复。产前2周内，CLIN奶牛血液中Ca浓度显著低于SUB奶牛和NORM奶牛(P<0.01)，产后1周升高至正常水平；整个围产期，血液中K浓度低于SUB奶牛和NORM奶牛，但差异不显著(P>0.05)；产后1周，SUB奶牛血液中Ca浓度显著低于NORM奶牛(P<0.01)。

表2 奶牛围产期胎次与低钙血症发病率

表3 产后1周血Ca与年龄、胎次相关性分析

2.3 低钙血症乳牛血液中矿物质含量相关性分析

围产期低钙血症奶牛产前2周血液中Mg、K浓度与产前1周、产后1周～2周呈显著正相关(P<0.01)。Ca、P差异不显著(P>0.05)(图4和表4)。

图1 血液中血钙变化曲线

图2 血液中血磷变化曲线

图3 血液中血镁变化曲线

2.4 血糖浓度和体况的变化

成年奶牛血液中Glu正常参考浓度为1.7 mmol/L～4.3 mmol/L，BCS高于3.75较为肥胖，低于2.5表明较瘦(图5～图6)，围产期所有奶牛血液Glu浓度均在正常范围，NORM和SUB奶牛从产前2周逐渐降低，但波动不大，CLIN奶牛从产前2周开始逐渐升高，产后1周达到最高，随后逐渐恢复。NORM和CLIN奶牛在产前较为肥胖；所有奶牛BCS从产前2周开始均逐渐降低，分娩后BCS大幅降低，产后1周达到最低，此后逐渐恢复；与NORM奶牛相比，CLIN奶牛产前1周至产后1周，BCS丢失幅度较大(0.63±0.32)。

图4 血液中血钾变化曲线

表4 围产期低钙血症奶牛血清镁、钾浓度相关性分析

图5 血液中血糖变化曲线

2.5 血清中AST、BHBA和NEFA浓度的变化

成年奶牛血液中BHBA、NEFA和AST正常浓度分别为<1.0 mmol/L，0.02 mmol/L～0.78 mmol/L和45 U/L～110 U/L(图7～图9)，围产期奶牛从产前2周开始血清中BHBA、NEFA和AST浓度逐渐上升，产后1周达到最高，此后逐渐降低。产前2周、产后1周和2周，CLIN奶牛血液中NEFA浓度显著高于SUB奶牛和NORM奶牛(P<0.01)，产后1周高于正常范围；产后1周血液中BHBA浓度显著高于SUB奶牛和NORM奶牛(P<0.05)，但仍处于正常范围；产后2周血液中AST浓度显著高于SUB奶牛和NORM奶牛(P<0.05)，高于正常范围。

图6 体况变化曲线

图7 谷草转氨酶变化曲线

图8 β-羟丁酸变化曲线

图9 游离脂肪酸变化曲线

3 讨论

3.1 分娩泌乳导致矿物元素浓度大幅降低

随着奶牛泌乳量的增加，机体的矿物质元素大量消耗，易诱发低钙血症和低镁血症等发生。本文结果显示，围产期临床低钙血症奶牛血清中Ca、P浓度波动较大，Mg和K浓度低于正常参考范围；产前2周开始，血清中P浓度逐渐降低，产后1周最低，随后逐渐恢复；血清中Ca浓度先降低后升高，随后逐渐恢复。产后1周，围产期奶牛血清中Ca、P、Mg和K浓度降低可能与产仔和产奶量增加有关[8]。当甲状旁腺的钙敏感受体检测到血液中Ca浓度降低可诱导甲状旁腺激素的释放，刺激破骨细胞生成，引起血液中Ca浓度增加[8-9]。本研究显示，临床低钙血症奶牛产前2周内血清中Ca浓度显著降低，但产后恢复正常，这可能与低钙血症奶牛产前血清中Ca浓度降低，奶牛机体动员骨Ca释放有关。产前2周，低钙血症奶牛血清中Mg和K浓度与产后浓度呈显著正相关(P<0.05)，这为奶牛低镁血症和低钾血症产前监测预警产后模型的建立，预防和治疗产后奶牛低镁血症和低钾血症提供了可能性。

3.2 低钙血症促进能量负平衡的发生

围产期奶牛血清中AST、NEFA含量从产前2周开始逐渐升高，分娩后升高幅度较大，产后1周达到最高(临床低钙血症奶牛产后2周达到最高)，此后逐渐恢复；低钙血症奶牛血液中BHBA浓度从产前1周开始大幅升高，产后1周达最高水平，随后逐渐恢复，亚临床低钙血症和健康奶牛波动幅度不大；Glu浓度在围产期呈现不同程度的波动。产后1周，临床低钙血症奶牛血清中BHBA、NEFA浓度显著高于亚临床低钙血症奶牛和健康奶牛(P<0.05)，产后2周AST浓度呈现升高趋势，表明产后2周内临床低钙血症奶牛更易产后能量负平衡，使肝细胞呈现功能性损伤；产后1周血清中AST、NEFA和BHBA浓度显著升高，表明随着分娩和泌乳的启动，奶牛机体肝脏脂质代谢的增强，能量负平衡较为明显。产前2周，临床低钙血症奶牛血清中NEFA高于健康奶牛，而Glu却低于健康奶牛，表明血清中NEFA的变动要先于BHBA。Ca在免疫细胞和胰腺β细胞中作为第2信使可诱导亚临床低钙血症奶牛胰岛素浓度的降低[10]，加之分娩泌乳启动，奶牛机体脂肪动员增加，更多的体脂转化为NEFA和Glu，导致血液中Glu和NEFA升高。

3.3 生产管理因素影响低钙血症的发生

农场管理、日粮营养、休息和活动量等均影响围产期奶牛低钙血症的发生[1,8,11]。高胎次奶牛亚临床低钙血症的发病率越高，围产期奶牛的年龄和胎次与产后1周血清中Ca浓度呈显著负相关(P<0.05)，表明奶牛年龄和胎次越高，产后1周低钙血症患病风险越高。本文所用奶牛有初产奶牛，也有2胎 ～ 6胎的经产奶牛，健康奶牛和亚临床低钙血症奶牛相比胎次差异不显著(P>0.05)，繁殖性能是否影响围产期奶牛低钙血症有待研究。分析产后2周奶牛泌乳相关数据，发现临床低钙血症奶牛牛奶中乳蛋白率(2.79±0.11)显著低于健康奶牛(3.23±0.29)(P<0.05)。泌乳前3 d血清中Ca≤2.15 mmol/L,慢性亚临床低钙血症奶牛与健康奶牛相比，怀孕率降低了70%，表明低钙血症可降低奶牛生产性能[12]。