围产期奶牛行为活动与产后能量负平衡的关系

康福江，信淑珍，李 雯，田 甜

（1.黑龙江省黑河市逊克县逊河镇乡村振兴发展服务中心，黑龙江 黑河 164421；2.安徽农业大学动物科技学院，合肥 230031）

奶牛分娩后一般会经历不同程度的能量负平衡（Negative energy balance，NEB）［1］，非酯化脂肪酸（NEFAs）升高是NEB 血液病理学特征，导致肝脏脂肪沉积（脂肪肝）和脂肪的不完全氧化。随后，机体酮体可能会增加，血液中β-羟丁酸盐（BHB）浓度升高，导致机体代谢紊乱。围产期NEB 对奶牛生产和健康不利，造成奶牛产奶量和繁殖力下降、增加子宫炎等疾病发生的风险［2］。奶牛血液中NEFAs 尚未有快速的检测方法，常规的血液监测奶牛BHB 一次的成本高达13～15 元，且BHB 指标需要连续检测对集约化牛场造成巨大经济负担。因此，需要寻找新的检测方法。

在集约化奶牛牛群中，已展开了反刍、躺卧和活动行为与血液中NEFAs 或BHB 浓度升高之间联系的研究［3］。鲜见研究使用生物标记物作为单一指标或结合使用来探究其与集约化牛场奶牛NEB 的关联。本研究调查行为变量是否适合预测机体代谢情况，假设与新陈代谢适应能力较好的奶牛相比，血液中NEFAs 和BHB 浓度升高的奶牛在产犊后卧床时间会显著增加，活动量减少。研究血液中NEFAs 和BHB 升高的奶牛与血液NEFAs 和BHB 较低的奶牛活动行为之间的差异。

1 材料与方法

1.1 试验动物

在黑龙江省集约化牛场选取244 头经产荷斯坦奶牛。08：00 记录奶牛体重，利用牧场红外线监测奶牛BCS 水平（试验奶牛BCS 水平在4.0～5.0）。试验期间，泌乳奶牛和非泌乳奶牛每天分别在07：45—09：30 、08：00—08：30 饲喂一次 TMR 全混饲料。奶牛自由采食，每天在旋转厅挤奶2 次。

1.2 样品采集

参试奶牛分别于产前4 周、产犊当天、产后1～4 d、产后1～5 周通过尾静脉收集全血，3 000 r/min离心 5 min 后收集上清液，12 000 r/min 离心 5 min 后得到血清，于-80 ℃保存。

1.3 奶牛分组

244 头奶牛根据产后1 周和2 周血液中NEFAs和BHB 最大浓度被分为3 组，①低NEFAs 和低BHB（Lo-Lo）组，NEFAs＜1.0 mmol/L，BHB＜1.0 mmol/L，共计 78 头②高 NEFAs 和低 BHB（Hi-Lo）组，NEFAs≥1.0 mmol/L，BHB≤1.0 mmol/L，共计 134 头③高 NEFAs 和高BHB（Hi-Hi）组，NEFAs≥ 1.0 mmol/L，BHB≥ 1.2 mmol/L，共计32 头。

1.4 代谢指标检测

利用全自动生化分析仪检测血清中β-羟丁酸（化学法）、游离脂肪酸（比色法）含量。

1.5 行为活动监测

在每头牛后腿外侧安装一个三轴监测器（IceRobotics 公司），记录行为数据。使用IceManager 2010软件下载数据（IceRobotics 公司）。每头奶牛数据有2 个文件，1 个文包含 1 min 和 15 min 采样间隔记录的躺卧时间和步数，另1 个文件包含日期、时间和躺卧持续时间（LB）。计算出每头奶牛卧床时间（h/d）、体重、平均LB 持续时间（min/d）和步数（步数/d）。

1.6 数据分析

使用SAS 9.4 软件进行统计分析。结果以最小二乘均值±sx表示，在表格和图表中以均值标准误（SED）表示。所有重复测量的ANOVA 模型均采用Tukey-Kramer 进行成对比较校正。

2 结果与分析

2.1 代谢状态指标、身体状况评分和体重

由图 1 和表 1 可知，Hi-Hi 和 Hi-Lo 组奶牛血清中NEFAs 和BHB 平均浓度的差异有统计学意义（P＜0.001）。

图1 奶牛分娩前后血清NEFAs 和BHB 浓度变化

表1 三组奶牛机体状态参数、行为和活动参数

在产犊第-14～1 天，Hi-Lo 组血液中 NEFAs 浓度（0.46±0.02 mmol/L）显著低于Lo-Lo 组（0.56±0.03 mmol/L）（P＜0.05），两 组 均 与 Hi-Hi 组（0.51±0.05 mmol/L）无显著差异。在产犊第0～2 天和第3～7天，Hi-Hi 组血液中NEFAs 浓度最高（分别为0.85±0.04、1.14±0.05 mmol/L），Hi-Lo 组 次 之（分 别 为0.68±0.02、0.91±0.02 mmol/L），均高于 Lo-Lo 组（分别为 0.46±0.03、0.56±0.03 mmol/L）。在产犊第 8～14 天 ，Hi-Hi（1.06±0.06 mmoL/L）和 Hi-Lo（0.97±0.03 mmoL/L）组血清中NEFAs 浓度无显著差异（P=0.36），但 两 组 均 显 著 高 于 Lo-Lo 组（0.69±0.04 mmoL/L，P＜0.001）。产后第 15～21 天，不同组血清中NEFAs 水平差异不显著（P≥0.15）。在产犊后第22～28 天 ，Hi-Lo 奶 牛 血 液 中 NEFAs（0.68±0.03 mmol/L）显著高于Lo-Lo 奶牛（0.54±0.04 mmol/L）（P＜0.05），两组均与Hi-Hi 组奶牛（0.58±0.06 mmol/L）无显著差异（P≥0.32）。

Hi-Hi 组在产犊第-14～1 天和第 0～2 天血清中BHB 浓度最高，要显著高于Hi-Lo 组（分别为0.45±0.01、0.66±0.01 mmol/）和 Lo-Lo 组（分 别 为0.43±0.02、0.63±0.02 mmol/）（P＜0.001），Hi-Lo 组与Lo-Lo 组差异均不显著（P=0.10、0.28）。在产犊第3～7 天和第 8～14 天，Hi-Hi 组血液中 BHB 浓度最高（分别为 0.97±0.02、0.80±0.03 mmol/L），Hi-Lo 组血液中BHB浓度（分别为0.68±0.01、0.65±0.02 mmol/L）显 著 高于 Lo-Lo 组（分 别为 0.62±0.02、0.58±0.02 mmol/L）（P＜0.001）。

在产后 1～6 周，Hi-Hi 组奶牛的 BCS 和 BW 降低值一直高于Hi-Lo 组（P＜0.05）和Lo-Lo 组（P＜0.01）；Hi-Lo 组奶牛的BCS（P＜0.001）和BW（P＜0.05）均显著高于Lo-Lo 组（图2）。

图2 奶牛产犊前后体况评分

2.2 产前、产后的行为活动

2.2.1 体况评分变化 Hi-Hi 组的平均每日躺卧站立次数显著少于Lo-Lo 组（P＜0.05），两组均与Hi-Lo组差异不显著（表1）。在产犊后1～6 周，Hi-Hi 组奶牛 的 BCS 和 BW 降 低 。 Hi-Lo 组 奶 牛 的 BCS（P＜0.001）和BW（P＜0.05）均显著高于Lo-Lo 组。

2.2.2 躺卧时间、躺卧和站立次数 由图3 可知，Hi-Hi 组奶牛在产前3 d 的每日躺卧时间有较大幅度的减少，随着产犊的临近，3 组奶牛的躺卧站立次数均明显增加。Hi-Hi 组的躺卧次数（49.9±4.09 min/次）显著低于Hi-Lo 组（62.5±2.00 min/次）和Lo-Lo 组（65.7±2.72 min/次）（P＜0.05），Hi-Lo 与 Lo-Lo两组间差异不显著（P=0.20）。在产前8～14 d、4～7 d和产前第2 天，Hi-Hi 组奶牛步数要显著高于Hi-Lo组（P＜0.05）和Lo-Lo 组（P＜0.01）。在产前8～14 d，Hi-Lo 组的奶牛平均每天比Lo-Lo 组多走227 步（P=0.07），在产前4～7 d 不同组之间的步数差异不显著（P≥0.54）。产前 1 d，Hi-Hi 组（3 453±210 步/d）和Hi-Lo 组（3 114±102 步/d）奶牛的活动水平差异不显著（P=0.36），但两组的活动量均显著高于Lo-Lo组（2 658±139 步/d）（P＜0.01、P＜0.05）。

图3 试验奶牛产犊期间行为活动状态

Hi-Lo 组奶牛在产后 15～21 d（4 639±64 步/d，P=0.07）和22～28 d（4 562±66 步/d，P＜0.001）的步数显著低于 Lo-Lo 组（分别为 4 562±66 步/d 和 5 059±94 步/d）。Hi-Hi 组处于中间（4 607±133 和 4 681±134 步/d），与 Hi-Lo 组和 Lo-Lo 组无显著差异（P≥0.20）。

3 讨论

调查集约化奶牛群体的活动行为和血清代谢状态之间的关系将有助于了解活动行为是否可作为疾病的早期预警指标。研究表明，奶牛产后血清中NEFAs 和BHB 浓度的不同临界阈值可以用来预测围产期相关疾病的风险，如临床酮病［4］、皱胃移位［5］、子宫炎［6］等，以及与产奶量和繁殖参数间的关系［7］。血清中 NEFAs 和 BHB 的变化可作为产后奶牛机体代谢状态的生物标志［8］。

对奶牛产犊后血清中NEFAs 和BHB 浓度进行分类，研究了不同分类下奶牛产犊前、产犊时和产犊后躺卧行为和活动行为变化。发现3 组奶牛产后躺卧和活动行为都存在差异，其中Hi-Hi 组奶牛步数活动多，日增重较少，产后2～3 周的躺卧时间也较少；Hi-Hi和Lo-Lo 组在产犊前3 d 躺卧时间差异大。被诊断为临床酮病的奶牛产犊前1 周站立时间较长（躺卧时间减少2 h）（产犊后3 周内连续3 次采样，血液中BHB ＞3.0 mmol/L）。有研究报道血液中BHB升高（≥1.4 mmol/L）的奶牛躺卧时间更长［9］，血液中BHB 和 NEFAs 与 产 前 活 动 之 间 没 有 关 联［10］。Kaufman 等［11］研究发现，躺卧时间（分娩前2～4 周）和血清中BHB 之间没有关联，这与本研究结果不一致，可能是由于生产管理系统、行为监测设备或在使用血液NEFAs 或BHB 对产后代谢状态的分类、切入点和时间上存在差异。与Lo-Lo 组相比，Hi-Lo 组的奶牛活动量减少（每天少走290～500 步）。研究显示，产后2～13 d，血液中NEFAs≥0.7 mmol/L 的奶牛活动量较低［12］。该研究发现，Hi-Lo 奶牛血液中NEFAs 升高，但血液中 BHB 低于 1.0 mmol/L，奶牛的活动减少反映出多种因果关系。Hi-Lo 奶牛的能量校正产奶量比Lo-Lo 奶牛高1.3 kg，可能是奶牛为维持产奶所需而减少了活动量。

与血液中NEFAs 和BHB 较低的奶牛相比，在产后前两周经历代谢能力强的奶牛行为活动更活跃，躺卧时间更短，产后3 周的躺卧站立次数也更少。在产前几周，新陈代谢能力强的奶牛的行为特征上表现出差异，这些奶牛产后躺卧站立次数更少但时间更长。躺卧和行为活动差异是否可以预测或监测奶牛个体的代谢状态仍需要进一步的研究。

4 小结

本研究初步证实，围产期奶牛活动行为的改变与血清中NEFAs 和BHB 相关，可作为辨别奶牛的NEB 状态。