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疾病防治
通過干奶牛管理控制乳房炎風險
2020-02-11 荷斯坦奶牛俱樂部網  訪問量:73  美國奶牛業務高級技術總監 Linda L.Tikofsky 勃林格殷格翰  [ 字號: ]

Linda L.Tikofsky 勃林格殷格翰

 
1984年獲得美國伊利諾伊大學獸醫學博士。2003-2010年,任職于康奈爾大學,擔任教學工作并為規模化牧場提供乳房炎控制和牛群健康管理咨詢服務,為有機奶行業提供服務和咨詢,在有機奶市場領域內成為乳制品加工企業和制藥行業的聯絡人和咨詢顧問。維護和分析過去15年中所有QMPS實驗室的抗菌藥物敏感情況數據。2010-2017年,擔任勃林格殷格翰奶牛健康專業技術服務。2017年至今,擔任勃林格殷格翰美國奶牛業務高級技術總監。
 
前一篇我們談了泌乳期乳房炎的一些控制措施和治療措施,下面我們探討干奶期階段怎么抓住機會去清除乳房感染,以及預防各階段新發生的乳房炎。
我主要從干奶期的重要性、干奶期風險管理,如何通過干奶藥治療以及乳頭封閉劑的使用來控制干奶期的風險,減少新發感染。同時,展望一下未來干奶期控制乳房炎的發展。
干奶期的重要性
對于奶牛來說,干奶期是非常重要的一個時期。我們主動干預干奶期長度范圍,不同牧場的干奶時間段不一樣,有的牧場可能30天左右,有的牧場60天左右。因為這是一個泌乳組織自我修復的過程,沒有干奶期,奶牛的產奶量不能達到良好的預期。一些研究嘗試用孿生姐妹奶牛做試驗,其中一頭牛有干奶期,另一頭牛不干奶。還有一些研究嘗試對于一頭牛,兩個乳區(注:對角的兩個乳區,左前+右后或左后+右前)不干奶(持續擠奶),另外兩個乳區有一段時間的干奶期,看看四個乳區中干奶的兩個乳區和不干奶的兩個乳區產奶差異有多少,研究結果發現下一個泌乳期沒有干奶期母牛的產奶量下降25%~40%。
另外,干奶期我們可以有機會使用抗生素治愈一些持續性的亞臨床感染乳房炎。革蘭氏陽性菌,比如金葡菌、鏈球菌感染后可能不表現出明顯臨床癥狀,而是導致乳區慢性感染,體細胞升高,干奶時期是非常好的治愈機會,這時可以用持續時間更長的抗生素,把乳區里的細菌清除。同時,干奶期不像泌乳階段的牛治療乳房炎需要一天一針連用幾天,我們只需要打一次,花費更少人力,同時殘留風險更低。
 
圖1 乳區新發感染風險分布
這是乳區新發感染風險分布圖,我們可以看到在干奶期有兩個明顯的高風險期,一個是剛開始干奶時,一個是臨近產犢那段時間。
 
圖2 干奶期不同的風險階段
上圖是干奶期不同的風險階段風險高低的曲線圖,這是根據干奶期根據感染風險高低分的不同階段,1是在退化期/乳腺細胞凋亡期,2是穩定期,3是初乳生成期。
 
乳腺細胞凋亡期——風險升高
第一階段是乳腺細胞凋亡期,它是在停止擠奶以后的2周時間。泌乳停止以后第3天的時候,乳區里面的乳汁存留量達到最高峰的時間點。同時,乳區上的乳頭也會脹的非常厲害,乳頭會變的更短,乳頭孔以及乳頭腔的直徑會變的更大。在干奶后的一周里,乳鐵蛋白的水平開始升高。乳鐵蛋白能夠結合乳腺分泌物中的鐵,一些腸桿菌類的細菌就沒有足夠的養分進行生長,這樣非常有利于控制乳區里的細菌,而乳鐵蛋白的量逐漸升高,所以其對抗細菌的能力也是逐漸增加的。此外,抗體水平逐漸升高,也逐漸增強殺菌能力。
簡單總結幾個風險:第一,乳腺細胞凋亡期無擠奶沖刷作用,乳管的細菌不會被擠出來,因此不能很好的清除細菌,增加了細菌感染的機會。第二,在這個時期角蛋白栓沒有形成,乳頭孔的防御機制不完善。第三,因為乳汁的集聚,這時乳區里雖然會有一些免疫因子,但是免疫因子濃度是降低的,被稀釋的。同時,這個時候乳腺集聚的乳汁里的一些成分需要白細胞進行吞噬消化,白細胞趨化受阻。
穩定期——風險下降
第二階段是穩定期,在乳腺細胞凋亡期乳區里的壓力變大以后,就會讓泌乳細胞逐漸停止泌乳,乳汁逐漸被代謝或吸收掉,這樣就到達一個穩定狀態。穩定期的時間長短會有很大的變化,整個階段乳腺內部的壓力比較小。同時,乳腺內多種成分的濃度達到最高水平,包括一些抗體、乳鐵蛋白、免疫細胞等,它們能夠有很好的抑菌或殺菌。此外,在這個階段乳頭孔開始形成角蛋白栓防止細菌侵入。
初乳生成期——風險增加
第三個階段就是初乳生成期,這個階段乳區感染風險非常高,時間通常在產犢前1~3周。隨著初乳的生成,乳腺內部的液體量開始增大,壓力也開始升高,即使在干奶時打了抗生素,通常乳區里抗生素藥物濃度已經降到最小抑菌濃度以下,也就是沒有殺菌作用了。同時,該階段乳區里的白細胞和乳鐵蛋白的水平也開始下降。乳區內壓力升高,乳頭孔有時關閉不嚴,因此可能看到漏奶現象。另外,這時牛臨近產犢,因為有應激和免疫抑制的出現,白細胞的功能也隨之下降了。
初乳生成期風險高的一些原因,包括初乳開始生成以后,免疫因子濃度稀釋,臨近產犢,奶牛自身出現免疫抑制,乳房壓力的增大,角蛋白栓完整性被破壞,還有干奶抗生素濃度下降。
干奶期風險的大小
Neave(1950)研究結果顯示,在干奶的頭3周乳區發生感染的風險是之前泌乳期的6倍。Oliver &Mitchell(1983)研究顯示第二個高風險階段是產前的這一段時間。
 
圖3 干奶期乳房炎的風險
圖3展示的是泌乳期發生臨床乳房炎感染是發生于在哪個階段。橫坐標是泌乳的月,展示的是不同泌乳月發生臨床乳房炎的病例數。試驗采集了乳區的樣品檢測細菌種類,而且做了非常細致的分型。因此,乳區發生乳房炎以后就知道這些細菌來自于什么時期。
黃色柱狀圖代表在某一泌乳月發生臨床乳房炎病例中,有多少是來自產后新發的感染。紅色部分則表示雖然臨床乳房炎發生在產后,但細菌在干奶期就已經侵入乳區里了。我們可以看到導致臨床乳房炎感染的病原菌絕大多數都是干奶期發生的感染。需要強調的是,這個研究里所有奶牛在干奶時都用過干奶抗生素,但是都沒有配合乳頭封閉劑。
新發乳區感染
另一個研究發現用干奶抗生素治療過乳區的新發感染率為6%~8%,而未治療且未感染的乳區為13%。在干奶期各種環境性的病原菌都有可能導致乳區新發感染,最常見的是環境性鏈球菌和腸桿菌類的細菌。
 
圖4
 
上圖把每頭牛干奶期等分成四個階段,前1/4,中前1/4,中后1/4,后1/4。我們可以看到乳區感染風險最高的是前1/4階段,55%的環境性鏈球菌感染始于干奶早期,并持續到下一個泌乳期。
干奶期新發感染的幾率如何?
從研究結果來看,不同牛群之間差別很大,就像酮病、低血鈣在不同牛群之間發病差異也很大一樣,它受很多因素的影響。我總結了以前一些研究數據,這些研究中所有的牛在干奶時都打過干奶抗生素治療,全部沒有配合使用乳頭封閉劑,他們在干奶期乳區發生新發感染的比例,以乳區為單位大概6%~26%。
下面我們看看什么樣的自身免疫力可抵御新發乳區感染,這樣可以給我們一些提示,以幫助牧場減少新發乳區感染。
乳腺先天性和獲得性免疫力
在乳腺細胞凋亡期、穩定期和初乳形成期這三個不同階段乳腺部位先天性和后天性免疫力有些不同。其中,乳腺細胞凋亡期抗體還有乳鐵蛋白主要起到防御性作用;穩定期主要靠乳頭孔部位的角蛋白栓;初乳形成期,由于牛抵抗力下降,所以乳腺免疫力也是下降的。
乳頭生理構造:先天性防御
 
圖5
首先是乳頭末端,乳頭末端如果健康狀況良好,閉合也比較好,沒有損傷,它能非常有效地防止細菌侵入。其次是乳頭孔導管,不同乳頭可能長度不一樣,平均10毫米,長度變短或直徑變寬的,細菌更容易侵入。最后乳頭體部位有一個特殊的結構——弗森博格玫瑰瓣,這個地方可以聚集很多免疫細胞及上皮細胞,起到守護細菌進入的門戶性作用,它能夠起到抑菌或殺菌作用,同時也會釋放一些信號給機體,判斷是否有細菌侵入。
乳頭末端狀況
 
圖6
對于如何控制乳區感染,一個關鍵點就是保證乳頭末端健康狀況不要受損,乳頭末端損傷和乳區內感染呈正相關。上圖從左往右分別是乳頭末端非常良好的乳頭、稍微有環但是沒有皸裂、開花皸裂及非常粗糙乳頭。研究也發現牛的乳頭末端一旦出現損傷、粗糙情況,干奶階段發生乳區新發感染的風險會升高1.7倍。
 
圖7
 
圖8
圖7是健康狀況良好乳頭的橫切染色圖片,圖8是乳頭末端非常粗糙的圖片。我們可以看到健康乳頭末端比較光滑,在乳頭導管有薄薄一層角蛋白存在。而乳頭非常粗糙的時候,乳頭導管的內壁角蛋白非常厚,因為過度的角蛋白的生成,有些角蛋白就會伸長到乳頭孔以外,導致乳頭孔的末端非常粗糙,這個地方就容易粘上或者繁殖大量細菌。
角蛋白栓的形成
乳頭孔角蛋白栓的形成是另外一個重要的干奶期防御成分。正常牛的乳頭孔上皮細胞會不斷分泌角蛋白,由于乳汁的沖刷,把一些角蛋白沖出來,而干奶牛乳頭的角蛋白沒有得到沖刷作用,會越來越多,最后造成角蛋白栓的形成,它是具有抑菌活性的物理性屏障。
在干奶后16天可見最初形成的角蛋白栓,完全形成大概需要2~3周左右的時間。角蛋白栓含一些抗菌的成分,主要是一些脂肪酸。如果在干奶的時候乳導管里有細菌存在,它會影響角蛋白的形成。所以,經過干奶抗生素治療的牛形成角蛋白栓的機率會上升。
 
圖9
 
圖10
 
角質栓的重要性
我們知道,角蛋白栓對于干奶期防止新發感染非常重要,97%的干奶期臨床乳房炎發生于開口的乳區,沒有角蛋白栓形成的乳區發生新發感染的風險升高1.7倍。到干奶后6周,仍舊有23%的乳頭沒有保護性角質栓形成。所以,干奶后迅速形成角蛋白栓是預防新發感染的關鍵。不同母牛、不同牛群乳頭閉合的比例不同。干奶時產奶量更高的母牛,干奶后乳頭封閉的更緩慢。干奶時乳頭腔內存在感染,也會影響隨后角質栓的形成。
并不是所有的乳頭都會自然形成角蛋白栓
 
圖11
上圖紅色線是新西蘭的研究。新西蘭牛產奶量更低一些,他們在干奶以后大概3周的時候就有50%的牛形成角蛋白栓。但是,還有50%的牛乳頭孔仍然是打開的。即使跟蹤到干奶后60天,也有10%左右的牛乳頭孔仍處于開放狀態。
 
圖12
這是一個美國牧場的研究,我們把研究的牛分成兩部分,一部分牛干奶時產奶量比較低,在21公斤以下,一部分牛產奶量21公斤以上。我們可以看到這些牛也是從干奶以后的2周、3周左右時間開始形成角蛋白栓。低產牛開始接近50%是乳頭開放的,趨勢跟新西蘭牛相似。高產牛剛開始大概70%乳頭孔仍然是開放的,到干奶40天左右還有一半是開放的。所以,現在美國一些牧場牛干奶時產奶量還有30公斤甚至接近40公斤的水平,這些牛整個干奶期感染的風險會非常高,因為它們沒有很好的角蛋白栓的形成。
影響角蛋白栓形成的因素
影響乳頭孔關閉和角蛋白栓形成的因素包括牛群管理、母牛因素,也包括乳頭腔內是否有細菌感染,當然還跟產奶量有關系,干奶時產奶量高于21kg會推遲形成角蛋白栓。如果所有四個乳區在干奶后3周內關閉(都能夠形成角蛋白栓),那么在干奶期發生新發感染的機率會下降75%。如果干奶時產奶量高于21kg,發生新發感染的風險會升高3~4倍。總之,干奶期乳房炎新發感染的風險是比較高的,如果上個胎次產奶量比較高,在干奶期乳頭孔封閉的機率較小,在下個胎次就更容易發生乳房炎。
干奶期管理
接下來我們看一下有哪些管理措施可以控制干奶期乳房炎感染的風險。它主要有兩部分,一是干奶抗生素治療,二是使用乳頭內封閉劑。
干奶抗生素治療
干奶抗生素治療的目標非常明確,清除已存在感染,預防新發感染。目前,全部牛干奶治療不僅是美國現行的做法,在中國和全世界很多國家都是非常常用的控制辦法,也有一些牧場或者國家開始選擇性干奶治療,對牛場里部分牛進行干奶抗生素治療,其他牛是不使用。
干奶治療——使用抗生素的最佳辦法
由于這個時期不會再擠奶,可以使用比泌乳期更長效和高濃度的抗生素。同時,這個時期能夠起到免疫功能成分的水平也在升高,比如白細胞濃度升高,功能增強。免疫球蛋白,乳鐵蛋白等能夠跟抗生素一起作用。此外,這時影響消費者的風險小。總之,干奶期使用抗生素治療就是清除已存在的感染,并且預防新發感染。
抗生素的合理使用
干奶治療,大部分牧場的做法都是每頭牛牛每個乳區在干奶期都進行干奶抗生素的治療,也就是干奶盲治,它是乳房炎控制五點計劃中非常重要的一條。無論是在環境性病菌流行牧場,還是傳染性病菌流行的牧場,它都是非常有效的措施。對于使用抗生素預防疾病(也就是干奶盲治的時候),我們要合理選擇抗生素,盡量選擇一種窄譜且對人類無顯著重要性的藥物,也就是說如果這個抗生素對人類非常重要的話,我們盡量不要選。
 
圖13
 
下面我們看看干奶治療主要控制和殺滅哪些細菌,這對于我們選擇抗生素非常重要。美國一些調查結果顯示,干奶時乳區里能檢測到的細菌接近95%都是革蘭氏陽性菌,不到5%是革蘭氏陰性菌。
 
圖14
干奶抗生素的治療效應
我們對干奶治療有什么樣的預期呢?打完藥以后,治愈率在78%。如果不用任何藥,自愈率在46%,葡萄球菌和鏈球菌可能稍微有些差異,但總體上能把細菌清除的機率提升40%。所以,這個時期我們要合理使用抗生素,而且選擇對革蘭氏陽性菌非常有效的抗生素。另外,干奶末期和產前這段時間干奶藥濃度已經降低到最小抑菌濃度以下了,這個時候干奶藥對乳區沒有任何保護力。
前面提到牛在干奶末期和產前這段時間感染風險是不能夠被干奶藥覆蓋到的。同時,產奶量較高的牛,在整個干奶期形成角蛋白栓的機率也非常低。所以,干奶期這兩方面的風險是我們需要想辦法控制的,這個時候就需要使用乳頭封閉劑。
乳頭內封閉劑
乳頭封閉劑起始于20世紀70年代,原理就是模擬角蛋白栓的作用,主要作用是預防干奶期新發感染。
 
圖15
上圖是一些研究文章,研究結果顯示干奶抗生素和乳頭封閉劑同時使用,與只用干奶抗生素對比,干奶期新發感染會下降25%,與干奶期什么都不用進行對比,新發感染會下降73%。
另外,用了乳頭封閉劑以后,下個胎次臨床乳房炎的發病率也會顯著下降,兩者同時使用比只用干奶抗生素臨床乳房炎發病率下降接近30%,如果和不進行治療這組對比,臨床乳房炎的風險下降接近50%。
干奶治療的作用
 
圖16
這個試驗涉及五個牛群,每個牛群隨機選擇50頭干奶母牛,隨機分配到不同的組,一共有四個處置組,藍色組是干奶的時候什么處理都不做,紅色組是只用乳頭封閉劑,綠色組是只用干奶抗生素進行治療,紫色組是干奶的時候注射干奶抗生素同時使用乳頭封閉劑,看它們經過干奶期以后的狀況。
研究方法是在干奶時采奶樣,進入泌乳期以后5~12天采一個奶樣,同時采完第二個奶樣以后一周采第三個奶樣,用這三個奶樣評估這頭牛乳區里面細菌學是否治愈或者是否有新發感染的情況。在評估治愈率這一組,如果干奶時使用干奶抗生素或者乳頭封閉劑,治愈率達到98%,顯著高于其它組。同時,聯合應用新發感染率也是最低的。
 
 
下圖從另外一個角度評估,對比干奶時只用干奶藥跟干奶藥與乳頭封閉劑同時使用,看這些牛產后乳房狀況。
首先根據DHI檢測數據,看所有牛泌乳期首次參加DHI檢測時乳區體細胞數,高于25萬就認為該乳區感染了隱性乳房炎。我們配合干奶抗生素和乳頭封閉劑使用可降低隱性乳房炎的風險。同時,兩個藥配合使用的牛在接下來泌乳期臨床乳房炎平均發病時間也更靠后。
 
圖17
所以,整個行業大家形成一個基本共識,就是我們在干奶時不僅給牛用干奶抗生素治療,同時也要給它使用乳頭內封閉劑。干奶抗生素治療主要是控制干奶早期乳區的感染以及清除原來存在的感染。到了干奶的后期,干奶藥的成分已經下降到非常低的濃度,使用乳頭封閉劑可以降低這個時期的風險。乳頭封閉劑的效應可以維持到分娩后1個月以后。
未來展望:選擇性干奶藥治療
選擇性干奶抗生素治療
選擇性干奶抗生素治療嘗試的牧場都是管理非常良好的牧場,這些牧場干奶時乳區感染比例在20%~25%,同時大部分牧場已經控制了無乳和金葡菌的流行。這樣我們只對存在感染的乳區使用干奶抗生素治療,降低抗生素使用的比例。但如果管理不是特別好的牧場或者還有一些傳染性病原菌未解決的牧場堅決不建議使用這種選擇性干奶抗生素治療的方法。
選擇正確的母牛
我們知道如果在干奶時對每頭牛的每個乳區都采一個奶樣進行細菌培養,人力、財力的消耗是非常大的。那么,如何選擇正確的母牛,識別感染的乳區,判斷哪些牛需要治愈、哪些牛不需要,只對感染乳區使用抗生素治療呢?
母牛水平的選擇:基于牧場已有數據統計,選擇需治療的母牛。
試驗選擇紐約州2000頭泌乳牛的牛場,大罐奶平均體細胞數是16萬,他們選擇出來的低風險母牛必須要符合以下四點條件:第一,在干奶前最后一次DHI檢測,它的體細胞數應低于20萬;第二,干奶期最后3次DHI檢測平均值低于20萬;第三,該泌乳期臨床乳房炎次數不超過1次;最后,干奶時無臨床乳房炎。除此以外,都判定為高風險牛。
方法和產出
我們把所有牛分成3組,對于高風險牛進行干奶抗生素治療同時使用乳頭封閉劑。再將低風險牛分成兩組,一組只使用乳頭封閉劑,一組干奶抗生素和乳頭封閉劑同時使用。分別在干奶時、產后一周內采奶樣培養,統計前30天的產奶量累計、首測產奶水平、30天存活率和30天內臨床乳房炎發病數。這個牧場64%的牛是低風險牛。
試驗結果
低風險母牛:干奶抗生素+乳頭內封閉劑處理組1204個乳區、乳頭封閉劑處理組1183個乳區。干奶時培養陽性說明治愈了,試驗中治愈率88% (兩組相差不大)。兩個處理組未治愈率分別是6%和13%,而新發感染率分別是5.5%和7.3%,兩者無明顯差異。同時,產奶量、臨床乳房炎發病數和淘汰數均無明顯差異。
干奶選擇的經濟學
 
圖18
上表是從經濟學角度看干奶時選擇盲治和選擇性治療的成本。最大影響因素是干奶時的乳區感染比例和抗生素成本,但模型中并不包含乳頭封閉劑。
我們知道用干奶抗生素治療成本有區別,分娩時乳區感染風險高低不桶,產奶損失也不一樣。同時,臨床乳房炎導致的損失也是不同,上表是最終算出來這三種方案的成本比較。干奶時不做任何處理這組雖然用藥成本低,但產奶損失和臨床乳房炎損失較高,所以總成本是最高的。基于這個牧場64%的牛是低風險牛,選擇性治療這組總成本最低,經濟性最好。
此外,我們還要考慮牧場是否有傳染性病菌流行,這影響干奶抗生素使用的范圍和。上表中乳區感染比例只有15%,但美國管理良好的牧場乳區感染風險平均分布在20%~25%。所以,我還是建議干奶時實行全群治療。同時,使用乳頭封閉劑來降低干奶抗生素覆蓋不到的時期。
 
圖19
結論
總之,干奶期管理對于未來產奶水平至關重要,管理方法應因場制宜。乳頭內封閉劑對于確保乳房健康有非常重要的作用。
 
(本文根據專家在“第五屆勃林格國際奶牛健康論壇”上的講課進行整理,由張俊杰博士擔任翻譯并審核)
 
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