译者 何 筠 广州翼鲲生物科技有限公司 审阅 张廷青博士 GEA牧场科技部

　　一、与蹄叶炎发病相关的局部解剖组织学

　　本系列文章第三篇业已描述过牛类动物蹄部解剖组织结构，为使大家更好地理解蹄叶炎发病机理，有必要将与蹄叶炎发病相关的局部解剖组织学再复习一下。牛蹄真皮层由四个不同区域组成：

　　1. 蹄底真皮：生成蹄底角质;

　　2. 蹄缘真皮：生成位于皮肤与角质连接点下方的角质(类似于人类角质化表皮)和蹄踵角质;

　　3. 小叶状真皮：生成白线角质;小叶状真皮也包含第三趾骨悬附组织的胶原纤维束;

　　4. 冠状真皮：位于蹄缘真皮下方和小叶状真皮上方，生成蹄壁角质。

　　与真皮相邻(从内向蹄匣外壁方向)的是基膜和组成蹄部角质的一系列上皮细胞层;包括(从最深到最浅表)生发上皮、棘层、透明层和最外层的角质层。生发上皮含有两类细胞：角质生成细胞和基底细胞。角质生成细胞数量最多，在其胞内可生成并积聚角蛋白。基底细胞具有自身复制和分化成角质生成细胞两种功能。随着基底细胞不断分化成角质生成细胞，其也通过不断的自身复制来维持基底细胞数量，从而维持生发层。

　　角蛋白是一种纤维状硬蛋白，能赋予角质生成细胞强度，提供其抵御物理和机械外力的作用。在每个角质生成细胞之间生有胞间粘合质——这是一种能将细胞粘合起来的脂蛋白，如同砌墙时砖块之间的灰泥。生发层细胞和棘层较下层细胞均为“活细胞”，可吸收从真皮层透过基底膜扩散而来的营养。由于角质生成细胞从真皮层自然地往外移出，逐渐远离其营养源，因此这些细胞在到达棘层上层和透明层过程中，处于一个持续且逐渐的凋亡状态。

　　最外层是角质层，这里的角质生成细胞无法从真皮获取营养，所以完全死亡并角质化。任何破坏真皮层血流的情况如蹄叶炎，不仅仅影响真皮层，还会影响表皮层内终将成为蹄部角质的角质生成细胞。蹄壁外展(牛蹄像扁平桨状)和蹄壁背侧内凹均表明角质的质量差(角质生成细胞未能最佳角质化)，这也是罹患蹄叶炎尤其是慢性蹄叶炎的特征。

　　二、蹄叶炎发病机理是什么?

　　蹄叶炎发病机理与真皮层内的血液微循环紊乱有关，紊乱引起炎症反应，并释放出若干酶，这类酶可破坏分解真皮与表皮之间的连接(即真皮与蹄壳之间的连接)。通常认为瘤胃酸中毒是诱发蹄叶炎的主要病因之一;其对蹄部破坏过程大致如下：在瘤胃酸中毒病程发展的同时，多种血管活性物质(内毒素、乳酸盐和组织胺)被释放到血液中，这些血管活性物质可引发真皮层血管系统一系列异常：即小动脉扩张和小静脉收缩同时发生而致血流减少，导致内皮细胞损伤，进而血液渗漏到真皮血管外组织(血管周边组织)。

　　微血管系统血液流动滞缓将会使真皮层血管系统异常进一步恶化，如引起血栓、局部缺血(血流中断或受阻)和缺氧，以至于动静脉分流，即血液不经过毛细血管床就直接从动脉流入静脉;最终真皮组织出现炎症伴有水肿、出血和坏死。随之出现功能紊乱，包括：一种被称为“基质金属蛋白酶”的强力酶被激活，其能降解第三趾骨悬附组织胶原纤维束;激活表皮生长和坏死因子，继而造成基膜与毛细血管壁结构改变，并使以上病变更趋恶化。

　　这些对血管的影响也阻止了上皮生发层角质生成细胞的分化和增殖，导致棘层内角质细胞角质化减少，使蹄壳结构刚性和强度均降低。容易理解，如果角质细胞未正常角质化，那么蹄壳角质对机械冲击、化学物质及微生物入侵的防御均会被削弱。事实也确实如此，曾有人指出：罹患蹄踵糜烂的奶牛，如有蹄叶炎病史，则糜烂病变将更为严重。

　　1.第三趾骨悬附组织病变造成的结果是什么?

　　蹄部小叶状真皮层(敏感层)系第三趾骨主要悬固组织。其固定在第三趾骨外侧、前侧和内侧表面的层状褶皱向外延伸，与蹄壁薄瓣相互交错联接，使奶牛四肢能够“悬挂在蹄壳内”。(见前章牛蹄解剖学)在第三趾骨之下，即为其底层支撑结构组织，由从蹄底真皮和蹄缘真皮生成的疏松结缔组织构成，并形成指状垫向蹄部后方延伸。指状垫由疏松结缔组织和脂肪组织构成，是很重要的支撑结构，因此在近几年已成为研究人员关注的对象。有研究结果显示，指状垫内脂肪大小和类型与跛行密切相关。

　　炎症引起真皮与表皮相连处受损，结果使第三趾骨悬固组织弱化，导致第三趾骨容易向下移位和扭转，结果造成：第三趾骨和蹄底之间的真皮层和支撑组织受到压迫，发展成蹄底溃疡。某些情况下，第三趾骨尖端的扭转会严重到足以引起该区域真皮层功能紊乱并导致发生蹄趾(蹄尖)溃疡。相反，若是第三趾骨后部下沉较多，则蹄踵与蹄底连接处受压迫，导致蹄底溃疡或蹄踵溃疡。蹄底溃疡是奶牛最常见的一种蹄部病变，也是造成经济损失最高的跛行原因之一，将随后进行详述。

　　2. 第三趾骨移位可否发见新机理?

　　直到最近，大多数人还认为瘤胃酸中毒和蹄叶炎是损坏第三趾骨悬固组织，导致第三趾骨移位，从而引起蹄部病变的首要原因。事实上，来自英国的研究显示，第三趾骨移位的发病机理远比以前所了解的更为复杂。过去几年观察业已证明：牛蹄(尤其育成牛)负重能力比以往认知的要低许多，特别是在围产期。而如果奶牛主要憩息活动在坚硬地表，那应该是引起跛行最重要的诱因之一。

　　3.“蹄酶”的作用是什么?

　　英国研究人员新近发现了一种被命名为“蹄酶”(hoofase)的酶，“蹄酶”与其它参与胶原蛋白重组的若干酶类相互关联。这些酶在头胎牛产前生成，随后数周内增多。这些酶会影响第三趾骨在蹄匣内悬固组织结构的完整性;但有趣的是，在这些新产头胎牛和对照组育成牛中均没有发现大量的与瘤胃酸中毒相关的酶类。奶牛舒适度也与蹄部结构恶变有关。关于“蹄酶”，还会进一步叙述。

　　4.围产期激素对第三趾骨有何影响?

　　来自英国的研究人员提出了另一种能够使蹄壁与第三趾骨之间真皮-表皮相连处弱化的机理。他们的研究表明，悬固组织弱化可能是由于分娩前后激素变化引起的，特别是在分娩前后释放的雌激素和松弛素对盆腔肌肉、肌腱和韧带均具有松弛作用，这自然也会对第三趾骨的悬固组织产生类似影响。这本身当然是分娩前后固有现象，因此在围产期(产前4周到产后4～8周)，应将这些奶牛安置在松软地面，以降低对悬固组织造成永久损伤的风险。

　　英国研究人员还发现，与散栏式牛舍饲养(地面较硬)对比，饲养在铺垫褥草大通铺牛舍中的围产期育成牛，其蹄部患病率较低。因而由此得出结论：松软地面更利于饲养围产期头胎牛。尽管绝大多数资料依旧在阐述蹄叶炎与饲喂条件以及瘤胃酸中毒的关系，但英国人的研究结论告诉我们：使围产期奶牛在较松软地面憩息活动和尽量提高其舒适度同样不容忽视。

　　三、蹄趾(蹄尖)溃疡、蹄底溃疡和蹄踵溃疡

　　第三趾骨移位将导致其与蹄底之间的蹄底真皮层和蹄缘真皮层受到压迫，蹄趾(蹄尖)、蹄底和蹄踵的真皮层因此会受到挤伤，继而引起真皮层损伤和功能紊乱。若第三趾骨移位涉及其尖端严重扭转，则可能发展成为蹄趾(蹄尖)溃疡。反之，若是第三趾骨后部下沉较多，则蹄踵的蹄底真皮和蹄缘真皮受到压迫，将在蹄踵与蹄底相连处发展成为蹄底溃疡，这也是最常发生蹄底溃疡的“典型位置”。

　　四、如何诊断和治疗溃疡?

　　溃疡的定义是：表皮全层缺损或破裂而使真皮暴露(图8)。蹄底溃疡最早出现的症状是蹄底出血，特别是发生在蹄踵与蹄底连接区域。若按压该区域，患牛会有疼痛表现，则足以证明溃疡已处于临床期。随时间推移，以及因负重所致进一步创伤，蹄底溃疡可能发展为蹄壳全层缺损或溃疡。在临床期之前，尽管有一些出血，但以检蹄器施加压力，患牛可能只有轻微甚至无不适感，这时应将患蹄蹄踵修低，藉以减轻患处负重，使其有时间休息和修复。另一方面，如用检蹄器轻微施压就能造成剧烈疼痛，则不能仅仅只是将患蹄蹄踵修低，还需要考虑给健康蹄趾附加蹄垫，以确保患病蹄趾能够完全不需负重(图9)。若对这类溃疡能及早发现并处理，患蹄通常能在3至4周内迅速痊愈。

　　后期溃疡通常伴有跛行，甚至在溃疡部位以检蹄器轻微按压，都能引发剧烈疼痛反应。如清除该区域浅层角质，即可曝露出极其敏感的真皮层。治疗原则是：尽可能保护真皮层不受损伤，削薄溃疡周围角质，使溃疡区域低于正常蹄部负重面;同时使蹄底面向趾间侧倾斜，避免在蹄底留下空洞，以免有机物质积存在内。治愈后期溃疡至少需要20至30天，严重病例甚至长达50至60天。如果能正确适时应用蹄垫，则可使患病蹄趾至少1个月不需负重，然后再经过20～30天，通过修蹄来调整和矫正两蹄趾之间的负重。此处需要特别强调的是：若真皮层显著受损，则治愈期可能会延长。另外，有一些患牛还可能会由于蹄垫磨损贻尽而需要及时更换新蹄垫。

　　在慢性溃疡长期炎症中会形成肉芽组织。对于这种病变，首先通过上述流程进行修蹄;然后用锋利修蹄刀小心地移除肉芽组织，需注意不要损伤肉芽周围的正常真皮组织。溃疡并伴随肉芽组织暴露，这类病例的肉芽出血和复发率通常都很高。

　　五、为什么说溃疡是代谢和机械因素相互作用的综合结果?

　　要完全了解溃疡的发病机理，则必须理解其多因子病原学。如上所述，造成第三趾骨下沉和扭转的代谢因素包括瘤胃酸中毒和蹄叶炎，以及受围产期酶活性变化和激素变化的影响。

图8.本图上部示蹄底过薄，真皮曝露并与角质分离;

　　下部示蹄趾(趾尖)溃疡，曝露出坏死真皮。

图9.对健康蹄趾附加蹄垫，藉以避免患病蹄趾继续负重。

　　最重要的病因是那些造成四蹄间负重不平衡的机械因素。人们业已了解：奶牛体重并不是均匀分布在四蹄，而是后蹄外侧蹄趾负重较多。负重增加就会刺激蹄壳角质生长相应加速并导致外侧蹄趾超负荷，结果增加了真皮层负重而使其受到压迫。蹄趾(蹄尖)长度也会影响负重表面的生物力学分布：当蹄趾(蹄尖)较长时，蹄趾区域(蹄尖部分)的蹄底通常较厚，导致蹄底蹄踵连接部位承受更多后躯体重，这是导致蹄底溃疡和蹄踵溃疡的重要诱因。鉴此，预防保健性修蹄的目的，就是修除超负荷蹄趾(蹄尖)过度生长的部分，重建蹄趾之间和四蹄之间恰当的负重分配。

　　最后，指状垫内脂肪大小和类型也成为目前研究蹄底溃疡发病机理方向之一。指状垫位于真皮层疏松结缔组织之上和第三趾骨之下;其由轴区、中区和远轴区三列大致平行的脂肪圆柱体构成，是蹄踵减震器。研究人员发现，育成牛指状垫较小，含有较多饱和脂肪，故减震作用不如成母牛，因而育成牛更易发生蹄部疾患，尤其是蹄底溃疡和蹄踵溃疡。此外，观察罹患蹄叶炎奶牛蹄部，可见第三趾骨下沉导致指状垫受损，其脂肪被更坚硬的结缔组织(甚至是软骨或类似软骨组织)替换。坚硬且缺少弹性的指状垫和第三趾骨下沉，这两者结合对真皮层的压迫会使得蹄踵真皮层受到更大损伤，从而极大增加发生蹄底溃疡和蹄踵溃疡的风险。

　　六、体况对蹄病有何影响?

　　在多数人印象里，跛行奶牛体重会下降。这一逻辑看起来合乎常理，因为跛行引起疼痛，奶牛不愿行走或站立，所以采食次数也随之减少。然而，最近一项研究指出，并不是跛行使奶牛变瘦，反而可能是体况偏瘦会使奶牛易发生跛行。研究人员通过调查501头荷斯坦泌乳牛，研究蹄部病变(溃疡和白线病)与指状垫厚度之间的关系。结果发现：随着指状垫厚度减小，蹄底溃疡和白线病发病率增加。另外还发现，指状垫厚度在整个泌乳期持续降低，分娩后120天达到最低点;同时，体况评分与指状垫厚度呈正相关，即奶牛体况评分升高，指状垫厚度也将相应增加。

　　以上研究证明了蹄病发生与外部因素有密切关系，尤其与密闭牛舍和坚硬地面有关。此外，尽管没有理论支持，但可以推断，泌乳前期脂肪动员是导致跛行的一个重要因素。既往研究结果均指出，当指状垫减震性能下降，真皮层就更容易受到机械损伤。奶牛泌乳早期会从全身各个部位动员脂肪来支持泌乳，因此有理由相信指状垫脂肪也会参与脂肪动员。前已述及，当体况评分降低时，指状垫的厚度也降低，同时指状垫成分也会发生变化。

　　美国康奈尔大学调查研究显示，蹄底溃疡发病率最高峰发生在泌乳高峰期(即产后60～100天)，此时的指状垫已缩至最小。这一发见与其它关于指状垫变薄的观察结果如出一辙。瑞士研究人员也指出，当奶牛经过四个泌乳期后，其指状垫自然开始积累更多的胶原结缔组织。指状垫的这种变化，使减震效能降低，并在一定程度上解释了为何跛行往往会随着年龄增加而增多。总之，这是一个令人兴奋的研究领域，为解释坚硬地面为何导致跛行增加提供了许多重要线索。

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