我的养牛经验
疾病防治
通过干奶牛管理控制乳房炎风险
2020-02-11 荷斯坦奶牛俱乐部网  访问量:214  美国奶牛业务高级技术总监 Linda L.Tikofsky 勃林格殷格翰  [ 字号: ]

Linda L.Tikofsky 勃林格殷格翰

 
1984年获得美国伊利诺伊大学兽医学博士。2003-2010年,任职于康奈尔大学,担任教学工作并为规模化牧场提供乳房炎控制和牛群健康管理咨询服务,为有机奶行业提供服务和咨询,在有机奶市场领域内成为乳制品加工企业和制药行业的联络人和咨询顾问。维护和分析过去15年中所有QMPS实验室的抗菌药物敏感情况数据。2010-2017年,担任勃林格殷格翰奶牛健康专业技术服务。2017年至今,担任勃林格殷格翰美国奶牛业务高级技术总监。
 
前一篇我们谈了泌乳期乳房炎的一些控制措施和治疗措施,下面我们探讨干奶期阶段怎么抓住机会去清除乳房感染,以及预防各阶段新发生的乳房炎。
我主要从干奶期的重要性、干奶期风险管理,如何通过干奶药治疗以及乳头封闭剂的使用来控制干奶期的风险,减少新发感染。同时,展望一下未来干奶期控制乳房炎的发展。
干奶期的重要性
对于奶牛来说,干奶期是非常重要的一个时期。我们主动干预干奶期长度范围,不同牧场的干奶时间段不一样,有的牧场可能30天左右,有的牧场60天左右。因为这是一个泌乳组织自我修复的过程,没有干奶期,奶牛的产奶量不能达到良好的预期。一些研究尝试用孪生姐妹奶牛做试验,其中一头牛有干奶期,另一头牛不干奶。还有一些研究尝试对于一头牛,两个乳区(注:对角的两个乳区,左前+右后或左后+右前)不干奶(持续挤奶),另外两个乳区有一段时间的干奶期,看看四个乳区中干奶的两个乳区和不干奶的两个乳区产奶差异有多少,研究结果发现下一个泌乳期没有干奶期母牛的产奶量下降25%~40%。
另外,干奶期我们可以有机会使用抗生素治愈一些持续性的亚临床感染乳房炎。革兰氏阳性菌,比如金葡菌、链球菌感染后可能不表现出明显临床症状,而是导致乳区慢性感染,体细胞升高,干奶时期是非常好的治愈机会,这时可以用持续时间更长的抗生素,把乳区里的细菌清除。同时,干奶期不像泌乳阶段的牛治疗乳房炎需要一天一针连用几天,我们只需要打一次,花费更少人力,同时残留风险更低。
 
图1 乳区新发感染风险分布
这是乳区新发感染风险分布图,我们可以看到在干奶期有两个明显的高风险期,一个是刚开始干奶时,一个是临近产犊那段时间。
 
图2 干奶期不同的风险阶段
上图是干奶期不同的风险阶段风险高低的曲线图,这是根据干奶期根据感染风险高低分的不同阶段,1是在退化期/乳腺细胞凋亡期,2是稳定期,3是初乳生成期。
 
乳腺细胞凋亡期——风险升高
第一阶段是乳腺细胞凋亡期,它是在停止挤奶以后的2周时间。泌乳停止以后第3天的时候,乳区里面的乳汁存留量达到最高峰的时间点。同时,乳区上的乳头也会胀的非常厉害,乳头会变的更短,乳头孔以及乳头腔的直径会变的更大。在干奶后的一周里,乳铁蛋白的水平开始升高。乳铁蛋白能够结合乳腺分泌物中的铁,一些肠杆菌类的细菌就没有足够的养分进行生长,这样非常有利于控制乳区里的细菌,而乳铁蛋白的量逐渐升高,所以其对抗细菌的能力也是逐渐增加的。此外,抗体水平逐渐升高,也逐渐增强杀菌能力。
简单总结几个风险:第一,乳腺细胞凋亡期无挤奶冲刷作用,乳管的细菌不会被挤出来,因此不能很好的清除细菌,增加了细菌感染的机会。第二,在这个时期角蛋白栓没有形成,乳头孔的防御机制不完善。第三,因为乳汁的集聚,这时乳区里虽然会有一些免疫因子,但是免疫因子浓度是降低的,被稀释的。同时,这个时候乳腺集聚的乳汁里的一些成分需要白细胞进行吞噬消化,白细胞趋化受阻。
稳定期——风险下降
第二阶段是稳定期,在乳腺细胞凋亡期乳区里的压力变大以后,就会让泌乳细胞逐渐停止泌乳,乳汁逐渐被代谢或吸收掉,这样就到达一个稳定状态。稳定期的时间长短会有很大的变化,整个阶段乳腺内部的压力比较小。同时,乳腺内多种成分的浓度达到最高水平,包括一些抗体、乳铁蛋白、免疫细胞等,它们能够有很好的抑菌或杀菌。此外,在这个阶段乳头孔开始形成角蛋白栓防止细菌侵入。
初乳生成期——风险增加
第三个阶段就是初乳生成期,这个阶段乳区感染风险非常高,时间通常在产犊前1~3周。随着初乳的生成,乳腺内部的液体量开始增大,压力也开始升高,即使在干奶时打了抗生素,通常乳区里抗生素药物浓度已经降到最小抑菌浓度以下,也就是没有杀菌作用了。同时,该阶段乳区里的白细胞和乳铁蛋白的水平也开始下降。乳区内压力升高,乳头孔有时关闭不严,因此可能看到漏奶现象。另外,这时牛临近产犊,因为有应激和免疫抑制的出现,白细胞的功能也随之下降了。
初乳生成期风险高的一些原因,包括初乳开始生成以后,免疫因子浓度稀释,临近产犊,奶牛自身出现免疫抑制,乳房压力的增大,角蛋白栓完整性被破坏,还有干奶抗生素浓度下降。
干奶期风险的大小
Neave(1950)研究结果显示,在干奶的头3周乳区发生感染的风险是之前泌乳期的6倍。Oliver &Mitchell(1983)研究显示第二个高风险阶段是产前的这一段时间。
 
图3 干奶期乳房炎的风险
图3展示的是泌乳期发生临床乳房炎感染是发生于在哪个阶段。横坐标是泌乳的月,展示的是不同泌乳月发生临床乳房炎的病例数。试验采集了乳区的样品检测细菌种类,而且做了非常细致的分型。因此,乳区发生乳房炎以后就知道这些细菌来自于什么时期。
黄色柱状图代表在某一泌乳月发生临床乳房炎病例中,有多少是来自产后新发的感染。红色部分则表示虽然临床乳房炎发生在产后,但细菌在干奶期就已经侵入乳区里了。我们可以看到导致临床乳房炎感染的病原菌绝大多数都是干奶期发生的感染。需要强调的是,这个研究里所有奶牛在干奶时都用过干奶抗生素,但是都没有配合乳头封闭剂。
新发乳区感染
另一个研究发现用干奶抗生素治疗过乳区的新发感染率为6%~8%,而未治疗且未感染的乳区为13%。在干奶期各种环境性的病原菌都有可能导致乳区新发感染,最常见的是环境性链球菌和肠杆菌类的细菌。
 
图4
 
上图把每头牛干奶期等分成四个阶段,前1/4,中前1/4,中后1/4,后1/4。我们可以看到乳区感染风险最高的是前1/4阶段,55%的环境性链球菌感染始于干奶早期,并持续到下一个泌乳期。
干奶期新发感染的几率如何?
从研究结果来看,不同牛群之间差别很大,就像酮病、低血钙在不同牛群之间发病差异也很大一样,它受很多因素的影响。我总结了以前一些研究数据,这些研究中所有的牛在干奶时都打过干奶抗生素治疗,全部没有配合使用乳头封闭剂,他们在干奶期乳区发生新发感染的比例,以乳区为单位大概6%~26%。
下面我们看看什么样的自身免疫力可抵御新发乳区感染,这样可以给我们一些提示,以帮助牧场减少新发乳区感染。
乳腺先天性和获得性免疫力
在乳腺细胞凋亡期、稳定期和初乳形成期这三个不同阶段乳腺部位先天性和后天性免疫力有些不同。其中,乳腺细胞凋亡期抗体还有乳铁蛋白主要起到防御性作用;稳定期主要靠乳头孔部位的角蛋白栓;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。
乳头生理构造:先天性防御
 
图5
首先是乳头末端,乳头末端如果健康状况良好,闭合也比较好,没有损伤,它能非常有效地防止细菌侵入。其次是乳头孔导管,不同乳头可能长度不一样,平均10毫米,长度变短或直径变宽的,细菌更容易侵入。最后乳头体部位有一个特殊的结构——弗森博格玫瑰瓣,这个地方可以聚集很多免疫细胞及上皮细胞,起到守护细菌进入的门户性作用,它能够起到抑菌或杀菌作用,同时也会释放一些信号给机体,判断是否有细菌侵入。
乳头末端状况
 
图6
对于如何控制乳区感染,一个关键点就是保证乳头末端健康状况不要受损,乳头末端损伤和乳区内感染呈正相关。上图从左往右分别是乳头末端非常良好的乳头、稍微有环但是没有皲裂、开花皲裂及非常粗糙乳头。研究也发现牛的乳头末端一旦出现损伤、粗糙情况,干奶阶段发生乳区新发感染的风险会升高1.7倍。
 
图7
 
图8
图7是健康状况良好乳头的横切染色图片,图8是乳头末端非常粗糙的图片。我们可以看到健康乳头末端比较光滑,在乳头导管有薄薄一层角蛋白存在。而乳头非常粗糙的时候,乳头导管的内壁角蛋白非常厚,因为过度的角蛋白的生成,有些角蛋白就会伸长到乳头孔以外,导致乳头孔的末端非常粗糙,这个地方就容易粘上或者繁殖大量细菌。
角蛋白栓的形成
乳头孔角蛋白栓的形成是另外一个重要的干奶期防御成分。正常牛的乳头孔上皮细胞会不断分泌角蛋白,由于乳汁的冲刷,把一些角蛋白冲出来,而干奶牛乳头的角蛋白没有得到冲刷作用,会越来越多,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天可见最初形成的角蛋白栓,完全形成大概需要2~3周左右的时间。角蛋白栓含一些抗菌的成分,主要是一些脂肪酸。如果在干奶的时候乳导管里有细菌存在,它会影响角蛋白的形成。所以,经过干奶抗生素治疗的牛形成角蛋白栓的机率会上升。
 
图9
 
图10
 
角质栓的重要性
我们知道,角蛋白栓对于干奶期防止新发感染非常重要,97%的干奶期临床乳房炎发生于开口的乳区,没有角蛋白栓形成的乳区发生新发感染的风险升高1.7倍。到干奶后6周,仍旧有23%的乳头没有保护性角质栓形成。所以,干奶后迅速形成角蛋白栓是预防新发感染的关键。不同母牛、不同牛群乳头闭合的比例不同。干奶时产奶量更高的母牛,干奶后乳头封闭的更缓慢。干奶时乳头腔内存在感染,也会影响随后角质栓的形成。
并不是所有的乳头都会自然形成角蛋白栓
 
图11
上图红色线是新西兰的研究。新西兰牛产奶量更低一些,他们在干奶以后大概3周的时候就有50%的牛形成角蛋白栓。但是,还有50%的牛乳头孔仍然是打开的。即使跟踪到干奶后60天,也有10%左右的牛乳头孔仍处于开放状态。
 
图12
这是一个美国牧场的研究,我们把研究的牛分成两部分,一部分牛干奶时产奶量比较低,在21公斤以下,一部分牛产奶量21公斤以上。我们可以看到这些牛也是从干奶以后的2周、3周左右时间开始形成角蛋白栓。低产牛开始接近50%是乳头开放的,趋势跟新西兰牛相似。高产牛刚开始大概70%乳头孔仍然是开放的,到干奶40天左右还有一半是开放的。所以,现在美国一些牧场牛干奶时产奶量还有30公斤甚至接近40公斤的水平,这些牛整个干奶期感染的风险会非常高,因为它们没有很好的角蛋白栓的形成。
影响角蛋白栓形成的因素
影响乳头孔关闭和角蛋白栓形成的因素包括牛群管理、母牛因素,也包括乳头腔内是否有细菌感染,当然还跟产奶量有关系,干奶时产奶量高于21kg会推迟形成角蛋白栓。如果所有四个乳区在干奶后3周内关闭(都能够形成角蛋白栓),那么在干奶期发生新发感染的机率会下降75%。如果干奶时产奶量高于21kg,发生新发感染的风险会升高3~4倍。总之,干奶期乳房炎新发感染的风险是比较高的,如果上个胎次产奶量比较高,在干奶期乳头孔封闭的机率较小,在下个胎次就更容易发生乳房炎。
干奶期管理
接下来我们看一下有哪些管理措施可以控制干奶期乳房炎感染的风险。它主要有两部分,一是干奶抗生素治疗,二是使用乳头内封闭剂。
干奶抗生素治疗
干奶抗生素治疗的目标非常明确,清除已存在感染,预防新发感染。目前,全部牛干奶治疗不仅是美国现行的做法,在中国和全世界很多国家都是非常常用的控制办法,也有一些牧场或者国家开始选择性干奶治疗,对牛场里部分牛进行干奶抗生素治疗,其他牛是不使用。
干奶治疗——使用抗生素的最佳办法
由于这个时期不会再挤奶,可以使用比泌乳期更长效和高浓度的抗生素。同时,这个时期能够起到免疫功能成分的水平也在升高,比如白细胞浓度升高,功能增强。免疫球蛋白,乳铁蛋白等能够跟抗生素一起作用。此外,这时影响消费者的风险小。总之,干奶期使用抗生素治疗就是清除已存在的感染,并且预防新发感染。
抗生素的合理使用
干奶治疗,大部分牧场的做法都是每头牛牛每个乳区在干奶期都进行干奶抗生素的治疗,也就是干奶盲治,它是乳房炎控制五点计划中非常重要的一条。无论是在环境性病菌流行牧场,还是传染性病菌流行的牧场,它都是非常有效的措施。对于使用抗生素预防疾病(也就是干奶盲治的时候),我们要合理选择抗生素,尽量选择一种窄谱且对人类无显著重要性的药物,也就是说如果这个抗生素对人类非常重要的话,我们尽量不要选。
 
图13
 
下面我们看看干奶治疗主要控制和杀灭哪些细菌,这对于我们选择抗生素非常重要。美国一些调查结果显示,干奶时乳区里能检测到的细菌接近95%都是革兰氏阳性菌,不到5%是革兰氏阴性菌。
 
图14
干奶抗生素的治疗效应
我们对干奶治疗有什么样的预期呢?打完药以后,治愈率在78%。如果不用任何药,自愈率在46%,葡萄球菌和链球菌可能稍微有些差异,但总体上能把细菌清除的机率提升40%。所以,这个时期我们要合理使用抗生素,而且选择对革兰氏阳性菌非常有效的抗生素。另外,干奶末期和产前这段时间干奶药浓度已经降低到最小抑菌浓度以下了,这个时候干奶药对乳区没有任何保护力。
前面提到牛在干奶末期和产前这段时间感染风险是不能够被干奶药覆盖到的。同时,产奶量较高的牛,在整个干奶期形成角蛋白栓的机率也非常低。所以,干奶期这两方面的风险是我们需要想办法控制的,这个时候就需要使用乳头封闭剂。
乳头内封闭剂
乳头封闭剂起始于20世纪70年代,原理就是模拟角蛋白栓的作用,主要作用是预防干奶期新发感染。
 
图15
上图是一些研究文章,研究结果显示干奶抗生素和乳头封闭剂同时使用,与只用干奶抗生素对比,干奶期新发感染会下降25%,与干奶期什么都不用进行对比,新发感染会下降73%。
另外,用了乳头封闭剂以后,下个胎次临床乳房炎的发病率也会显著下降,两者同时使用比只用干奶抗生素临床乳房炎发病率下降接近30%,如果和不进行治疗这组对比,临床乳房炎的风险下降接近50%。
干奶治疗的作用
 
图16
这个试验涉及五个牛群,每个牛群随机选择50头干奶母牛,随机分配到不同的组,一共有四个处置组,蓝色组是干奶的时候什么处理都不做,红色组是只用乳头封闭剂,绿色组是只用干奶抗生素进行治疗,紫色组是干奶的时候注射干奶抗生素同时使用乳头封闭剂,看它们经过干奶期以后的状况。
研究方法是在干奶时采奶样,进入泌乳期以后5~12天采一个奶样,同时采完第二个奶样以后一周采第三个奶样,用这三个奶样评估这头牛乳区里面细菌学是否治愈或者是否有新发感染的情况。在评估治愈率这一组,如果干奶时使用干奶抗生素或者乳头封闭剂,治愈率达到98%,显著高于其它组。同时,联合应用新发感染率也是最低的。
 
 
下图从另外一个角度评估,对比干奶时只用干奶药跟干奶药与乳头封闭剂同时使用,看这些牛产后乳房状况。
首先根据DHI检测数据,看所有牛泌乳期首次参加DHI检测时乳区体细胞数,高于25万就认为该乳区感染了隐性乳房炎。我们配合干奶抗生素和乳头封闭剂使用可降低隐性乳房炎的风险。同时,两个药配合使用的牛在接下来泌乳期临床乳房炎平均发病时间也更靠后。
 
图17
所以,整个行业大家形成一个基本共识,就是我们在干奶时不仅给牛用干奶抗生素治疗,同时也要给它使用乳头内封闭剂。干奶抗生素治疗主要是控制干奶早期乳区的感染以及清除原来存在的感染。到了干奶的后期,干奶药的成分已经下降到非常低的浓度,使用乳头封闭剂可以降低这个时期的风险。乳头封闭剂的效应可以维持到分娩后1个月以后。
未来展望:选择性干奶药治疗
选择性干奶抗生素治疗
选择性干奶抗生素治疗尝试的牧场都是管理非常良好的牧场,这些牧场干奶时乳区感染比例在20%~25%,同时大部分牧场已经控制了无乳和金葡菌的流行。这样我们只对存在感染的乳区使用干奶抗生素治疗,降低抗生素使用的比例。但如果管理不是特别好的牧场或者还有一些传染性病原菌未解决的牧场坚决不建议使用这种选择性干奶抗生素治疗的方法。
选择正确的母牛
我们知道如果在干奶时对每头牛的每个乳区都采一个奶样进行细菌培养,人力、财力的消耗是非常大的。那么,如何选择正确的母牛,识别感染的乳区,判断哪些牛需要治愈、哪些牛不需要,只对感染乳区使用抗生素治疗呢?
母牛水平的选择:基于牧场已有数据统计,选择需治疗的母牛。
试验选择纽约州2000头泌乳牛的牛场,大罐奶平均体细胞数是16万,他们选择出来的低风险母牛必须要符合以下四点条件:第一,在干奶前最后一次DHI检测,它的体细胞数应低于20万;第二,干奶期最后3次DHI检测平均值低于20万;第三,该泌乳期临床乳房炎次数不超过1次;最后,干奶时无临床乳房炎。除此以外,都判定为高风险牛。
方法和产出
我们把所有牛分成3组,对于高风险牛进行干奶抗生素治疗同时使用乳头封闭剂。再将低风险牛分成两组,一组只使用乳头封闭剂,一组干奶抗生素和乳头封闭剂同时使用。分别在干奶时、产后一周内采奶样培养,统计前30天的产奶量累计、首测产奶水平、30天存活率和30天内临床乳房炎发病数。这个牧场64%的牛是低风险牛。
试验结果
低风险母牛:干奶抗生素+乳头内封闭剂处理组1204个乳区、乳头封闭剂处理组1183个乳区。干奶时培养阳性说明治愈了,试验中治愈率88% (两组相差不大)。两个处理组未治愈率分别是6%和13%,而新发感染率分别是5.5%和7.3%,两者无明显差异。同时,产奶量、临床乳房炎发病数和淘汰数均无明显差异。
干奶选择的经济学
 
图18
上表是从经济学角度看干奶时选择盲治和选择性治疗的成本。最大影响因素是干奶时的乳区感染比例和抗生素成本,但模型中并不包含乳头封闭剂。
我们知道用干奶抗生素治疗成本有区别,分娩时乳区感染风险高低不桶,产奶损失也不一样。同时,临床乳房炎导致的损失也是不同,上表是最终算出来这三种方案的成本比较。干奶时不做任何处理这组虽然用药成本低,但产奶损失和临床乳房炎损失较高,所以总成本是最高的。基于这个牧场64%的牛是低风险牛,选择性治疗这组总成本最低,经济性最好。
此外,我们还要考虑牧场是否有传染性病菌流行,这影响干奶抗生素使用的范围和。上表中乳区感染比例只有15%,但美国管理良好的牧场乳区感染风险平均分布在20%~25%。所以,我还是建议干奶时实行全群治疗。同时,使用乳头封闭剂来降低干奶抗生素覆盖不到的时期。
 
图19
结论
总之,干奶期管理对于未来产奶水平至关重要,管理方法应因场制宜。乳头内封闭剂对于确保乳房健康有非常重要的作用。
 
(本文根据专家在“第五届勃林格国际奶牛健康论坛”上的讲课进行整理,由张俊杰博士担任翻译并审核)
 
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