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【技术观点】乳房炎的发现,诊断,管理,治疗与预防
发布时间:2020-12-11
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乳房炎是奶牛中最常见最高发的疾病,无论对于牧场经济效益还是动物福利都可造成极大的损害。在早期人们就发现链球菌是乳房炎的首要病因,但隐性乳房炎的概念还并未被人知晓。从那时起直到现在,无论是病原菌、奶牛以及牧场管理如何发生变化,乳房炎始终都是奶牛最常见并且重要的疾病。

乳房炎对于公共安全,牛奶质量,动物福利,以及牧场收益方面都有着巨大影响。我们必须认识到防治乳房炎的基础在于预防疾病在健康奶牛中的传播,以及通过正确治疗尽量缩短感染病牛的病程。围绕着这两点,发展出一套对奶牛乳头的系统性保障程序成为了应对奶牛乳房炎的关键。通过这篇文章,我们将会对奶牛乳房炎的发现、诊断、治疗以及预防手段做一个介绍与探讨。






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乳房炎的发现与诊断



1
人类对乳房炎病原体认知过程

乳房炎的疾病发展可以被分解成为三个主要阶段:

  • 1. 病原体的侵入(无论后续是否会形成感染);

  • 2. 感染(病菌在乳腺中寄生);

  • 3. 炎症的形成。


人类至今已经发现了一百多种可以引起乳腺内部感染(IMI)的病菌。然而早期人们对乳房炎的理解,仅限于具有传染特性的部分病菌。他们寄留在感染的乳腺中通过暴露与接触,在牛群中广泛传播。

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在1956年的美国乳业科学年会上,第一次提出“没有经过有效控制的乳房炎,是一种会对牧场产生最大经济损失的疾病”这个观点。在很长的一段时间里,无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)与金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是最重要的传染性病菌。

直到1979年,美国乳房炎协会(NMC)发布的一篇综述详细描述了环境性病菌——大肠杆菌造成乳腺内感染的成因与机制(乳头孔的环境暴露,病菌在乳头管中的移动),阐述了环境性乳房炎的发病机理(第一次认识到炎症的严重程度取决于宿主因素),罗列了可能的危险因素并介绍了相应的管控程序。Smith等人在1985年的研究中提出了减少乳头末端在挤奶后环境暴露的重要性,着重强调了不同牛个体间对于乳房炎的易感性差异,以及革兰氏阴性与阳性环境致病菌的显著不同,并准确的做出预估:对于那些已经有效控制传染性乳房炎发病率的集约化养殖牧场,降低环境性乳房炎将会是他们未来最大的挑战。

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越来越多的牧场发现,某些体细胞数(SCC)较低的畜群(意味着传染性乳房炎已经被有效控制)同样会存在很高的临床乳房炎发病率。牛奶样本中无乳链球菌和金黄色葡萄球菌的比例越来越少,而革兰氏阴性菌(如大肠杆菌等)反而成为了牧场临床乳房炎的主要致病菌。
2015年美国官方数据表明,美国国内牧场大罐奶样体细胞数(BTSCC)相比之前有了极大的提升(现今平均可达到194,000/ml),但临床乳房炎的报告病例比例从96年的13%上升到如今的25%;

这从侧面反映了环境性病原体(肠杆菌,链球菌,凝固酶阴性葡萄球菌,乳球菌,原壁菌等)造成的感染病例越来越广泛地出现在现代牧场。除此之外,当牧场扩大规模时引进大量外来牛只进入畜群所带来的牛支原体乳房炎病例也变得越来越多。

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2
乳房炎病的诊断与影响

为了发现畜群中存在的乳房炎病例,首先是要找到一个可靠的诊断标准。随着快速可靠的体细胞测算方式在六十年代快速发展,监管机构开始为BTSCC设立标准。在美国,随着牛奶质量标准的不断严格,标准在1993年被正式确立为<750,000/ml。欧盟则设立了更为严格的要求:BTSCC<400,000/ml,并且成为了国际乳品市场的统一标准。

无论是临床还是隐性乳房炎都会造成牛奶产出的显著损失。临床乳房炎对牧场带来的后果显而易见,但隐性乳房炎对于产品品质,牛奶产出和总体牧场效益的影响在早期难以被准确量化。直到测量SCC的方式成熟之后,人们通过研究计算出了隐性乳房炎与牛奶产出损失的线性关系。对于经产牛来说,体细胞数每升高一倍,它的产奶量在此泌乳周期内就将减少181公斤;对于头胎牛,体细胞数每升高一倍,周期产奶量将减少91公斤。


乳房炎导致的炎症会破坏乳腺细胞。有研究表明,哪怕患乳房炎的病牛完全康复,其牛奶产量也无法回复到正常水平。事实上,乳房炎对于牛造成的损害远不仅限于产奶能力。Gilbert等人通过对研究表明,革兰氏阴性环境菌分泌的内毒素能够损害奶牛的生育力。类似地,Barker等人发现由革兰氏阳性或阴性菌引起的乳房炎会降低受胎率并增加奶牛从开始配种到受胎的天数。相关的后续研究更是证明了隐性乳房炎在繁殖期早期也会对奶牛有相似的影响。乳房炎还会加剧产后胎衣不下以及蹄病的风险。

乳房炎的管理与治疗手段



1
乳房炎控制的“五点计划”

奶牛乳房炎是多因素共同造成的疾病,光靠单一的治疗并不能解决牧场乳房炎的大量发生。英国国家乳品研究所研究了研究乳腺内感染的动态性发展。他们强调,抗生素治疗可以有效缩短乳房炎的病程,并控制无乳链球菌引起的乳房炎,但对于治疗葡萄球菌引起的乳房炎作用不大。对于牧场来说重点还是在于控制新增感染病例的数量。科学家们始终在找寻能提升牧场管理乳房炎的方法,从而让从业者能够规范化地进行工作。

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人们发现相比起对照组,挤奶前乳头清洁(每只牛单独的擦拭巾)、使用挤奶手套、奶杯的消毒杀菌、后药浴杀菌等清洁程序最高可降低58%的乳房炎感染率。如果在之后的干奶期使用抗生素治疗,感染率则会在此基础上再次降低。美国乳房炎协会在此基础上发展出了名为“五点计划”(5-Point Plan)的管控程序用来控制传染性乳房炎的发生。这个“五点计划”包括这些措施:




1.挤奶后使用有效的后药浴消毒
2.泌乳周期结束后对每个乳区进行干奶期抗生素治疗
3.对临床乳房炎病例进行适合的治疗
4.淘汰所有慢性感染病例
5.对挤奶设备进行维护确保真空压稳定


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2
抗生素治疗

研究发现,青霉素对于无乳链球菌导致的乳房炎治疗效果显著,但对葡萄球菌引起的乳房炎治疗效果较差。早期乳房炎研究者就作出了经典论述,

“期望纯粹通过对临床病例的治疗来达到控制乳房炎的目的,这注定是徒劳无功的——这就是像是割去了杂草但却把根留在土里”。

在未来,如何平衡奶牛健康福利与抗生素滥用可能导致的潜在威胁,是所有人努力的方向。抗生素在早期主要运用于治疗无乳链球菌和金黄色葡萄球菌引起的乳房炎,然而其局限性也渐渐显现出来。抗生素对于无乳链球菌的极佳效果有相当一部分原因是由于它引起的感染只存在于乳导管中,所以药物可以很容易到达。相对地,药物对于金黄色葡萄球菌的治疗效果往往令人失望,这是由于细菌穿透了乳导管壁,从而在乳房组织中广泛散播。在决定是否对金黄色葡萄球菌进行治疗前,需要对影响治疗效果的动物个体因素(年龄,泌乳阶段,产奶量,血统,感染严重程度)进行综合考量。

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随着大量杆菌类乳房炎病例的出现,人们开始将抗生素治疗的研究重点转移到了杆菌上。多数杆菌引起的乳房炎症状并不严重,但对于重症病例来说往往病程很短病情剧烈。早期研究表明抗生素对于大肠杆菌(Escherichia coli)等革兰氏阴性菌不具有明显的治疗效果。随后的研究中人们发现,相比起药物治疗,动物自体免疫反应对于清除杆菌引起的炎症具有更为重要的意义。现今对于临床乳房炎的推荐治疗方案是:使用抗生素治疗大多数革兰氏阳性菌(无乳链球菌,金黄色葡萄球菌等)病例,等待大多数其他的病例(以大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌)自行康复。

3
干奶期疗法

人们研究出了奶牛干奶期疗法(DCT)用来帮助治疗已有的感染病例同时预防潜在的新增感染。在高感染比例(实验1)与低感染比例(实验2)的两种情况,使用后药浴+全乳区干奶疗法都可以减少大约50%的新增感染病例。在之后人们又发明了一种非抗生素的乳头内部密封剂,它很快被广泛地用作抗生素干奶期疗法的辅助手段。

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乳房炎的预防措施



1
挤奶设备与挤奶管理

随着机器挤奶的快速普及,人们开始深入研究挤奶设备对乳房炎影响。真空压稳定、无故障的高质量挤奶设备对于维持乳房健康具有重要的意义。挤奶机真空压的异常波动和过长的挤奶时间都会导致奶衬的滑落,并进一步增加乳腺感染的风险,应该尽量避免。挤奶设备可以作为污染媒介,导致病菌在奶牛间的交叉感染,也可能会破坏乳头括约肌并造成皮肤损伤。

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乳头皮肤表面的细菌数与乳房炎发病率具有正向关联性。大量研究表明后药浴是最有效的预防奶牛乳腺感染的卫生消毒措施,但单纯的后药浴本身并不能完全控制葡萄球菌和环境性致病菌(杆菌等)。相对地,在挤奶前对乳头进行合规的准备流程可以显著的降低大肠杆菌和环境性链球菌引发的乳腺感染。完整的挤奶前准备流程包括乳头清洁(擦拭用的毛巾不可重复使用),验奶,以及至少30秒的前药浴杀菌。

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外界惊吓造成的奶牛应激会显著的影响牛奶的挤出。研究者发现,应激导致的牛奶残留会加速长期链球菌感染的奶牛转变为临床乳房炎。奶牛受到应激后牛奶更难挤出,这会延后脱杯时间并增加整体挤奶耗时,增加了乳头受到损伤可能也就同时加大了潜在的乳房炎风险。

2
基因选育

最近数十年里,随着基因技术的不断发展,选育对乳房炎更有抵抗力的奶牛成为可能。研究发现乳房炎易感性与牛奶产量具有正相关性(意味着高产牛更容易患上乳房炎),因此选育具有高乳房炎抵抗力基因的奶牛是非常具有意义的。从1994年开始美国就将体细胞评分(SCS)合并入了国家育种筛选指数(US selection indices)。

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3
营养管理

营养管理对于乳房炎的作用长久以来一直具有争议。直到1985年研究者通过实验发现了缺乏硒和维生素E会直接增加临床乳房炎的患病时间。在此基础上Grasso等人的后续实验阐述了其中的机制:硒和维生素E是通过维持中性粒细胞的免疫活性来维护乳房健康的。这个结果对于奶牛膳食管理具有重大的指导意义。

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4
免疫疗法

疫苗被证实对于奶牛身上的许多细菌性疾病都很有效。然而对于乳房炎来说,致病菌是一系列特性迥异并且不断演化的细菌性病原体,而这些细菌在不同的牧场中又能变异成特性不同的各类菌株。这就为开发有效的乳房炎疫苗增加了难度。最早开发并问世的乳房炎疫苗,主要针对的是以金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性菌,它能够显著降低畜群中产生新感染病例。

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到了90年代,能有效的对革兰氏阴性菌的核心抗原疫苗也被成功地开发出来。革兰氏阴性菌疫苗使用了具有高度保守序列的脂多糖核心抗原,因此能避免不同牧场间细菌菌株变异的问题。杆菌类细菌造成的乳腺感染所导致的临床症状大多会直接导致严重的经济损失与动物福利问题。而革兰氏阴性菌疫苗能非常有效地控制这些症状,延缓病程并快速清除感染,因此在牧场中被广泛使用。

5
未经产牛与乳房炎

一般来说未经产小母牛不会受到乳房炎影响。但最近几十年有不少未经产牛群中发生大量乳腺感染的研究报告出现。人们发现用抗生素治疗金黄色葡萄球菌引起的未经产牛乳腺感染非常有效,而这种情况往往不会发生在经产牛中。尽管未经产牛对于常见致病菌的感染率相对较低,但它们往往有很高的凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)感染比率。有趣的是,这些凝固酶阴性葡萄球菌感染的病例有很高的几率会自行痊愈,而且通常对产奶量并没有影响。因此对于未经产小母牛,抗生素治疗在大多数情况下没有必要,牧场需要做的更多是预防层面的措施,比如驱赶蚊蝇,避免奶牛间互相吮吸乳头,确保牛舍的清洁舒适等。

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总结


随着对乳房炎认知与理解的提升,人们深刻的认识到奶牛乳房炎对于牧场经济效益和动物福利都可造成极大的损害。随着正确有效的管控措施与治疗手段的实施,在许多地方已经将乳房炎控制得非常理想。抗生素是治疗乳房炎不可替代的工具,但它的局限性应当被人们充分了解。随着牧场规模的扩大和相应管理模式的变化,环境性乳房炎的发生有显著增长的趋势。采用系统化的防控管理程序、保持一致性的标准化挤奶流程,将会是未来管控乳房炎的关键。

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如何控制牛群的整体发病率依旧会是牧场在未来所面临的长期挑战。对于大量新兴的牧场要重视对员工的培训,要让他们能够成为整个管控流程的一部分,确保规范操作的实施,这对于降低畜群感染率以及提升牛奶的品质都至关重要。对于管理完善的大型集约化牧场,一些不常见的病原体(原壁菌,牛支原体)需要引起警惕。对于抗生素滥用导致的抗药性所引发的担忧也会持续发酵,如何评估治疗的有效性,如何确定不同情况下抗生素的有效剂量,将会是未来研究的方向。

随着越来越多的自动化机械进入牧场替代人力,这些人工智能化趋势在未来又将会如何转变牧场管理者的思路并改变乳房炎的管理程序,值得大家拭目以待。

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