奶牛乳房炎的病原學分析

吳文學 ， 李秀波 ， 李旭妮 ， 田欣睿 ， 王朋朋 ， 張海燕 ， 焦曉宇 ， 李金祥

(1. 中國農業大學動物醫學院 , 北京 海淀 100193 ； 2. 中國農業科學院飼料研究所 , 北京 海淀 100083 ；3. 中國獸醫藥品監察所 , 北京 海淀 100081 ； 4. 中國農業科學院 , 北京 海淀 100083)

奶牛乳房炎是奶牛的常見疾病之一，全世界大約有6 000萬頭奶牛患有乳房炎，我國奶牛乳房炎的發病率為41%～60%，其中以隱性乳房炎為主，個別牛場的隱性乳房炎發病率高達46.4%～85.7%，是造成我國奶牛單產水平比較低的最重要原因之一[1-6]。據美國乳房炎協會統計，目前約有150種病原微生物能夠引起奶牛乳房炎，常見的致病微生物有20種左右，因金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、無乳鏈球菌、停乳鏈球菌和沙門菌感染所致奶牛乳房炎病例約占所有奶牛乳房炎病例的90%[5-6]。本文根據病原微生物的來源和傳播方式，將乳房炎的致病微生物分為傳染性病原菌和環境性病原菌兩類，并對每類病原菌的感染途徑和特點進行了綜合分析，以期為臨床診斷和有效防治提供幫助。

1 傳染性奶牛乳房炎致病微生物

傳染性奶牛乳房炎的致病微生物主要來源于被感染的奶牛乳區，在擠奶時可通過污染的擠奶器、乳頭清潔紙巾或布、擠奶工的手等途徑或通過蒼蠅等蟲媒傳播給健康乳區和其他奶牛，感染后通常可引起輕度、長期的亞臨床乳房炎(也稱為慢性感染)，發病特點是泌乳期發病率較高、大罐奶體細胞數偏高、感染持續時間長等。

1.1 主要致病微生物 傳染性奶牛乳房炎的致病微生物主要是金黃色葡萄球菌和無乳鏈球菌。本實驗室于2013-2017年期間對華北、華南等地區的23個牛場共3 586份奶樣進行檢測，結果表明，金黃色葡萄球菌的陽性率為17.5%～37.6%、無乳鏈球菌的陽性率為6.9%～10.2%。涂軍從廣西南寧某奶牛場分離到156株菌，其中金黃色葡萄球菌占36.5%、無乳鏈球菌占8.2%[7]。王秋東對內蒙古3個規模化奶牛場的330份奶樣進行分離，得到14株金黃色葡萄球菌，陽性率為4.24%[8]。張倩從新疆石河子地區規模化奶牛場85份奶樣中共分離到127株細菌，其中金黃色葡萄球菌占47.24%[9]。甘林茂從陜西2個規模化奶牛養殖場48份隱性乳房炎奶樣中共分離出金黃色葡萄球菌等9種92株病原菌，其中以金黃色葡萄球菌占60%以上[10]。

金黃色葡萄球菌定殖在奶牛及其他動物(包括人類)皮膚傷口和痂皮處，通過角蠅傳播給圍產期奶牛。產犢后，在擠奶過程中，造成牛只之間的相互感染，通常會引起奶牛的最急性乳房炎或隱性乳房炎[11]。金黃色葡萄球菌可以在乳腺吞噬細胞中存活，逃避乳腺免疫系統的殺傷，因此這種菌一旦感染牛只，就不可能清除，而且因其極易產生耐藥性，使得藥物治療也很難取得理想效果[12-13]。

無乳鏈球菌是只在乳房內寄生的病原菌，很容易通過接觸傳染，在被含有該菌的牛奶污染的物體表面，通常都可以檢測到該菌，該菌對人和其他動物也有很強的致病作用[14]。與金黃色葡萄球菌感染方式不同，無乳鏈球菌不會侵入乳腺組織內部，而是定殖于上皮表面，引起亞臨床乳腺炎或間歇性出現臨床乳腺炎癥狀[15]。在擠奶時，乳腺上皮處的無乳鏈球菌也會進入牛奶中并隨著牛奶流出，引起大罐奶中細菌數升高。在擠奶過程中，乳頭如果出現損傷，就可能被無乳鏈球菌感染。一旦有一頭牛被感染，無乳鏈球菌就會在整個牛群內擴散[16]。

在擠奶時，通常可通過采取一些措施來阻止細菌傳播，有效控制無乳鏈球菌和金黃色葡萄球菌引起的傳染性乳房炎。例如，做好乳房清潔衛生；在擠奶前和擠奶后用高效乳頭消毒劑進行乳頭藥浴消毒；給完成泌乳期最后一次擠奶的奶牛，經乳房灌注非泌乳期奶牛用抗生素，以清除致病性微生物并預防在干乳期早期發生新的感染；堅決淘汰慢性感染的奶牛，降低健康奶牛的感染風險。通過這些控制措施，可以在牛群中實現無乳鏈球菌的凈化，也可以使大多數牛群的金黃色葡萄球菌減至非常低的水平，甚至完全凈化。

1.2 次要致病微生物

1.2.1 支原體 牛支原體和其他支原體也可引起奶牛傳染性乳房炎。近年來，隨著分子檢測技術的不斷發展，支原體引發乳房炎的相關報道不斷增多，其中，最常見的是牛支原體。陳嘉2010-2016年間對支原體型奶牛乳房炎病原流行病學調查。結果表明，我國北方5個地區28個規模化奶牛場的539份臨床型乳房炎的乳汁樣品中牛支原體的總陽性率為7.24%[17]。牛支原體的致病性較強，能引起嚴重的乳房炎。支原體沒有細胞壁，所以需要用特殊的培養條件才能在體外分離、培養。另外，在常見的乳房炎致病微生物引起的臨床乳房炎病例中，由于奶樣中牛支原體含量較少，大約1/3的分離培養結果呈陰性。但是，當多個乳區(經常是全部4個乳區)都發生感染而用常規培養方法檢測病原的結果又都為陰性時，就要懷疑是由支原體引發的乳房炎。支原體引發的乳房炎還具有發病突然、牛群中傳播速度快、產奶量下降明顯和具有一定抗藥性等特點。支原體可通過引進的奶牛傳入牛場，在擠奶過程中通過病牛傳播給健康牛。給泌乳牛或干乳牛用藥時如果消毒不徹底，擠奶器的功能出現異常或擠奶器的使用不當也會引發支原體在牛群之間的傳播，導致發病率上升。對于支原體乳房炎，尚無有效治療方法。由于每個牛場情況不同，流行的支原體種類也不一樣，在診斷和防控方面應遵循獸醫專家的建議。

1.2.2 牛棒狀桿菌 牛棒狀桿菌是較常見但致病性較弱的一種致病性微生物，主要在奶牛乳房或乳頭管中繁殖。如果未正確進行乳頭藥浴或使用了無效的乳頭消毒劑，牛棒狀桿菌就可能在牛群中快速傳播。如果采用殺菌效果好的乳頭消毒劑，做好擠奶衛生并且在干乳期進行抗生素治療，那么牛棒狀桿菌的發病率就會顯著降低。

2 環境性乳房炎致病微生物

環境性乳房炎致病微生物主要包括大腸桿菌、表皮葡萄球菌、乳房鏈球菌、停乳鏈球菌、糞腸球菌、克雷伯菌、綠膿桿菌、腸桿菌、檸檬酸桿菌、沙雷菌等。在2015-2017年，本實驗室于北京地區11個規模化奶牛場采集了1 398份患乳房炎的奶樣，檢測結果表明，大腸桿菌的陽性率為37.8%，表皮葡萄球菌的陽性率為25.8%，乳房鏈球菌的陽性率為9.7%，糞腸球菌的陽性率為8.4%，克雷伯菌的陽性率為5.4%，綠膿桿菌的陽性率為3.5%，腸桿菌的陽性率為3.2%，停乳鏈球菌的陽性率為0.9%。涂軍從廣西南寧某奶牛場分離156株菌，其中大腸桿菌73株占46.8%、停乳鏈球菌占4.4%、乳房鏈球菌占3.8%[7]。甘林茂從陜西2個規模化奶牛養殖場48份隱性乳房炎奶樣中共分離出大腸桿菌、沙門菌、克雷伯菌、腸桿菌等共9種92株病原菌，其中大腸桿菌占60%以上[10]。

該類致病性微生物主要來源于奶牛生活的環境(土壤、草料、糞便、墊料和污染的水等)、乳房外表皮膚、乳頭末端以及擠奶設備[18]。主要在2次擠奶的間歇期和擠奶過程中感染。因其不適合在體內寄生，所以可被機體迅速消滅，感染持續時間較短[19]，多數表現為臨床乳房炎，干乳期和圍產期新發感染的比率較高。尤其是在干乳后2周、產犢前2周至產犢后2周，這兩個時間段最易發生新的感染[20]。但隨著泌乳的持續進行，乳房對病菌的敏感性不斷降低，因而總體上泌乳期感染率和大罐奶體細胞數都較低。

實踐經驗表明，牛場中的環境性乳房炎致病微生物很難被清除，但是可通過保持環境清潔和干燥來有效減少環境中致病微生物的數量。例如，通過降低環境相對濕度，可以明顯地減少奶牛乳房感染克雷伯菌的機率。環境中的細菌越多，奶牛感染并暴發乳房炎的風險就越大。例如，在高溫和高濕環境下，墊料中的細菌數增多，而且應激情況下奶牛的敏感性也增加，會導致乳房炎發病率上升[21]。做好擠奶前和擠奶后的乳頭消毒、干乳期抗生素的治療、疫苗免疫、補充營養、使用無機墊料、保持泌乳牛和干奶牛的環境清潔與干燥，對降低牛群環境性乳房炎的感染率有顯著作用。

2.1 主要致病微生物 最常分離到的環境性乳房炎致病微生物是鏈球菌(統稱為環境性鏈球菌)和一些革蘭陰性菌。60%～70%的環境性致病微生物的感染持續時間不超過30 d，但也有一些致病微生物的感染會持續較長時間。在泌乳期，40%～50%的環境性鏈球菌感染或80%的大腸桿菌感染都會導致臨床型乳房炎，其中，10%的大腸桿菌感染會引發嚴重乳房炎。

2.1.1 鏈球菌 在引發奶牛乳房炎的環境性鏈球菌中，乳房鏈球菌和停乳鏈球菌的感染率最高。少酸鏈球菌、非解乳糖鏈球菌、狗鏈球菌、馬鏈球菌、馬腸鏈球菌(舊稱牛鏈球菌)、副乳房鏈球菌(舊稱基因II型乳房鏈球菌)的感染率相對較低。停乳鏈球菌既是傳染性乳房炎致病微生物，也是環境性乳房炎致病微生物。通過乳頭消毒和干乳期治療可以有效控制停乳鏈球菌感染，說明該菌主要通過污染的乳房在牛群之間傳播。但是，如果在沒有乳房炎的牛群中發現新感染了停乳鏈球菌，則說明可能來自于奶牛身體的其他部位或來自于養殖環境中。另外，糞腸球菌(舊稱糞鏈球菌)、屎腸球菌(舊稱屎鏈球菌)、解糖腸球菌(舊稱解糖鏈球菌)和耐久腸球菌也會引發奶牛乳房炎。

2.1.2 革蘭陰性菌 革蘭陰性菌主要生存于土壤和動物腸道內，在糞便、污水和墊料中大量聚集和繁殖，有些還可在動物身體的某些部位生存。它們大多數屬于條件性致病菌，只有當奶牛的抵抗力降低時才引起發病[22]。許多由革蘭陰性菌引起的乳房感染都會發展成臨床型乳房炎[23]，約占臨床型乳房炎病例的30%～40%，但是通常情況下感染的持續時間都很短，約50%病例的感染期不超過10 d，約70%病例的感染期不超過30 d。大腸桿菌和克雷伯菌也會引起長期的慢性感染，是引起乳房炎最常見的革蘭陰性菌。最新研究表明，從慢性乳房炎病牛分離到的大腸桿菌能夠很好地適應乳腺環境，入侵奶牛乳腺的局部防御系統，并產生致病作用。近年來，大腸桿菌乳房感染的情況越來越嚴重，造成產奶量損失嚴重、感染牛的淘汰率和死亡率增加，已經成為許多管理良好的奶牛場面對的主要問題。在多數由大腸桿菌引起的臨床型乳房炎病例中，都會發現乳汁異常、感染乳區表現輕度至中度腫脹或腫塊，腫塊堅硬如石，能擠出灰黃色乳汁，但基本沒有全身癥狀[24]。

3 其他常見致病微生物

在乳房炎控制良好的牛群中，從牛奶樣品中最常分離和檢測到的致病微生物是凝乳酶陰性葡萄球菌。凝乳酶陰性葡萄球菌指的是從牛奶中分離到的除金黃色葡萄球菌以外的所有葡萄球菌，如產色葡萄球菌、豬葡萄球菌、模仿葡萄球菌、表皮葡萄球菌、沃氏葡萄球菌、松鼠葡萄球菌和木糖葡萄球菌等。凝乳酶陰性葡萄球菌是機會性致病菌，豬葡萄球菌、產色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和模仿葡萄球菌存在于正常皮膚菌群中，木糖葡萄球菌、腐生葡萄球菌、松鼠葡萄球菌和科氏葡萄球菌主要存在于環境中。凝乳酶陰性葡萄球菌可以感染乳管和乳腺，是相對次要的乳房炎致病微生物，多數感染都是暫時性的，個別感染可能貫穿整個泌乳期。通過對不同牛場的調查顯示，該菌的乳區陽性率為3%～30%，奶牛陽性率為27%～55%，分娩奶牛陽性率可達50%～60%。感染乳區的體細胞數明顯偏高，有時會超過500 000個/mL。感染主要源于干乳期，頭胎牛的感染率高于經產牛，泌乳早期的感染率高于泌乳中期和后期。感染會導致臨床型乳房炎，但不同牛群間的發病率差異很大。鑒于這類菌在牛群的傳播風險很低，最佳的預防措施是擠奶后乳頭消毒，也可以通過干乳期治療來消除大部分泌乳期感染，但是不能完全避免干乳期發生新的感染。

4 不常見的致病微生物

根據報道，還有許多其他細菌也能引起乳房炎，但這些感染通常是散發的，1個牛群中僅有1頭或幾頭牛感染。然而，有些不常見的乳房炎致病微生物也可能會給牛群帶來嚴重問題。所以，當牛群中存在這些不常見的乳房炎致病微生物時，快速診斷并采取正確的控制措施非常重要。可以導致少數牛只嚴重感染或少數牛群暴發嚴重乳房炎的微生物主要有綠膿桿菌、沙雷菌、化膿隱秘桿菌、分支桿菌、諾卡菌、真菌、霉菌和藻類。

4.1 綠膿桿菌 在2015-2017年，本實驗室于北京地區11個規模化奶牛場采集了1 398份患乳房炎的奶樣，檢測結果表明，綠膿桿菌的陽性率為3.5%。綠膿桿菌能引起急性乳房炎，但大多數情況下只引起慢性乳房炎，間歇性地出現輕度的臨床型乳房炎癥狀。患病乳區腫脹，膿液呈藍綠色，乳汁呈水樣，里面有凝塊[25]。抗生素治療可以減輕臨床癥狀，但通常不能清除感染，因此對感染牛一般應予淘汰。在污染的飲水、土壤、動物糞便、倉院以及未清潔徹底的擠奶器中都可以分離到綠膿桿菌。如果牛群經常出現綠膿桿菌感染，就要檢查擠奶前清潔管道用的水源是否已被污染。此外，使用被污染的注射器進行乳房灌注用藥或使用被污染的乳頭消毒劑時，也會造成綠膿桿菌感染。

4.2 沙雷菌 沙雷菌通常只引起慢性感染，感染可持續幾個泌乳期，抗生素治療效果較差。本菌在干乳期的感染率高于泌乳期。泌乳期感染主要發生在擠奶過程中，當乳頭接觸環境中的土壤和草料等物質時，感染機率明顯增加。有些沙雷菌會對葡萄糖氯已定產生抗藥性，如懷疑沙雷菌感染，則不能使用含有葡萄糖氯已定的消毒液進行乳頭藥浴。

4.3 化膿隱秘桿菌 化膿隱秘桿菌通常導致以分泌黏稠的膿性分泌物為特征的嚴重臨床乳房炎，有時還伴有厭氧菌感染引起的惡臭。在英國和北歐地區，這種病是干乳期奶牛和放牧成年母牛的常見病，被稱作“夏季乳房炎”，其病原通常是由蒼蠅叮咬受損的乳頭皮膚而傳播的化膿隱秘桿菌和停乳鏈球菌，該菌為厭氧菌，無法用常規方法進行細菌分離和培養。干乳期奶牛、產前或產犢時的成年母牛較常發生此病，乳頭或乳房受到損傷的泌乳牛也可能發生此病。由于抗生素治療無效，一旦出現化膿隱秘桿菌感染，會導致乳區功能喪失，建議及時淘汰。

4.4 分枝桿菌 分枝桿菌主要來源于土壤、水、動物胃腸道和病牛，一般通過污染的藥物和器械感染乳房。在病牛病變組織中的分枝桿菌，也會通過淋巴系統和血液循環進入乳房。分枝桿菌引起的乳房感染對現有的抗生素都有耐藥性，所以一旦確診，必須將感染牛隔離。

4.5 原壁藻 原壁藻廣泛存在于草料、土壤、泥土、小溪、污水池、奶牛飲用水、糞便、污泥、牛棚、牛舍和奶廳等待區的地面等各種環境物質中，能引起奶牛乳房的慢性感染。如果灌注用藥前對乳頭清潔衛生處理不當或者灌注藥物被污染，都可能引起乳腺感染。在泌乳期，原壁藻可引起急性乳房感染、亞臨床感染和慢性感染。在干乳期，原壁藻也能引起乳房感染。抗生素或其他治療方法都對原壁藻無效，也不能自愈。

4.6 其他致病微生物 如果乳房灌注的藥品被污染、擠奶前對乳頭的清潔衛生不徹底、重復使用插管或注射器，都可能造成蠟樣芽孢桿菌、化膿隱秘桿菌、諾卡氏菌屬細菌、真菌和霉菌的感染和傳播，導致牛群乳房炎的暴發。據筆者對2015-2017年間11個規模化奶牛場的1 398份奶樣的檢測，芽孢桿菌的陽性率高達26.5%。抗生素治療不適用于真菌感染，大多數真菌感染牛需要淘汰處理，不能治愈。采用嚴格的無菌治療技術和一次性乳房灌注藥管都可以減少乳房灌注用藥時的感染機率。