荷斯坦牛產后前60 d患隱性乳房炎次數對各泌乳月SCS的影響

梁 艷，王海洋，郭夢玲，張 強，高啟松，李明勛，張慧敏，楊章平，毛永江*

(1.揚州大學動物科學與技術學院，揚州 225009；2.教育部農業與農產品安全國際合作聯合實驗室，揚州 225009)

乳房炎是奶牛最常見的疾病之一，不僅使產奶量顯著下降，而且會造成嚴重經濟損失，還可導致乳汁成分發生改變，使牛奶的營養價值和食用價值顯著下降[1-3]。奶牛乳房炎包括臨床乳房炎(clinical mastitis, CM)和隱性乳房炎(subclinical mastitis, SCM)。SCM的特征是乳汁無肉眼可見的異常變化，但乳汁在理化性質、細菌學等方面發生變化，體細胞數(somatic cell count, SCC)一般大于50 萬個·mL-1等[4-5]。美國國家乳房炎委員會公布的數據顯示，44.7%的奶牛和17.1%的乳區奶牛患有SCM，美國每年因奶牛乳房炎造成的損失為20億美元[6]。研究表明，我國奶牛SCM的發病率達20%～50%，個別牛群發病率更高[7]。劉鴿等[8]在報告中顯示，新疆石河子某牛場中SCM發病率為43.26%。相對于CM，由于SCM發病率高、隱蔽性強、危害大，所以對于SCM的控制重在預防和監測。

奶牛從產犢開始至產后60 d的這一階段機體代謝強度逐漸提高，產奶量迅速增加，同時，日糧干物質和能量攝入不足，容易導致能量負平衡(negative energy balance, NEB)，從而增加奶牛患SCM的風險[9]。大量研究表明，奶牛SCC與乳房炎之間存在較高的遺傳相關(0.5～0.7)，且泌乳早期SCC變化會引起泌乳后期SCC變化[10-13]。影響乳中SCC的因素很多，包括牛場管理、胎次、泌乳階段、季節和月份等[14-19]，而關于荷斯坦牛產后前60 d 患SCM次數與牛奶中SCC之間的相關研究在國內鮮有報道。因此，本研究通過對江蘇地區12個牧場2017—2019年荷斯坦牛生產性能測定數據(dairy herd improvement, DHI)中SCC數據進行分析，探究荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對各泌乳月SCS的影響，為今后利用產后前60 d SCC對各泌乳月SCM發生情況及進行SCM風險預測和評估打下良好的基礎，同時也有利于牧場及時采取相關措施進行防控和治療，為減少經濟損失等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究所用數據來自江蘇地區12個奶牛場2017—2019年荷斯坦牛DHI測定記錄共580 025條，主要包括：牛號、測定日期、胎次、產犢日期、泌乳天數、測定日SCC、SCS等。使用Excel 2019對DHI數據進行質控，剔除其中的異常數據，篩選標準：1)泌乳天數為0～5 d及大于305 d的數據；2)缺失或完全重復記錄。最后符合條件的記錄數為365 105條。其中對產后前60 d的SCM發病情況認定：SCC≥50 萬個·mL-1為產后前60 d患SCM，SCC<50 萬個·mL-1為產后前60 d不患SCM，并對產后前60 d患SCM的次數進行統計，分別為0、1、2次。泌乳月劃分：產后每30 d為一個泌乳月，從產后第61天開始為第3個泌乳月，第10個泌乳月到產后305 d為止。

1.2 統計分析

采用固定模型1，使用SPSS(Ver 26.0)多因素方差分析模型分析產后前60 d患SCM次數、胎次、牧場規模和產犢季節對全期平均SCS的影響：

Yijkmn=μ+Mi+Fj+Pk+Sm+(M×F)ij+(M×P)ik+(M×S)im+eijkmn

(模型1)

式中，Yijkmn為荷斯坦牛全期平均SCS觀察值，μ為總體均值，Mi為產后前60 d患SCM次數固定效應(i= 0, 1, 2)，Fj為胎次固定效應(j=1～5)，Pk為牧場規模固定效應(k= 1～4)，Sm為產犢季節固定效應(m=1～4)，(M×F)ij為產后前60 d患SCM次數和胎次交互作用固定效應，(M×P)ik為產后前60 d患SCM次數和牧場規模交互作用固定效應，(M×S)im為產后前60 d患SCM次數和產犢季節交互作用固定效應，eijkmn為隨機殘差。

采用固定模型2，使用SPSS(Ver 26.0)多因素方差分析模型分析產后前60 d患SCM次數、胎次、牧場規模、測定季節和產犢季節等因素對各泌乳月SCS的影響，并通過卡方檢驗分析SCM次數在不同胎次和不同產犢季節的分布情況：

Yijklmn=μ+Mi+Fj+Pk+Cl+Sm+(M×F)ij+(M×P)ik+(M×C)il+(M×S)im+eijklmn

(模型2)

式中，Yijklmn為荷斯坦牛不同泌乳月SCS觀察值，Cl為測定季節固定效應(l=1～4)，(M×C)il為產后前60 d患SCM次數和測定季節交互作用固定效應，eijklmn為隨機殘差，其他說明同模型1。

胎次劃分為5組，1～4胎各為1組，5胎及以上為第5組。12個牧場根據牛群規模劃分為4個水平，分別為<1 000頭、1 000～2 000頭、2 001～5 000頭、>5 000頭，每個規模各3個牧場。根據江蘇地區的氣候特點，將測定季節和產犢季節劃分為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月到次年2月)。各因素不同水平間的多重比較使用Duncan’s法，并計算荷斯坦牛產后前60 d SCS與不同胎次和不同產犢季節各泌乳月SCS的皮爾森相關系數。顯著性水平定義：P<0.01為極顯著，P<0.05為顯著，P>0.05為不顯著。表中所有數據均采用“平均值±標準誤”表示。

2 結 果

2.1 荷斯坦牛產后前60 d患不同次數SCM的頻數分布

不同胎次奶牛產后前60 d患SCM的頻數及頻率分布見圖1。荷斯坦牛產后前60 d DHI測定數據總記錄隨著胎次增加而降低，但產后前60 d患SCM的比例隨著胎次增加而升高。其中，1胎牛產后前60 d患SCM比例最低(6.51%)，5胎及以上牛產后前60 d患SCM比例最高(17.68%)。χ2檢驗表明，各胎次奶牛產后前60 d患不同次數SCM的頻數分布均達到極顯著水平(P<0.01)，不同胎次的χ2值分別為206 623.23、80 563.21、73 106.33、23 383.84 和9 842.85。

A.頻數分布；B.頻率分布

不同產犢季節奶牛產后前60 d患SCM的頻數及頻率分布見圖2。江蘇地區荷斯坦牛產犢多集中于秋季和冬季，比例分別為43.87%和31.16%；夏季產犢產后前60 d患SCM的比例最高(9.49%)，秋季比例最低(8.25%)，冬季產犢產后前60 d患2次 SCM的比例最高(1.12%)。χ2檢驗表明，各產犢季節奶牛產后前60 d患SCM次數分布均達到極顯著水平(P<0.01)，春、夏、秋、冬4個季節χ2值分別為25 414.33、32 227.57、97 377.36和85 097.25。

A.頻數分布；B.頻率分布

2.2 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同非遺傳因素全期平均SCS和各泌乳月SCS的影響

利用固定模型1分析非遺傳因素對荷斯坦牛全期平均SCS的影響，結果見表1。方差分析表明，產后60 d患SCM次數、胎次、牧場規模和產犢季節均對全期平均SCS有極顯著影響(P<0.01)；同時，產后60 d患SCM次數與胎次、牧場規模和產犢季節的互作對全期平均SCS也有極顯著影響(P<0.01)。

表1 不同因素對荷斯坦牛SCS的影響

2.2.1 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同胎次各泌乳月SCS的影響 利用固定模型2分析荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同胎次各泌乳月SCS的影響，結果如圖3所示。各胎次荷斯坦牛產后前60 d不患SCM奶牛的SCS均低于患SCM的奶牛，同時，患1次SCM奶牛的SCS均低于患2次SCM的奶牛。方差分析結果表明，荷斯坦牛產后前60 d患不同SCM次數對所有胎次各泌乳月SCS有極顯著影響(P<0.01)；1～3胎 牛各泌乳月SCS隨產后前60 d患SCM次數的增加而極顯著增加(P<0.01)；4胎牛產后前60 d患2次SCM各泌乳月SCS極顯著高于不患SCM的奶牛(P<0.01)，顯著高于患1次SCM的奶牛(P<0.05)；5胎 及以上牛產后前60 d患1次SCM在第3～7 泌乳月SCS與不患SCM的奶牛差異極顯著(P<0.01)。

圖3 產后前60 d患SCM次數對不同胎次荷斯坦牛泌乳月SCS的影響

2.2.2 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同牧場規模各泌乳月SCS的影響 利用固定模型2分析荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同牧場規模各泌乳月SCS的影響，結果如圖4所示。不同牧場規模的荷斯坦牛在產后前60 d不患SCM的SCS均低于患SCM的奶牛，同時，患1次SCM奶牛的SCS低于患2次SCM的奶牛。對于規模在5 000頭 以上的牧場，患1次SCM和不患SCM的奶牛SCS差距逐漸縮小。方差分析結果表明，規模在5 000頭 以下的牧場，荷斯坦牛各泌乳月SCS隨著產后前60 d患SCM次數的增加極顯著增加(P<0.01)。

圖4 產后前60 d患SCM次數對不同牧場規模荷斯坦牛泌乳月SCS的影響

2.2.3 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同測定季節各泌乳月SCS的影響 利用固定模型2分析荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同測定季節各泌乳月SCS的影響，結果如圖5所示。不同測定季節的荷斯坦牛在產后前60 d不患SCM奶牛的SCS均低于患SCM的奶牛，同時，患1次SCM奶牛各泌乳月的SCS均低于患2次SCM的奶牛。方差分析結果表明，春季和冬季測定時奶牛產后前60 d患1次SCM與不患SCM之間各泌乳月SCS均無顯著差異(P>0.05)，夏季和秋季測定時產后前60 d不患SCM的奶牛各泌乳月SCS均極顯著低于患1次SCM的奶牛(P<0.01)。

圖5 產后前60 d患SCM次數對不同測定季節荷斯坦牛泌乳月SCS的影響

2.2.4 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同產犢季節各泌乳月SCS的影響 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同產犢季節各泌乳月SCS影響的分析結果如表2所示。產后前60 d患不同SCM次數對不同產犢季節各泌乳月SCS均有極顯著影響(P<0.01)。其中，春季產犢荷斯坦牛第3～8泌乳月的SCS隨SCM次數增加而極顯著增加(P<0.01)；夏季產犢荷斯坦牛第3～7泌乳月的SCS隨SCM次數增加極顯著增加(P<0.01)；秋、冬季產犢的荷斯坦牛產后前60 d患不同SCM次數之間SCS差異極顯著(P<0.01)，不同泌乳月SCS均隨產后前60 d患SCM次數的增加而極顯著增加(P<0.01)。

表2 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同產犢季節各泌乳月SCS的影響

2.3 不同胎次和產犢季節荷斯坦牛產后前60 d SCS與各泌乳月SCS的相關性

第1和第2泌乳月的平均SCS作為產后前60 d 的SCS用于相關系數的分析，結果如圖6所示。經分析發現，奶牛產后前60 d SCS與各泌乳月SCS均呈極顯著正相關(P<0.01)，且著泌乳月的增加，產后前60 d的SCS與各泌乳月SCS的相關系數逐漸減小。其中，在不同胎次奶牛中，頭胎牛產后前60 d SCS與第3～7泌乳月SCS的相關系數最低，4胎牛產后前60 d SCS與第3～5泌乳月相關系數均大于0.40。在不同產犢季節中，秋季產犢的荷斯坦牛產后前60 d SCS與第3～8泌乳月SCS的相關系數大于其他產犢季節，第3～5泌乳月SCS相關系數均大于0.43。

*.P<0.05；**.P<0.01

3 討 論

3.1 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對各胎次SCS變化趨勢的影響

本研究發現，胎次對荷斯坦牛SCS有極顯著影響，荷斯坦牛產后前60 d患SCM的比例隨著胎次增加而升高，且產后前60 d患不同次數SCM在不同胎次間各泌乳月SCS差異顯著。Jansen等[14]研究表明，奶牛SCC隨胎次增加逐漸上升，經產牛SCC高于頭胎牛。竹磊等[13]研究表明，泌乳早期SCS水平對奶牛個體泌乳中后期SCC有一定的影響。De Vliegher等[12]研究發現，產后5～12 d內SCC較高會對整個泌乳期SCC產生負面影響。Rupp和Boichard[20]研究發現，泌乳早期SCC越低，泌乳后期患乳腺炎風險越低。以上研究結果與本研究結果基本一致。荷斯坦牛產后60 d SCC>50 萬個·mL-1即患SCM[4-5]，隨著產后前60 d患SCM次數的增加，白細胞從血液中進入乳腺的數目增多，乳腺泡的功能受到影響，炎區釋放的介質導致微血管內皮損傷、舒縮功能紊亂和通透性升高[21-23]，對之后泌乳期奶牛的泌乳性能造成一定影響，從而導致產后前60 d患SCM的奶牛各泌乳月SCC均高于不患SCM的奶牛。此外，隨著奶牛胎次的增加，乳房組織因擠奶造成的損傷增多，接觸病原微生物的概率升高，由此增加了細菌黏附于機體的機會，從而使產后前60 d患SCM的概率增高。

3.2 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同牧場規模各泌乳月SCS的影響

本研究發現，荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對全期平均SCS和不同牧場規模各泌乳月SCS均有極顯著影響，不同牧場規模間全期平均SCS有極顯著差異，且規模在5 000頭以上的牧場，患1次SCM和不患SCM的奶牛在泌乳中后期SCS差距逐漸縮小。等[24]和等[25]研究表明，不同牧場規模對奶牛SCS有顯著影響。結合本試驗中12個牧場的實際情況，規模在5 000頭以上的牧場中設備機械化程度高，較之其他規模的牧場具有更完善的飼養管理措施，牧場環境和奶牛自身抵抗力優于小型牧場，因此奶牛產后前60 d患1次SCM后由于及時檢測和預防，在泌乳中后期SCS逐漸恢復；對于中小型牧場，奶牛在產后前60 d患SCM后對泌乳中后期影響較大。

3.3 荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同測定季節和產犢季節各泌乳月SCS的影響

唐程等[26]研究表明，夏季產犢的荷斯坦牛SCC高于其他季節，患SCM風險高于其他季節。Riekerink等[27]研究表明，夏季荷斯坦牛SCS高于其他季節。以上研究結果與本研究結果基本一致。本研究中，產犢季節對荷斯坦牛全期平均SCS有極顯著影響，且荷斯坦牛產犢多集中在秋季和冬季，其產后前60 d患不同SCM次數對不同測定季節和產犢季節各泌乳月SCS均有極顯著影響。夏季奶牛受熱應激影響降低了奶牛干物質采食量和脂肪組織動員能力，并通過改變脂質代謝和激素信號通路促進了葡萄糖的利用，依賴葡萄糖作為周圍組織的能量來源[28-31]，從而使維持需求增加，免疫機能受到抑制，感染病原微生物的幾率增加，乳中SCC升高[32]。此外，熱應激情況下會導致奶牛乳腺上皮細胞損傷[33]和各項生理機能紊亂[34]，體液免疫和細胞免疫遭到抑制[35]，因此，夏季產犢產后前60 d易患SCM。秋季產犢避開了夏季高溫，且產后前60 d所處的天氣較適宜，有利于奶牛泌乳潛能的發揮，患SCM風險降低。冬季產犢易受冷應激影響，冷應激下奶牛機體為保持體溫恒定，維持能量增加20%～30%，免疫功能也會遭到抑制，造成奶牛生產性能下降，產奶量降低，SCC驟然升高[36]，產后前60 d患多次SCM風險增高。因此，合理控制奶牛的配種時間，盡量避免奶牛在夏季產犢，同時做好冬季產犢牛群的保溫工作，降低冷、熱應激對泌乳牛群的不利影響，有利于牛群泌乳性能的提高和SCM的防控。

3.4 荷斯坦牛產后前60 d SCS與各泌乳月SCS的相關性

本研究發現，荷斯坦牛產后前60 d SCS與各泌乳月SCS極顯著正相關。陳振亮等[11]研究發現，泌乳早期SCS的遺傳力相對較高，說明對泌乳早期SCS進行選擇的效率相對較高；竹磊等[13]研究發現，泌乳早期SCS與不同泌乳階段SCS顯著相關；毛永江等[37]研究表明，患SCM的奶牛在下一泌乳月SCC增加的可能性較大。此外，經分析發現，頭胎牛產后前60 d SCS與第3～7泌乳月SCS相關系數低于其他胎次，本研究所得結果對于生產的指導意義相對較低；而4胎牛在第 3～5泌乳月SCS與產后前60 d SCS的相關系數均大于0.40，秋季產犢的荷斯坦牛產后前60 d SCS與第3～5泌乳月SCS相關系數均大于0.43，對于牧場生產的指導意義相對較大。對于產后前60 d患SCM的奶牛，由于炎癥區域釋放過多炎性因子導致微血管內皮損傷、舒縮功能紊亂和通透性升高[38]，從而使全泌乳期患SCM的概率增加。另外，隨著泌乳月的增加，產后前60 d SCS與各泌乳月SCS的相關系數逐漸下降。相關研究表明，不同泌乳階段奶牛血清營養狀況指標和生理狀態有顯著差異[30]，其中，泌乳前期和中期維生素E含量最高，之后逐漸下降。維生素E不僅可以反映奶牛機體的營養水平，也可以維持機體氧化劑/抗氧化劑的平衡，與奶牛SCC顯著相關[39-40]。此外，隨著泌乳月的增加，奶牛機體生理狀態變化較大，從而使生理機能與產后前60 d的差異逐漸增加，可能導致產后前60 d SCS與各泌乳月SCS的相關系數逐漸下降。其他方面的原因有待進一步深入研究。

4 結 論

荷斯坦牛產后前60 d患SCM次數對不同胎次、牧場規模、測定季節和產犢季節各泌乳月SCS均有極顯著影響(P<0.01)。其中，5胎及以上牛產后前60 d患SCM的比例最高，1胎牛產后前60 d患SCM的比例最低；中小型牧場荷斯坦牛在產后前60 d患1次SCM的各泌乳月SCS極顯著高于不患SCM的奶牛；夏季產犢產后前60 d患SCM的比例最高；夏、秋季節產犢的荷斯坦牛各泌乳月SCS隨產后前60 d患SCM次數的增加極顯著增加；荷斯坦牛產后前60 d SCS與各泌乳月SCS均呈極顯著正相關，但相關系數隨泌乳月的增加逐漸減小。該結果為指導牧場根據奶牛產后前60 d患SCM次數對泌乳中后期SCS的預測奠定了基礎，為指導牧場及時采取相關措施進行隱性乳房炎防控提供了理論依據。