内毒素与奶牛疾病之间的联系：如何阻断？

在奶牛养殖业中，内毒素对生产性能的影响越来越受到关注和重视。现在我们已经知道内毒素会导致感染和代谢性疾病，影响奶牛健康及生产性能，并最终影响奶牛养殖的利润。

内毒素，也是我们熟知的脂多糖（LPS），是革兰氏阴性菌外细胞壁的成分。这些毒素在细菌分裂或死亡后被释放出来。正常情况下，肠道上皮细胞作为一个屏障，能够阻止脂多糖进入血液。然而，如应激、日粮变化和泌乳等各种因素，都可以破坏这一屏障，导致肠道上皮渗透性增加，LPS摄入增多。

脂多糖易位，即这些毒素在上皮细胞上的运动，可以通过细胞膜（跨细胞）或细胞之间（细胞旁路）发生。细胞外转运通常是活跃的，内毒素与细胞膜上的受体结合，触发内吞作用。

存在于胃肠道的内毒素有三种可能的方式进入宿主。（1）淋巴系统，（2）门静脉，（3）体循环。

图1：内毒素进入机体循环的途径

如图1所示，当内毒素进入淋巴系统或门静脉时，局部巨噬细胞吞噬清除它们。这一过程触发了促炎细胞因子，如IL-1、IL-6和TNF-α的释放。这些细胞因子进入血液，促使肝脏产生急性期蛋白，如SAA、LBP、Hp和CRP。少量内毒素可逃离肝巨噬细胞进入体循环，在内毒素结合蛋白和可溶性白细胞分化抗原-14 (sCD14)的帮助下与脂蛋白结合。与脂蛋白结合的内毒素被肝细胞吸收，在胆汁中失活，或储存在白色脂肪组织（WAT）中。然后脂肪巨噬细胞向血液中释放更多的细胞因子（Eckel和Ametaj，2016）。

越来越多的研究发现围产期奶牛的多种疾病与内毒素的影响是有关联的。这些疾病包括蹄页炎、胎盘滞留、子宫内膜炎/子宫炎、脂肪肝、产乳热等。值得注意的是，这些疾病的发生有多种原因，不能仅仅归因为内毒素。内毒素可通过触发炎症直接导致疾病，或通过加剧宿主的自然保护机制间接促进疾病（Eckel和Ametaj，2016）。内毒素来源的不同以及内毒素的浓度，都会诱导炎症的发生，也会影响炎症的严重程度。例如，与牛瘤胃中常见的其他革兰氏阴性菌相比，大肠杆菌内毒素的毒性特别强（Hurley，1995）。这意味着当大肠杆菌的LPS在瘤胃中占主导地位时，其负面影响会更大。

过渡时期，特别是泌乳早期，给奶牛的压力是显而易见的（图2）。日粮从低能量、高纤维到高能量、低纤维的变化会增加瘤胃和肠道内毒素的负荷，影响产奶量。

图2：能量负平衡和激活的免疫反应降低了奶牛在泌乳早期的适应能力

亚急性瘤胃酸中毒（SARA）是奶牛饲养中普遍存在的问题，约11-26%的牛群会受到影响（Plaizier 等，2018）。亚急性瘤胃酸中毒通常代表着瘤胃的健康状态不佳，其特点是瘤胃pH值降低，一般认为pH低于5.6的时间超过180分钟/天，则会导致瘤胃细菌丰度下降，附着在瘤胃上皮的细菌会发生变化，增加了瘤胃革兰氏阴性菌的数量（Plaizier等，2017）。这种酸性环境导致瘤胃液中LPS的含量上升，通过促进酸中毒相关细菌的生长，加剧奶牛亚急性瘤胃酸中毒，导致一个恶性循环（图3）。

图3：内毒素-亚急性瘤胃酸中毒循环

鉴于亚急性瘤胃酸中毒（SARA）和内毒素中毒之间的密切关联，预防SARA和促进瘤胃健康至关重要。

比如，我们可以通过提供足够的膳食纤维，选择正确的精料和淀粉类型，以及饲养管理方法来预防内毒素中毒。就算如此，在集约化的奶牛养殖中，完全避免发生亚急性瘤胃酸中毒还是很艰难的。因此，我们还需要通过一些额外的措施来减轻内毒素的负面影响，维持奶牛的健康。

降低内毒素对奶牛的毒害作用，延长奶牛使用年限，确保奶牛场的可持续盈利能力，促进盈利。