奶牛硒和维生素E营养状况与围产期健康的关系

　围产期是奶牛生产疾病的高发期，分娩与开始泌乳对奶牛造成巨大的代谢应激，导致用于维持免疫系统功能的营养物质缺乏，使动物处于氧化应激状态，机体表现免疫抑制。硒和维生素E均参与机体的抗氧化防御系统，它们之间具有协同作用，在抗氧化，提高机体的免疫反应，降低围产期乳房炎、胎衣不下等疾病的发生方面发挥重要作用。本文对奶牛硒和维生素E营养状况与围产期健康的关系进行了综述。 

    奶牛的围产期是指产前3周至产后3周的时期(也有人认为是产前4周至产后4周)，这一时期奶牛处于应激状态，机体出现免疫抑制，包括中性粒细胞的功能、淋巴细胞对促细胞分裂剂的反应、抗体应答、免疫细胞产生细胞因子等发生了改变，疾病的易感性增加。研究认为，奶牛围产期容易发生的乳房炎、子宫炎、胎衣滞留、酮病、脂肪肝等均与机体妊娠后期和分娩刺激等所致的氧化应激有关。Sordillo报道，奶牛妊娠末期、分娩及泌乳早期的代谢需要均可使体内活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)的产生增加，大大超过了正常水平，而使动物处于氧化应激状态。正常情况下，体内ROS不断产生，也不断被抗氧化系统清除，从而始终保持一种动态平衡状态。ROS对许多生物分子具有强氧化性，除可造成蛋白质、DNA和核苷酸损伤外，主要引起生物膜的脂质过氧化作用。硒和维生素E均参与机体的抗氧化防御系统，它们之间具有协同作用，而且围产期缺乏可降低机体的免疫功能。本文对奶牛硒和维生素E营养状况与围产期健康的关系进行了综述。

1  硒和维生素E的来源及生物学效应

    维生素E分为生育酚和生育三烯酚两大类，自然界中以α-生育酚分布最广。新鲜牧草维生素E含量丰富(80—200 U／kg)，青贮和干草中的含量可降低20％—80％。通常精料中的维生素E含量较低，随着贮存期的延长其含量均会下降，全脂大豆加热处理可破坏全部α-生育酚。维生素E是最主要的生物自由基清除剂之一，它有疏水结构，能插入到有不饱和脂肪酸存在的生物膜中，其六位碳原子上的羟基具有活泼的氢原子，在体内代谢过程中脱氢，使有机自由基R还原为RH，1 mol维生素E氧化成醌时能还原2 mol自由基。因而维生素E可以在生物膜上直接发挥抑制脂质链过氧化的启动和链的延伸，从而保护细胞结构以及细胞质、溶酶体、线粒体、核DNA免遭氧化损伤。

    近年来，人们对维生素正在奶牛上的重要性进行了深入研究，认为在抗氧化、提高机体的免疫反应、减少围产期疾病的发生等方面发挥重要作用。由于基础日粮中维生素E的含量变化很大，奶牛对维生素E的需要量主要指添加量。新鲜牧草是维生素E的良好来源，放牧奶牛的添加量应大大低于饲喂贮存牧草的奶牛。为了维护健康和免疫功能的需要，围产期奶牛血浆α-生育酚的含量应达到3．0 mg／L或4．0mg／L。研究表明，奶牛围产期饲喂贮存牧草可降低血清维生素E或α-生育酚的含量，最低值主要发生在产前1周和产后2周，此时补充维生素E(3 000—4 000 U／d)可有效维持血清维生素E的含量；干乳期补充维生素E1．6U／kg体重(约80U／kgDMl)，也可缓解分娩时血浆α-生育酚的降低，但不能完全预防。维生素E与奶牛围产期疾病关系的研究主要集中在乳腺感染、临床型乳房炎发病率及胎衣滞留等方面。

    硒是动物必需的一种微量营养物质，在体内发挥着多种生物学效应，然而，其中最主要的是硒的抗氧化性。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是哺乳动物体内第一个被公认的含硒酶，这种酶广泛存在于哺乳动物的红细胞、肝脏、肺脏、心脏、肾脏、脑及其他组织中，具有极强的抗氧化作用，催化还原型谷胱甘肽(GSH)还原体内有害的过氧化物(ROOH)，包括过氧化氢(HOOH)，使之转变为无害的羟基化合物，从而保护生物膜(红细胞膜和内膜系统如肝线粒体和微粒体)免受过氧化物的氧化损伤。硒和维生素正在抗氧化中具有协同作用，含硒的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)分解已形成的过氧化物，阻止了可能引发膜脂质过氧化的羟基自由基(HO·)和单线态氧（’O2)的生成；而维生素E阻止膜脂质过氧化链式反应，减少了过氧化物的形成。所以，它们之间表现出“相互节省效应”。

    NRC(2001)规定，奶牛日粮硒营养的需要量约为0．3 mg／kg。尽管动物对硒营养的需要量较低，但世界上绝大多数地区生产的饲料原料硒含量达不到动物的需要量，必需补硒。对国内1 094个县的主要饲料、牧草硒含量检测发现，72％的地区饲料、牧草硒含量不能满足动物的最低营养需要(≤0．05mg／kg)，91％的地区饲料、牧草硒含量<0．1mg／kg。

2  硒和维生素E营养与围产期乳腺健康

    硒和维生素E可提高机体的免疫功能，增强抗病能力。围产期奶牛添加或注射维生素E均可提高中性粒细胞和巨噬细胞的功能。奶牛产前4周到产后8周饲喂维生素E 3 000 U／d，并于预产前一周注射维生素E 5 000 U，泌乳早期血液中性粒细胞及巨噬细胞功能受抑制程度明显低于对照组。维生素E可能通过增加受体结合的尿激酶血浆酶原激活因子提高中性粒细胞的趋化性；奶牛围产期补充维生素E 3 000U／d，可有效预防分娩后中性粒细胞超氧化阴离子和白介素-1(1L-1)的降低，但对伴刀豆球蛋白A(ConA)刺激淋巴细胞母细胞化反应无明显影响。牛饲料中每天添加125—500 U的α-生育酚，可以提高T-细胞和B—细胞的有丝分裂速度。体外研究表明，培养液中添加55—110 mg的α-生育酚可增强小牛外周血单核细胞分泌IgM和IL-1的能力。

    硒可以从多方面影响机体的免疫功能。机体缺硒时，T、B淋巴细胞增殖分化以及对有丝分裂原的反应受到抑制，淋巴细胞分泌的淋巴因子减少，T细胞和NK细胞在体外杀伤癌细胞的能力下降，吞噬细胞吞噬和杀灭病原体的能力受到严重影响，机体抗病能力和生产力明显降低。补给足量的硒则可以提高机体免疫功能，但过量的硒则能引起免疫抑制，主要表现为细胞免疫和体液免疫水平下降。

    奶牛硒缺乏可降低血液和乳汁中性粒细胞的杀菌能力。Ndiweni等报道，补硒可使奶牛中性粒细胞的无定向移动功能及吞噬活性明显增强。对奶牛分别在泌乳期和干奶期补充硒，可明显提高血清溶菌酶活性和杀菌能力，而且所生犊牛血清溶菌酶和补体活性以及对溶血素和凝集素的滴度也明显提高。体外低硒条件下培养奶牛乳腺内皮细胞，当肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-1或过氧化氢刺激时，增加了中性粒细胞的黏附性。表明硒缺乏引起了中性粒细胞和内皮细胞之间紧密的黏连，阻止了中性粒细胞向感染部位的迁移。Cebra等也证实，奶牛血液硒含量与中性粒细胞的黏附性有显著的相关性。

    硒缺乏也影响奶牛的细胞免疫功能，用ConA处理从硒缺乏奶牛分离的外周血液淋巴细胞，其反应性明显降低，这可能是通过5』旨质加氧酶(5-1lpooxygenase)途径改变了淋巴细胞花生四烯酸的氧化作用。

    中性粒细胞是哺乳动物乳房感染的第一道免疫防线，奶牛硒和维生素E缺乏可使多形核中性粒细胞活性受到抑制，增加乳腺感染和临床乳房炎的发病率，认为奶牛临床型乳房炎的发病率与日粮中硒和维生素E含量呈负相关。Smith等报道了硒和维生素E营养与奶牛乳房炎发生的关系，对饲喂低硒日粮的奶牛产前21 d肌肉注射0．1 mgSe／kg体重，对临床型乳房炎的发病率无明显影响，但可缩短病程46％；补硒的同时口服维生素E 740 U／d效果更好，乳房炎的发病率降低37％，临床症状持续时间缩短64％。由此可见，奶牛日粮中补充维生素E和硒可降低临床型乳房炎的发病率，并缩短其病程。Weiss等在奶牛产前14 d补充维生素E 4 000 U／d，与对照组(100U／d)相比，泌乳早期乳腺感染和临床型乳房炎发病率分别降低了63％和89％；而补充1 000U／d可使临床型乳房炎发病率降低30％，对乳腺感染无明显影响。但Batra等对奶牛补充相同剂量的维生素E并不能降低乳房炎的发病率，后来的分析认为，奶牛处于硒缺乏状态(血浆硒含量<0．035 mg／L)。调查表明，在奶牛采食低硒日粮(0．1 ms／ks)时，于产前和泌乳期每天分别补加较低剂量的维生素E(500—1 000 U)，不能减少乳房炎的发生，只有对其补加高剂量的维生素E(2 000—4 000U)才能预防乳房炎的发生。

    据Spears报道，奶牛产前日粮中补饲维生素E不能提高血浆及中性粒细胞中α-生育酚浓度，而产前注射维生素E(3 000 U)可使奶牛中性粒细胞杀菌力明显增强。因此，在饲料采食量或养分吸收率低、日粮添加维生素E受到限制、机体自由基产生增加时，肠外给予维生素E营养是改善机体中性粒细胞中维生素E含量及其杀菌力的有效措施。另外，补充维生素E还可明显降低乳房水肿的发生。由此可见，围产期奶牛补充维生素E有助于乳腺健康，但补充量和效果可能与奶牛的硒营养状况密切相关。

    Malbe等对饲喂低硒日粮的奶牛补硒，乳腺感染发病率明显降低。大肠杆菌诱发的奶牛乳房炎模型表明，日粮硒含量0．04 mg／kg与0．14 mg／kg相比，低硒组乳房炎的临床症状更严重、持续时间更长。研究表明，硒通过GSH-Px参与了花生四烯酸的代谢，这可能是补充硒能提高中性粒细胞杀伤力以及减少奶牛乳房炎发生率和严重程度的主要原因。由于充足的硒营养可降低乳房炎的发生，许多学者对奶牛血液硒含量和GSH-Px与乳腺健康的关系进行了深入研究，认为奶牛血液硒含量和GSH-Px与乳房炎的发生呈负相关，血液硒含量较高可降低乳房炎的发病率，并降低乳汁体细胞数。

    目前NRC规定的奶牛日粮硒需要量为0．3 mg／kg，大多数情况下该值能使奶牛处于较好的硒营养状态，但要评价硒对乳房炎的作用，全血硒含量应大于0．18 mg／L或血浆硒含量应达到0．08 mg／L。也就是说，目前资料报道的奶牛需要量对于预防围产期疾病所需要的血液硒浓度并不充足，泌乳奶牛采食硒约6 mg／d，可使血液中硒浓度维持恒定水平。

3  硒和维生素E营养与奶牛胎衣不下发生的关系

    研究表明，患胎衣不下的奶牛产前2周血浆内总抗氧化剂水平要低于产后正常的奶牛，母体及胎盘组织GSH-Px活性明显低于健康牛。日粮添加或肌肉注射维生素E均可降低奶牛胎衣不下的发生，但报道的效果有较大的差异。产前肌肉注射维生素E3 000 U，可降低乳房炎和胎衣不下的发生率；产犊前1周皮下注射维生素E 3 000U的效果与处理前奶牛维生素E营养状况密切相关，注射前血清α-生育酚处于临界状态(血清α-生育酚和胆固醇的质量比<2．5X10（-3）)的奶牛可显著降低胎衣不下的发生率，但对血清α-生育酚含量正常的奶牛则无明显效果。据报道，日粮中添加硒和维生素E可有效预防奶牛胎衣不下的发生，硒和维生素E的联合应用的效果比单独使用任何一种都更好。在预产期前28d内给奶牛单独注射15mg硒，与同时注射硒(15mg)和维生素E(680U)相比，单独注射硒的效果(发病率为10％)不如硒和维生素E同时使用更好(发病率为2％)。研究发现，维生素E对奶牛胎衣不下的预防效果与日粮硒营养状况有关，若饲粮中含硒量已经达到0．1—2．0 mg／kg，再通过肌肉注射硒、维生素E，或在饲料中同时添加硒和维生素E，都不能减少胎衣不下的发病率；当饲喂的日粮中含硒量低于0．06mg／kg的饲料时，添加维生素E1 000U／d对胎衣不下发病率无明显影响；日粮中硒含量达0．12ms／ks时，与对照组相比，添加维生素E 1 000 U／d可明显减少胎衣不下发生率。而基础饲粮中硒含量为0．025—0．047 mg／kg DM的奶牛不注射硒或维生素E，胎衣不下发病率为39％。另外，给血浆硒浓度处于临界缺乏状态的奶牛同时注射硒和维生素E，减少了胎衣不下的发生率(注射组为14．9％，不注射组为25．4％)，但对血清硒含量充足或极度缺乏的奶牛则没有效果。因此，奶牛补充维生素E预防胎衣不下的效果与硒营养状况有关，这可能是硒、维生素正在机体抗氧化过程中具有协同作用，任何一种不足时将直接影响体内抗氧化剂防御系统的整体功能，也就会影响添加抗氧化剂的效果。

    奶牛生产中，硒和维生素E的肌肉注射和口服补充途径均有效。Harrison等仔细分析了19篇发表的有关补充硒和维生素E与胎衣不下关系的文献，发现不同作者报道的处理奶牛数从1头至275头不等，补硒(2．3-50mg)和维生素E(70—3000U)量有很大差异，补充途径为肌肉注射或口服，其中的11篇文献均证实，联合补充硒和维生素E可有效预防胎衣不下。对文献报道的动物数分析发现，未补充硒或维生素E的奶牛胎衣不下的发病率为24．5％(270头／1098头)，而补充硒和／或维生素E的奶牛发病率为10．8％(87头／776头)，具有显著的统计学差异。另外，作者分类比较了有关单独补硒或联合补充硒和维生素E的6篇文献，发现单独补硒时胎衣不下的发病率为13．5％(19头／140头)，联合补充的发病率为13．1％(69头／526头)，二者之间无明显的统计学差异。对于硒或维生素E营养充足的奶牛，胎衣不下的发病率也有较大差异，约为10％-32％。由此可见，奶牛胎衣不下与围产期硒和维生素E营养关系密切，硒或维生素E缺乏或不足均可使胎衣不下发病率增加，而且补充其中的一种营养的效果与机体另一种的营养状况有关。在奶牛生产中应定期监测围产期硒和维生素E的营养状况，以便确定最佳的补充量，以保障奶牛围产期的健康。