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临床型乳房炎严重影响和制约了奶牛养殖业的健康发展。目前国内外防治该病主要以抗生素为主,不仅会导致乳汁抗生素残留、疗效下降、抗生素用量升高和耐药菌株产生等问题,还严重影响人们的身体健康,极易引起乳品安全公共事件。而白头翁及其提取物白头翁皂苷同时具备抗炎、抑菌、抗氧化和提升免疫等药效,与乳房炎清除细菌、缓解炎症、提高自身免疫力以帮助自愈的治疗需求密切相关。因此,探究白头翁皂苷对奶牛乳房炎的疗效及其作用机理,为奶牛养殖提供安全、高效、无残留,可替代化的理想防控药物具有重要意义。试验一白头翁皂苷对奶牛临床型乳房炎临床疗效研究为探究白头翁皂苷对奶牛临床型乳房炎疗效及最佳治疗剂量,试验选取四川某规模化奶牛场半封闭统一饲舍,体重600±47kg,年龄3-5周岁,2-4胎次,临床检查仅患临床型乳房炎的泌乳期荷斯坦奶牛36头,随机分为3组,12头/组,分别注射白头翁皂苷15m L/次(B组)、30m L/次(C组)和60m L/次(D组),1次/日。用药当天记为第1d,连续给药4-6日。另选择相同泌乳期健康奶牛12头作为对照组(A组),不注射药物。检测试验奶牛体温、呼吸频率、心率、单次反刍咀嚼次数、乳产量、治愈时间和治愈率以及血常规和生化指标。结果表明,白头翁皂苷对奶牛临床型乳房炎有明显治疗作用,随治疗时间推移,临床型乳房炎奶牛体温、呼吸频率、单次反刍咀嚼次数、泌乳量、血常规和生化指标均在合理范围内显著改善,对心率未见影响,说明白头翁皂苷对奶牛无明显临床副作用;12d内治疗有效率均达100%,并呈一定的量效关系,总治愈率分别为75.00%、75.00%和91.67%,平均治愈时间为6.33d、6.11d和6.91d。因此,应用30m L/次/日即可达到临床理想治疗效果。试验二白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛血清细胞因子和免疫球蛋白的影响为探究白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛细胞因子和免疫球蛋白的影响,本试验在试验一的基础上,随机选取健康奶牛和临床型乳房炎奶牛各12头,采用肌肉注射30m L/次/d的给药方法,试验第一天记为第1d,连续给药4-6d。采用ELISA方法检测第1d、3d、5d、7d临床型乳房炎奶牛和健康奶牛任意一天血清主要炎性细胞因子IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α、LTB4、PGE2、CRP、SAA、HP水平和主要免疫因子Ig A、Ig D、Ig E、Ig G、Ig M水平以及主要抗氧化因子T-AOC、SOD、MDA、CAT、GSH-Px和NOS水平。试验结果表明,临床型乳房炎奶牛血清IL-1α,IL-2,IL-6,IL-8,IL-10,TNF-α,PGE2、SAA和HP水平均极显著升高(P<0.01),而血清IL-1β,IL-4,LTB4和CRP水平显著升高(P<0.05),表明临床型乳房炎奶牛发病初期,体内发生剧烈炎症反应,促炎因子迅速升高,在免疫功能尚未破坏时,抗炎因子也随之升高,各炎性因子相互作用,共同参与炎症反应调节;随治疗时间的推移,各炎性因子均呈逐渐下降趋势,第7d除PGE2水平在显著高于对照组外(P<0.05),其余与健康奶牛差异不显著(P>0.05)。说明白头翁皂苷具有显著降低乳房炎奶牛促炎因子作用,当乳房炎症逐渐消退时,抗炎因子也随之减少;临床型乳房炎奶牛血清Ig A、Ig D、Ig E、Ig G和Ig M水平均极显著升高(P<0.01),说明乳房炎初期,刺激机体处于积极抗炎、抗内毒素状态,免疫因子水平急剧上升;随治疗时间的推移,均呈逐渐下降趋势,第7d均与健康组差异不显著(P>0.05)。表明白头翁皂苷可能有效清除病原菌及其产生的内毒素,同时增强乳腺粘膜对病原的抵抗力,有效降低临床型乳房炎奶牛免疫应激水平;临床型乳房炎奶牛血清T-AOC、GSH-Px和NOS水平均分别极显著升高(P<0.01),血清CAT水平显著升高(P<0.05),而SOD和MDA水平虽高于健康对照组,但差异不显著(P>0.05),表明乳腺组织受到细菌感染而损伤后,引发代偿应激,随自由基的蓄积,刺激乳腺组织产生氧化损伤,导致抗氧化能力和清除过氧化物能力随之升高;随治疗时间推移均分别呈下降趋势,表明白头翁皂苷可降低临床型乳房炎奶牛氧化损伤,随氧化损伤的减轻,抗氧化能力也随之降低。试验三白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛血浆代谢物的影响为探究白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛血浆代谢物的影响,本试验按照试验一肌肉注射30m L/次/d即可达到最佳疗效的结果,试验第一天记为第1d,连续给药4-6d。筛选临床检查健康、泌乳日龄、产奶量相近、发病程度、治疗日程相同的临床型乳房炎奶牛(记为T组)和健康奶牛(C组)各12头。分别采集T组揭发后(用药前)、治疗第4d和第7d及C组奶牛任意一天尾静脉血,分别标记为T1(T1-1~T1-12)、T2(T2-1~T2-12)、T3(T3-1~T3-12)和C(C1~12),肝素钠抗凝,静置30min,3 000r/min离心10min,收集血浆,基于HILIC UHPLC-Q-TOF MS技术结合数据依赖采集方式对各血浆样本进行全谱分析,同时获得一级质谱和二级质谱数据,随后采用XCMS对数据进行峰提取和代谢物鉴定,检测并筛选血浆差异代谢物进行生物信息学分析和鉴定,结果表明,试验采用XCMS软件提取正离子模式下代谢物离子峰6166个,负离子模式下3823个。各对比组间,正离子模式下共鉴定69种差异代谢物,负离子模式下共鉴定出57种差异代谢物,这些差异代谢物主要参与了氨基酸代谢和脂质代谢。临床型乳房炎奶牛发病时,必需氨基酸亮氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和缬氨酸显著下调,酪氨酸存在下调趋势,但差异不显著,而酪氨酸代谢中苯酚显著下调;非必需氨基酸瓜氨酸、色氨酸显著下调;十四烷酸、十六碳烯酸、十八烷酸和磷脂酰胆碱(PC)等代谢物显著上调,这些差异代谢物广泛参与了脂质代谢中脂肪酸生物合成、甘油磷脂代谢、花生四烯代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢等通路。随用药时间的推移,各对比组间SOPC均出现显著差异,T1与C组对比中SOPC显著上调(FC为1.603),而T2与T1间以及T3与T2间均显著下调(FC分别为0.358和0.693),虽T3仍显著高于C组,但差异倍数已较T1与C组低,推测其在乳房炎痊愈和白头翁皂苷治疗过程中发挥着更加敏感的变化,具有作为奶牛乳房炎生物标记物的潜力。而痊愈奶牛与健康奶牛相比,牛磺酸代谢通路中牛磺脱氧胆碱、牛磺鹅脱氧胆碱、牛磺去氧胆碱和牛磺胆酸显著上调,牛磺胆酸盐有上调趋势。推测白头翁皂苷可能通过上调这一通路增强机体天然免疫功能,缓解感染造成的炎症反应而发挥保健功效。试验四白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛血浆蛋白调控的影响为探究白头翁皂苷对临床型乳房炎奶牛血浆代谢物的影响,试验按照试验一肌肉注射30m L/次/d即可达到最佳疗效的结果,试验第一天记为第1d,连续给药4-6d。筛选临床检查健康、泌乳日龄、产奶量相近、发病程度、治疗日程相同的临床型乳房炎奶牛(记为T组)和健康奶牛(C组)各12头。采集C组任意一天以及T组揭发后(用药前)、治疗第4d和第7d尾静脉血,将12头健康奶牛和临床型乳房炎奶牛三个时间点的血浆样本分别随机分为3组(3个生物学重复),每个重复样取4个血浆样本进行等量混合,分别标记为C1、C2、C3和T1-1、T1-2、T1-3、T2-1、T2-2、T2-3、T3-1、T3-2、T3-3,肝素钠抗凝,静置30min,3 000r/min离心10min,收集血浆。基于Labelfree定量蛋白质组学技术检测血浆中蛋白质,并筛选差异蛋白进行生物信息学分析。结果表明,共鉴定到蛋白质544个;临床型乳房炎奶牛发病初期,共鉴定显著上调差异蛋白7个,显著下调蛋白3个,另有13个蛋白仅在该组奶牛中鉴定出,其中触珠蛋白、α-S2-酪蛋白、Ras相关的C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)和热休克蛋白β-1等可作为临床型乳房炎生物诊断标记物。痊愈奶牛β-防御素12较发病初期和健康奶牛均显著上调,说明白头翁皂苷具有刺激奶牛分泌防御素作用;与健康奶牛相比,痊愈奶牛补体与凝血级联通路中C1q显著下调,但C2显著上调,推测白头翁皂苷可能能够直接刺激或活化C2,进而活化下游反应,激活补体系统。综上白头翁皂苷能够通过刺激防御素分泌和激活补体系统发挥抗菌、消炎、促免疫和提高抵抗力的药物功能,从而治愈临床型乳房炎。结论(1)白头翁皂苷对奶牛临床型乳房炎疗效显著,无明显副作用,肌肉注射30m L/次/日即可达到临床理想疗效;(2)临床型乳房炎奶牛血清炎性因子、免疫球蛋白及部分抗氧化和氧化指标均极显著或显著高于健康奶牛,随治疗时间推移,各炎性因子、免疫球蛋白及抗氧化和氧化指标均呈逐渐下降趋势,说明白头翁皂苷具有降低乳房炎奶牛促炎因子的作用,增强乳腺粘膜对病原的抵抗力,减少乳腺组织的氧化损伤,有效缓解临床型乳房炎奶牛免疫应激状态;(3)试验采用XCMS软件提取正离子模式下代谢物离子峰6166个,负离子模式下3823个。各组间正、负离子模式下分别共鉴定69种和57种差异代谢物,主要参与了氨基酸代谢和脂质代谢;临床型乳房炎奶牛发病初期,必需氨基酸亮氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和缬氨酸以及非必需氨基酸瓜氨酸、色氨酸显著下调,酪氨酸存在下调趋势,但差异不显著,但酪氨酸代谢中苯酚显著下调;十四烷酸、十六碳烯酸、十八烷酸和磷脂酰胆碱(PC)等代谢物显著上调,这些差异代谢物广泛参与了脂质代谢中脂肪酸生物合成、甘油磷脂代谢、花生四烯代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢等通路;SOPC具有作为奶牛乳房炎生物标记物的潜力;白头翁皂苷可能通过上调牛磺酸代谢通路增强机体天然免疫功能,缓解感染造成的炎症反应而发挥保健功效。(4)共鉴定到蛋白质544个,其中触珠蛋白、α-S2-酪蛋白、Ras相关的C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)和热休克蛋白β-1等可作为临床型乳房炎生物诊断标记物;白头翁皂苷能够通过刺激防御素分泌和激活补体系统发挥抗菌、消炎、促免疫和提高抵抗力的药物功能,从而治愈临床型乳房炎。