运输应激对牛呼吸道疾病综合征有什么影响

 货运路线           |    2018-11-21 14:53

作者 | 雍 康 陈脊宇 吕永智

重庆三峡职业学院

牛呼吸道疾病综合征是由环境因素(如断奶、运输、混群、阉割、拥挤和通风不良)、宿主自身因素和病原体等多种因素相互作用引发的呼吸系统疾病,给牛业养殖者造成了巨大的经济损失。牛呼吸道疾病综合征主要病原包括病毒(牛疱疹病毒-1、牛冠状病毒、牛呼吸道合胞病毒、牛病毒性腹泻病毒、副流感-3病毒、牛腺病毒、牛肠道病毒-1,2,3)、细菌(溶血性曼氏杆菌、多杀性巴氏杆菌、组织嗜血杆菌)和支原体,多存在于正常牛呼吸道黏膜表面,是构成鼻咽部微生物群的一部分。出现临床症状之前病毒感染是最主要的致病因素,病毒可能首先改变宿主的免疫防御机制,使机会性致病菌定殖并产生毒素致使肺部发生病变。病毒和细菌通过协同作用干扰呼吸道吞噬细胞(主要是肺泡巨噬细胞和嗜中性粒细胞)的防御功能。此外,病毒感染会干扰纤毛摆动,进而影响其清除功能,也会使先天呼吸防御分子——气管抗菌肽作用失调。

1 运输应激对鼻咽部微生物群的影响

牛鼻咽部定殖的微生物群是牛抵御呼吸道感染的第一道屏障,可防止致病菌过度繁殖,对维持机体健康发挥重要作用。当它与机体的平衡关系被打破时,可导致呼吸道感染。有研究结果表明:在抵达饲养场的2 d内,鼻咽部微生物群发生显著变化,其多样性和丰度均有所增加。运输前(第0天)巴氏杆菌、芽孢杆菌和变形杆菌富集,第2天富集的微生物有链球菌和不动杆菌,第7天为双歧杆菌,第14天为支原体。运输后鼻咽部微生物群突然发生转变,为解释牛在抵达饲养场后为什么易受牛呼吸道疾病综合征影响提供了一定参考。

2 运输应激对皮质醇的影响

年龄较大的牛装载后,皮质醇浓度在运输的第一阶段和卸载后会增加。相比之下,牛运输产生的应激比装卸产生的应激大。研究发现,运输后皮质醇浓度降低接近于运输前水平。4~6月龄牛运输4 h和14 h后,血浆皮质醇浓度分别在4 h和14 h后快速恢复。一项较新的研究结果表明,怀孕早期荷斯坦奶牛在运输100 km和200 km后,血液中皮质醇浓度比未运输牛高,在运输24 h后返回到运输前的浓度。运输后皮质醇分泌量增加可能与奶牛先天免疫细胞的代谢增加有关。

3 运输应激对中性粒细胞的影响

运输牛外周血中中性粒细胞会增加。中性粒细胞是吞噬粒细胞,负责迅速迁移到感染灶并清除病原体,以及在细胞-细胞信息传递和组织重塑中起重要作用。事实上,中性粒细胞可能导致运输应激牛肺部过度炎症和组织损伤。病毒感染期间,中性粒细胞的抗菌功能也可能减弱。由于肺脏中毛细血管的直径小于中性粒细胞本身的直径,中性粒细胞被隔离在肺脏毛细血管中,这可能增加中性粒细胞与肺脏组织接触的时间。中性粒细胞还能够释放炎症介质(如CXCL8),将募集更多中性粒细胞到达感染部位。此外,细胞凋亡延迟和巨噬细胞无力有效清除大量中性粒细胞可能加剧这种状况,但仅仅这些细胞的数量不足以引起组织损伤,除非它们将有毒物质释放到组织中。研究发现,呼吸道中性粒细胞衍生物与疾病和损伤并存,在呼吸道感染犊牛的中性粒细胞中发现骨髓过氧化物酶、弹性蛋白酶、碱性磷酸酶和一氧化氮活性水平升高,这些都会导致肺脏损伤。释放到周围肺脏组织中的蛋白水解酶和活性氧可能会导致比白细胞毒素本身更严重的损伤,从而加剧已经很严重的病理状态。

4 运输应激对机体免疫应答的影响

运输后犊牛呼吸道疾病的发病率和严重程度与免疫力的变化有关。运输通过扰乱牛的细胞和体液免疫应答来改变对疾病的易感性。Th1细胞介导的反应转移可导致对病毒感染的易感性增加。应激后Th2细胞反应的偏差可以增强对细菌病原体的保护,同时抑制对病毒抗原的反应。这对断奶犊牛具有重要意义,因为牛呼吸道疾病综合征通常以初始病毒感染为特征,其次是继发性细菌感染。有研究结果表明,牛运输应激期间,将有丝分裂原驱动的淋巴细胞刺激减少作为免疫反应性的基本参数之一,观察到在对抗原的反应中,淋巴细胞转化率或细胞因子的产生减少。研究发现,与未运输的牛相比,运输牛中的免疫球蛋白G1浓度升高,表明B淋巴细胞亚群的功能可能得到增强。

5 运输应激对急性期蛋白的影响

关于运输应激期间急性期蛋白浓度变化的研究结果都不一致。卡车运输9 h的公牛触珠蛋白和纤维蛋白原浓度降低;相反有研究发现,犊牛装车和运输后纤维蛋白原浓度增加。将这些蛋白质的变化应用到评价所有畜禽应激中,还需要进一步研究。

6 运输应激对基因表达的影响

牛中性粒细胞在体内外对糖皮质激素的应答中表现出基因的差异表达,这些基因的差异表达对免疫功能、细胞凋亡、组织重塑和各种细胞功能的作用很重要。L-选择素的下调是嗜中性粒细胞增多的重要因素。中性粒细胞监测和吞噬活性受断奶影响,但杀菌活性未受影响。在这项研究中,断奶后外周中性粒细胞数量增加,这与由血液中中性粒细胞 L-选择素/CD62 L的表面表达降低有关。这种中性粒细胞表面黏附分子的减少,表明断奶可能对这些细胞滚动并黏附到血管内皮的能力产生不利影响,因此更多的细胞(如中性粒细胞)保留在循环中。这种现象已经在应激牛中得到证实,最显著的是分娩和运输后。

候选基因在其他应激模型中对糖皮质激素敏感,这些基因包括 Fas、A1、MMP-9、L-选择素、杀菌/渗透性增加蛋白、Ⅲ型转化生长因子-β受体和GRα。不同表达的基因分为3个主要功能组,即免疫功能、凋亡和伤口愈合。这些表达变化与中性粒细胞计数有很大的相关性,这与多种牛应激模型中的血液皮质醇浓度有关。

更重要的是,由于犊牛通常在运输前断奶,因此有必要评估这些双重应激因素对中性粒细胞功能、基因表达和激素分布的影响。这项研究可能会发现潜在的基因组和表型生物标志物,用于检测在到达饲养场后发生严重呼吸道疾病危险的断奶犊牛,并有可能在早期发现病态动物。

7 展望

运输对牛呼吸免疫、炎症反应、组织损伤等都有影响。为了更好地了解运输期间宿主与病原体之间的相互作用,高通量功能基因组学方法(如 RNA-seq)和互补生物信息学必不可少,并有潜力识别牛呼吸道疾病综合征的早期诊断标记或指示疾病及其严重程度。

来  源

《黑龙江畜牧兽医》2018年21期第66-68页,文章原题目:《运输应激与牛呼吸道疾病综合征相关性研究进展》