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金黄色葡萄球菌性奶牛乳房炎及其治疗方法研究进展

□宋瑞铭  郝柳杭  谢自强  陈旭  伊蓝坤  张永英  王晓芳  石玉祥

引起奶牛乳房炎的致病原因多种多样,微生物感染是重要原因。微生物感染包括细菌、真菌、支原体和病毒,其中最常见的致病菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、链球菌等。近几年来对于奶牛乳房炎的流行情况调查表明,有40%的奶牛乳房炎病例都是由金黄色葡萄球菌引起的,其已成为引起临床型奶牛乳房炎的重要致病菌。奶牛群中绝大多数亚临床型乳房炎也是由金黄色葡萄球菌诱发的,金黄色葡萄球菌引起的奶牛乳房炎常常表现出发病慢、传染性强、治疗困难等特点,因此由金黄色葡萄球菌引起的感染是目前最难防治的奶牛乳房炎类型。本文概述了金黄色葡萄球菌及其所致奶牛乳房炎的相关治疗研究进展。

金黄色葡萄球菌

1、金黄色葡萄球菌概述

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是一种革兰氏阳性菌,呈球状,直径0.5—1.5μm,在显微镜下观察呈葡萄串珠状排列状态,是一种兼性厌氧菌,能够耐高温、耐高盐,并能抵抗溶菌酶的溶菌作用,产生毒素,有溶血能力。金黄色葡萄球菌于19世纪80年代首次被Rosenbach从人腿部脓肿部位的脓液中分离得到,此后被发现广泛分布于世界各地并能引起严重的人畜感染,是引起奶牛乳房炎的重要致病菌之一。

2、金黄色葡萄球菌的耐药性

引起奶牛乳房炎的金黄色葡萄球菌几乎对所有的抗菌药耐药。奶牛挤奶或分娩时,乳腺会积聚乳汁,从而提高乳腺内部压力,导致乳头导管在压力下膨胀,此时乳腺受损,病原菌会趁机通过乳头进入到乳腺内部。近年来,随着抗微生物药物在乳制品和畜牧业的滥用,金黄色葡萄球菌耐药性问题日益严重,出现了多重耐药菌株以及超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),其多重耐药和泛耐药引起了国内外专家学者广泛关注。全球MRSA的检出率为18.4%—82.9%,中国MRSA平均检出率为47.9%,MRSA90%以上是多重耐药性(MDR)奶牛乳房炎菌株。目前,细菌耐药性问题已成为国内外亟待解决的问题。随着食品动物领域中对其治疗有效的抗生素万古霉素和氯霉素及其盐、酯制剂的禁用,寻找治疗乳房炎的新药剂也越来越迫切。现阶段,在抗菌药物选择的压力下,新的金黄色葡萄球菌耐药菌株正在出现,并且随着耐药基因在菌体之间的转移,用单一抗菌药物治疗奶牛的金黄色葡萄球菌性乳房炎变得更加困难。随着感染力与毒力增强的多重耐药菌株不断增加,再加上新型抗生素的开发率较低,这也就迫切需要开发针对金黄色葡萄球菌感染的有效治疗策略或新药剂。

金黄色葡萄球菌性奶牛乳房炎的治疗

1、抗生素疗法

单一抗生素治疗:目前,金黄色葡萄球菌致奶牛乳房炎最常用的治疗方法是使用抗生素,20世纪40年代青霉素的发现大大降低了金黄色葡萄球菌的致死率,但是仅仅在抗生素应用的几年后就发现了耐青霉素的金黄色葡萄球菌菌株。抗生素的不规范使用会导致金黄色葡萄球菌对药物的抵抗性不断增强,因此,抗生素并不是一种有效的治疗方法。同时金黄色葡萄球菌可以形成生物膜从而适应宿主环境,使其治疗变得更加困难。金黄色葡萄球菌能够产生一种胞外多糖,它可以帮助其黏附于乳腺上皮细胞并获得营养,使金黄色葡萄球菌能够在恶劣环境中生存,保护金黄色葡萄球菌免受抗生素等环境压力并逃避吞噬。所以金黄色葡萄球菌使用抗生素治疗效果不佳。随着细菌耐药性不断增强,奶牛乳房炎的治疗效果越来越差,单一抗生素疗法在临床治疗的过程中存在诸多问题,如细菌杀死缓慢、组织渗透不良等局限性,对生物膜内细菌的杀伤效果差,且抗生素用药剂量大,周期长,对机体还会有一定的毒副作用。

抗生素联合用药:由于单独使用抗生素治疗奶牛乳房炎清除病原菌生物膜的能力较差,抗生素联合其他药物治疗方法的研究日渐热门。临床上经常将2种或多种抗生素结合起来清除生物膜并杀灭致病菌。甘卫泽研究显示,在泌乳期使用盐酸头孢噻呋,并于干奶期使用安倍宁和封闭宁共同配合辅助治疗,对金黄色葡萄球菌引起的乳房炎有较好的治疗效果。

抗生素对乳房炎的治愈率具有不确定性,在临床治疗的过程中具有很大差异,同时抗生素治疗后奶牛需经历漫长的弃奶期会给养殖户造成巨大的经济损失。耐药菌株的不断出现,以及国家要求减少在动物生产中抗生素的使用,都在推动人们减少对抗生素在治疗奶牛乳房炎方面的研究。

2、中药疗法

中国是中医药的发源地,使用草药治疗疾病在我国已有数千年的历史。中草药是天然或特殊加工的植物、动物或矿物质。中草药能够发挥功能的物质基础主要是其所含的各种活性成分,因此,中草药及其活性成分的药理作用已成为当今国内外学者研究的热点。由于其成本低、无药物残留和副作用低,符合现代社会提倡的“绿色”和“自然”的趋势,被广泛使用。目前,研发抗生素替代物已成为奶牛健康养殖领域的研究热点。与抗生素治疗相比,采用中草药治疗的方法来应对奶牛乳房炎有其独特的优势,如毒素低、无污染、无耐药性、对机体几乎无损伤等。中药具有多种生物活性,不易使耐药菌产生耐药性。中草药在体内具有极高的代谢率,其低毒无残留的特点,可以有效地抑制体内体外细菌活性。中草药中的活性成分也可以为奶牛提供营养物质,部分中草药还能够对机体免疫进行调节,具有标本兼治的功效,对奶牛乳房炎的防治具有卓越的优势,有广泛的应用价值。应用中药治疗奶牛乳房炎具有巨大潜力。

中药复方治疗:中药发挥作用的一大特色为中药的复方性,中药复方不是简单地添加几种草药,而是具有协同效应的多环节、多途径、多目标的中草药配方。本课题组前期工作发现中药有效成分也能有效治疗小鼠乳房炎,张楠等利用小鼠乳房炎感染模型,以黄连碱、黄芩苷、桂皮醛连续处理5天,发现黄连碱、黄芩苷、桂皮醛均能不同程度地降低小鼠体内促炎因子(IL-1和TNF-α)mRNA相对表达量,而且还能显著增加抗炎因子(IL-10)和免疫球蛋白(IgG1、IgG2、IgA和IgM)mRNA相对表达量,证明其对金黄色葡萄球菌感染小鼠所致乳房炎治疗效果较好。

中药单体成分的治疗:中药单体成分即有效成分,中药药效学机理就来自于单体成分,因此得到了广泛关注并取得了一定的研究成果。中药有效成分还具有抗菌消炎、提高机体免疫力等特性。研究发现,黄芩中含有的40多种黄酮类物质可通过干扰细菌DNA和蛋白质合成、破坏细菌的细胞膜和阻碍三羧酸循环以达到抑制细菌增殖的目的;黄芪中的生物碱、多糖、黄酮类以及微量元素能够诱导T淋巴细胞生成干扰素,增强吞噬作用,黄芪多糖和黄芪皂苷甲在提高动物运动耐力的同时也能增强机体免疫力;白术中白术多糖等成分对治疗奶牛乳房炎具有一定疗效,其可提高机体抗病能力、改善局部微循环、促进乳房炎好转。中药有效成分治疗乳房炎是一个可深入探索的研究方向,但是中药及其单体成分治疗的效果还受到多方面的制约,如生产工艺、加工方法以及抑菌效果不稳定和杀菌速度慢、治疗周期长等都是制约治疗奶牛乳房炎的问题。目前抗生素的耐药性问题急需解决,寻找减抗、替抗的新药剂或新方法对治疗奶牛乳房炎也越来越重要。

3、中西药联合疗法

中西药联合用药优势:中药有效成分与抗生素的结合在治疗细菌性疾病方面具有独特的优势,可以进一步缓解耐药细菌的选择压力,在一定程度上使细菌性疾病得到了有效控制。中药和抗生素这两种药物的药物性质不一样,在构成的成分上也存在着比较大的差异。但是,如果科学地将中药有效成分和抗生素这两种药物形式进行合理的应用,将中医的辨症和西医的辨病结合在一起,取长补短,各自发挥自己的优势,同时又相互弥补不足,往往会取得比只用中药或者是只用抗生素更好的治疗效果。中西药合理联用可以降低抗生素产生的毒副作用,减少不良反应的发生,缩短疗程,提高用药效果、减少用药量,并且药品的药效也能够得到高效的发挥。将中药与抗生素进行合理的联用,相互结合,可以在某种程度上扩大一些适应症的范围。

中西药联合用药协同作用:研究表明中药有效成分与抗生素具有协同效应。蒋平等发现苦参与青霉素联用、胆木提取液与青霉素联用对金黄色葡萄球菌起到协同作用。其联用能减少抗生素的使用剂量,增加药物抗菌效果,对金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌作用,具有兽医临床应用价值。

中西药联合用药前景:中药有效成分与抗生素联合应用,能够有效抑制金黄色葡萄球菌的生长繁殖与生物被膜的形成,但是细菌耐药性产生是由多重耐药机制介导的,不同机制之间相互影响,单一有效成分不可能抑制所有的耐药机制,多种增效剂联合应用才是消除细菌多重耐药的有效手段。因此,对中西药配伍效应的兽医临床应用进行研究,对临床用药治疗奶牛乳房炎具有重要意义。

4、其他疗法

随着科技的发展,治疗奶牛乳房炎的方法也变得多种多样,有抗生素疗法、中药疗法、噬菌体疗法、益生菌疗法、光动力疗法等,还有研究发现某些生物活性物质、矿物元素、维生素和生物制剂、生物膜降解酶和纳米颗粒、血小板浓缩液、银离子、铜离子等替代物的单独使用或结合抗生素使用,都能有效抑制金黄色葡萄球菌生长繁殖,具有用于治疗奶牛乳房炎的可能。治疗奶牛乳房炎的方法多种多样,但是仍具有各种各样的制约,应用于奶牛乳房炎的临床治疗还有待研究。

小结

奶牛乳房炎病因复杂,难以治疗,随着细菌耐药性不断增强,奶牛乳房炎的治疗效果越来越差,迫切需要开发治疗奶牛乳房炎的新药剂或新方法。本文对近年来研究的一些治疗金黄色葡萄球菌致奶牛乳房炎的方法进行了归纳:包括抗生素疗法、中药疗法、中西药联合疗法等。而传统的抗生素疗法受细菌耐药性的限制,以及兽药残留问题,极大地制约了乳制品行业的发展。近年来,许多学者积极开展联合用药治疗奶牛乳房炎的研究,并在此基础上研发治疗成本低和兽药残留少的乳房炎治疗新产品,为寻找治疗奶牛乳房炎的新药剂提供思路,以期提高乳房炎的治愈率,从而提高牧场的经济效益。

(宋瑞铭 郝柳杭 谢自强 陈旭 伊蓝坤 张永英 石玉祥单位:河北工程大学生命科学与食品工程学院;王晓芳单位:河北省畜牧兽医研究所)

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