减少日粮中的阴阳离子差来预防低血钙
发布时间：2015-08-04 来源：荷斯坦杂志
在规模牧场减少日粮中的氧离子或者增加阴离子含量可以有效降低低血钙症和产乳热的发生率。主要的阳离子及所带价荷分别是：Na+，K+，Ca2+，Mg2+，主要的阴离子及所带价荷分别是：Cl-，SO42-，磷酸(最高为-3)。理论上日粮中所有的阳离子和阴离子都可以影响血液中的电荷及pH。事实上日粮中的阳离子或阴离子被吸收进血液后仅会改变血液所带的电荷。日粮中的微量元素对于酸碱状态的影响是可以忽略不计的。有机酸(如挥发性脂肪酸)是以非游离的形式被吸收，它们同时携带了正电荷和负电荷。同时它们在肝脏内被迅速代谢，因而在大多数情况下对酸碱平衡影响很小。
日粮中吸收阴阳离子微粒数量的差异决定了机体的酸碱平衡和pH。日粮中阴阳离子差通常描述为：mEq/kg DM(也有人描述为mEq/100 g DM)，尽管我们一直说要关注Ca、Mg、P的含量，但通常在日粮中还是以描述Na、K、Cl为主。DCAD(Dietary cation-anion difference)公式在其他文章中也有描述。DCAD公式为日粮控制酸碱平衡提供了理论依据，但是在围产期奶牛日粮中这个公式却是没有必要，因为矿物质的含量已经公式化，它不仅包括K、Cl，还把其他常量元素的含量设定了固定的含量比例。
美国国家研究委员会要求在奶牛妊娠后期的日粮中Na含量约1.2f/kg(0.12%)。少量的盐加入到日粮中以防止异食癖(表现为从地上喝尿)。无限制的使用NaCl妊娠后期是不允许的，因为大量使用可以增加乳房水肿的风险，而不是它可以影响酸碱平衡的原因。至少两项研究清楚地表明在日粮中加入符合NRC标准或高于几倍NRC标准量的Ca元素都不会影响奶牛产犊后低血钙症的发病率。这些研究显示干奶期日粮中的钙含量应该在8.5～10g/kg(0.85%～1.0%)。
围产期奶牛日粮中镁的合理含量应该在3.5～4.0g/kg(0.35%～4.0%)。日粮中的高镁浓度可以增加瘤胃壁被动吸收镁离子。
在妊娠后期日粮中P的含量应该符合NRC标准，一般含量约为4g/kg(0.4%)。一天提供P超过80g可以阻止肾脏产生1，25-二羟基维生素D，并会导致产乳热的发生。
日粮中S含量必须高于0.22%以保证瘤胃微生物氨基酸合成的底物足够。玉米青贮饲料中硫含量是很低的。日粮中硫含量应该低于4g/kg(0.4%)以避免硫中毒引起的神经问题。
到目前为止，除了K和Cl，在DCAD方程中的其他变量也或多或少的开始固定。预防产乳热(特别是荷斯坦奶牛)的关键是尽量使日粮中K的含量与干奶期奶牛NRC标准是一致的。降低亚临床低血钙或者产乳热关键是在日粮中加入Cl，用来平衡K带来的碱度。根据配方需求，日粮中Cl的浓度比K的浓度小大概5g/kg(0.5%)。换句话说就是日粮中K的浓度降低到13g/kg(1.3%)，Cl的浓度就应该是8g/kg(0.8%)。按这个水平添加Cl后的3～4天需要监测尿液的pH。这是一个保守的方法，而且最终的Cl可以酸化尿液，其浓度大概比日粮中的K浓度高3～4g/kg(0.3%～0.4%)。所以有高浓度的Cl就不需要再提供阴离子的补充。
如果饲喂阴离子日粮，尿液中的pH很快就会受到影响，这样就很难通过尿液的pH来判断奶牛是否出现酸中毒。干奶牛圈一直需要使用适量的Cl元素。如果日粮中K浓度不能低于20g/kg(2.0%)，那么Cl的浓度至少是15g/kg(1.5%)。这个水平的Cl离子含量很容易导致干物质采食的下降，而不仅是体液的过渡酸化。不同氯源的适口性是不同的，而低K日粮是很难做到的，所以最好的办法是利用适口的氯源来制作日粮。pH高时，日粮中的氯化铵或硫酸铵的适口性非常差。因为在高pH时，一部分铵离子被转化成氨，它具有很高的刺激性。氯盐或硫酸盐的微粒化可以提高其适口性。我们的经验证明盐酸是最适口的氯源。但是盐酸的浓缩液处理是非常危险的。
奶牛尿液pH提供了一个廉价而准确的方法来评估血液的pH，并且可以作为一个很好的标准来评估阴离子供应水平。高阳离子日粮饲喂后尿液的pH高于8.2。限制日粮中的氧离子可以小量降低尿液中的pH(下降到7.8)。为了更好的防止亚临床低血钙，荷斯坦奶牛的尿液pH应该在6.2～6.8，所以很有必要在日粮中加入阴离子。泽西奶牛需要把干奶牛的尿液pH值控制在5.8～6.3才可以有效预防低钙血症。但是如果尿液的平均pH在5.0～5.5，过多的阴离子会诱发无偿代谢酸中毒，并且会导致采食量的下降。
当日粮改变48小时或更长时间后可以对尿液的pH进行检查。尿液样本不要污染粪便，同时应该采集泌尿中段的尿液，以避免阴道分泌物的碱性污染。尽管饲喂阴离子诱发代偿性代谢酸化体液不超过4～5天，但一般情况下是在产犊前3周就开始补充阴离子日粮。当饲喂超过6周的阴离子日粮，由于骨缓冲溶液酸度的成功形成，奶牛尿液pH将开始上升。实际生产中，要是干奶期一直饲喂阴离子，在产犊前一周尿液的pH肯定会增加0.5。换句话说，我们监测日粮改变对pH的影响，只能监测采食后一周的尿液pH，但最长不能超过3周。
在产前饲喂低钙日粮刺激PTH的分泌来预防低血钙症
当饲喂日粮中的钙含量少于需求时，奶牛处于钙的负平衡状态。这会使血液中钙离子浓度的下降从而导致PTH的分泌增加，PTH的增加会加强破骨细胞的吸收能力和肾脏产生1，25-二羟基维生素D的能力。在分娩阶段，奶牛已经有很高数量非常活跃的破骨细胞，因此，泌乳消耗的钙离子更容易被骨骼中的钙来填补。如果在泌乳阶段提供钙源，在1，25-二羟基维生素D的作用下，肠细胞可以更有效的利用日粮中的钙，从而避免低钙血症。这个工作机制在代谢性碱中毒时依然存在，虽然会被减少但不会完全消除组织对PTH的敏感性。低钙日粮诱导的高PTH水平可以阻止组织对PTH敏感性的降低。
因为不同日粮中钙的可利用度不尽相同，所以NCR2000中列出的是奶牛对可吸收钙的需求。妊娠后期奶牛对可利用钙的需求，泽西种乳牛14g/天，荷斯坦牛22g/天。要想利用低钙日粮刺激PTH的分泌能力，那么日粮中提供可利用钙必须少于奶牛所需求的量。例如，一头600kg的奶牛日粮中可利用钙的需求不低于20g /天，如果按13kg的干物质来计算，必须提供低于1.5g/kg(0.15%)的日粮。低钙日粮在放牧的牛场更加实用有效。因为放牧牧场奶牛的干物质采食量约6～7kg/天，被采食的牧草中钙含量低于4g/kg(0.4%)，所以提供日粮中提供了不到28g的总钙，可以被吸收利用的只有9～10g/天。值得引起足够重视的是，当奶牛产犊后必须饲喂高钙日粮。
最近，已经开发出两中饲喂方法可以减少日粮中可利用钙的吸收。第一个方法是在日粮中掺入沸石(一种铝硅酸盐，如斜发沸石)。它可以与钙结合，并且通过粪便排泄出来。目前来看，这个还没有广泛的应用，因为这个方法日粮中需要大量的沸石(产犊前2周，0.25～1kg/天)，并且沸石可能对P(可能还有其他微量元素)的吸收有负面影响，其不能克服日粮中额外增加的P含量。然而，在理论上是可以通过化学修饰增加沸石对钙的亲和性和特异性，从而使沸石可以应用于实践生产。第二个方法是给予植物油，其可以结合日粮中的钙形成不溶性皂防止被吸收。这个方法在含钙30～50g/天的日粮中应用，并已经取得成功。这种不可逆结合日粮中钙的方法与饲喂钙低于15g/天的方法出现了相同的典型反应。
补充维生素D进行预防
合理的做法是在干奶期日粮中加入维生素D 20-30000IU/天。较早的文献经常建议在产前10～14天饲喂或注射大剂量(1千万单位)的维生素D来预防产乳热。这种剂量的维生素D可以增加肠道对钙的吸收，有时可以预防出现产乳热。不幸的是，这种剂量与其产生不可逆软组织迁移性钙化的剂量非常接近。一些奶牛因为低剂量(50万-1百万的维生素D)诱发产乳热，因为高水平的25-羟基维生素D和1，25-二羟基维生素D可以抑制PTH的分泌和抑制肾脏合成内源性的1，25-二羟基维生素D。一旦外源性的维生素D维持增加肠道吸收钙的作用消除，这些奶牛就会出现低血钙症。在某些情况下，内源性1，25-二羟基维生素D的生产能力在产后会被抑制一周，从而导致在产后1～2周出现产乳热。
用1，25-二羟基维生素D和其类似物治疗比用维生素D进行治疗会更有效和更安全，但是与给药时间相关的问题依然需要解决。产后一段时间缓慢停止外源维生素可以使抑制肾脏生成1，25-二羟基维生素D的问题最小化(Goff and Horst, 1990)。
产乳热的治疗
急性低血钙症在感染的情况下也会发生，尤其是产生大量的内毒素的时候，如乳房炎、子宫炎。产后牛血液中钙的总浓度是低于2mmol/L(8mg/dL)，高于1.5 mmol/L(6mg/dL)。这取决于机体器官对钙的再分配，值得注意的是并不是所有低血钙水平的奶牛都会表现出典型的产乳热症状。
治疗产乳热和低血钙症应该越早越好，尤其出现斜卧症状时就要及时进行治疗。由于斜卧，机体的重量产生很大的额外压力可能会导致“挤压综合征”，在短短的4个小时内就会对下侧的器官产生损伤，造成局部肌肉和神经的缺血，甚至出现组织的坏死。使血浆钙浓度恢复最快的方式是静脉注射钙盐(葡萄糖酸钙)。通常情况下，静脉注射用的商业化制剂提供钙源是8.5～11.5g/500mL，里面可能会含有Mg，P(通常为无效的亚磷酸盐)和葡萄糖(右旋糖)。钙最佳的静脉注射剂量是2g/100kg体重，注射的最佳速度是1g/min，如果注射速度过快会导致心律紊乱甚至休克。静脉注射可以使血液中钙离子高于正常值持续4小时。
钙盐也可以通过皮下注射(SC)，但吸收是不确定的因素，因为血液进入组织外周是有害的。一个注射位点的钙含量应该控制在1～1.5g(50～75ml的商业制剂)。专门用于肌肉内注射的钙制剂也可以买到(乙酰乙酸钙或乳酸钙)。大部分这种制剂在每个注射位点钙含量控制在0.5～1.0g，这样才可以有效的避免组织坏死。因此，为了给予临床低血钙的奶牛足够剂量的钙，需要注射6～10个位点。这些注射位点会很大程度影响肉的品质，从而没有得到人们的认可。虽然口服补钙可以很有效的预防产乳热，但不推荐口服治疗临床性的产乳热。
产犊后口服补钙预防低血钙症
给新产牛口服钙制剂是一种治疗低血钙症的方法，倒不如说是一种有效的预防手段。简单的说，奶牛利用钙在肠细胞主动运输机制不足够维持其血液中的正常钙离子浓度，所以说产后牛必须给予钙的补充。通过口服给予大剂量的可溶性钙可以使钙离子以浓度差的方式被动扩散进入肠上皮细胞。给予50～125g的钙制剂可以出现这种效果。
氯化钙是可以被应用的，但其腐蚀性是个问题。大剂量或者重复给予氯化钙可以引起非代偿性代谢酸中毒，尤其是牛已经被饲喂可以引起酸化的日粮。丙酸钙对组织损伤较小且不会产酸，它还有一个额外的好处是提供一个丙酸，葡萄糖异生的前体。只有在产后立即和产后24H给予钙制剂才可以有效的预防低血钙症。更大或更频繁的给予钙可能会有毒性。钙口服的中毒剂量是250g的可溶性钙。在DCAD方案的基础上加上产后口服补钙所获得的效益完全可以弥补增加的费用。
结论
预防低血钙症应该是牧场的一个主要目标，但不仅仅是预防产乳热。低血钙症产生的本质是由高钾日粮引起代谢性碱中毒。较高的pH干扰PTH对其靶组织(骨和肾脏)的作用，结果是骨钙没有被重吸收，1，25-二羟基维生素D也没有合成，奶牛不能够使血钙浓度恢复到正常水平。第二个产生低血钙症的原因是低血镁症。镁是一种非常必要的辅助因子，只有他的参与才可以使PTH在靶组织启动C-AMP生成。如上所说，骨和肾脏对PTH的反应活性缺失也可以导致低血钙症。减少日粮中阳离子的含量(尤其是降低钾含量)和增加阴离子含量(尤其是氯化物，其次是硫酸盐)是预防低血钙症有效手段。这种方案可以诱发代偿性的代谢酸中毒，从而使奶牛恢复PTH调节血钙水平的能力。把日粮中Mg含量调到0.4%，它可以有效的预防产后低镁血症，这样也可以排除由于低镁造成的低血钙症。在某些情况下，日粮中钾含量太高而且不可避免，那么需要考虑其他的预防低血钙症的方法。如果在产犊前饲喂的日粮中钙含量低于奶牛的日常需求，就会刺激PTH的分泌，从而刺激骨钙的吸收和肠道对钙的吸收机制，这样就可以有效的预防产乳热，甚至在代谢性碱中毒时这种日粮配方也可以预防产乳热。临床产乳热的治疗应该采取静脉注射钙溶液(2g/100kg 体重)，同时应该考虑给予口服钙制剂预防产乳热的复发。