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監控泌乳牛乳房健康的新工具:發炎細胞分群計數(DICC)
發文日:106/02/03
新竹分所 蕭振文、趙俊炫、王思涵、李素珍、賈玉祥
生理組 劉振發
牛乳的體細胞(Somatic cell counts, SCC)數低,是否代表乳牛的乳分房健康無虞呢?其實在乳房炎感染初期,牛乳的SCC不一定升高,可能因為病原潛藏於乳腺或因細菌學檢測敏感性不足而呈現乳房炎陰性結果。對酪農而言,乳房炎是造成經濟損失最嚴重之單一疾病,其中70-80%的損失源自潛在性乳房炎,增加的成本包含牛隻治療、淘汰、死亡、乳產量與品質下降等。乳業先進國家,普遍以牛乳之SCC做為乳房炎感染之重要指標,健康乳牛之生乳SCC應低於20萬/mL。乳中的體細胞組成有巨噬細胞(35-79%)、嗜中性球(3-26%)、淋巴球(10-24%)及上皮細胞(2-15%)等。SCC測定乳中的所有細胞,卻無法區分不同細胞種類,且SCC受到擠乳時間、擠乳頻率、泌乳階段及季節性不同等因素影響而造成變異。未感染乳房炎的牛乳,體細胞主要為巨噬細胞(60%)、淋巴球(28%)及多核淋巴球(polymorphonuclear lymphocyte,以下略稱PMNL) (5-12%)。感染乳房炎的牛乳,PMNL會明顯增加達90%。因此,除測定SCC外,了解乳中發炎細胞的種類與數量對乳牛乳腺之健康管理有益。
乳腺的第一道免疫防禦是由駐紮與移動之PMNL負責,因此牛乳中PMNL的組成改變,是乳分房易受到感染或具抵抗力的部分原因。乳腺中白血球的數量與分布,對抵抗外源病原入侵相當重要,淋巴球、巨噬細胞及PMNL對發炎反應扮演著重要角色。淋巴球可調控免疫反應的起始,經由辨識入侵病原之特異性表面受體而判定抗原。巨噬細胞可辨識入侵之病原,透過化學誘導物 (chemoattractants)迅速誘發PMNL並啟動免疫反應,將細菌、細胞碎屑及乳成分吞噬分解。為了抵抗入侵病原,在急性發炎開始時PMNL的數目與活性均明顯增加。潛在性乳房炎可經由SCC測定、細菌學分析或聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)加以診斷。但方法不同各有優缺點,細菌學分析可精準確認病原,但過程耗時且需有經驗的人員操作。PCR檢測迅速,缺點為分析費用昂貴。目前乳房炎分析大都以乳樣細菌學分析加以診斷。國際乳業聯盟則建議以SCC及細菌學分析做為乳房健康的判定標準。在乳腺感染的病原菌中,金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是造成潛在性乳房炎最廣泛存在的病原之一,乳房鏈球菌(Streptocuccus uberis)及大腸菌屬等環境病原進入乳腺會引發臨床性乳房炎。如何迅速確認感染乳房炎的牛隻是避免問題擴大的關鍵。然而金黃色葡萄球菌等病原會間歇潛存於乳腺,導致細菌學確診的困難,且持續感染的乳分房其SCC不一定會升高。在健康的非乳房炎牛乳中,各種細胞存在的比例變異很大,巨噬細胞與淋巴球為主要之優勢細胞。除了病原菌不同外,泌乳階段與胎次均為影響因子。感染急性乳房炎時,PMNL會變成優勢細胞群,數量可達到乳腺白血球的90%,金黃色葡萄球菌等引發的慢性乳房炎,乳中PMNL的比例不一定升高。因此,不論SCC的高低,乳中不同細胞比例改變是判定乳腺發炎與否之有效工具。
發炎細胞分群計數(differential inflammatory cell count, 以下略稱DICC)是新的流氏細胞分離技術,應用SYBR Green I(螢光染劑)及碘化丙啶(propidium iodide,以下略稱PI)二種可結合DNA的染劑進行牛乳細胞染色,乳樣結合SYBR Green1與PI後,可判定存活細胞並區分乳樣中之發炎細胞種類,細胞膜完整的細胞被SYBR Green 1染成綠色螢光,細胞膜受損的細胞可被PI染成紅色螢光,再經由流氏細胞儀分離確認乳中之發炎細胞種類,即使體細胞數為9,000/mL,仍可顯現出發炎反應。因此,DICC較細菌學檢測更能做為區分健康或感染乳分房之用,做為追蹤乳房健康的工具。在乳房炎感染早期,乳中SCC通常很低,直到病原入侵後才誘發免疫反應,上皮細胞開始釋放趨化因子並促進PMNL移動。在發炎過程SCC尚未升高前,以DICC區分乳腺中不同細胞群,供判定乳分房發炎與否之用。
由於乳牛感染急性乳房炎時PMNL比例會明顯增加,但部分乳分房的SCC僅1,000/mL。造成乳分房PMNL增加的原因也包括機械性及理化性因素等,可能導致乳房炎細菌學檢測的偽陰性結果。因此,搭配SCC分析,DICC可發展成為更精準的乳房炎檢測替代方法,做為乳牛乳房健康與否的供評工具。
主要參考文獻:Pilla, R., D. Schwarz, S. Konig, and R. Piccinini. 2012. Microscopic differential cell counting to identify inflammatory reactions in dairy cow quarter milk samples. J. Dairy Sci. 95:4410-4420.
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