(甘肃农业大学动物医学院，甘肃兰州 730070)
摘 要：乳房感染导致的炎性反应，引起乳汁中的体细胞数量增加，并激活了乳汁中的细菌抑制酶和蛋白。在脂多糖(LPS)刺激时，肿瘤坏死因子α(TNFα)、干扰素1β(IFN1β)和环加氧酶2的表达增加。在LPS刺激后的3 h达到最高。乳铁转运蛋白、溶霉素、诱导一氧化氮合成酶、L选择蛋白、NFκB和凋亡因子caspase3、caspase7及Fas(FS7相关表面抗原)升高，在刺激后6 h达到峰值。而乳汁中的α乳白蛋白和κCN表达量下降，同时导致乳产量和适合制作奶酪的产量下降。
关键词：奶牛；乳房炎；脂多糖
奶牛乳腺组织通过防御机制来保护其免受病原菌的侵袭。除了乳头导管的解剖组织学的屏障外，病原体的主要进入途径、杀菌酶和溶菌酶及其蛋白、非特异性的免疫反应是构成乳腺免疫的主要部分。
在乳腺组织中，为了抑制微生物的生长，一个快速有效的免疫反应体系是很重要的。抗菌酶和蛋白质被合成和激活。当病原体入侵后，最主要的是白细胞很快从血液进入到乳腺组织和乳汁中。在乳汁中主要的白细胞是巨噬细胞、淋巴细胞和中性多型核粒细胞(PMNs)[1]。在健康的奶牛中，乳汁中的体细胞数量(SCC)较少，且体细胞中巨噬细胞占的比例很大。相反地，在乳腺感染期间，由于免疫应答反应和炎性反应，体细胞数大量增加，体细胞的组成也发生了很大的变化，其中PMN变化最大，在一个严重的临床型乳房炎中，PMN接近100%。定量mRNA分析结果显示，免疫系统中的主要因子如细胞因子和另一些炎性调节剂在乳腺组织和免疫细胞中有表达[2]。但乳腺组织和免疫细胞来源的细胞因子和另一些炎性调节剂的表达水平变化比较大。细胞因子和脂质调节剂主要是免疫细胞表达的；抗菌性的防御蛋白如乳铁转运蛋白主要来源于乳腺组织表达[2]。在乳汁体细胞中，巨噬细胞中的细胞因子和调节剂的表达水平比在PMN中高的多[3]。因此，巨噬细胞在最初的免疫反应中占主要的地位。相反地，在炎性期，相关的免疫蛋白，主要的乳汁蛋白的合成减少[4]。LPS诱导形成乳房炎后，在短期内各种炎性因子和乳蛋白都发生了变化[47]。
1 有关细胞因子的变化
肿瘤坏死因子α(TNFα)是最主要的抗炎因子[8]，它的基因表达在LPS刺激的乳区瞬间增加，在刺激后3 h达到峰值[4]。峰值大约是平时水平的47倍。紧接着，TNFα的mRNA出现一个平稳的下降。
对于干扰素1β(IFN1β)来说，它的变化情况和TNFα的模式类似，也是在刺激后3 h达到峰值，然后下降。TNFα和IL1β的表达在对照乳区也有稍微的增加，可能是对活体采样处理的反应。说明这两种细胞因子对于微小的刺激也能做出很敏感的反应。IL1β和TNFα在乳腺病原菌入侵的急性期扮演很重要的角色，包括白细胞向感染区的聚集[9]。重组的IL1β增加了乳腺的回缩率，同时也增加了乳铁蛋白在乳汁中的浓度[10]。在炎性期，在凋亡酶激活的同时，可能乳蛋白下调、乳铁蛋白上调[3]。
在LPS刺激发生反应时，TNFα和IL1β被证明与一氧化氮合成酶(iNOS)上调有关[11]。除了细胞因子，脂质类的调节剂如前列腺素和白三烯也与乳腺的免疫应答有关[3]。前列腺素生物合成的关键酶cyclooxygenase2的基因表达在瞬间增加，在LPS刺激后3 h达到峰值[4]。相比较而言，在12 h内，与血小板激活因子或白细胞三烯(5 脂肪氧化酶)代谢有关的关键酶没有显著的变化。在LPS刺激的免疫应答中，胰岛素样生长因子Ⅰ(IGFⅠ)的表达无显著变化[4]。但也有人得出相反的结论，在LPS处理的后6 h内，该乳区的乳汁中IGFⅠ的水平增加大约3倍。这可能是与LPS用量有关[4]。
在血管内皮细胞表面上表达的黏附分子在PMNs的补充中扮演关键的角色。快速流动的PMNs与L选择蛋白黏附开始和细胞表面的各种配体连接。接近炎症位置的β整联蛋白通过内皮细胞到达炎性部位开始旁细胞的迁移[12]。LPS刺激后3 h内的活体采样的样品中，L选择蛋白的mRNA增加了5倍，这个水平到12 h的样品一直保持不变，但β整联蛋白一直没有发生变化。
2 LPS诱导后抗生蛋白和酶的变化
在LPS注射后3 h内，乳铁蛋白、溶菌酶和iNOS的基因表达显著增加，6 h到达峰值。对溶菌酶来说，变化比较小，但仍然显著，在对照的乳区表达量也有增加[4]。在临床型的乳房炎期间，乳铁蛋白在牛奶中的表达量增加。在乳房炎或乳房回缩期间，乳腺中分泌的乳铁蛋白增加的浓度说明在乳腺中乳铁蛋白的调节和别的乳蛋白的调节是相反的[13]。除了通过分泌上皮细胞分泌外[2,4]，在炎性症期乳铁蛋白还可以被PMNs释放。
溶菌酶是乳腺中相关的自然防御系统，它对乳房致病菌有抑菌和杀菌的作用。溶菌酶在正常奶牛的乳汁中浓度比较低，而在患乳房炎的奶牛的乳汁中浓度增加。在溶菌酶浓度和SCC之间有显著的相关性。所以在炎症期间，白细胞最有可能是溶菌酶的来源。在溶菌酶合成时，乳腺上皮细胞很有可能起重要的作用[4]。
乳腺内注射LPS导致乳腺内的NO产量增加[14]。这与LPS刺激导致iNOS大量表达是一致的[4]。有活性的巨噬细胞合成NO作为一个重要的免疫应答成分。
NO在调节杀菌活动中[15]，或者在增加乳房血流量以及转运更多的白细胞到感染部位有很重要作用。NO的合成受到由LPS刺激诱导的iNOS的催化。TNFα对iNOS的上调起作用，因此也能增加NO的产量[4,11,14]。在LPS刺激后3 h内，NFκB的表达增加了大约8倍，此后逐渐下降。NFκB可能和另一些转录因子如STAT1α一起在iNOS的合成中扮演一个关键的角色，因为它是一个iNOS表达的抑制剂和激活剂[11]。
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