张廷青
美国明尼苏达大学兽医学院动物临床繁殖学博士
基伊埃(上海)牧业科技有限公司牛场顾问
中美学者，毕业于美国明苏达州立大学，先后工作于广州香满楼奶牛场、美国CRI公司、飞鹤牧业克东牧场。
近来，同道们利用互联网热烈地讨论如何有效地防治产后子宫炎，我饶有兴趣地认真关注了大部分讨论。大家的积极性非常高，但有几个关键点并未涉及，如：
1. 产后子宫炎究竟由哪些致病微生物引起?
2. 我们所采取的这些方法，是否直奔主题，即是否直接清除致病源，达到“一剑封喉”的效果?
3. 是否设过对照组来证明自己的处理方法的确有作用?
那么，发达国家的同道们又是如何回答以上问题呢，其防治思路又与我们有哪些不同呢?其中以下两个问题与中国同道们相异明显：
1. 为什么产后牛有的易罹子宫炎，有的则根本不发病?
2. 是否能够开发出一种有效预防产后子宫炎的疫苗呢?
也正是西方同道们解决此问题的思路与我们不同，从而使其在这一领域取得的实质进步远远超过我们，这是我们应该虚心承认的。本系列文章第49篇“应用分子生物学技术是否可以提高奶牛群体繁殖效率?”和第47篇“过去20年美国奶牛生产医学领域都有哪些重大进步?”均简洁叙述过应用分子生物学技术对提高奶牛群体繁殖效率的重要作用。利用分子生物学技术开发的J5大肠杆菌乳房炎疫苗自1991年问世至今，有效地降低了产后大肠杆菌类乳房炎的发病率，显著缓解了罹患大肠杆菌类乳房炎病牛的临床症状，这些都是有目共睹的事实。2014年3月17日，如石破天惊，北美奶牛临床科学家正式发布了利用分子生物学研发的预防奶牛产后子宫炎的疫苗获得巨大成功的喜讯：保护率甚至高达83%!本文将对这一惊人进展做及时简介，并希望能启迪同道们的创新思维和创新防治措施。
为何重新定义划分产后子宫主要疾患?
过去常按产后子宫各层组织是否受到感染以及病程的轻重缓急而定义区分，如急性子宫炎(指子宫粘膜层、粘膜下层和肌肉层均受感染并发病急重)、急性败血性子宫炎(除子宫粘膜层、粘膜下层和肌肉层均受感染外，还出现全身败血症状，病势异常沉重危急，如救治不及时常会招致死亡)、慢性子宫内膜炎(仅子宫内膜层感染)、子宫浆膜炎(子宫浆膜层受感染，常致子宫与输卵管、卵巢或骨盆腔组织粘联)等等。这种分类虽有一定道理，但略嫌复杂并需要奶牛场员工(并非专业兽医)具备一定的奶牛生殖系统病理学基础知识才能较好理解和及时做出准确诊断与治疗。为方便培训奶牛场员工做好产后保健和产后监护工作，同时也为简明扼要起见，北美奶牛临床兽医学家将产后子宫主要疾患简单归纳为以下两类。
产后子宫炎的定义如下：
在母牛分娩后21日内，子宫依然反常膨大，并由产道排出恶臭、红褐色水样子宫排出物，经产牛体温超过39.5℃，头胎牛超过39℃，同时出现全身症状，如精神沉郁和奶量下降，甚至发展成毒血症。
2. 子宫内膜炎定义如下：
发生在母牛分娩21日之后，子宫粘膜层和粘膜下层受到感染，阴道检查可发现脓性排出物，但无全身症状。
产后子宫炎和子宫内膜炎发病率各是多少?
发达国家产后子宫炎发病率波动于10%至20%之间;子宫内膜炎发病率平均为28%，变动于5%至53%之间。这几年，我拜访了不少于100家以上的我国规模化奶牛场，根据现场产后监护记录，产后子宫炎发病率一般都在25%以上;我本人亲自对某奶牛养殖集团三个奶牛场产后30～60日奶牛阴道排出物进行了抽样调查，结果263头中有67头罹患子宫内膜炎，发病率为26%。
产后子宫炎和子宫内膜炎都有哪些危害?
1. 产后子宫炎都有哪些危害?
(1)每例产后子宫炎的经济损失大约在2500元左右，其中包括：
a. 抗菌素费用;
b. 因使用传统抗菌素(如青霉素等)而造成的废弃奶;
c. 减少奶产量;
d. 损伤产后繁殖机能;
e.延滞产后康复和降低生存能力。
(2)大量长时间使用传统抗菌素会增加原奶药残风险，也会动摇终端消费者的信心。
(3)大量长时间使用新型抗菌素，如头孢类，又会使人类面临将来很可能处于无有效抗菌素选用的危险境地，因为任何抗菌素如长期使用，均会产生耐药菌株和抗药性。这也是为什么发达国家业已禁止在动物上使用新型抗菌素的主要动因。
2. 子宫内膜炎都有哪些危害?
同道们均非常清楚，子宫内膜炎是造成产后周而复始正常发情，但就是配不上的主要原因。
产后子宫炎究竟由哪些致病微生物引起?
尽管由产后子宫炎病例中分离出许多致病微生物，但最主要的只有三种：大肠杆菌(Escherichia coli)、坏死杆菌(Fusobacteriumnecrophorum)和化脓隐秘杆菌(Trueperellapyogenes)。在分娩后头几日内，主要是大肠杆菌侵入子宫，导致子宫炎症并损伤生殖系统正常功能;这继而造成坏死杆菌在分娩后7日前后侵入子宫;而分娩后25日以后，则主要是化脓隐秘杆菌的侵入。如果清楚理解了上述三类产后子宫炎致病菌的侵入时间顺序，那我们就会自觉认真做到：
1、始终保持围产期憩息环境干燥、干净和舒适，以减少致病菌侵入分娩牛产后子宫内的数量;
2.颠覆传统接助产理念，变消极被动等待自然分娩为积极主动接助产，第二产程不可超过30分钟，这不仅可以大幅度提高活产率，而且能够明显缩短产道被污染的时间;
3.严肃做好产后保健和产后监护工作，及时揭发产后子宫炎并予以正确处理。
为什么有些分娩牛易罹产后子宫炎，而有些分娩牛却并不发生呢?
无论如何努力，分娩牛产道都会受到上述三种致病菌的侵入，一般认为是100%。当然，这也与产后时间密切相关，随着时间的推移，由于子宫局部免疫功能的逐渐增强，原先侵入子宫内的致病菌会被巨噬细胞大部或完全杀灭。最近，美国权威机构专门研究了分娩牛产后子宫被致病菌侵入的状况，结果请见表1：
表1 分娩牛产后子宫被致病菌侵入的状况
检测总头数
大肠杆菌检出率
（产后第2日）
坏死杆菌检出率
（产后第6日）
化脓隐秘杆菌
（产后第35日）
371
49%（182/371）
40%（148/371
12%（45/371）
既然如此，那为什么有些分娩牛易罹产后子宫炎，而有些则完全不发病呢?以前的解释是个体之间子宫局部免疫力的差异所致，我在国内多次讲座中也是如此叙述的。现在，北美杰出奶牛临床学家运用分子流行病学研究手段(Molecular Epidemiology Study)业已令人信服证明：发病，或不发病，完全取决于这三类主要致病菌毒力强弱如何!毒力强者，则可能引发产后子宫炎;反之，则不发病。与此同时，北美研究者认真分析了这三类致病菌在产后子宫炎子宫内和正常子宫内究竟有何不同，并从中分离出具有超强毒力的毒株，请见表2.
表2 三类致病菌具有强毒力的毒株代号
大肠杆菌
坏死杆菌
化脓隐秘杆菌
毒株代号
4612-2；12714-2
5663；513
10481-8；6375-1
为什么以前无人研究预防产后子宫炎的疫苗呢?
这是因为既往认为产后子宫炎是多重病因所致，加之致病菌种类繁多，极难开发出一种能够应对所有致病菌的多价疫苗。
三种致病菌分离出的毒株，其毒力因子是什么?
表3 三种致病菌毒株的毒力因子
大肠杆菌
坏死杆菌
化脓隐秘杆菌
毒株代号
4612-2；12714-2
5663；513
10481-8；6375-1
毒力因子
FimH:系大肠杆菌1型菌毛粘附蛋白（PilusAdhesive Protein），其在粘附甘露糖苷类过程中发挥重要作用，从而使大肠杆菌可在子宫内膜上皮大量繁殖而引起产后子宫炎。
白细胞毒素（Leukotoxin;LKT）：坏死杆菌白细胞毒素是一组对反刍动物白细胞特别是多形性白细胞（PMNs）有特异性毒性作用的细胞外毒素，被认为是坏死梭杆菌感染动物的主要毒力因子，可削弱分娩牛产后子宫局部免疫功能。
溶血素（Pyolysin; PLO）：化脓隐秘杆菌溶血素是一种外毒素能够溶解多种动物的红细胞、免疫细胞，并引起试验动物的皮肤坏死以及动物的死亡。同时还呈现出对牛多形核粒细胞的细胞毒性效应，同样可削弱分娩牛产后局部免疫功能。
目前预防产后子宫炎疫苗是如何组装的?
由于这些毒株及其相应毒力因子均具有抗原性，北美研究者进行了下列设计组装(表4)，佐剂均为氢氧化铝。
表4 预防产后子宫炎疫苗的不同设计组装类型
疫苗组装类型
主要成分
1
灭活大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌三种毒株全细胞，以及菌毛粘附蛋白、白细胞毒素和溶血素三种毒力因子。
2
仅菌毛粘附蛋白、白细胞毒素和溶血素三种毒力因子。
3
仅灭活大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌三种毒株全细胞。
4
仅白细胞毒素和溶血素两种毒力因子。
预防产后子宫炎效果究竟如何?
1.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日各皮下注射上述四类疫苗的一种(两次注射的疫苗应属同一类型)，与对照组相比，可减少产后子宫炎发病率49～83%。
2.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日各皮下注射上述四类疫苗的一种(两次注射的疫苗应属同一类型)，与对照组相比，可提高产后配种受胎率136%。
3.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日各皮下注射上述四类疫苗的一种(两次注射的疫苗应属同一类型)，与对照组相比，尽管不能减少分娩牛产后子宫污染率(指大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌侵入)，但却能缓解临床症状，如维持体温正常而不升高。
4.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日各皮下注射上述四类疫苗的一种(两次注射的疫苗应属同一类型)，与对照组相比，对应抗原(大肠杆菌、坏死杆菌、化脓隐秘杆菌、菌毛粘附蛋白、白细胞毒素和溶血素)的血清IgG水平均有不同程度的升高。
5.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日各阴道内注入上述四类疫苗的一种(两次注入的疫苗应属同一类型)，对减少产后子宫炎发病率并无作用。
6.对妊娠奶牛在妊娠230日和260日给予上述四类疫苗的一种(两次给予的疫苗应属同一类型)，无论采用何种途径给予(皮下注射或阴道注入)，均对减少子宫内膜炎发病率无作用。
综上简言之：这些疫苗经皮下注射可有效预防产后子宫炎，但不能预防子宫内膜炎;采用阴道注入疫苗的方法难以奏效。
这些疫苗预防产后子宫炎的机理是什么?
设计组装这些疫苗的初始思路是：使免疫注射后的分娩牛机体能够产生对抗大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌三种致病菌各自毒株，以及其相应的菌毛粘附蛋白、白细胞毒素和溶血素毒力蛋白质的多价抗体，从而减少产后子宫炎发病率。目前由于实验室数据有限，尚未完全理解这些疫苗预防产后子宫炎的机理，但推测如下：
1. 用这些多价疫苗进行免疫注射所产生的特异性抗体可以减少大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌侵入分娩牛产后子宫的数量;
2. 同理，这些特异性抗体也可以减少菌毛粘附蛋白、白细胞毒素、溶血素、脂多糖(Lipopolysaccharide; LPS：由大肠杆菌和坏死杆菌外膜产生，系产后子宫炎的致病因子，可致机体体温升高和出现其它异常)等毒力因子对子宫局部免疫系统的损伤，促进子宫内膜分泌病原特异性免疫球蛋白，同时增加多核白细胞向子宫内膜表面和子宫腔聚集，藉提高助蚀菌素(Opsonins)活力(免疫球蛋白在分娩牛产后生殖道具有类似助蚀菌素功能)、溶解致病菌、吞噬致病菌和激活补体系统的不同通径而达到清除侵入致病微生物的目的。
3. 上述两种推测的结合。
为什么这些疫苗不能预防子宫内膜炎?
现已充分了解化脓隐秘杆菌菌毛(fimbriae)亚单位FimA基因生成的相关蛋白质与子宫内膜炎的发生密切相关，因为目前使用的这些疫苗没有设计组装这一重要抗原，所以不能预防子宫内膜炎也就在预料之中。
为什么阴道注入这些疫苗不能预防产后子宫炎?
一般而言，将疫苗喷涂于粘膜表面可以有效提高粘膜局部免疫反应，如IBR就有注入鼻腔的疫苗。但是，为什么阴道注入预防产后子宫炎的疫苗却无任何保护作用呢?推测原因如下：
1. 免疫剂量不足，或设计组装的抗原组分有问题(即能引起子宫局部免疫反应的抗原物质没有组装进疫苗)。
2. 妊娠期间，子宫对外界环境具有一定的免疫耐受性，即对给予疫苗，或病原微生物攻击均可自主抑制子宫局部免疫反应。
3. 也许子宫内膜合成的特异性抗体(藉子宫局部免疫功能反应)对预防分娩牛产后子宫炎的作用微乎其微。
为什么我们中国同道们没有首先成功地研究开发出预防产后子宫炎疫苗呢?
发达国家在研究开发预防产后子宫炎疫苗过程中所使用的手段，如致病菌毒株的筛选、致病毒力的鉴定、绘制致病毒力基因图谱、致病毒力基因蛋白质表达和PCR扩增、多价疫苗设计和组装等等，我国同道们均完全熟练掌握。既然这样，那为什么我们没有首先成功地研究开发出预防产后子宫炎疫苗呢?至少通过网上同道们的热切讨论，大家是否认同，与发达国家同道们相比，在解决如何预防产后子宫炎领域，我们还存在下列不足：
1. 我们没有找准解决问题的关键节点;
2. 未紧密结合生产实践充分利用自己已经十分熟练掌握的高科技;
3. 独创思维和创新措施较差。
相反，发达国家同道在研究开发预防产后子宫炎疫苗过程中的思路，至少有两个亮点值得我们今后在解决类似问题时可以借鉴：
1. 在解决分娩牛产后子宫同为大肠杆菌、坏死杆菌和化脓隐秘杆菌侵入时，为什么有的牛易罹产后子宫炎，而有些牛则根本不发病这一难题过程中，分离出这三类致病菌各自毒力极强的毒株，并证实普通的这三类细菌即使侵入分娩牛产后子宫亦不会致病，只有那些毒力极强的毒株才会造成产后子宫炎，目前也只有美国分离出了这些毒株，这自然成为设计组装预防产后子宫炎疫苗的基础抗原成分。
2. 在筛选出毒力极强的毒株后，又参考前人的研究成果，进一步确定这些毒株的哪些毒力因子造成产后子宫炎，并采用分子生物学手段确定其基因图谱、蛋白质表达和藉PCR进行扩增，这也为设计组装预防产后子宫炎疫苗准备了另一类基础抗原成分。
上述思路实际就是双保险的思路：即用筛选出的毒株来免疫妊娠牛，使其能够有效产生对抗产后子宫炎致病菌的特异性抗体;再结合使用相应毒力因子抗原做多重免疫，使其能够有效产生对抗这些毒力因子的特异性抗体，从而减少这些毒力因子对产后子宫局部免疫功能的破坏。依据两者作用的结合和累加，当然可以合理推测使用这些疫苗预防产后子宫炎的效果应该是不错的，实验结果也初步证明了这一点。
这些疫苗何时可以上市销售?
目前仍处于临床试用阶段，相关数据正在陆续收集，也要准备材料向美国食品药物管理总局上报审批。据估计，最早可望在2016年上市销售。我相信，大多数读到本文的同道们，一定不会特别关心北美同道们是如何将预防产后子宫炎疫苗研究成功的，可能最令大家兴奋并磨拳搽掌的是：如何能够拿到该疫苗在中国的独家销售代理权!这也正如西方一些卓有远见的政治家所预言的那样，让中国人竞相仿制和激烈竞争代理权去吧，这恰好能够扼杀该民族的创造力!
